汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝制定

1、.汽車制造工藝課程三級項(xiàng)目6.5t汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝制定2016 年 11 月 6 日.目錄一、汽車橋殼的功能及特征分析 .31.汽車橋殼的主要功能 .32.汽車橋殼的種類及特征 .3二、汽車橋殼沖壓焊接制造方法簡述 .5三、汽車橋殼沖壓焊接工藝設(shè)計(jì) .6四、汽車橋殼沖壓焊接工藝工序圖的繪制 .9五、材料利用率計(jì)算及成本預(yù)測 .101.材料利用率計(jì)算 .102.成本預(yù)測 . .10六、汽車橋殼的強(qiáng)度計(jì)算及校核 .10七、汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . .14八、項(xiàng)目心得體會 .14九、參考資料 .15.一、汽車橋殼的功能及特征分析1. 汽車橋殼的主要功能1、和從動橋一起承受汽車質(zhì)量2、使左

2、、右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定3、汽車行駛時(shí)，其作為行駛系的組成部分時(shí)功用主要是安裝懸架或輪轂，支撐汽車懸架以上各部分重量，承受驅(qū)動輪傳來的反力和力矩，并在驅(qū)動輪與懸架之間傳力2. 汽車橋殼的種類及特征1、鑄造式橋殼整體鑄造式橋殼是汽車發(fā)展史上最早采用的結(jié)構(gòu)，整體鑄造橋殼優(yōu)缺點(diǎn)都較為明顯。整體鑄造式橋殼可采用可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵以及鑄鋼鑄造， 為進(jìn)一步提高整體鑄造式橋殼的剛度和強(qiáng)度， 還可以在整體鑄造式橋殼兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套管， 并用銷釘固定。 整體鑄造式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于剛性好、塑性變形小、強(qiáng)度高、易鑄成等強(qiáng)度梁， 可根據(jù)各截面不同的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)鑄造不一樣的壁厚。 其缺點(diǎn)是彈性及

3、韌變較沖焊橋殼差、鑄造質(zhì)量不易保證， 且整體質(zhì)量大、成本較高，不適合整車進(jìn)行輕量化及降低成本設(shè)計(jì)。2、沖壓焊接式鋼板沖壓焊接式整體橋殼主要組成部分包括上下對焊的一對橋殼主件、兩個(gè)突緣、四塊三角鋼板、兩個(gè)半軸套管、加強(qiáng)圈、一個(gè)后蓋以及兩個(gè)鋼板彈簧座，整體沿其間接縫組焊而成。 橋殼主件是由鋼板沖壓而成的上下兩半橋殼，具體焊.接方法可將橋殼主件（上、下半殼）與半軸套管間對焊，也可以將上、下橋殼主件兩側(cè)的半圓形端部與半軸套管內(nèi)端的外圓對其貼緊，沿接縫焊一圈，伴以塞焊。目前非鑄造橋殼中最主要的結(jié)構(gòu)形式就是鋼板沖壓焊接形式，近年來不僅在客車、轎車、輕型載貨汽車以及中型載貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，而且有些噸

4、位更大的汽車也開始采用此種工藝的橋殼。鋼板沖壓焊接件的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單、質(zhì)量小、有彈性、韌性高、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。3、擴(kuò)張成型式鋼管擴(kuò)張成型式橋殼在選材上有較高限制，一般均要求鋼管具有較高的強(qiáng)度，并且含碳量較高， 鋼管擴(kuò)張成型式的制造工藝生產(chǎn)效率很高，材料利用率較高，橋殼重量輕，焊接工作量少，而且生產(chǎn)的橋殼剛度和強(qiáng)度均較好。4. 液壓漲形式汽車橋殼液壓脹形工藝方法是一種可代替沖壓焊接方法的先進(jìn)技術(shù)，這種方法節(jié)約能源和材料，而且制造的整體橋殼強(qiáng)度高、質(zhì)量好、成本低。液壓漲形式工藝是指首先選擇適當(dāng)尺寸的管坯，先將其兩端部分縮徑至零件圖要求，再將中間部分進(jìn)行軸向壓縮液壓脹形至最終尺寸。.二、汽車橋

5、殼沖壓焊接制造方法簡述本次課程設(shè)計(jì)的橋殼為整體式橋殼。 整體式橋殼是橋殼與主減速器殼分開制造，二者用螺栓連接在一起。 它的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是在檢查主減速器和差速器的技術(shù)狀況或拆裝時(shí)， 不用把整個(gè)驅(qū)動橋從車上拆下來，因而維修比較方便， 普遍用于各類汽車。整體式橋殼的特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。 它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式、 鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高， 制造成本低， 適于大量生

