崔有山

（一汽解放汽車有限公司 卡車廠，吉林 長春130011）

卡車車架零件材料主要使用金屬鋼板，厚度多為3mm～8mm；輕型卡車車架縱梁厚度為5mm～6mm,橫梁、連接板和支架鋼板厚度3mm～5mm；中重型卡車車架縱梁厚度為7mm～8mm，加強(qiáng)板、橫梁、連接板及支架厚度為5mm～8mm?？ㄜ囓嚰芙Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。

隨著卡車市場(chǎng)的細(xì)分，國內(nèi)卡車大多分為重型卡車、中型卡車、輕型卡車和微型卡車，卡車的兩大主要總成為車身和底盤，卡車底盤中車架是整車的骨架，車架的主要零件有縱梁、橫梁、連接板、各種支架，各種零件采用螺栓聯(lián)接、鉚接或焊接裝配成車架總成。

圖1 卡車車架結(jié)構(gòu)

輕型卡車和微型卡車車架多采用彎曲縱梁；中、重型卡車縱梁多為直線型縱梁，縱梁分為變截面和等截面，腹面又分為有落差和無落差。圖2 是中重型卡車典型車架縱梁形狀示意圖。

卡車車架縱梁的質(zhì)量控制要素主要有縱梁槽寬尺寸、腹面平面度、腹面直線度、縱梁的扭曲、翼面的直線度和腹面落差尺寸。以上各要素如圖3 所示。

1 縱梁制造工藝

縱梁制造工藝主要分為沖壓工藝和滾壓工藝，沖壓工藝最初全部采用大型壓力機(jī)、落料沖孔模具、成形模具沖壓實(shí)現(xiàn)；后來由于縱梁產(chǎn)品變化越來越快，從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)時(shí)間通常只有半個(gè)月左右或更短的時(shí)間，而且每種產(chǎn)品產(chǎn)量低，通常年產(chǎn)量不足100 輛份。因此落料工藝逐步變?yōu)槠桨鍞?shù)控沖孔，取消了沖孔模具，落料工藝變?yōu)榈入x子或激光切割，從而縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

縱梁成形工藝除模具沖壓成形外，對(duì)于等截面縱梁還可以采用滾壓成形。滾壓成形是采用帶料通過一系列相對(duì)旋轉(zhuǎn)的成對(duì)的水平滾或立滾，在常溫下逐步滾彎成形，成形過程中材料變形不僅在與成形滾接觸區(qū)域，在兩對(duì)成形滾之間的過渡區(qū)也發(fā)生材料變形。

由于縱梁生產(chǎn)批量小、材料強(qiáng)度越來越高，可達(dá)屈服強(qiáng)度700～900MPa。變截面或彎曲縱梁成形只能采用沖壓工藝，直槽型縱梁除沖壓工藝外還可采用滾壓工藝來成形。并且由于設(shè)備自動(dòng)化水平的提高，滾壓成形適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)方式。對(duì)于高強(qiáng)度鋼板，由于縱梁滾壓成形時(shí)每對(duì)滾輪只是對(duì)縱梁局部進(jìn)行成形，受到材料的變形抗力小，因此對(duì)高強(qiáng)度鋼板甚至超高強(qiáng)度鋼板也有很好的適應(yīng)性，并且國際汽車制造中已有適用材料厚度小于5mm 的變截面縱梁的滾壓成形線。

圖2 典型車架形狀示意圖

2 滾壓設(shè)備的組成及結(jié)構(gòu)

卡車車架縱梁滾壓成形線的設(shè)備組成主要包括上料機(jī)構(gòu)、開卷機(jī)構(gòu)、板料校平機(jī)、去端頭剪床、滾壓成形機(jī)構(gòu)、隨動(dòng)切斷單元、下料機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。

