1一汽重型卡车一体化后桥壳(马顺龙)

单铸试棒
≥600
≥370
≥5
190-249
桥壳样件的加工
台架试验
16T轮边减速后桥整体铸造桥壳总成样品(图号： 2401011-A0E)3件，样品编号为1#～3#。桥壳主体
材料为QT600-5，方形断面尺寸156mmX170mm。
台架试验项目

驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验 驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳寿命试验
桥壳生产过程中存在问题及解决方式
a)
b)
c)
铸件内腔毛刺多，内腔表面质量差问题。 因原桥腿部位是两片自硬砂芯组成，中间 不可避免的存在毛刺，非常难于清理，且 铸件易于粘砂，抛丸时非常难于抛净，满 足不了铸件内腔清洁度要求。 通过采用874制芯设备生产整体的覆模砂 芯。 更改桥肚芯拔模方向与桥腿芯同方向。
桥壳的工艺开发
采用辅助计算机模拟进行工艺方案设计
桥壳的工艺开发
辅助计算机充型过程模拟
桥壳的工艺开发
辅助计算机温度场模拟
桥壳的样件制造
桥壳生产过程中存在问题及解决方式
a)
b)
c)
a) b) c)
铸件变形问题。 起模3小时后，方可浇注，浇注后4小时后打箱，铸件变形偶尔仍 然出现。 分析认为原有焊接砂箱强度不够、自硬砂再生系统及质量控制能 力所限，造成铸件变形，后来通过增加自制铸造砂箱，内腔增加 加强筋， 使用新砂箱造型后取消压铁改用箱卡子，解决了铸件变形问题。 铸件冷铁处，气孔多、铸件多肉等问题。采取以下措施解决： 造型起模刷好涂料后，用液化气喷灯，烘烤砂型将涂料烘干后， 方可下芯，合型。 采用新冷铁，并用卡板100%检查，冷铁尺寸合格后方可使用。 如铸件已经多肉，磨掉多肉部分。
汽车桥壳的应用现状-结构




整体式结构是目前汽车桥壳设计应用主流 但限于工艺方法、生产条件、工艺水平和结构要 求的不同，整体式桥壳也表现于不同形式 冲焊式桥壳时将钢板冲压成上下对成两个半壳焊 接而成，在附焊轴头、三角板、后盖、钢板弹簧 支架等；而内胀式焊接桥壳则无须冲压两个半壳。 铸造桥壳：完全集成式：一体化设计，整体强度 高，工序简化；部分集成式：压入套管及后盖等
汽车桥壳的应用现状-性能




冲焊桥壳一般采用16Mn钢材制造 抗拉强度〉 510 Mpa，屈服强度〉345 Mpa， 延伸率〉22% 铸钢桥壳低锰钢或铬钢制造，具有很高的强度 QT450-10牌号桥壳抗拉强度〉 450 Mpa，屈服 强度〉310 Mpa； QT600-3牌号桥壳抗拉强度〉 600 Mpa，屈服强度〉370 Mpa； 球墨铸铁桥壳的密度是钢的90%，而且刚性很好
桥壳生产过程中存在问题及解决方式

材质检验频率过高问题。 因调试阶段要求每炉做一个试棒的机械性能 检验，主要是保证铸件的球化合格。正式生产后， 检验压力大，已经影响到生产效率，如果直接减 少检验频次，如果一旦出现球化不良件，又没有 检验到，后果不堪设想。为了解决这一问题，增 加附体试块，减少了检验压力，又能保证产品质 量
方冷铁3 通气孔3（仅中桥）
方冷铁4
方冷铁3
方冷铁4 通气孔3（仅中桥） 方冷铁3 方冷铁3
通气孔2 通气孔1 成型冷铁2 圆柱形冷铁1 成型冷铁2 成型冷铁2
通气孔2 通气孔1 成型冷铁2 圆柱形冷铁1
A0E、85B桥壳冷铁、通气针布置图
桥壳生产过程中存在问题及解决方式

