驱动桥壳体作为车辆主减速器、差速器、半轴、驱动轮等传动装置以及钢板弹簧等承载装置的安装载体,是汽车驱动总成的关键零件。驱动桥壳体既是承载零件,又是传动零件,在车辆行驶过程中既要承受传动系统的制动力矩及反力作用,又要承受通过钢板弹簧座传递过来车辆载重导致的车架和路面之间的垂直力,纵向力和横向力作用,且上述载荷都为复杂交变重载作用,因此要求驱动桥壳体零件具有高的机械性能和疲劳性能。驱动桥壳体结构复杂,特别是安装主减速器的琵琶孔结构存在,使其较难成形加工。传统驱动桥壳体多采用整体铸造工艺和冲焊工艺,前者自重大,材料抗拉和抗冲击强度差,并且在生产过程中易出现气孔和裂纹等铸造缺陷,因此应用受限;冲焊桥壳因其重量轻、力学性能好、材料利用率高等优点,在驱动桥生产中获得了大量应用。但由于焊接热影响区存在,冲焊桥壳体上的众多焊缝在使用中往往成为疲劳裂纹的来源,从而影响冲焊桥壳的使用寿命。目前关于驱动桥壳体成形的研究多集中于钢质材料整体塑性成形,既利用材料塑性变形的良好力学性能、成形性能,又可避免焊接热影响区带来的疲劳寿命降低,内高压成形、固体颗粒胀形、机械胀形等驱动桥壳成形新工艺应运而生;其中机械胀形驱动桥壳成形结合轴头缩颈等工艺可实现了驱动桥壳体的一体成形,具有工艺实施简单、设备要求低等优点,并且在重型厚壁驱动桥壳体整体成形上具有其他工艺无法替代的优势,具有很好的发展潜力和应用前景。机械胀形驱动桥壳体新工艺是通过在热态毛坯的预制长圆孔内施加机械载荷,使预制长圆孔在模具约束作用下胀开形成琵琶孔,实现驱动桥壳体整体成形。但在机械胀形过程中,由于存在应力集中和较大的胀形比,预制长圆孔两侧圆角部位材料向两侧流动剧烈,使机械胀形后的驱动桥壳体的三角板区域存在厚度严重减薄现象,从而影响机械胀形驱动桥壳体的整体使用性能。论文针对机械胀形驱动桥壳体三角板区域材料严重减薄问题,开展有限元数值模拟研究和桥壳整体式机械热胀成形试验与台架实验,主要研究工作如下:针对冲焊桥壳用材料SAE 1527进行了不同温度、不同速度下的热拉伸实验,获得该材料热胀成形最佳温度和速率;确定了整体式桥壳机械热胀形工艺方案,并根据510桥壳的结构特点和尺寸,确定了无芯预胀形、径向扩张成形、轴向整形三道次胀形工艺流程。对等截面驱动桥壳体毛坯(即胀形部位毛坯截面尺寸与两侧钢板弹簧座部位截面尺寸一致)的热机械胀形进行了有限元数值模拟,通过分析胀形后琵琶孔圆度与预制长圆孔宽度及长度尺寸的关系、预胀形、径向扩张成形以及整形过程中的应力场、速度场、壁厚减薄对比,确定了成形主要缺陷为成形件三角板区域壁厚的急剧减薄,给出等截面毛坯最优预制长圆孔尺寸以及各道次模具尺寸;进而探讨了成形温度、芯模速度、摩擦系数等工艺参数对胀形工艺对成形载荷和三角板区域壁厚的影响,确定了较优参数。对预制孔长度575mm,宽度40mm的等截面管坯进行了热胀成形工艺实验,热胀成形件轴向和径向尺寸达到设计要求,三角板区域壁厚达到8mm以上,验证了数值模拟结果。进一步开展了桥壳台架试验,结果显示满足桥壳垂直弯曲强度和刚度要求,但疲劳寿命低于100万次,证明需要进一步进行毛坯优化,以达到桥壳产品性能要求。针对等截面管坯胀形后三角板区域壁厚减薄难以满足疲劳强度要求的问题,开展了以局部区域增厚管坯和变截面管坯作为毛坯的桥壳热胀成形研究。保持胀形比不变,通过分析毛坯局部增厚区域大小和厚度增量对胀形后三角板区域壁厚减薄的影响,给出满足胀形后三角板区厚度要求的毛坯增厚参数;通过减小胀形比、增大胀形部位毛坯宽度尺寸和预制长圆孔宽度尺寸,探讨了变截面毛坯机械胀形琵琶孔圆度尺寸变化与三角板区域厚度减薄规律。数值模拟、成形工艺试验和疲劳寿命对比分析结果表明,将管坯三角板局部区增厚到20mm时,成形件预制孔圆角区域厚度增加到10.2mm;采用变截面形状管坯,预制孔宽度增加、胀形比减小,改善了成形过程中三角板区域壁厚减薄现象,成形后预制孔圆角区域壁厚达到10.5mm。优化之后桥壳三角板区域的厚度增加,桥壳疲劳寿命大幅度提高,完全满足桥壳产品使用性能要求。