控制重型汽车车架整体尺寸的方法

刚 度不 一样) ; 压弯 时材料应力造成弯曲
( 辊压、模压 ) 。如图 3 所示, 纵梁在压弯时中 性层以内的内层材料
图 3 纵梁挠度
的单元体沿纵梁的横向受压, 厚度增加, 纵向伸长。而中性层以
外的材料单元体沿纵梁横向受拉, 厚度减小, 纵向收缩。这样,
在宏观上纵梁中性层以内的材料沿纵向外张, 外层收缩, 使纵 梁纵向弯曲。一般模压成形工艺的纵梁每米长挠度为 0. 8, 总挠
控制
C a i l i a o g o n g y i 材 料 工艺
重型汽车车架整体尺寸的
方法
文/ 肖洪陵 王钟晋 吴 蓉
车车架是汽车的重要部件之一, 车架的质量直接影响汽 车的性能、寿命和安全。最常出现的整体尺寸超差问题
汽 是车架总成的弯曲和扭曲, 它对成车装配有一定影响,
还会造成前后桥轴心线不平行, 使汽车行驶中易跑偏。如何控 制车架总成的质量? 笔者认为这应该是一项系统工程, 必须在 各个环节中予以严格控制, 才能保证车架总成的质量要求。图 1 所示为各种车架的基本结构, 车架总成铆接后弯曲变形情况 如图 2 所示。
对纵梁各孔的加工应特别注意控制其精度, 具体措 施是: 定期检查、维护各类加工设备, 保持精度要求; 对型材的弯、扭 误差要有相应的检验手段, 防止进入制孔工序后超差严重; 加 强制孔工序中的检验, 防止人为及设备因素造成的超差。
4 横梁总成的影响
横梁总成分单横梁、双横梁( 图 1 C- C, D - D) ; 横梁外形 有直型、拱型等( 图 1) ; 横梁断面有槽形、盒型、管形等。它与连 接板通过铆钉或焊接连接( 图 1 C- C) 。横梁总成的外端面与
偏差互相作用, 可能使共同的铆钉 用孔不同轴, 铆钉串不上, 这时应铰 孔以消除偏差。这样操作比起不用 胎具要麻烦些, 但为了保证质量就 应如此。对管状横梁应制做刚性强 的焊夹具, 保证连接用孔定位, 在焊 胎上焊接并冷却, 并严格控制焊后尺寸。最后以同样的孔定位 夹紧后, 对两端面进行铣削加工, 保证宽度公差 0. 4 及平行 度要求。
纵梁总成内侧面铆接贴合, 其尺寸和形状直接影响车架总成的 尺寸和形状, 具体应控制下列方面:
4. 1 横梁总成端面距离 T
此尺寸公差为 05mm。两端面由四块连接板构成。宽度公 差是由横பைடு நூலகம்孔距 C 及连接板孔距 S 一起保证的, 应分别对它
们进行分析。
( 1) 横梁零件的孔距对总成尺寸的影响 横梁上与连接板
2 纵梁总成焊合时变形
纵梁总 成是由主、副纵梁两 件组合而 成, 如图 1 中剖面 B- B、C- C、D - D 所示。为装配方便将打孔后的主副纵梁装 合且电焊点固。假如主副纵梁装合时靠不严, 焊合后主副纵梁 之间的间隙过大, 最大可达 2. 5mm, 特别是目前为提高效率用 打孔后的主纵梁配铝副纵梁, 钻孔时在间隙内易进入铁屑和形 成毛刺, 此间隙在铆接时不一定完全消除, 造成纵梁总成厚度 不均, 从而影响车架总成的宽度尺寸及形状。为此, 应采取下列 措施: 保持主副纵梁平直, 且表面清洁; 装合时纵梁放在支 架 上的支承点不得少 于三个且保证等高 , 防止自重下 垂而弯 曲; 主副纵梁装合时按要求将翼面腹面方向夹紧, 夹紧点距 离应小于 1m( 防止主副纵梁配钻及清渣时的铁屑进入) ; 按 工艺规定电焊点固, 焊点距离应在 1m 以内。
6 结论
以上所述对车架总成出现的问题阐明了原因, 提出了防止 措施。最后说明一点, 由于多方原因车架总成尺寸形状可能超 差, 这时应对 其进行矫正。不过这 属不得已而为 之的补救措 施。矫正应使用胎具, 不具备时可采用千斤顶矫正, 不应当用吊 车代替千斤顶, 这样既不容易控制也不规范。
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( 2) 宽度控制 车架总成宽度一般公差 2m m。这是靠横梁总成的宽度尺
寸来保证。在装合胎上侧向油缸的压力使纵梁总成紧靠横梁总 成, 保证各总成零件的正确位置。各横梁总成的尺寸决定车架 总成上该处宽度。如果纵梁总成部位的弯曲处在两横梁总成之 间的自由部分, 车架宽度误差可能较大。