2.1 縱梁滾壓成形線

圖3 縱梁質(zhì)量控制要素

縱梁滾壓成形線除各種上料及傳送輔助機(jī)構(gòu)外，主體部分為液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的多組相互配合的滾子組成滾壓成形機(jī)構(gòu)，按照滾壓成形機(jī)構(gòu)的滾子更換及調(diào)整形式可分為以下三種形式。

2.1.1 每組成形滾片更換需單獨(dú)進(jìn)行的滾壓線

如圖4 所示為U形件的滾壓成形線、剪切裝置及剪后零件的傳送滾道部分。成卷帶料經(jīng)過上料、開卷、校平及滾壓成形、剪斷成規(guī)定的長度，由滾道輸送到零件存儲(chǔ)地。滾壓成形線采用12 組成形滾輪進(jìn)行滾壓成形，每組間距為1100mm。

圖5 所示為滾壓成形線的滾子更換及調(diào)整裝置。每組滾子的上滾與下滾需要裝入一組機(jī)架中，然后通過旋轉(zhuǎn)手柄，調(diào)整螺栓的壓緊程度。每次零件的槽寬或材料厚度有變化時(shí)都需要進(jìn)行每組滾子的調(diào)整，調(diào)整時(shí)需拆裝每組滾子的組件，如圖6 所示。調(diào)整時(shí)要保證所有滾壓型腔在一條線上，每個(gè)產(chǎn)品更換需要的調(diào)整時(shí)間大約為4h。還有機(jī)架結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的滾壓成形線，產(chǎn)品品種轉(zhuǎn)換時(shí)從更換滾子到調(diào)試出合格的零件需要8～10h。這種滾壓線機(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以減少滾壓成形線的投資，但需要調(diào)整的時(shí)間長。

圖4 滾壓成形線及剪切裝置

圖5 滾壓成形線滾子調(diào)整裝置

2.1.2 多組滾子整體更換的滾壓線

二、神矮LS—1臨紅1號(hào) 7月上中旬成熟，比喬化栽培早熟20天，該品種果形端正，果形指數(shù)0.91以上，著色全面鮮紅，果面光潔無銹，紅白相間，外觀極美，平均單果重258 g，是早熟品種中罕見的大型果。果肉淡黃色，果皮中厚，抗碰壓，汁液多，甜酸適口，貨架期長，無采前落果和裂果現(xiàn)象，2016年銷售價(jià)4.5元/kg。

圖6 滾壓成形線的滾子組件

圖7 多組滾子整體更換的滾壓線

多組滾子組件整體更換的滾壓線滾輪數(shù)量為14組，如圖7 所示。上下滾輪分別裝在貫通過的滾輪軸上，如圖8 所示。每根軸上的成形滾片之間裝有多片半圓形可拆卸的調(diào)整片，上下滾輪通過機(jī)架形成一組，各組滾子之間距離約1500mm，每4～5 組滾輪機(jī)架裝在1 塊安裝板上，整線大約3 塊安裝板，每塊安裝板上4個(gè)定位銷孔，每組安裝板通過定位銷確定位置后安裝到滾壓線的底板上，形成一條滾壓線，當(dāng)需拆裝滾形機(jī)架時(shí)，可整組進(jìn)行更換，節(jié)省更換時(shí)間，如圖9所示。

圖8 上下滾輪的安裝方式

圖9 多組滾子的安裝板及定位

生產(chǎn)時(shí)滾輪的軸向尺寸形成縱梁的槽寬，當(dāng)縱梁的槽寬變化時(shí)，通過移動(dòng)成形滾片之間的調(diào)整墊片實(shí)現(xiàn)一根軸上兩個(gè)成形滾片尺寸符合槽寬的尺寸；當(dāng)縱梁的鋼板材料厚度變化時(shí)，通過調(diào)整機(jī)架上的螺栓調(diào)整料厚方向的上下或左右滾輪間隙符合材料的厚度尺寸。

