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        淺談卡車車架鉚接工藝及發(fā)展趨勢

        2018-07-15 03:11:11喬憲濤
        時代汽車 2018年6期
        關(guān)鍵詞:工藝生產(chǎn)

        喬憲濤

        東風(fēng)柳州汽車有限公司 廣西柳州市 545005

        1 卡車車架鉚接工藝的概況

        車架總成是卡車中最重要的基礎(chǔ)總成零部件之一,是卡車底盤的脊梁,幾乎所有的關(guān)鍵部件都裝配在車架總成上,它承受著所裝載的全部重量,傳遞著全部驅(qū)動力和制動力,在卡車的運(yùn)行和制造過程中發(fā)揮著無可替代的作用和價值[1]。卡車車架主要由縱梁、橫梁、加強(qiáng)板、各種連接板及縱梁上的相關(guān)附件組成。各零部件間通過焊接、螺接、鉚接等工藝手段進(jìn)行組合。焊接一般用于雙層梁車間內(nèi)外梁定位塞焊和部分橫梁與連接板相連,螺接一般用于部分支架類連接,目前生產(chǎn)使用最廣泛的是鉚接工藝。鉚接工藝分為熱鉚和冷鉚,熱鉚是將鉚釘加熱到1000℃以上在通過鉚機(jī)進(jìn)行鉚接,冷鉚是在常溫下直接用鉚機(jī)進(jìn)行鉚接。熱鉚要求工藝條件較高不適用于目前大批量生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn),目前卡車行業(yè)內(nèi)基本采用冷鉚工藝進(jìn)行生產(chǎn),通過風(fēng)動鉚接機(jī)、液壓鉚接機(jī)等鉚接設(shè)備將不同標(biāo)準(zhǔn)的鉚釘鐓粗壓合成型。其中風(fēng)動鉚接是利用對壓縮空氣來推動風(fēng)錘持續(xù)擊打鉚釘使其鐓粗最終釘帽成型。液壓鉚接是利用液壓泵產(chǎn)生高壓液壓動力輸出,通過專用合金結(jié)構(gòu)鋼制成的弓形鉚鉗進(jìn)行持續(xù)高壓鉚釘使其鐓粗成型。相比風(fēng)動鉚接,液壓鉚接在生產(chǎn)過程中有以下諸多的優(yōu)點:(1)生產(chǎn)過程噪音小。(2)工作的要求和強(qiáng)度要求低。(3)鉚接力大生產(chǎn)效率高,約3秒鐘即可鉚接一只鉚釘。(4)生產(chǎn)環(huán)境要求低,不同的生產(chǎn)環(huán)境都能進(jìn)行工作。(5)鉚釘受力均勻,鉚接質(zhì)量高,同時可矯正車架局部變形。鑒于此目前卡車行業(yè)均采用液壓鉚接工藝進(jìn)行生產(chǎn)。

        2 卡車車架鉚接工藝中常見問題

        鉚接工藝過程問題產(chǎn)生的影響因素有很多,主要有以下幾種:

        (1)鉚釘自身:鉚釘?shù)牟馁|(zhì)選擇要根據(jù)設(shè)計需要合理選用,鉚釘長度要根據(jù)鉚接件的厚度進(jìn)行合理設(shè)定,過長則會在鉚接過程中產(chǎn)生鉚釘彎曲變形,甚至勉強(qiáng)成型引起多次鐓壓損傷鉚釘頭,過短則無法形成完整的鉚釘頭,甚至損傷鉚件。一般長度按L=1.4d+1.1H(L是鉚釘桿長度,d是鉚釘直徑,H是鉚接件總厚度)來選用。

        (2)鉚釘孔徑及孔位:第一鉚釘孔徑一般比鉚釘直徑大5%-7%左右,通??ㄜ囓嚰芸孜淮?mm,部分大0.5mm??讖教笕菀桩a(chǎn)生鉚釘彎曲形成松聯(lián)接影響強(qiáng)度,太小則不易穿釘。第二鉚釘孔距鉚接件邊緣不能太近也不能太遠(yuǎn),一般控制在孔邊到鉚接件邊緣1.5倍鉚接件厚度或2倍鉚釘直徑,最大不超過鉚接件厚度的8倍。第三鉚釘孔距彎曲件邊緣距離應(yīng)根據(jù)鉚模頭大小設(shè)定,以成型鉚釘頭不能落在彎曲半徑上和滿足鉚模頭作業(yè)空間為準(zhǔn)。第四鉚接位置設(shè)定要盡量滿足鉚釘受剪切載荷而非彎曲載荷或拉伸載荷,而且鉚接件厚度不同時預(yù)制鉚釘頭盡量放在薄鉚接件側(cè)。第五多層鉚接件孔位要確保不相互錯層,一旦錯層需進(jìn)行鉸孔,同時去除鉚接件間毛刺,總體來講相對于來講沖孔要好于鉆孔。