( 3) 定位 各横梁总成与纵梁总成连接用孔必须对正。先用销子或工 艺螺钉定位夹紧。每个横梁总成必须同时用四个孔定位, 定位
图 1 车架基本结构 1. 主纵梁 2. 副纵梁 3. 横梁总成 4. 铆钉 5. 螺钉
车架铆接后出现弯曲变形主要原因是纵、横梁总成及组成 它的零件偏差过大, 及部分加工方法不当。现就下列几方面进 行分析。
1 纵梁弯曲
纵梁 是汽车
上最长的零件, 接 近 10m 不 等 。它
的横 剖面为槽 形,
一 般用 7~ 8mm 16M nL 钢
状, 如图 5。弯曲的 连接板图 ( 5( a ) 、图
5( b) ) , 要保证角度
图 5 连接板形式
公差 30 , 否则铆接间隙大而不均匀。弯曲连接板有两个面上
的孔组, 其孔距是靠冲模保证, 其中一组孔到边距 A , 它的大 小会影响横梁总成宽度, A 尺寸上两 孔中心线与边的平行 度
影响总成两端面的位置和形状。冲孔时应定位准确, 控制尺寸
孔必须 统一 。即车 架总 成装 配、横梁总成装配、连接板冲 压时定位用孔要一致, 不可随 意哪个 孔能 串上销 子就 用它 定位, 而将 真正定 位孔 铰偏 了, 失去定位孔的作用。定位 夹紧后其余孔若串不上铆钉, 不能强串, 必须铰孔, 防止产 生不必要的内应力。也可用定 位孔先串铆钉并铆接, 保证正确定位, 然后固定其它。 ( 4) 铆接顺序 铆接时铆钳的压力可能使零件产生错移和变形, 因此铆接 顺序必须是对称铆接、对角铆接, 使总成内应力均匀。应在胎具 上予铆形成定形的刚性框架后, 才可移动工位铆其它, 不可一 侧铆完再铆另一侧。
横梁尽可能一次冲孔, 用模具保证孔距 C 。有时不同平面内的 孔分两次冲孔, 若定位不准, 容易造成孔组中心线不重合。图 4
( c) 所示直的槽形断面横梁, 孔在两侧面上, 多采用平板冲孔后 双面压弯, 这时应有可靠的定位, 保证弯曲中心线的正确位置。
( 2) 连接板的
影响 横 梁连接 板
有 各 种尺 寸 和 形
度可达 5~ 8mm , 目视是可察觉到的。现辊压成形工艺的纵梁, 此误差有所减小, 每米长挠度 0. 5, 总挠度小于等于 5mm 。应力
造成的弯曲是有规律且均匀的, 在车架总成装配时是对 称的, 在其它条件为理想情况下, 左右纵梁同时受横梁同等牵制, 同
2003. 3. H E A V Y T R U C K 重型汽车 19
5 装铆
装铆工序是将纵梁、横梁总成按技术要求的位置、尺寸装 配成车架总成, 首先是形成铆接总成。在此过程中要保证下列 要求:
( 1) 左右纵梁总成上有专用定位孔, 装合使该孔同轴, 使其 不得前后错移, 这样才能保证横梁总成及其它零部件的正确位 置。如果没有正确的胎具定位, 各横梁总成位置不固定, 会使左 右纵梁总成前后位置失控。
理的冲压工艺, 做到定位准确可靠, 基准统一, 严格检验。 ( 2) 各横梁总成装铆要有胎具, 没有胎具装铆, 完全靠各零
件的尺寸保证不了总成尺寸, 各零件的积累误差, 不合格件混 入装配, 都无法控制。使用胎具可保 证铆钉孔空间位置, 通过夹紧使各 零件到位, 控制总成尺寸和形状, 淘 汰不合格零件。使用胎具时各零件
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等变形, 保持车架的对称性, 只留局部轻微弯曲 ( 不超过每米 2mm 挠度) 。但它会给车架造成内应力, 给车架装配铆接造成 一定麻烦, 不能保证车架总成各处的宽度一致。 1. 2 防止方法
目前辊压成形后的型材应注意: 保证按型材的技术条件 供货; 型材及半成品运输、存放时应有工位器具, 为防止变形 超差, 应在纵梁下设置等高等距垫块 3~ 4 件( 不能只在两端垫 块) 并限制存放高度, 避免多层长期存放。已撬曲的半成品, 应 校平后使用; 进入工序前应检验抽查型材及半成品的弯曲及 扭曲误差, 使其最大弯曲挠度 8 米内不超过 5m m, 扭曲误差每 米内不超过 0. 5mm。
度不一, 还可能出现纵梁扭曲等现象。横梁总成的各连接板上 与纵梁总成的铆钉用孔, 其空间位置偏差太大, 同样也会影响
20 重型汽车 H E A V Y T R U C K 2003. 3.
