浅析重卡车架纵梁长圆孔加工工艺

李帅帅 黄晓亮

摘 要：随着汽车工业的发展，整车线束集成度增加，同时为了解决线束管路亏折问题，重卡车架纵梁前端采用长圆孔代替工艺圆孔设计。文章简单介绍两类工艺加工长圆孔及其优缺点。

关键词：重卡车架;长圆孔;复合工艺

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）16-222-02

Abstract： With the development of the automobile industry， the integration degree of the whole vehicle harness increases. At the same time， in order to solve the problem of the harness pipeline deficit， the front end of the heavy truck frame longitudinal beam adopts the long round hole instead of the process round hole design. In this paper， the advantages and disadvantages of two kinds of processing for long round holes are briefly introduced.

Keywords： Heavy truck frame; Long round hole; Composite process

CLC NO.： U466  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）16-222-02

引言

车架被称为重卡的“脊梁”，是传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统的载荷基体。纵梁总成作为车架的重要组成部件，重卡纵梁结构主要分为两类：单层梁、双层梁。其腹面及上下翼面通常分布着300-500个不同直径的孔，用于驾驶室、发动机、板簧支架、油箱支架、电瓶箱支架等的装配。根据孔的受力状态以及作用，不同孔径也做了不同的设计，孔径规格分布区间φ10.5--φ80。随着汽车工业的发展，整车线束集成度增加，为了解决整车线束管路亏折问题，纵梁前端线束孔普遍采用长圆孔代替工艺圆孔设计。根据长圆孔位置不同，双层梁又分为两类，具体见下图。本文就长圆孔加工工艺作简要介绍。

1.2 冲压工艺介绍

1.2.1 单步冲

单步冲是通过异形模具实现长圆孔加工，其主要特点是效率高、尺寸和形状精度高。常规数控冲设备冲裁力一般集中在1200KN—1800KN，根据冲裁力计算结果，常规数控冲设备无法满足60*120等大尺寸长圆孔加工，只能满足小尺寸长圆孔加工。随着线束集成化增加，长圆孔尺寸变化导致模具互换性差，模具采购周期及改造成本较大。同时整车轻量化对于车架纵梁材料屈服强度的要求越来越高，冲裁力也会越来越大，异形模具互换性低。

1.2.2 分步冲

对于现有生产线体加工长圆孔可以采取分步冲工艺加工，即将长圆孔分割成多个圆孔连续冲孔间接完成长圆孔加工。如下图所示，将60*120长圆孔分割成3-φ60和4-φ9圆孔冲孔。其优点是无需对现有设备线体进行改造，仅需对程序简单变化即可实现。缺点是圆孔接茬处会有尖角，大概2mm左右（阴影部分），需下道工序打磨处理或者办理让步接收。

另外，对于双层长圆孔，工艺方案理论上可行的是内、外梁冲孔后合梁。考虑纵梁外形尺寸公差以及合梁间隙，点焊合梁后内、外（长）圆孔重合度会有1-2mm差值，需要后道工序打磨或者冲孔时对内梁孔径尺寸调整+0.5-1mm抵消误差。

2 切割工艺

2.1 单层梁长圆孔切割

单层梁上的长圆孔一般连同纵梁外形尺寸一并切割，通过手工画线、示教完成切割程序编制。画线切割是按照棱边定位所以较冲压长圆孔与周边圆孔位置精度较差，但是长圆孔功能为线束孔，所以装配过程对其位置精度要求较小。常见的等离子机器人最大切割距离2200mm左右，切割公差±3mm。可以满足98%以上产品长圆孔加工。同时等离子切割速度快、切割质量高等优点，适用于多种长圆孔尺寸，被绝大多数重卡车企采用。

2.2 双层梁长圆孔切割

考虑纵梁外形公差、切割公差以及定位公差累积，内、外梁分别切割长圆孔后合梁，双层长圆孔重合度很差，孔台阶明显，影响美观度，一般不采取此类工艺。目前应用最多的是通过在点焊线下料辊道附加数控等离子切割系统以及增加气动顶杆定位实现点焊合梁、切割长圆孔复合性加工，工艺流程如下：

点焊合梁后，纵梁总成沿输送辊道移动至切割区进行长圆孔切割作业。切割过程以外梁孔为基准孔，根据长圆孔坐标编制数控程序切割。针对内、外梁前端平齐且内梁孔根据外梁孔透孔此类纵梁总成，由于点焊合梁时槽口向上外梁基准孔被内梁遮挡，利用镜像原理制作简易工装将外梁基准孔转移至视线可见后切割。然后由磁力吸盘将纵梁总成吊运至下料台车堆垛整齐。若该批次纵梁无需切割长圆孔作业，则纵梁总成点焊合梁结束后可直接从下料侧堆垛至下料台车。

2.2.1 工艺特点

长圆孔质量提高：数控等离子切割机采用孔定位方式切割长圆孔，通过数控化程序編制代替手工划线编程，切割准确度大大提高，另外内壁光滑无台阶现象。

2.2.2 局限性

加工车型单一：仅能加工等宽直大梁类的车架纵梁合梁、切割长圆孔，无法实现对折弯纵梁合梁以及切割长圆孔加工，此类车型需要手工切割长圆孔。

烟尘、激光污染：等离子切割机切割长圆孔的过程不封闭，切割产生大量烟尘以及激光污染，随着国家对环保的重视以及分厂“6S”标准提倡与普及，焊接类作业不适宜室内作业。

3 结语

纵梁总成是车架的重要组成零件，随着汽车工业的发展及技术水平的不断提高，将会涌现出更多高精度、高效率、自动化、复合化的纵梁生产线，从而促进汽车工业迅速发展。