车架纵梁工艺

陕西重型汽车有限公司（以下简称陕重）是一家以生产重型军用越野车、重型卡车、大客车
为主的大型汽车公司。

为了提升公司汽车产能，更好地提高市场占有率，陕重在北郊成立了
重卡产业园。

在产能目标大幅攀升的情况下，如何提升车架的生产能力，提高车架的产品质
量，成为工艺人员亟待考虑的问题。

而随着我国汽车工业的飞速发展，客户个性化需求越来
越多，各种变形车架层出不穷，传统的加工制造方法已不能满足上述要求。

传统加工工艺及存在的问题
汽车纵梁加工的内容主要包括：成形和制孔。

加工工艺可分为成型前加工孔和成型后加工孔，制孔的方式又分为冲孔加工和钻孔加工。

目前，陕重的汽车纵梁加工采用的是买成形纵梁料，通过摇臂钻床钻孔。

选用钻孔方式最大
的优点是设备投资少，但缺点也很多：加工效率低、需要制造多种钻模，生产准备周期长，很难适应多品种、小批量多批次产品的生产节拍。

图1传统纵梁加工方法
现在，随着陕重的斯太尔产品产能的大幅提升，同时MAN产品逐步上升为主导产品，传统的加工工艺已无法适应产能提升和产品变形的需求，纵梁孔位加工能力不足已成为车架生产的瓶颈”问题，寻求新的纵梁加工工艺迫在眉睫。

因为斯太尔产品为等截面梁，MAN产品为变截面梁（见图2），这两种车架的纵梁结构不同, 加工工艺差别较大，因此选择纵梁加工工艺和设备时应兼顾此两种产品结构的加工。

图2斯太尔等截面梁、MAN变截面梁常用加工工艺及所用设备
传统上车架纵梁成形和制孔可采用摇臂钻床钻孔的方法， 但效率低、精度差、生产准备时间 长，因此，此种加工方式已经被淘汰。

目前车架纵梁成形和制孔的主要方法有：
1等截面汽车纵梁（斯太尔产品）的加工工艺及设备
T 数控平板冲孔 T 压力机成型；所用的主要设备：数控平 T 压力机成型T 数控三面冲冲孔；所用的主要设备：数控 T 大压机一次冲孔并成形；所用的主要设备：大吨位压力
机。

2、变截面汽车纵梁（MAN 产品）的加工工艺及设备 （1）
大批量定型产品的生产工艺： 板料T 大型压力机一次
冲孔成型；
所用的主要设备：大 型压力机。

（2） 小批量、多批次纵梁加工工艺：
方法1：板料T 数控平板冲冲孔 T 大型压力机成型；所用的主要设备：数控平板冲、大型压 力机。

方法2:大压机成型T 数控三面冲冲孔；所用的主要设备：大压机 数控三面冲。

图3陕重汽汽车大梁种类
加工工艺及所用设备的特点
目前，汽车纵梁加工工艺普遍采用了数控冲孔，
汽车纵梁数控冲孔生产线的研制， 改变了以 往的加工工艺，提高了特殊梁的加工效率，具有较大的柔性， 特别适合多品种、小批量的制 造模式，可提高汽车制造厂的快速反应能力，
增加了市场的竞争力，可产生较高的经济效益。

其特点如下：
1、生产效率高，劳动强度小
新产品生产准备时间短，对于纵梁孔的变化，生产准备仅为编程时间，输入
CAD 图形，可 以自动生成加工程序， 可以充分快速地满足市场和每个用户的要求，
解决了现有摇臂钻床孔 效率差、生产准备时间长、劳动强度低的问题。

采用原有方法，冲一个孔，带上下料最慢需要 1.2s ,钻一个孔最快需要10s 。

当加工5595mm 长、200余孔的S35车纵梁时，5人需要14min ，而采用数控冲只需 4min 。

加工11050mm 长、350余孔040车纵梁，5人需要28min ，而采用数控冲加工 350个孔只需8min 。

（1） 先制孔后成型的工艺：
板料 板冲孔机、大吨位压力机。

（2） 先成型后制孔的工艺：
板料 三面冲孔机、大吨位压力
机。

2、产品质量高
数控冲加工解决了摇臂钻床钻孔时，漏孔和孔距尺寸超差而影响铆接和总装配进度及质量的
问题，并且数控冲加工的孔没有毛刺，精度高于钻孔。

3、柔性化程度高
数控冲解决了传统钻孔方式所导致的孔加工能力不足的问题，而且对于不同车型纵梁孔的变化，生产准备时间仅仅是编程时间，缩短了新产品的开发周期，实现了产品由单品种、大批量、少批次”向多品种、小批量、多批次”转变，使精益生产得到推进和深化，为公司占领市场赢得了时间。

