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(diǎn)和沖壓技術(shù)的特點(diǎn)，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(qiáng)梁等組成（圖1）。其制造工藝為：主梁沖孔（三面數(shù)控沖孔機(jī)）→主梁、加強(qiáng)梁鑲合（電阻點(diǎn)焊）→套鉆加強(qiáng)梁孔位（以主梁孔位為模板）。加強(qiáng)梁位于縱梁內(nèi)部，鑲合時(shí)首先保證位置正確，然后是消除主梁與加強(qiáng)梁的腹面、翼面間隙。

圖1 縱梁合件示意

套鉆加強(qiáng)梁的優(yōu)勢(shì)和不足

套鉆加強(qiáng)梁的優(yōu)勢(shì)，包含以下兩方面：

⑴加強(qiáng)梁上所有孔徑都可以利用搖臂鉆床實(shí)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(qiáng)梁的劣勢(shì)，包含以下四方面：

⑴生產(chǎn)節(jié)拍。采用鉆床套鉆加強(qiáng)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(gè)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(fèi)時(shí)間；3）表面質(zhì)量差：鉆孔后的毛刺需要采用風(fēng)動(dòng)砂輪機(jī)進(jìn)行拋光打磨，在鋼板表面會(huì)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(qiáng)梁孔實(shí)現(xiàn)的方式中，得到的啟發(fā)是：孔實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是保證加強(qiáng)梁的孔位與縱梁的孔位完全一致，實(shí)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(qiáng)梁的厚度4～8mm，材料抗拉強(qiáng)度510～530MPa/mm2，要實(shí)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(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)以及材料因素，沖裁力取整550kN。

⑵驅(qū)動(dòng)力的選擇及液壓原理。采用液壓作為驅(qū)動(dòng)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(jī)作為原動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)工作原理見圖2。

1）油泵泄荷：按下按鈕SB2電機(jī)啟動(dòng)后，各種閥均無動(dòng)作，油液經(jīng)濾油器2、進(jìn)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(jìn)：當(dāng)沖頭對(duì)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(jìn)入鉚鉗油缸后腔，推動(dòng)活塞桿伸出，使沖頭沖孔。

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

4）繼續(xù)趨進(jìn)：當(dāng)需要繼續(xù)趨進(jìn)時(shí)，再按按鈕SB3，電磁鐵YV1、YV3動(dòng)作，沖頭繼續(xù)趨進(jìn)。

圖2 液壓原理圖

工藝裝備實(shí)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(diǎn)：趨進(jìn)和返回以及再次趨進(jìn)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(jì)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(jī)（圖3）和腹面套沖機(jī)（圖4）。

腹面套沖機(jī)工作時(shí)，鑲合好的縱梁和加強(qiáng)梁開口向下置于軌道之上可以左右移動(dòng)，工人操作手柄移動(dòng)本體在X、Y、Z三向滑軌上移動(dòng)，使沖頭對(duì)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(jìn)行一個(gè)工作循環(huán)，這樣就在加強(qiáng)梁上沖出來一個(gè)與縱梁孔位相符合的孔。翼面套沖機(jī)的工作原理與腹面套沖機(jī)類似。

套沖工作過程

腹面套沖時(shí)，縱梁合件開口朝下，在輥道上滑動(dòng)。腹面套沖機(jī)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(dòng)，同時(shí)扶住套沖機(jī)的手柄使本體在X、Y、Z三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，將突出于卸料環(huán)的凸模對(duì)準(zhǔn)并按下至縱梁表面孔位之后，踩動(dòng)腳踏開關(guān)。此時(shí)，液壓缸推動(dòng)凸模及卸料環(huán)向下運(yùn)動(dòng)，在凸模頂住內(nèi)梁表面后，縱梁整體不動(dòng)，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(shí)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(gè)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(jī)

圖4 腹面套沖機(jī)

效果分析

套沖機(jī)在進(jìn)行了第一次試驗(yàn)、第二次試驗(yàn)和小批量產(chǎn)品驗(yàn)證之后，產(chǎn)生了非常良好的效果，對(duì)比結(jié)果見表1。

套沖工藝存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但是還有以下兩個(gè)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(gè)傾斜面，導(dǎo)致了腹面套沖機(jī)的凸凹模不能垂直其表面孔位進(jìn)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(duì)工件進(jìn)行加工，故此產(chǎn)品的孔邊距對(duì)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(duì)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(yàn)中，可以克服套鉆鑲梁中的多項(xiàng)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(jìn)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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