陜西重卡利用搖臂鉆改變汽車縱梁加工工藝及設(shè)備

汽車車架是汽車最重要的承載部件，而車架縱梁又是其中最關(guān)鍵的零件之一。隨著汽車工業(yè)的日益發(fā)展，汽車縱梁的數(shù)量和品種也在不斷增加，縱梁加工工藝、加工設(shè)備也在不斷創(chuàng)新完善，合理地選擇縱梁加工工藝及設(shè)備是汽車縱梁制造企業(yè)保持強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

圖1   傳統(tǒng)縱梁加工方法

陜西重型汽車有限公司（以下簡(jiǎn)稱陜重）是一家以生產(chǎn)重型軍用越野車、重型卡車、大客車為主的大型汽車公司。為了提升公司汽車產(chǎn)能，更好地提高市場(chǎng)占有率，陜重在北郊成立了重卡產(chǎn)業(yè)園。在產(chǎn)能目標(biāo)大幅攀升的情況下，如何提升車架的生產(chǎn)能力，提高車架的產(chǎn)品質(zhì)量，成為工藝人員亟待考慮的問(wèn)題。而隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，客戶個(gè)性化需求越來(lái)越多，各種變形車架層出不窮，傳統(tǒng)的加工制造方法已不能滿足上述要求。

傳統(tǒng)加工工藝及存在的問(wèn)題

汽車縱梁加工的內(nèi)容主要包括：成形和制孔。加工工藝可分為成型前加工孔和成型后加工孔，制孔的方式又分為沖孔加工和鉆孔加工。

目前，陜重的汽車縱梁加工采用的是買成形縱梁料，通過(guò)搖臂鉆床鉆孔。選用鉆孔方式最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少，但缺點(diǎn)也很多：加工效率低、需要制造多種鉆模，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，很難適應(yīng)多品種、小批量多批次產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍。

現(xiàn)在，隨著陜重的斯太爾產(chǎn)品產(chǎn)能的大幅提升，同時(shí)MAN產(chǎn)品逐步上升為主導(dǎo)產(chǎn)品，傳統(tǒng)的加工工藝已無(wú)法適應(yīng)產(chǎn)能提升和產(chǎn)品變形的需求，縱梁孔位加工能力不足已成為車架生產(chǎn)的“瓶頸”問(wèn)題，尋求新的縱梁加工工藝迫在眉睫。

因?yàn)樗固珷柈a(chǎn)品為等截面梁，MAN產(chǎn)品為變截面梁（見圖2），這兩種車架的縱梁結(jié)構(gòu)不同，加工工藝差別較大，因此選擇縱梁加工工藝和設(shè)備時(shí)應(yīng)兼顧此兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的加工。

圖2  斯太爾等截面梁、MAN變截面梁

常用加工工藝及所用設(shè)備

傳統(tǒng)上車架縱梁成形和制孔可采用搖臂鉆床鉆孔的方法，但效率低、精度差、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，因此，此種加工方式已經(jīng)被淘汰。目前車架縱梁成形和制孔的主要方法有：

1、等截面汽車縱梁（斯太爾產(chǎn)品）的加工工藝及設(shè)備

（1）先制孔后成型的工藝：板料→數(shù)控平板沖孔→壓力機(jī)成型；所用的主要設(shè)備：數(shù)控平板沖孔機(jī)、大噸位壓力機(jī)。

（2）先成型后制孔的工藝：板料→壓力機(jī)成型→數(shù)控三面沖沖孔；所用的主要設(shè)備：數(shù)控三面沖孔機(jī)、大噸位壓力機(jī)。

（3）同時(shí)成形制孔的工藝：板料→大壓機(jī)一次沖孔并成形；所用的主要設(shè)備：大噸位壓力機(jī)。

2、變截面汽車縱梁（MAN產(chǎn)品）的加工工藝及設(shè)備

（１）大批量定型產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝：板料→大型壓力機(jī)一次沖孔成型；所用的主要設(shè)備：大型壓力機(jī)。

（２）小批量、多批次縱梁加工工藝：

方法1：板料→數(shù)控平板沖沖孔→大型壓力機(jī)成型；所用的主要設(shè)備：數(shù)控平板沖、大型壓力機(jī)?！?/p>

方法2：大壓機(jī)成型→數(shù)控三面沖沖孔；所用的主要設(shè)備：大壓機(jī)  數(shù)控三面沖。

圖3  陜重汽汽車大梁種類

加工工藝及所用設(shè)備的特點(diǎn)

目前，汽車縱梁加工工藝普遍采用了數(shù)控沖孔，汽車縱梁數(shù)控沖孔生產(chǎn)線的研制，改變了以往的加工工藝，提高了特殊梁的加工效率，具有較大的柔性，特別適合多品種、小批量的制造模式，可提高汽車制造廠的快速反應(yīng)能力，增加了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。其特點(diǎn)如下：

1、生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小

新產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，對(duì)于縱梁孔的變化，生產(chǎn)準(zhǔn)備僅為編程時(shí)間，輸入CAD圖形，可以自動(dòng)生成加工程序，可以充分快速地滿足市場(chǎng)和每個(gè)用戶的要求，解決了現(xiàn)有搖臂鉆床孔效率差、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度低的問(wèn)題。

