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关于桥壳整体成形问题的总结
【说明】经过这么长时间这个问题一直没有解决，本人查阅了大量资料，初步了解了相关技术的基本状况和工艺设备情况，下面发出来共享。因为这个厂家一直没有联系和确定项目，所以这仅仅是我自己关注这个新的先进的技术罢了。
1、内高压胀形发展现状
从20世纪70年代末德国等开始内高压成形的基础研究口，90年代初德国、美国汽车公司开始在多个车型上应用了内高压成形的零件。现在开始在重型卡车上应用内高压件，德国某公司用直径200mm、壁厚10mm和长度1.8m的管材制造了重量为60kg的卡车后轴。
国内许多单位从上世纪末开始内高压成形的研究，但由于受设备的限制，大多进行数值模拟和成形机理方面的研究。哈尔滨工业大学是国内最早开展内高压成形数值模拟研究的单位。清华大学则自行开发了刚塑性有限元软件HydroFORM一3D，并对汽车发动机副车架成形工艺设计进行了数值模拟研究。燕山大学和吉林工大在轻型桥壳胀形和缩径方面进行了大量的数值模拟和成形机理方面的研究，并且已经应用于生产。哈尔滨工业大学建立了液力成形工程研究中心，研制了典型内高压成形件和工业应用的内高压成形机，并且已经在汽车和航天航空领域获得实际应用。
2、成形工艺
以内高压成形为主要变形工序的管件的生产工艺路线为：管坯下料-预弯-机加工端部-清洗-喷涂润滑剂-预成形-内高压成形-后续加工(如激光切割、焊接、热处理、清洗、喷漆等)。
3、内高压成形的工艺步骤
(1)将直管坯(或预弯后的管坯)放入下模型腔内。
(2)轴向活塞推进，在管坯两端形成密封，主机滑块下行，上、下模闭合，形成封闭空间。
(3)快速注入液体介质。
(4)按照预先设定的加载曲线，进行内压、轴向推力的复合加载， 管坯外表面与模具型腔内壁逐渐贴合。在零件成形后，还可借助于模具内部的辅助油缸。完成液压冲孔、开槽等后续加工工序。
(5)液体介质卸载，轴向活塞回程，液压机滑块上行，回收液体介质，取出成形后的零件。
图：内高压成形中内压与轴向推进时间变化曲线(SPS公司)
4、数值模拟
鉴于内高压成形工艺过程的复杂性， 在新产品设计和试制过程中，除进行必要的工艺实验外，为了节省研制费用，缩短开发时间，还应进行计算机有限元数值模拟，目的在于分析管坯的变形过程，发现可能出现的产品缺陷，提出解决问题的途径，优化内压及轴向推力的加载曲线和其他工艺参数，优化管坯的形状和尺寸等。目前，数值模拟技术不仅在学术界，而且在设备制造商和生产企业中得到了普遍重视和推广使用，分析结果与实际情况的吻合程度不断提高，已成为工艺链条中重要的一环， 部分替代了原型及缩比工艺实验。
国际上应用较为普遍的有限元分析软件有：I5一DYNA3D、PAM—STAMP、NASTRAN、MARC。以内高压成形技术为主题的国际学术会议(如Inter-national Conference on Hydroforming)已成为国际塑性加工领域著名的系列学术会议之一。
5、成形设备
专业的内高压件生产企业应配置的基本设备有：割管机、弯管机、清洗机、内高压成形液压机、外围设备(如激光切割机、焊机等)、自动化装置等，典型的生产线布置如图5所示。其中，最重要的设备是内高压成形液压机，其作用是提供合模力、高压液体介质、轴向推力等，并按照设定的曲线控制内压和轴向推力。合模力应能够保证成形过程中上、下模始终闭合与对中。
6、设备制造商
国际上能够提供内高压成形成套技术与设备的制造商多数集中在欧洲，其中，以德国舒勒公司、SPS公司和瑞典AP&T公司为主要代表。此外，还有日本的川崎油工、Amino、Opton、山本水压工业所，美国的ITC Interlaken Technology、HDT Hydro Dynamics Technologies， 意大利的NAVA，德国的Gr~ibener Maschinentechnik、S．DUNKES，加拿大的Valiant Machine & Tool，韩国的KANG Ensineering等公司。哈尔滨工业大学是国内最早开展内高压成形技术研究和设备研制的单位。
7、轴管缩径和热挤压
车桥轴管的缩径工艺已经比较成熟，目前中重型桥壳主要是温缩，部分轻型车和农用车桥壳轴管有采用冷挤压工艺的。缩径一般是采用多次缩径得到理想的阶梯形状，但是不容易获得理想的壁厚。
现在有研究采用热挤压工艺，一般来说，热挤压工艺所用的设备比较普通，就是常见的曲柄压力机，价格低廉，容易制造和供应，安装方便；同时，热挤压工艺能节约大量的金属原材料；热挤压工艺的劳动生产效率通常是比较高的，
一台机床班产热挤压件可达二、三千件，因为热挤压件成型一般只需要压力机的一次行程。
这个研究至少应该是取代现有的锻造轴头的理想方法。
同样，这样的成形工艺进行数值模拟和仿真是非常必要的。针对一次缩径和两次缩径建立模型，采用软件进行热力藕合塑性成型的求解方法并对结果进行修正，找出接近实际的挤压力计算公式和曲线，对压力设备和工艺路线制订提供参考，减少试验摸索过程。
8、结论
桥壳毛坯目前主要有两种：即传统的铸造桥壳、现代的冲压焊接桥壳。
相对于铸造桥壳，虽然冲焊桥壳具有重量轻，强度与刚度较好，制造成本较低等优势。但其设备投资大、制造工艺过程繁琐、焊接工作量大、污染环境、产品的疲劳寿命低，且易发生渗漏。
而采用液压胀形工艺用管坯制造桥壳，生产效率高、产品质量优，同时，新工艺具有显著的节材、节能、节省投资、节约制造工时等综合经济效益，而且具有绿色制造特征。该工艺具有显著的经济和社会效益，而且不仅仅可以应用于车桥桥壳的生产，是汽车轻量化生产首选的现代新技术新工艺。
针对液压内高压胀形工艺特点，如果开发使用，宜于把产品和工艺技术紧密结合起来，首先进行桥壳的优化设计以获得最佳经济效益。
附件：1、《汽车驱动壳液压胀形工艺研究》，作者：吉林大学 韩英淳 于多年 李伟 赵静宜 孙绍斌。2、部分采用这个工艺生产的产品图片。 | 
楼主: 亮剑
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发表于 2008-8-6 12:04:44
