塑性工程学报：半滑动式液压胀形汽车桥壳的模具设计及成形
2022-01-19【作 者】陈国强;王连东;韩晓亮;杨东峰
【引 言】
汽车的驱动桥壳几何形状较为复杂，目前主要采用铸造和冲压-焊接方法制造。用液压胀形方法制造汽车桥壳，比铸造方法节省材料，比冲压焊接方法工序简化、材料利用率高，壁厚变化合理。
液压胀形汽车桥壳要求胀形量大，需要使用固定式液压胀形方式，即胀形中模具先行合模并保持位置不动（见图1a），管坯通过两端压头压力轴向进给，但轴向推力不能有效作用于大胀形部位。20世纪80年代，日本学者采用滑动式液压账形方法试制出微型汽车桥壳样件，轴向分模的模块带动管坯一起相向运动！有利轴向推力作用（见图1b），在工艺技术上取得一些宝贵经验，但由于需要上下导板提供较大的垂直合模力，左右滑动模块进给时与上下导板的摩擦力亦较大，而且由于滑动模块之间存在较大的悬空部分，可能出现管还中部胀出模具型腔在合模时被压成“飞边”缺陷。该工艺所需设备吨位相对过大，显然不适合制造大型桥壳，因此未见后续的研究报道。文献[5]针对微型汽车桥壳的液压胀形过程进行了数值模拟：文献[6-7]对汽车桥壳滑动式液压服形的工艺理论、试验装置等进行了研究。
燕山大学液压账形课题组团队提出适合胀形大型复杂费面管类件的半滑动式液压账形设计原则，本文结合某小型汽车桥壳液压服形工艺，介绍半滑动式胀形模具的设计原则（见图1c），分析模具型腔对成形的影响，对比使用两种预胀形模具时，管坯的成形情况及壁厚变化。
【摘 要】提出了半滑动式液压胀形模具的设计原则,并针对某小型汽车桥壳设计了终胀形模具和两种结构方案的预胀形模具;使用ANSYS软件数值模拟桥壳的液压胀形成形过程,重点分析模具型腔对成形的影响,比较了两种预胀形模具对成形管坯的壁厚变化及成形性的影响;在普通液压机上试制出汽车桥壳样件。
【结 论】
1）半滑动式液压胀形汽车桥壳模具的设计原则是，将账形模具成形部分设计成中间固定模块与两侧滑动模块3个部分，推力施加于管还的轴向作用效果好，可减小模块制件管还的悬空部分长度，降低横向合模力。预胀形时，胀形模具采用与设计的预胀形管坏外形一致的型腔，管坯壁厚分布较好，成形稳定性较高。
2）数值模拟结果表明，模具型腔形状对管坯成形影响较大，固定模块型腔呈回转体状较非回转状态好，这是因为管坯周向上壁厚差值较小，而且最小壁厚值较大：减小牙包部分圆锥面的角度，用过渡代替过渡斜面，能够有效地减少屈曲的产生。但采用液压胀形工艺制造形状复杂的汽车桥壳样件，仍然存在管坯的账形系数大，中间部分的壁厚减薄量较大的问题。
以下是正文：