a) b)
解决冷铁多及边冒口大的问题
桥壳的工艺开发





工艺设计参数 砂芯设计成三段，便于制芯及组下芯 拔模斜度2度。 加工余量5mm，底法兰处6mm。桥腿处加工余 量为均匀加工余量，便于加工和定位夹紧。 上箱和侧壁壁厚不均匀，设计时侧壁加1mm补正 量，上箱加1mm补正量。 缩尺是1%。 桥腿芯上下箱均带方芯头，便于工人操作。 各芯头配合定位部分，间隙0.3mm。 桥腿处砂芯漂芯增加芯撑，设计时直接带出芯撑窝 座。
桥壳生产过程中存在问题及解决方式
铸件存在偏芯问题。 a) 首次采用覆膜砂芯，铸件偏芯严重，将近5mm。 调整芯撑尺寸由M5到M8，同时通过调整砂芯结 壳厚度的试验效果也不理想。芯撑改到M10规格 调试后，壁厚趋于均匀。偏差不超过1.5mm。 b) 采用桥腿芯死心，外观颜色合格的高强度砂芯的 方法进行浇注试验，偏芯不超过0.4mm。偏芯 问题解决。 c) 为保万无一失，自制长管检具，将不合格铸件全 部检出，保证发出的铸件合格。


汽车桥壳的应用现状
卡车重型化是发展趋势之一 卡车特别是重型车超载现象十分严重 断裂后索赔额高 桥壳的承载能力要求很高 重型载重汽车对桥壳结构、材料提出新的 要求 设计单位与生产单位协同开发是一种大趋 势

汽车桥壳的应用现状
60 50 40 30 20 10 0 2010 2012 2015 10 24 15 5 51 41 35 29 19 14 7 50

桥壳生产过程中存在问题及解决方式

解决冷铁多及边冒口大的问题 原工艺为大边冒口补缩，每件两侧圆法兰处环形冷铁4处， 力反馈支架处圆柱形冷铁8处，其余方法兰处6处。
圆柱形冷铁1 成型冷铁2 通气孔1 通气孔2 通气孔2 成型冷铁2 成型冷铁2 圆柱形冷铁1
65
2°
2°
成型冷铁2
Φ50
通气孔1
50-80

谢谢！！
台架试验
试验依据的有关参数 驱动桥满载轴荷： 160kN 轮 距： 1830mm 钢板弹簧座中心距：960mm

台架试验
垂直弯曲刚度试验 试验载荷加载间隔： 40kN 最大试验载荷: 400kN
试验载荷施加位置及变形量测量点位置示意图下图。
台架试验
满载轴荷时各测量点处变形量测量结果
各测量点变形量
使用发热冒口。 取消力反馈支架处圆柱形冷铁12处及环形冷铁4处工艺 已经过批量生产验证 取消边冒口。已经通过样件调试
c)
桥壳的性能
本体取样位置
取样部位A处
310
650 B区 （桥壳下表面）
B区 650 （桥壳下表面）
310
力学性能要求
试样名称 抗拉强度 （N/mm2） 屈服强度 （N/mm2） 延伸率 （%） 硬度 （HB）
桥壳的设计与材质选择试验
结构设计 一体化将成为一种趋势 生产难度加大 已申请专利
桥壳的设计与材质选择试验
材料选择 进行有限元分析，桥壳本体抗拉强度须达 到550MPa 延伸率：尽量保持在一个较高的水平 球铁与铸钢的选择 初定牌号：QT600-5（本体性能）
桥壳的工艺开发





桥壳的开发对象为一汽工程用16吨以上的重 型卡车 根据卡车载重量的不同，桥壳长21482518mm，毛坯重220-350kg，零件重 190-310kg，桥壳主要璧厚：18-25mm 中后双桥 采用塑料进行模具制造，正式生产使用金属模 手工自硬砂样件试制，正式生产时桥腿芯部分 采用874覆膜砂制芯
试验结果
B50寿命值 标准要求
104.45万次
≥80万次
试验结果 最低寿命值 标准要求
80.89万次
≥50万次
结论与预测
桥壳样品的垂直弯曲刚性满足标准要求， 刚性一致性良好 样品垂直弯曲疲劳寿命试验的B50寿命值和 最低寿命值均满足标准要求 一体化设计与提高桥壳的力学性能将会为 铸造桥壳在重型车上的应用发展开辟新的 空间
变形量最大点刚性曲线图
台架试验
垂直弯曲疲劳寿命试验 下限载荷: 48kN 上限载荷: 400kN 频 率: 4.2Hz
台架试验
桥壳垂直弯曲疲劳寿命试验结果
样品编号 1# 2# 3#
寿命 (万次)
80.25
133.5
96.3
损坏情况
桥壳制动法兰外侧本 体断裂
桥壳左侧板簧座内侧本体断裂。
同2#。