2.1.3 全自動(dòng)調(diào)節(jié)不需更換成形滾子的滾壓線

卡車車架U形縱梁的滾壓成形線在滾壓成形原理不變的情況下，滾壓線結(jié)構(gòu)從提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及自動(dòng)化程度方面不斷改進(jìn)，使縱梁品種轉(zhuǎn)換更方便。這里品種轉(zhuǎn)換是指縱梁的材料厚度、寬度、縱梁的槽寬尺寸發(fā)生變化或者其中一種條件發(fā)生變化的情況。

如圖10 所示，滾壓線的成形滾輪采用懸臂式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)各有14 組以上滾輪，滾輪分別將縱梁毛坯卷料引入滾壓線，將平板通過多次滾壓成槽形，增加變形量校正縱梁的槽寬尺寸回彈，控制縱梁的扭曲及縱梁腹面及翼面的直線度。

圖10 全自動(dòng)滾壓線滾子結(jié)構(gòu)

通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)整滾輪間隙實(shí)現(xiàn)料厚變化和縱梁槽寬尺寸變化，并且增加滾壓線滾輪組數(shù)采用縱梁形狀校正裝置對(duì)縱梁滾壓成形過程中產(chǎn)生的扭曲、彎曲及槽寬尺寸進(jìn)行校正，通過設(shè)定各種程序保證縱梁尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.1.4 變截面縱梁滾壓成形線

變截面縱梁滾壓成形線在國際上處于研發(fā)階段，是在全自動(dòng)滾壓成形線基礎(chǔ)上，增加可旋轉(zhuǎn)的滾子對(duì)縱梁的變截面進(jìn)行滾壓成形，并且變截面縱梁由于變截面部分需去除多余材料，因此滾形中間還需增加去除材料的工序。當(dāng)前只有很少的應(yīng)用案例，并且材料的厚度和鋼板強(qiáng)度都還沒有達(dá)到中重型卡車車架縱梁的水平。

2.2 縱梁滾壓成形線組成

縱梁滾壓成形線通常由上料開卷機(jī)構(gòu)、校平機(jī)構(gòu)、滾壓成形線、液壓機(jī)構(gòu)及電氣控制等組成。去端頭機(jī)構(gòu)、縱梁形狀校正機(jī)構(gòu)、隨動(dòng)切斷機(jī)構(gòu)及下料機(jī)構(gòu)會(huì)隨著企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、投資等采用不同的形式。

上料開卷機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由卷料運(yùn)送裝置將卷料從線外運(yùn)到開卷機(jī)構(gòu)芯軸處，實(shí)現(xiàn)芯軸與卷料孔的對(duì)正，采用壓緊導(dǎo)引裝置防止卷料包裝帶剪斷時(shí)將料頭引入校平機(jī)構(gòu)。

校平機(jī)構(gòu)通常由多組滾子組成，卷料引入校平機(jī)構(gòu)后經(jīng)過多組滾子不斷運(yùn)行，消除卷料彎曲，保證進(jìn)入滾壓線的卷料處于平直狀態(tài)。

滾壓成形線各組滾子由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)于機(jī)架、滾子間隙等隨滾壓線形式不同，采用的驅(qū)動(dòng)形式不同，對(duì)于自動(dòng)調(diào)節(jié)的滾壓線采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，人工調(diào)節(jié)的滾壓線則需要人工通過螺紋機(jī)構(gòu)、增減調(diào)整墊片等調(diào)節(jié)。

去端頭機(jī)構(gòu)采用液壓剪床將卷料的起始端去除一定長度，使縱梁端頭與材料兩側(cè)邊垂直度尺寸達(dá)到工藝要求的精度。也有滾壓線采用電弧焊機(jī)將一卷材料的尾端與下一卷材料的起始端焊接后實(shí)現(xiàn)連續(xù)滾壓。