        (3)鉚鉗使用的鉚模分為動鉚模和靜鉚模,分別安裝在活塞桿和鉚鉗體上,鉚模腔的大小及深度要根據(jù)實際設(shè)計需求加工,太小鉚接后會在鉚釘頭周圍形成帽緣,太大鉚接后會在鉚件表面形成鉚模壓痕。

        (4)鉚接操作:鉚鉗鉚接分為固定臥鉚鉚接和懸吊鉚接兩種。固定臥鉚鉚接一般用于縱梁鉚接,將鉚鉗固定在地面上,通過吊掛輸送把縱梁等部件放置到鉚鉗中心位置進(jìn)行鉚接作業(yè)。懸吊鉚接一般用于橫梁鉚接及總成拼接等,將車架總成各零部件放置在線體固定支撐架上,鉚鉗通過彈簧平衡器懸掛在空中導(dǎo)軌上,移動鉚鉗的位置來進(jìn)行鉚接作業(yè)。無論哪種鉚接方式,鉚接操作時都要保證鉚鉗、鉚模中心線和鉚釘中心軸線應(yīng)該在一條直線上不能歪斜,否則會導(dǎo)致成型鉚釘頭偏離鉚釘中心或與鉚釘桿形成角度產(chǎn)生虛鉚,影響鉚接強(qiáng)度,或者造成鉚接件表面損傷。

        (5)其他問題:車架鉚接過程安全方面也要重點關(guān)注,鉚鉗在不同時刻的鉚接活動和鉚接動作,都會承擔(dān)液壓設(shè)備的巨大壓力,而且工作的動作頻繁且活動復(fù)雜。因此鉚鉗材料的選擇要慎重,要保證鉚鉗的硬度、強(qiáng)度和耐久度,在鍛造過程中要避免內(nèi)部缺陷以免造成鉚鉗疲勞斷裂,另外在高壓的工作環(huán)境下液壓系統(tǒng)的管路強(qiáng)度及接頭密封要定期點檢,一旦漏油及時維修更換,避免油液泄露導(dǎo)致安全隱患發(fā)生。

        3 將來卡車車架鉚接工藝發(fā)展趨勢

        3.1 代替螺栓聯(lián)接工藝

        車架螺栓聯(lián)接工藝是通過高強(qiáng)度螺栓將縱梁、橫梁、連接板以及其他附件等進(jìn)行連接的生產(chǎn)工藝方式,其優(yōu)勢在于:一是在螺栓連接操作時,一側(cè)用扳手固定螺母或螺栓頭,另一側(cè)用風(fēng)槍、電槍或定扭設(shè)備將螺栓或螺母快速擰緊。工具操作空間小,不用像鉚鉗鉚接那樣過多考慮干涉問題。二是常用扭緊工具體積小、重量輕,比用鉚鉗操作方便(即使鉚鉗吊掛有彈簧平衡器),易上手。但其也存在一定劣勢:首先為了承受重載荷,車架螺栓聯(lián)接均采用高強(qiáng)度螺栓和高強(qiáng)度螺母,生產(chǎn)成本高,一套高強(qiáng)螺栓和螺母的價格是一個鉚釘?shù)膸妆渡踔潦畮妆?,在一個車架上分布著數(shù)以百計的聯(lián)接位置,在大批量生產(chǎn)中螺栓聯(lián)接與鉚接的成本差距是顯而易見的。其次螺栓防松問題,雖然目前螺栓有各種防松結(jié)構(gòu)設(shè)計,但車架在車輛運(yùn)輸、行駛過程中因震動、變載、沖擊等交變動載荷或溫差發(fā)生較大變化時螺栓聯(lián)接有可能產(chǎn)生松動。因松動產(chǎn)生失效,可能導(dǎo)致整車性能受到影響,使用壽命縮短,嚴(yán)重的可能會產(chǎn)生安全事故,而鉚接相對來說比較穩(wěn)定可靠。綜上未來市卡車市場對整車輕量化、成本要求在加強(qiáng),鉚接工藝的成本優(yōu)勢、可靠性優(yōu)勢更加明顯,隨著鉚接工藝發(fā)展,只要通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計、鉚接位置布置,鉚接工藝使用范圍將更廣。