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车架总成的尺寸和形状。
4. 3 保证横梁总成尺寸和形状的措施 ( 1) 严格控制横梁、连接板各冲压件的形状及孔距, 采用合
4. 2 横梁总成的形状偏差
横梁总成的形状偏差会影响车架总成的形状和尺寸, 最主
要的是横梁 总成两端面对车架 中心面的平行度 。在水平面 方
向, 其总成任一端面平行度偏差太大, 都会引起铆接后纵梁弯 曲。因为纵梁总成侧向刚度比横梁总成刚度小, 铆接时以横梁 总成为基准纵梁随其变形, 造成图 2( c) 、图 2( d) 所示的弯曲。 如果横梁总成两端面在竖直方向倾斜, 会造成车架总成上下宽
A 的偏差不超过 0. 3。同理尺寸 F 的偏差影响横梁总成上的 孔位, 也应严格控制。为了控制 A 、F 尺寸并防止变形, 最好在
弯曲后制孔。平连接板图 ( 5( c) ) , 孔距 A 一次冲出, 容易控 置。车架总成至少有五个横梁总成, 每个横梁总成的形状和尺
寸都应符合要求, 否则车架总成就会出现图 2( b) 那样的现象, 很难修正。
板。它的翼面宽度 比腹面宽度小, 导
图 2 车架铆接后弯曲现象
致垂直于腹面方向的刚度远小于腹面方向的刚度, 所以沿刚度 小的方向容易弯曲。
1. 1 弯曲原因 弯曲的主要原因是: 原材料的运输存放过程中造成弯曲
而未校平, 压制后不能完全恢复; 板料宽度不一致 ( 剪料所
致, 使压弯后翼面宽窄 不一致, 造成纵梁各处
用孔, 其孔距 C 是横梁总成宽度尺寸的组成部分。这些孔若在 变形面上必须在变形工序后制做, 如图 4( a ) 所示的拱形横梁
用孔 是用 调头 冲
孔, 每端孔距靠冲
模保证, 两端孔组
相互距离靠模具两
次定位保证。定位 若不准确, 可能造
图 4 横梁冲孔
成较大误差, 影响横梁总成尺寸。如图 4( b) 所示直的盒形断面
3 纵梁总成孔距偏差
3. 1 原因分析 车架纵 梁总成与横梁总成的 连接孔距 偏差对装铆 后的车
架尺寸影响甚大。左右纵梁总成上每组横梁连接孔孔距偏差过 大, 车架铆接后会造成纵梁弯曲。以往纵梁总成上下翼面、腹面 之孔是靠钻孔胎加工, 因其刚度、精度、定位贴合误差等等, 造 成孔到边偏差过大, 因而直接影响了总成的宽度。目前虽然纵 梁孔加工的精度由于应用数控设备而得到了很大的提高, 但型 材在弯、扭曲控制不好的状态下, 仍存在孔对边距偏差超差的 现象。对将来的前宽后窄型纵梁应避免在变形区内设孔, 如不 能避免则应在成形后制孔。 3. 2 防止方法