隨動(dòng)切斷機(jī)構(gòu)通常采用兩個(gè)液壓沖切裝置，一是在U形梁的腹面中間預(yù)沖孔，二是在預(yù)沖孔位置將上下翼及圓角部分切斷。對(duì)于生產(chǎn)量大的滾壓線采用隨動(dòng)切斷效率高，尺寸精度高。如果生產(chǎn)量不大時(shí)也可采用帶鋸切斷或圓盤鋸鋸斷等形式。

縱梁校正裝置是縱梁經(jīng)滾壓成形后腹面的直線度、扭曲及翼面的直線度的控制，由電氣控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)校正縱梁的變形。

下料裝置在生產(chǎn)量大的生產(chǎn)線可采用自動(dòng)化吊運(yùn)裝置、高速滾道運(yùn)輸，產(chǎn)量不大也可采用滾道滑落，電動(dòng)葫蘆吊運(yùn)等形式。

3 卡車車架縱梁滾壓設(shè)備的選型

基于以上對(duì)縱梁滾壓線的對(duì)比，卡車車架滾壓設(shè)備的選型隨著生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品尺寸精度控制要求不同而選用滾壓線的結(jié)構(gòu)形式及滾壓線的組成[2]。

滾壓設(shè)備選擇的決定要素有年生產(chǎn)規(guī)模、每條生產(chǎn)線的零件數(shù)量、每個(gè)品種的生產(chǎn)數(shù)量、產(chǎn)品品種轉(zhuǎn)換的次數(shù)、產(chǎn)品的尺寸精度要求等。

年生產(chǎn)規(guī)模大，產(chǎn)品尺寸精度要求高的前提下或者年生產(chǎn)規(guī)模不大時(shí)，每條線的零件數(shù)量單一時(shí)，由于品種轉(zhuǎn)換不多，滾壓成形線可采用人工調(diào)整結(jié)構(gòu)，但應(yīng)采取成組更換成形滾的結(jié)構(gòu)，減少轉(zhuǎn)換時(shí)間，生產(chǎn)線調(diào)整到零件尺寸合格后，可以穩(wěn)定生產(chǎn)，零件精度可以穩(wěn)定到調(diào)整狀態(tài)。采用隨動(dòng)切斷機(jī)構(gòu)，自動(dòng)化下料裝置。零件數(shù)量少，每個(gè)品種生產(chǎn)量大時(shí)，每個(gè)零件單獨(dú)一條滾壓線生產(chǎn)，減少每條生產(chǎn)線的品種轉(zhuǎn)換時(shí)間,但增加了占用的廠房面積。這樣可以在保證質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

年生產(chǎn)規(guī)模大，每條生產(chǎn)線的零件數(shù)量多，品種轉(zhuǎn)換頻繁，零件尺寸精度要求高時(shí)，應(yīng)采用自動(dòng)調(diào)整的滾壓線，采用隨動(dòng)切斷機(jī)構(gòu)，采用滾壓后縱梁校正機(jī)構(gòu)，并且采用自動(dòng)化下料。自動(dòng)調(diào)整滾壓線可以快速轉(zhuǎn)換品種，并且一條滾壓線可以占用很少的廠房面積，提高生產(chǎn)效率，從而保證生產(chǎn)能力，并且采用縱梁校正裝置可以很好地控制縱梁的尺寸精度。

4 結(jié)語

卡車車架縱梁滾壓成形線的組成及滾壓成形線的結(jié)構(gòu)形式選擇，要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種的數(shù)量、產(chǎn)品的質(zhì)量特性要求及廠房、投資等具體情況綜合考慮，力求做到經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)能、質(zhì)量達(dá)到最佳平衡。

[1]張 猛，胡亞民.回轉(zhuǎn)塑性成形工藝及模具[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[2]王新華.汽車沖壓技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.

[3]周麗麗，韓學(xué)軍，寇薈闊.基于雙沖的汽車縱梁數(shù)控沖孔線技術(shù)研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（6）.