商用车车架套冲镶梁工艺

结合商用车车架双层梁结构，通过分析套钻工艺的优缺点和冲压技术的特点，东风商用车公司车架厂成功研制出一种新的套冲镶梁工艺，代替以往的套钻镶梁工艺，在生产中得到了很好的应用。

产品工艺性分析

左右纵梁合件主要由纵梁、加强梁等组成（图1）。其制造工艺为：主梁冲孔（三面数控冲孔机）→主梁、加强梁镶合（电阻点焊）→套钻加强梁孔位（以主梁孔位为模板）。加强梁位于纵梁内部，镶合时首先保证位置正确，然后是消除主梁与加强梁的腹面、翼面间隙。

图1 纵梁合件示意

套钻加强梁的优势和不足

套钻加强梁的优势，包含以下两方面：

⑴加强梁上所有孔径都可以利用摇臂钻床实现。车架纵梁上孔位一般在φ9～45mm之间。

⑵镶梁钻孔操作方便、简单。

套钻加强梁的劣势，包含以下四方面：

⑴生产节拍。采用钻床套钻加强梁平均生产节拍为50min/根，打磨毛刺节拍为35min/根，生产效率低。

⑵操作人数。每个钻孔工位需要3人操作，1名钻床操作工人、1名辅助工人、1名毛刺打磨工人。

⑶质量情况。1）孔径超差：采用钻床套钻工艺，加工孔径一般超出名义尺寸0.3～0.6mm；2）夹杂毛刺：毛刺容易夹杂在孔中，清理毛刺耗费时间；3）表面质量差：钻孔后的毛刺需要采用风动砂轮机进行抛光打磨，在钢板表面会留下很深的打磨痕迹，油漆无法覆盖，影响外观质量。

⑷现场环境。操作现场铁屑多且杂乱，冷却液不易回收，环境较恶劣。

套冲镶梁工艺

从加强梁孔实现的方式中，得到的启发是：孔实现的关键是保证加强梁的孔位与纵梁的孔位完全一致，实现方式可多样化，冲孔也是一种可行的方式。

⑴冲裁力的确定。根据加强梁的厚度4～8mm，材料抗拉强度510～530MPa/mm2，要实现的最大孔径φ45mm，冲孔所需最大冲裁力：F＝（σt）πd≈8×530×0.8×3.1415×45≈480kN。考虑到冲裁时产生的振动以及材料因素，冲裁力取整550kN。

⑵驱动力的选择及液压原理。采用液压作为驱动力，系统压力为6.3MPa，工作压力为31.5MPa，增压比为1∶5，采用11kW交流异步电机作为原动机。系统工作原理见图2。

1）油泵泄荷：按下按钮SB2电机启动后，各种阀均无动作，油液经滤油器2、进入油泵5、电磁溢流阀7（常开状态）回油箱1，油泵5泄荷。

2）冲头趋进：当冲头对准孔位后，按下铆钳上的按钮SB3，电磁铁YV1、YV3通电，终止卸荷，压力油经二位四通电液换向阀10左方位置、增压缸15上腔、进入铆钳油缸后腔，推动活塞杆伸出，使冲头冲孔。

3）冲头返回：当冲头在趋进过程中，松开铆接按钮SB3，冲头返回。

4）继续趋进：当需要继续趋进时，再按按钮SB3，电磁铁YV1、YV3动作，冲头继续趋进。

图2 液压原理图

工艺装备实施方案

分析铆钉铆接和冲孔的工作原理，可以找到一些共同点：趋进和返回以及再次趋进的过程是完全一致的。借鉴铆钳铆接的工作方式，技术人员设计出了应用于套冲的工艺装备。此套冲工艺装备操作部分，主要包括：翼面套冲机（图3）和腹面套冲机（图4）。

腹面套冲机工作时，镶合好的纵梁和加强梁开口向下置于轨道之上可以左右移动，工人操作手柄移动本体在X、Y、Z三向滑轨上移动，使冲头对齐纵梁上的孔位，并使突出卸料环的冲头落入纵梁上的孔位，工人踩脚踏开关使液压缸的推杆进行一个工作循环，这样就在加强梁上冲出来一个与纵梁孔位相符合的孔。翼面套冲机的工作原理与腹面套冲机类似。

套冲工作过程

腹面套冲时，纵梁合件开口朝下，在辊道上滑动。腹面套冲机位于同一直线上两截辊道的中间位置。操作工一边扶住纵梁合件左右移动，同时扶住套冲机的手柄使本体在X、Y、Z三个方向上运动，将突出于卸料环的凸模对准并按下至纵梁表面孔位之后，踩动脚踏开关。此时，液压缸推动凸模及卸料环向下运动，在凸模顶住内梁表面后，纵梁整体不动，本体上移。凸凹模上下间距越来越小直至均顶住内梁上下表面，在冲压力的作用下凸模将相应孔位加工出来，回程时凸凹模上下距离变大，本体下移。在卸料环的作用下，凸模与纵梁合件脱离，一个孔位加工完成。翼面套冲与腹面套冲工作过程相同。

■表1 套冲与套钻比较

图3 翼面套冲机

图4 腹面套冲机

效果分析

套冲机在进行了第一次试验、第二次试验和小批量产品验证之后，产生了非常良好的效果，对比结果见表1。

套冲工艺存在诸多优点，但是还有以下两个技术难题待解决：

⑴目前在小批量的直梁生产以及新品试制中，套冲工艺的应用效果比较理想。但是，前后端腹面不在同一平面的纵梁合件，在过渡位置存在一个倾斜面，导致了腹面套冲机的凸凹模不能垂直其表面孔位进行工作，故套冲工艺不适用于此类产品。

⑵套冲工艺采用的是凸凹模对工件进行加工，故此产品的孔边距对此工艺的适应性有一定的影响。

结束语

套冲镶梁工艺，对商用车车架孔加工的研究提供了一定参考。把套冲工艺应用于商用车车架孔加工的试验中，可以克服套钻镶梁中的多项不足，但是在大批量、多品种生产应用中也存在一些技术难题有待进一步解决。

商用车车架套冲镶梁工艺

文/许小雷，王爱明，唐黎明·东风汽车有限公司商用车车架厂

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