《基于驱动桥制造的材料整体复合胀形关键技术及装备》

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中国作为全球最大的汽车、工程机械生产国,驱动桥需求量极大。驱动桥作为承受复杂载荷的关键零部件,加工要求极高。为克服铸造、冲焊等工艺带来的加工缺陷,提高其寿命,国内外相继开展了液压胀形等技术的开发,但仅适用于小型驱动桥生产,还需极高的压力,且胀形力难以控制、局部区域易拉裂、生产成本较高、存在安全隐患,至今未适用化。 该成果根据驱动桥制造材料加工特性,在重点研究材料整体复合胀形过程中垂直压力和水平推力的匹配关系、材料变形过程应力分布和胀形力变化规律、胀形成形机理的基础上,通过理论计算、模拟仿真和实验研究,进而发明了应用于驱动桥制造的材料整体复合胀形关键技术,研发了感应加热设备、物料传输设备、复合胀形装置、内外模具装置、机械手和控制系统等,集成得到了具有以下六大经济技术优势的快速高效等特点的整体复合胀形成套装备:突破了液压胀形在形状(球形)、超高压和安全等方面的限制,巧妙利用机械胀形和液压胀形的协同效应,实现了驱动桥加工过程中的胀形力实时稳定可靠控制和驱动桥壁厚的设计化合理分布,在同一体系中同时解决了胀形过程稳定化、反复胀形去应力、胀形补料与端面密封等技术难题,同时消除焊缝等因素带来的质量隐患,使驱动桥产品具有更好的综合力学性能,疲劳寿命提高了1-2倍;整体复合胀形驱动桥独特的整体管材原料选择,使材料利用率可达95%以上,同时还完全消除了焊料等耗材的使用;整体复合胀形驱动桥具有一次成型特点,减少了传统制造整形、焊接等工艺,生产效益提高约20%;驱动桥整体复合胀形成套装备自动化程度高、可维修性好、适宜连续生产、产品质量稳定、品相好;驱动桥整体复合胀形成套装备适应性强,可在同一平台上实现不同型号驱动桥的制造,也可通过更换内外模具装置等用于其他管件胀形加工;减少了驱动桥生产成本,因节约钢材、较少使用耗材和降低人工成本等,使驱动桥综合加工成本降低10%以上。 该成果系统地完成了从材料整体复合胀形关键技术基础研究、技术开发、装备研制、成果应用全过程;围绕材料整体复合胀形核心技术,申请发明专利19项、实用新型专利18项,授权发明专利16项、实用新型专利18项。两年多来,成果已应用于专业液压成形装备制造企业和汽车驱动桥零部件制造企业,推动了行业科技的系统升级,累计新增产值5000余万元。系列成果的进一步推广应用必将对中国汽车及工程装备驱动桥制造水平的提升产生重要影响。

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