6、產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及部分重型貨車上。汽車驅(qū)動橋殼可分為整體式和分段式兩類。分段式橋殼是橋殼與主減速器殼.鑄成一體，且一般分為兩段由螺栓連成一體。這種橋殼易于鑄造， 但維護(hù)主減速器和差速器時(shí)必須把整個(gè)橋拆下來，否則無法拆檢主減速器和差速器，現(xiàn)已很少使用。本橋殼要應(yīng)用于載重6.5 噸的貨車，綜合考慮各個(gè)設(shè)計(jì)條件以及各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，選用鋼板沖壓焊接成型式進(jìn)行此驅(qū)動橋殼的制造。三、汽車橋殼沖壓焊接工藝設(shè)計(jì)工藝方案的制定是沖壓生產(chǎn)中非常重要的一項(xiàng)工作對于產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、制件成本、減輕勞動強(qiáng)度和保證安全生產(chǎn)都有重要影響。根據(jù)前面的工作以產(chǎn)品圖樣、現(xiàn)有生產(chǎn)條件為出發(fā)點(diǎn)采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)

7、通過對各種加工方案的分析和比較結(jié)合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)能力制定了以下工藝方案。工藝流程：下料去除毛刺加熱毛坯上料熱壓成形整形取件風(fēng)冷裁邊拋丸除銹。下料橋殼半殼下料方式國內(nèi)外通常采用的方法有三種即壓力機(jī)模具落料、等離子切割及數(shù)控火焰切割機(jī)切割。等離子切割下料技術(shù)是火焰切割工藝中一項(xiàng)很先進(jìn)的工藝技術(shù)相比普通火焰切割其特點(diǎn)是程序控制下料毛坯精度高無變形設(shè)備投資較大使用成本較高通常適用于批量較大品種較多橋殼半殼毛坯板厚在12mm以下的輕型沖焊驅(qū)動橋殼的生產(chǎn)。我們的毛皮板厚為10mm，所以選用等離子切割下料技術(shù)。.去除毛刺沖焊驅(qū)動橋殼半殼毛坯經(jīng)數(shù)控火焰切割機(jī)設(shè)備下料后毛坯板料端面表面留有毛刺高度尺寸約為5-1

8、0mm不等。首先毛刺的形成將會給毛坯加熱帶來不利的影響嚴(yán)重的將會導(dǎo)致毛坯加熱時(shí)送料不暢損壞加熱爐腔甚至將會因?yàn)閼?yīng)力集中點(diǎn)過多導(dǎo)致毛坯在加熱過程中板料開裂而報(bào)廢其次形成的毛刺還會對成形模具帶來不利影響將會引起模具型腔表面嚴(yán)重劃傷模具壽命縮短半殼成形精度嚴(yán)重降低而報(bào)廢。因此半殼毛坯經(jīng)數(shù)控火焰切割機(jī)設(shè)備下料后必需進(jìn)行去除毛刺工序。去除毛坯板料端面表面毛刺的手段較為簡單一般采用機(jī)械式風(fēng)動或電動砂輪即能滿足工藝及生產(chǎn)的需要。加熱機(jī)械手將由中頻感應(yīng)加熱爐加熱后的板料取出后快速送到油壓機(jī)的模具中進(jìn)行沖壓成形。成形在沖壓車間工藝平面布置圖設(shè)計(jì)中影響熱成形整溫度的幾個(gè)環(huán)節(jié)有加熱中頻感應(yīng)爐壓形整形。為此采取了如下

9、措施(1) 加熱爐毛坯進(jìn)料采用推桿結(jié)構(gòu)出料采用驅(qū)動滾輪。(2) 對原有液壓機(jī)的部分電器、 液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造提高液壓機(jī)下行空程速度、工作速度及回程速度。拋丸.采用拋丸工藝的主要作用是去除熱壓成形造成的內(nèi)部應(yīng)力提高半殼毛坯表面的光潔度是一種替代酸洗磷化的較好的工藝手段。鋼板沖壓焊接整體式橋殼一般是由上下對焊的一對橋殼主件( 采用鋼板沖壓而成 ) 、四塊三角鋼板、加強(qiáng)圈、兩個(gè)半軸套管、兩個(gè)突緣、一個(gè)后蓋和兩個(gè)鋼板彈簧座沿組件之間的接縫組焊而成。以中厚鋼板為原料，通過沖壓、拉工藝，制造上下兩個(gè)半殼零件。沖壓焊接橋殼在制造過程中， 上下兩個(gè)半殼通過焊接形成空腔件。實(shí)際生產(chǎn)中由于上下兩個(gè)半殼沖件在前后琵琶