桥壳生产过程中存在问题及解决方式
边侧冒口缩松颈问题。 重点对一体化桥壳树脂砂工艺的浇注系统、冒口封 腰及冒口直径大小、浇注工艺及炉料配比等进行 研究攻关和工艺改进。其中主要解决方案是增大 冒口体积。较好的解决了球铁桥壳缩孔（缩松） 的质量问题，使其缩孔（缩松）废品率由过去的 30%以上降到1.0%以下，为以后一体化桥壳批 量生产时质量的稳定，提供重要依据。保证一体 化桥壳的整体质量奠定基础。
汽车桥壳的应用现状-材料
存在的问题 铸钢桥壳：通常以20Mn、40Cr材质生产，通过 热处理，强度性能好，但铸造缺陷不易控制，桥 壳稳定性差，加工费用高，生产成本高 冲焊桥壳：一段时间内国内发展迅速，问题也接 踵而来，主要体现在焊缝与形变上，生产成本也 很高。 QT450-10牌号桥壳：高承载下的强度问题
样品编 号 1 2 3 4 5 实测值 标准要求
(mm）
每米轮距最大变形量（mm/m）
1#
1.47
1.71Hale Waihona Puke Baidu
1.71
1.70
1.42
0.93
2#
1.34
1.51
1.62
1.54
1.37
0.88
≤1.5
3#
1.41
1.61
1.61
1.62
1.36
0.88
台架试验
载荷（kN）
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 5 变形量（mm） 1#样品 2#样品 3#样品 线性 (1#样品) 线性 (2#样品) 线性 (3#样品)
2010年，货车产销285.48万辆和283.13万辆，同比增长 22.72%和25.83%；半挂牵引车产销36.25万辆和35.46万 辆，同比增长74.11%和67.98%；货车非完整车辆产销 70.31万辆和67.51万辆，同比增长36.60%和35.53%。 汽车底盘是汽车三大总成之一，汽车后桥壳是载重汽车 最为重要的承重件之一。
8-10T 10-12T 12-16T >16T
卡车载重与产量预测图
汽车桥壳的应用现状-材料



世界范围内，卡车后桥是铸造和冲焊桥壳并存 铸造桥壳又分为铸铁和铸钢两种，各有利弊 QT450-10牌号桥壳在中、轻型卡车上广泛应用 铸钢桥壳应用于中重型载重车上 重型化的发展， QT450-10材料承载能力受到 质疑，故一些汽车厂家引进国外焊接桥制造技术 内胀式焊接桥壳也取得较 好应用
桥壳生产过程中存在问题及解决方式

表面质量不好主要是孔眼废品多问题。 a) 合型后，浇口杯，通气针处，用板型物遮盖。 b) 使用陶瓷过滤网。并通过不同型号的过滤网 的使用试验，找到合适的过滤网解决铸件浇 不足、渣眼问题。 c) 增加照明设备，合型前检查并吹净杂物。 d) 模样根部抹R3圆角，减少因砂型尖角，合型 后掉砂造成的废品。
一汽重型卡车一体化后桥壳的 研究与开发
一汽铸造有限公司
主要内容
汽车桥壳的应用现状 桥壳的设计与材质选择试验 桥壳的工艺开发 台架及相关试验数据 结论与预测

汽车桥壳的应用现状

2010年，汽车产销1826.47万辆和1806.19万辆，同比增 长32.44%和32.37%。其中：乘用车产销1389.71万辆和 1375.78万辆，同比增长33.83%和33.17%；商用车产销 436.76万辆和430.41万辆，同比增长28.19%和29.90% 。