汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝制定

1、精品感謝下載載汽車制造工藝課程三級(jí)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1、 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32、 汽車橋殼沖壓焊接制造方法簡(jiǎn)述53、 汽車橋殼沖壓焊接工藝設(shè)計(jì)64、 汽車橋殼沖壓焊接工藝工序圖的繪制95、 材料利用率計(jì)算及成本預(yù)測(cè)101 .材料利用率計(jì)算102 .成本預(yù)測(cè)106、 汽車橋殼的強(qiáng)度計(jì)算及校核117、 汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)148、 項(xiàng)目心得體會(huì)149、 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(dòng)橋一起承受汽車質(zhì)量2 、使左、右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定3、

2、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(dòng)輪傳來(lái)的反力和力矩，并在驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)的無(wú)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)是彈性及韌變較沖焊橋殼差、鑄造質(zhì)量不易保證，且整體質(zhì)

3、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(duì)焊的一對(duì)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(duì)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(duì)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(lái)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，而且有些噸位更大的汽車也開始采用此種工藝的橋殼。鋼板沖壓焊接

4、件的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)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。聶I:耳里與工本曼E%下自工系卻造方法優(yōu)且陵電遣用范士專展的聶笛迪

5、式橋壺可制成形狀復(fù)雜而理.也的制件.剛隊(duì)召度較比作時(shí)交一制伴壁原可變化.陸能.受時(shí).匚藝輪部.工序童雜;制件取量大*中型汽車、重型汽蠶畫漸減少在中蟄汽車上的使用曄由蟲檀式工藝件好.筆品率怔,制件費(fèi)量接.金度高1使實(shí)現(xiàn)招冰化.9動(dòng)化,工序多材耗能.不能制成宜雜獻(xiàn)面的制體.焊接翼溫要求高.適用范用廠.目前在汽車行業(yè)中占主崢地佗在.一網(wǎng)時(shí)間內(nèi)酹住汽車締克市場(chǎng)上片主導(dǎo)地位曠張戒格式材料判用率高，加工效本高，旋9抖r制伴密“性能好。制件聯(lián)向開S口處在在橫向矍速宣度不對(duì)勾,用而容易起轅拉傷.但度旺*輕型汽車，中型黃重汽車在中輕型汽*時(shí)據(jù)吭市場(chǎng)液氏或形式建部減少.加工工序少，加工筑明廟.同文理機(jī)械化.自動(dòng)化

6、，制件號(hào)浮分布合量.嵬度|*剛度拘、重量輕工藝不1W氧盛燧機(jī)理尚不清楚施于試用階段.川斗仃觀模應(yīng)用.忸內(nèi)較少.輪型汽車、中里就重汽車新技木市場(chǎng)前景:百好二、汽車橋殼沖壓焊接制造方法簡(jiǎn)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(dòng)橋從車上拆下來(lái)，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)

7、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(dòng)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(lái)，否則無(wú)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(dòng)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

8、對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、制件成本、減輕勞動(dòng)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(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)通過(guò)對(duì)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：下料一一去除毛刺一一加熱一一毛坯上料一一熱壓成形一一整形取件風(fēng)冷裁邊拋丸除銹0下料橋殼半殼下料方式國(guó)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(wú)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(dòng)橋殼

9、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(dòng)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5-10mm不等。首先毛刺的形成將會(huì)給毛坯加熱帶來(lái)不利的影響嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致毛坯加熱時(shí)送料不暢損壞加熱爐腔甚至將會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中點(diǎn)過(guò)多導(dǎo)致毛坯在加熱過(guò)程中板料開裂而報(bào)廢其次形成的毛刺還會(huì)對(duì)成形模具帶來(lái)不利影響將會(huì)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(jiǎn)單一般采用機(jī)械式風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)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

10、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)爐一壓形一整形。為此采取了如下措施(1)加熱爐毛坯進(jìn)料采用推桿結(jié)構(gòu)出料采用驅(qū)動(dòng)滾輪。(2)對(duì)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(duì)焊的一對(duì)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

11、為原料，通過(guò)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(guò)程中，上下兩個(gè)半殼通過(guò)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(cè)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,板=230*1580S坯利用率是S板=76.28%2 .成本預(yù)測(cè)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(gòu)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

12、密度7.85g/cmA3橋殼本體成本2 230 1580 8 7.851063.5 155.68、汽車橋殼的強(qiáng)度計(jì)算及校核已知條件：驅(qū)動(dòng)車輪輪距B=1.640m驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)圖如下：橋殼所受載荷：一一一3_2565103FF1F2一7109.879.625kN122鋼板彈簧座之間的彎矩：MFsFB-b5236875Nm2而靜彎曲應(yīng)力wjMPa則為3Mwj103w（Mpa）式中：Wv一危險(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=98mm因此w0 132366

13、017. 54mmwj103 M 79.3255MPaW經(jīng)查表得16Mn的許用彎曲應(yīng)力343MPa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:(2斜門el2tnR3trritmaxRt18375D d?D-d4, 213.79MPa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:fl22Fa(3l24a2)2其中:F=18.375KN24EIa=(1640-1070)/2=285mml=1640mmE:材料的彈性模量，材料為-二一5一-16Mn,E210MPaI:材料橫截面積對(duì)彎曲中性軸的慣性矩_44_64ID4d43.763106mm464fl2.25mm

14、故：2f2.25校核：B16401.37一3一31031.5103滿足要求七、汽車橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖壓焊接式橋殼在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)橋殼焊接處脫焊開裂問(wèn)題，從橋殼的制造工藝入手，因使橋殼在在整個(gè)長(zhǎng)度方向上過(guò)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(jiǎn)單，制造、維修、保養(yǎng)方便。板殼下體圖1.橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)度的中段，為滿足橋殼總長(zhǎng)要求采用倆件無(wú)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(huì)在這次橋殼設(shè)計(jì)過(guò)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(dòng)橋殼的制造，橋殼是汽車中很重要的零件。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了很多的資料，對(duì)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(duì)于我們今后的學(xué)習(xí)幫助很大。學(xué)習(xí)知識(shí)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(shí)，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(huì)了如何去尋找資料，如何的把課本知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，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(guò)程鍛煉了我們的耐心，增加了我們對(duì)于汽車橋殼的了解。雖