結(jié)合商用車車架雙層梁結(jié)構(gòu)，通過分析套鉆工藝的優(yōu)缺點和沖壓技術(shù)的特點，東風(fēng)商用車公司車架廠成功研制出一種新的套沖鑲梁工藝，代替以往的套鉆鑲梁工藝，在生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。

產(chǎn)品工藝性分析

左右縱梁合件主要由縱梁、加強梁等組成（圖1）。其制造工藝為：主梁沖孔（三面數(shù)控沖孔機）→主梁、加強梁鑲合（電阻點焊）→套鉆加強梁孔位（以主梁孔位為模板）。加強梁位于縱梁內(nèi)部，鑲合時首先保證位置正確，然后是消除主梁與加強梁的腹面、翼面間隙。

圖1 縱梁合件示意

套鉆加強梁的優(yōu)勢和不足

套鉆加強梁的優(yōu)勢，包含以下兩方面：

⑴加強梁上所有孔徑都可以利用搖臂鉆床實現(xiàn)。車架縱梁上孔位一般在φ9～45mm之間。

⑵鑲梁鉆孔操作方便、簡單。

套鉆加強梁的劣勢，包含以下四方面：

⑴生產(chǎn)節(jié)拍。采用鉆床套鉆加強梁平均生產(chǎn)節(jié)拍為50min/根，打磨毛刺節(jié)拍為35min/根，生產(chǎn)效率低。

⑵操作人數(shù)。每個鉆孔工位需要3人操作，1名鉆床操作工人、1名輔助工人、1名毛刺打磨工人。

⑶質(zhì)量情況。1）孔徑超差：采用鉆床套鉆工藝，加工孔徑一般超出名義尺寸0.3～0.6mm；2）夾雜毛刺：毛刺容易夾雜在孔中，清理毛刺耗費時間；3）表面質(zhì)量差：鉆孔后的毛刺需要采用風(fēng)動砂輪機進行拋光打磨，在鋼板表面會留下很深的打磨痕跡，油漆無法覆蓋，影響外觀質(zhì)量。

⑷現(xiàn)場環(huán)境。操作現(xiàn)場鐵屑多且雜亂，冷卻液不易回收，環(huán)境較惡劣。

套沖鑲梁工藝

從加強梁孔實現(xiàn)的方式中，得到的啟發(fā)是：孔實現(xiàn)的關(guān)鍵是保證加強梁的孔位與縱梁的孔位完全一致，實現(xiàn)方式可多樣化，沖孔也是一種可行的方式。

⑴沖裁力的確定。根據(jù)加強梁的厚度4～8mm，材料抗拉強度510～530MPa/mm2，要實現(xiàn)的最大孔徑φ45mm，沖孔所需最大沖裁力：F＝（σt）πd≈8×530×0.8×3.1415×45≈480kN?？紤]到?jīng)_裁時產(chǎn)生的振動以及材料因素，沖裁力取整550kN。

⑵驅(qū)動力的選擇及液壓原理。采用液壓作為驅(qū)動力，系統(tǒng)壓力為6.3MPa，工作壓力為31.5MPa，增壓比為1∶5，采用11kW交流異步電機作為原動機。系統(tǒng)工作原理見圖2。

1）油泵泄荷：按下按鈕SB2電機啟動后，各種閥均無動作，油液經(jīng)濾油器2、進入油泵5、電磁溢流閥7（常開狀態(tài)）回油箱1，油泵5泄荷。

2）沖頭趨進：當(dāng)沖頭對準(zhǔn)孔位后，按下鉚鉗上的按鈕SB3，電磁鐵YV1、YV3通電，終止卸荷，壓力油經(jīng)二位四通電液換向閥10左方位置、增壓缸15上腔、進入鉚鉗油缸后腔，推動活塞桿伸出，使沖頭沖孔。

3）沖頭返回：當(dāng)沖頭在趨進過程中，松開鉚接按鈕SB3，沖頭返回。

4）繼續(xù)趨進：當(dāng)需要繼續(xù)趨進時，再按按鈕SB3，電磁鐵YV1、YV3動作，沖頭繼續(xù)趨進。

圖2 液壓原理圖

工藝裝備實施方案

分析鉚釘鉚接和沖孔的工作原理，可以找到一些共同點：趨進和返回以及再次趨進的過程是完全一致的。借鑒鉚鉗鉚接的工作方式，技術(shù)人員設(shè)計出了應(yīng)用于套沖的工藝裝備。此套沖工藝裝備操作部分，主要包括：翼面套沖機（圖3）和腹面套沖機（圖4）。

腹面套沖機工作時，鑲合好的縱梁和加強梁開口向下置于軌道之上可以左右移動，工人操作手柄移動本體在X、Y、Z三向滑軌上移動，使沖頭對齊縱梁上的孔位，并使突出卸料環(huán)的沖頭落入縱梁上的孔位，工人踩腳踏開關(guān)使液壓缸的推桿進行一個工作循環(huán)，這樣就在加強梁上沖出來一個與縱梁孔位相符合的孔。翼面套沖機的工作原理與腹面套沖機類似。

套沖工作過程

腹面套沖時，縱梁合件開口朝下，在輥道上滑動。腹面套沖機位于同一直線上兩截輥道的中間位置。操作工一邊扶住縱梁合件左右移動，同時扶住套沖機的手柄使本體在X、Y、Z三個方向上運動，將突出于卸料環(huán)的凸模對準(zhǔn)并按下至縱梁表面孔位之后，踩動腳踏開關(guān)。此時，液壓缸推動凸模及卸料環(huán)向下運動，在凸模頂住內(nèi)梁表面后，縱梁整體不動，本體上移。凸凹模上下間距越來越小直至均頂住內(nèi)梁上下表面，在沖壓力的作用下凸模將相應(yīng)孔位加工出來，回程時凸凹模上下距離變大，本體下移。在卸料環(huán)的作用下，凸模與縱梁合件脫離，一個孔位加工完成。翼面套沖與腹面套沖工作過程相同。

■表1 套沖與套鉆比較

圖3 翼面套沖機

圖4 腹面套沖機

效果分析

套沖機在進行了第一次試驗、第二次試驗和小批量產(chǎn)品驗證之后，產(chǎn)生了非常良好的效果，對比結(jié)果見表1。

套沖工藝存在諸多優(yōu)點，但是還有以下兩個技術(shù)難題待解決：

⑴目前在小批量的直梁生產(chǎn)以及新品試制中，套沖工藝的應(yīng)用效果比較理想。但是，前后端腹面不在同一平面的縱梁合件，在過渡位置存在一個傾斜面，導(dǎo)致了腹面套沖機的凸凹模不能垂直其表面孔位進行工作，故套沖工藝不適用于此類產(chǎn)品。

⑵套沖工藝采用的是凸凹模對工件進行加工，故此產(chǎn)品的孔邊距對此工藝的適應(yīng)性有一定的影響。

結(jié)束語

套沖鑲梁工藝，對商用車車架孔加工的研究提供了一定參考。把套沖工藝應(yīng)用于商用車車架孔加工的試驗中，可以克服套鉆鑲梁中的多項不足，但是在大批量、多品種生產(chǎn)應(yīng)用中也存在一些技術(shù)難題有待進一步解決。

商用車車架套沖鑲梁工藝

文/許小雷，王愛明，唐黎明·東風(fēng)汽車有限公司商用車車架廠

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