10、孔兩側(cè)，不能吻合，所以需要另加4 塊三角形連接。.四、汽 車 橋 殼 沖 壓 焊 接 工 藝 工 序 圖.五、材料利用率計(jì)算及成本預(yù)測1. 材料利用率計(jì)算將橋殼主體上半部分展開，計(jì)算其面積上橋殼展開圖面積s殼 = 275769.00上橋殼毛坯面積 s坯 =277200.00上橋殼單個(gè)鋼板面積選為s板 =230*1580s 坯利用率是 s 板=76.28%2. 成本預(yù)測橋殼制造成本包括：材料成本，加工成本（沖壓焊接設(shè)備采購成本、維護(hù)成本、運(yùn)行成本，勞務(wù)成本）每千克 16mn鋼板的價(jià)格為 3.5 元，鋼板密度 7.85g/cm32230158087.853.5155.68橋殼本體成本106六、汽車

11、橋殼的強(qiáng)度計(jì)算及校核已知條件：驅(qū)動車輪輪距b=1.640m.驅(qū)動橋殼上倆鋼板彈簧座中心間的距離b=1.07m靜載系數(shù) 2-2.5 取 2.5載荷 f=6.5t計(jì)算簡圖如下：橋殼所受載荷：f2. 56. 5103f1f229. 879. 625kn鋼板彈簧座之間的彎矩：m fs fb b5236. 875 m2n而靜彎曲應(yīng)力wjmpa 則為wj103 m(mpa)wv.式中：wv 危險(xiǎn)斷面處（鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)m 見式（ 4-1 ）其中半軸套管管徑d=114mm,d=98mm4因此wvd31dmm66017. 54 332d3 mwj1079.3255mpa經(jīng)查表得 16mn

12、的許用彎曲應(yīng)力343mp a由max，可知截面處滿足強(qiáng)度要求環(huán)形截面最大切應(yīng)力：fq18375maxrtd d13 .79 mpad - d4?2已知 16mn的許用切應(yīng)力 = 98mpa.因?yàn)閙ax.，故該處滿足強(qiáng)度要求。撓度計(jì)算：f lfa(3l 24a2 )24ei2其中：f=18.375kna=（1640-1070）/2=285mml=1640mme：材料的彈性模量，材料為16mn， e 2 105 mpai: 材料橫截面積對彎曲中性軸的慣性矩id 4d 43.763 106 mm464f l2. 25mm故：2校核：f2.2510 31.510 3b1.371640滿足要求.七、汽車

13、橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖壓焊接式橋殼在使用過程中容易出現(xiàn)橋殼焊接處脫焊開裂問題，從橋殼的制造工藝入手，因使橋殼在在整個(gè)長度方向上過度更為圓滑保證應(yīng)力分布趨于合理。在保證強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，制造、維修、保養(yǎng)方便。圖 1. 橋殼結(jié)構(gòu)簡圖如上圖所示，該結(jié)構(gòu)為整體沖壓焊接橋殼的上下橋殼主件組焊成一定長度的中段，為滿足橋殼總長要求采用倆件無縫鋼管作為半軸套管組成。因?yàn)樗休d重力較重需要三角加強(qiáng)板增加強(qiáng)度與剛度。此類結(jié)構(gòu)稱為三段式焊接沖壓整體式橋殼。八、項(xiàng)目心得體會在這次橋殼設(shè)計(jì)過程中我們查閱了很多資料，最終完成了我們七噸載貨汽車驅(qū)動橋殼的制造， 橋殼是汽車中很重要的零件。 我們在設(shè)計(jì)過程中查閱了很多的資料，對于汽車橋殼的總體作用， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各部件的功能等都有了系統(tǒng)的了解，對于我們今后的學(xué)習(xí)幫助很大。學(xué)習(xí)知識的主要目的還是在于應(yīng)用，雖然我們學(xué)習(xí)了很多的理論知識，但是.真正的應(yīng)用到實(shí)踐中去卻是比較困難的，在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中， 我們學(xué)會了如何去尋找資料，如何的把課本知識和實(shí)踐結(jié)合起來，收獲很大。老師指導(dǎo)，小組配合，互相探討，通力合作，這個(gè)汽車橋殼的設(shè)計(jì)過程鍛煉了我們的耐心， 增加了我們對于