采用原有方法，沖一個(gè)孔，帶上下料最慢需要1.2s，鉆一個(gè)孔最快需要10s。當(dāng)加工5595mm長(zhǎng)、200余孔的S35車縱梁時(shí)，5人需要14min，而采用數(shù)控沖只需4min。加工11050mm長(zhǎng)、350余孔O40車縱梁，5人需要28min，而采用數(shù)控沖加工350個(gè)孔只需8min。

2、產(chǎn)品質(zhì)量高

數(shù)控沖加工解決了搖臂鉆床鉆孔時(shí)，漏孔和孔距尺寸超差而影響鉚接和總裝配進(jìn)度及質(zhì)量的問(wèn)題，并且數(shù)控沖加工的孔沒有毛刺，精度高于鉆孔。

3、柔性化程度高

數(shù)控沖解決了傳統(tǒng)鉆孔方式所導(dǎo)致的孔加工能力不足的問(wèn)題，而且對(duì)于不同車型縱梁孔的變化，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間僅僅是編程時(shí)間，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品由“單品種、大批量、少批次”向“多品種、小批量、多批次”轉(zhuǎn)變，使精益生產(chǎn)得到推進(jìn)和深化，為公司占領(lǐng)市場(chǎng)贏得了時(shí)間。

新工藝的選擇和比較

基于沖孔加工的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，筆者認(rèn)為，陜重的縱梁制孔工藝應(yīng)該由鉆孔加工改為沖孔加工，而縱梁加工工藝可使用3面數(shù)控沖、平板數(shù)控沖、大型壓力機(jī)等設(shè)備?，F(xiàn)將3種沖孔加工方案分析如下：

1、采用平板數(shù)控沖

先制孔后成型，即平板數(shù)控沖+大型壓力機(jī)的加工方法。不用鉆模及沖孔模，斯太爾等截面梁和MAN變截面梁都可以加工，無(wú)論從適用范圍、加工的柔性等都是最佳的，而且，平板數(shù)控沖國(guó)內(nèi)技術(shù)較成熟，完全可以滿足加工工藝的需要。

2、采用三面數(shù)控沖

目前三面數(shù)控沖大致有兩種形式：

（1）用于等截面加工的3面沖。采用該方法可一次裝卡完成縱梁上下翼面及腹面全部孔位的加工。基本型為3個(gè)主機(jī)，由于汽車縱梁腹面上的孔徑規(guī)格和數(shù)量占95%以上，翼面上的孔數(shù)極少，為了提高效率可做成4個(gè)主機(jī)，迅速提高車架生產(chǎn)能力。其缺點(diǎn)是：MAN變截面梁不能加工，斯太爾產(chǎn)品（等截面）退出市場(chǎng)后限制使用。

（2）適用于等截面和變截面槽形梁的3面數(shù)控沖。從加工范圍看，選擇1臺(tái)5個(gè)主機(jī)的多功能3面沖，既可解決目前斯太爾等截面直梁制孔中產(chǎn)能、質(zhì)量問(wèn)題，也能兼顧將來(lái)MAN變截面梁孔位加工的問(wèn)題。其缺點(diǎn)是：

□ 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性相對(duì)差，控制難度和價(jià)格相應(yīng)增加；

□ 由于孔到縱梁翼面的距離小，數(shù)控沖沖模模座寬，傾斜翼面部分三角區(qū)內(nèi)的個(gè)別孔不能沖，還需增加一步補(bǔ)孔工序，仍然沒有解決一次加工完成所有縱梁孔的問(wèn)題；

□ 沖位于傾斜翼面附近處的孔循環(huán)時(shí)間約增加2.5s，增加了沖一根縱梁的時(shí)間，影響生產(chǎn)節(jié)拍；

□ 從工藝流程分析，相比平板沖制孔加壓力機(jī)成型的工藝，采用MAN產(chǎn)品變截面梁的先“成型”后“制孔”是將制孔由“易”便“難”。    3、采用大型壓力機(jī)

將板料利用大型壓力機(jī)直接進(jìn)行沖孔并壓形。

采用大型壓力機(jī)，壓形沖孔效率高，對(duì)于大批量的產(chǎn)品適用，但對(duì)于小批量、多批次的產(chǎn)品，由于大型壓力機(jī)柔性不足，需要制造沖孔模，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，模具費(fèi)用大，模具更換頻繁，換模時(shí)間長(zhǎng)，因此并不適合。而陜重的產(chǎn)品多為小批量、多批次，所以，完全依靠大型壓力機(jī)加工縱梁不適宜陜重的產(chǎn)品特點(diǎn)。

圖4  大型壓力機(jī)縱梁加工生產(chǎn)線

結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)汽車縱梁加工工藝及設(shè)備的分析和對(duì)比，結(jié)合陜重汽車車架的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，本著投資合理的原則，筆者認(rèn)為，對(duì)于陜重今后車架縱梁的成形和制孔，可按照以下方式進(jìn)行：

１、板料——大型壓力機(jī)成形沖孔（適用于大批量成熟車型）

２、 板料——平板沖沖孔——大型壓力機(jī)成型（適用于多品種、小批量、多批次車型）

此種加工方法，柔性高、效率高，既可生產(chǎn)等截面直大梁（斯太爾車型）又可生產(chǎn)變截面大梁（MAN車型），可滿足年生產(chǎn)綱領(lǐng)。適用于此加工工藝的設(shè)備有：平板數(shù)控沖、大型壓力機(jī)。