图4大型压力机纵梁加工生产线
新工艺的选择和比较
基于冲孔加工的优点和特点，笔者认为，陕重的纵梁制孔工艺应该由钻孔加工改为冲孔加工，而纵梁加工工艺可使用3面数控冲、平板数控冲、大型压力机等设备。

现将3种冲孔加工方案分析如下：1采用平板数控冲
先制孔后成型，即平板数控冲+大型压力机的加工方法。

不用钻模及冲孔模，斯太尔等截面梁和MAN 变截面梁都可以加工，无论从适用范围、加工的柔性等都是最佳的，而且，平板数控冲国内技术较成熟，完全可以满足加工工艺的需要。

2、采用三面数控冲
目前三面数控冲大致有两种形式：
（1）用于等截面加工的3面冲。

采用该方法可一次装卡完成纵梁上下翼面及腹面全部孔位
的加工。

基本型为3个主机，由于汽车纵梁腹面上的孔径规格和数量占95%以上，翼面上
的孔数极少，为了提高效率可做成4个主机，迅速提高车架生产能力。

其缺点是：MAN变
截面梁不能加工，斯太尔产品（等截面）退出市场后限制使用。

（2）适用于等截面和变截面槽形梁的3面数控冲。

从加工范围看，选择1台5个主机的多功能3面冲，既可解决目前斯太尔等截面直梁制孔中产能、质量问题，也能兼顾将来MAN 变截面梁孔位加工的问题。

其缺点是：
□设备结构复杂，可靠性相对差，控制难度和价格相应增加；
□由于孔到纵梁翼面的距离小，数控冲冲模模座宽，倾斜翼面部分三角区内的个别孔不能
冲，还需增加一步补孔工序，仍然没有解决一次加工完成所有纵梁孔的问题；
□冲位于倾斜翼面附近处的孔循环时间约增加 2.5s,增加了冲一根纵梁的时间，影响生产节
拍；
□ 从工艺流程分析,相比平板冲制孔加压力机成型的工艺, 采用MAN 产品变截面梁的先“成型”后“制孔”是将制孔由“易”便“难”。

3、采用大型压力机
将板料利用大型压力机直接进行冲孔并压形。

采用大型压力机,压形冲孔效率高,对于大批量的产品适用, 但对于小批量、多批次的产品, 由于大型压力机柔性不足, 需要制造冲孔模,生产准备时间长,模具费用大,模具更换频繁, 换模时间长,因此并不适合。

而陕重的产品多为小批量、多批次,所以,完全依靠大型压力机加工纵梁不适宜陕重的产品特点。

结论
通过以上对汽车纵梁加工工艺及设备的分析和对比, 结合陕重汽车车架的年生产纲领和产品结构,本着投资合理的原则,笔者认为, 对于陕重今后车架纵梁的成形和制孔,可按照以下方式进行：
1、板料一一大型压力机成形冲孔（适用于大批量成熟车型）
2、板料一一平板冲冲孔一一大型压力机成型（适用于多品种、小批量、多批次车型）此种加工方法,柔性高、效率高,既可生产等截面直大梁（斯太尔车型）又可生产变截面大梁（MAN 车型）,可满足年生产纲领。

适用于此加工工艺的设备有：平板数控冲、大型压力机。

车架是汽车最重要的承载部件, 而车架纵梁又是其中的关键零件之一。

传统的加工车架纵梁的设备和生产工艺存在工艺性能不够好、产量低、尺寸精度差、长度调整不灵活以及容易冲裂板材和产品转型慢等缺点, 陕重结合自身实际,寻找到了适合自己的加工工艺和相关设备, 并将在今后的生产实践中不断更新和完善。