        3.2 替代焊接工藝

        焊接工藝在轎車和輕卡的車架制造上應(yīng)用比較廣泛,在中重卡上一般用在橫梁與橫梁連接板聯(lián)接、縱梁內(nèi)外梁塞焊定位以及一些不太重要的零件拼接上。焊接工藝的優(yōu)勢在于:不需在縱梁、橫梁、連接板等零部件上加工過多連接孔,對車架的強(qiáng)度影響較小。但其不足的問題是焊接后零部件都會產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中,引起整體或局部的變形,因此減少焊接件變形和效率提升,需要制造專用焊裝夾具。隨著市場個性化需求不斷提高,卡車車型更新?lián)Q代較快,雖然通用化設(shè)計程度也在同步提高,但車架種類也會隨之大量變化,如果采用大量焊接工藝,投入在車架焊接專用工裝夾具上的成本是非常巨大的,并且對于焊接質(zhì)量的控制也很難,所以與鉚接相比較,后者在成本、質(zhì)量控制等方面就更加的方便、直觀和經(jīng)濟(jì)。

        3.3 數(shù)控機(jī)器人鉚接工藝應(yīng)用

        目前國外一些設(shè)計公司已經(jīng)開發(fā)出數(shù)控機(jī)器人鉚接技術(shù),其通過專門開發(fā)的機(jī)器人程序軟件結(jié)合專用的液壓鉚鉗,在專用的鉚接工裝上可以實現(xiàn)車架底盤,橫梁總成等模塊的全自動化鉚接。另外針對一個車架上多種鉚釘規(guī)格,還研發(fā)出自動換鉚鉗頭裝置,配合機(jī)器人和編程自動更換對應(yīng)鉚釘直徑的鉚鉗頭,該技術(shù)已經(jīng)在VOLVO、IVECO等重卡車企業(yè)里有部分成生產(chǎn)線應(yīng)用。而國內(nèi)在這方面研究雖然取得一些突破但仍處于剛剛起步階段。車架鉚接是車架生產(chǎn)過程的重勞崗位,將來為了避免傳統(tǒng)人工勞作帶來的高強(qiáng)度,低效率,質(zhì)量控制一致性問題,為了使車架制造工藝方面更加高效、合理,最終形成高質(zhì)量、低成本的生產(chǎn)模式。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)控機(jī)器人鉚接技術(shù)在輕、中、重卡車架總成生產(chǎn)過程中將會占據(jù)越來越主導(dǎo)的地位。

        4 結(jié)語

        車架鉚接技術(shù)是卡車行業(yè)車架生產(chǎn)過程中最重要工藝技術(shù)之一,已經(jīng)被行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用,但隨著技術(shù)的發(fā)展、精益化要求越來越高,鉚接技術(shù)還有很多地方需要我們不斷的摸索和探討,如鉚接工藝的優(yōu)化、鉚接設(shè)備的改善提升、鉚接質(zhì)量一致性管控、鉚接效率的提升等等方面。

        另外從現(xiàn)階段甚至未來很長一段時期來看,在車架生產(chǎn)制造過程中鉚接工藝技術(shù)將和螺栓聯(lián)接技術(shù)、焊接工藝技術(shù)相互結(jié)合,在不同種類和規(guī)格的卡車車架生產(chǎn)制造中發(fā)揮著各自不同的作用和價值。但從車架鉚接工藝技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)展來看,隨著鉚接工藝技術(shù)不斷的發(fā)展,螺栓聯(lián)接工藝和焊接工藝技術(shù)終究會逐漸被鉚接技術(shù)所代替,從而進(jìn)一步使車架制造工藝更加科學(xué)、有效,車架生產(chǎn)成本更低,質(zhì)量更穩(wěn)定可靠。

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