卡車車架縱梁滾壓成形線淺析

崔有山

（一汽解放汽車有限公司 卡車廠，吉林 長春130011）

卡車車架零件材料主要使用金屬鋼板，厚度多為3mm～8mm；輕型卡車車架縱梁厚度為5mm～6mm,橫梁、連接板和支架鋼板厚度3mm～5mm；中重型卡車車架縱梁厚度為7mm～8mm，加強板、橫梁、連接板及支架厚度為5mm～8mm?？ㄜ囓嚰芙Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。

隨著卡車市場的細分，國內(nèi)卡車大多分為重型卡車、中型卡車、輕型卡車和微型卡車，卡車的兩大主要總成為車身和底盤，卡車底盤中車架是整車的骨架，車架的主要零件有縱梁、橫梁、連接板、各種支架，各種零件采用螺栓聯(lián)接、鉚接或焊接裝配成車架總成。

圖1 卡車車架結(jié)構(gòu)

輕型卡車和微型卡車車架多采用彎曲縱梁；中、重型卡車縱梁多為直線型縱梁，縱梁分為變截面和等截面，腹面又分為有落差和無落差。圖2 是中重型卡車典型車架縱梁形狀示意圖。

卡車車架縱梁的質(zhì)量控制要素主要有縱梁槽寬尺寸、腹面平面度、腹面直線度、縱梁的扭曲、翼面的直線度和腹面落差尺寸。以上各要素如圖3 所示。

1 縱梁制造工藝

縱梁制造工藝主要分為沖壓工藝和滾壓工藝，沖壓工藝最初全部采用大型壓力機、落料沖孔模具、成形模具沖壓實現(xiàn)；后來由于縱梁產(chǎn)品變化越來越快，從設(shè)計到投產(chǎn)時間通常只有半個月左右或更短的時間，而且每種產(chǎn)品產(chǎn)量低，通常年產(chǎn)量不足100 輛份。因此落料工藝逐步變?yōu)槠桨鍞?shù)控沖孔，取消了沖孔模具，落料工藝變?yōu)榈入x子或激光切割，從而縮短生產(chǎn)準備周期。

縱梁成形工藝除模具沖壓成形外，對于等截面縱梁還可以采用滾壓成形。滾壓成形是采用帶料通過一系列相對旋轉(zhuǎn)的成對的水平滾或立滾，在常溫下逐步滾彎成形，成形過程中材料變形不僅在與成形滾接觸區(qū)域，在兩對成形滾之間的過渡區(qū)也發(fā)生材料變形。

由于縱梁生產(chǎn)批量小、材料強度越來越高，可達屈服強度700～900MPa。變截面或彎曲縱梁成形只能采用沖壓工藝，直槽型縱梁除沖壓工藝外還可采用滾壓工藝來成形。并且由于設(shè)備自動化水平的提高，滾壓成形適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)方式。對于高強度鋼板，由于縱梁滾壓成形時每對滾輪只是對縱梁局部進行成形，受到材料的變形抗力小，因此對高強度鋼板甚至超高強度鋼板也有很好的適應(yīng)性，并且國際汽車制造中已有適用材料厚度小于5mm 的變截面縱梁的滾壓成形線。

圖2 典型車架形狀示意圖

2 滾壓設(shè)備的組成及結(jié)構(gòu)

卡車車架縱梁滾壓成形線的設(shè)備組成主要包括上料機構(gòu)、開卷機構(gòu)、板料校平機、去端頭剪床、滾壓成形機構(gòu)、隨動切斷單元、下料機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。

2.1 縱梁滾壓成形線

圖3 縱梁質(zhì)量控制要素

縱梁滾壓成形線除各種上料及傳送輔助機構(gòu)外，主體部分為液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)驅(qū)動的多組相互配合的滾子組成滾壓成形機構(gòu)，按照滾壓成形機構(gòu)的滾子更換及調(diào)整形式可分為以下三種形式。

2.1.1 每組成形滾片更換需單獨進行的滾壓線

如圖4 所示為U形件的滾壓成形線、剪切裝置及剪后零件的傳送滾道部分。成卷帶料經(jīng)過上料、開卷、校平及滾壓成形、剪斷成規(guī)定的長度，由滾道輸送到零件存儲地。滾壓成形線采用12 組成形滾輪進行滾壓成形，每組間距為1100mm。

圖5 所示為滾壓成形線的滾子更換及調(diào)整裝置。每組滾子的上滾與下滾需要裝入一組機架中，然后通過旋轉(zhuǎn)手柄，調(diào)整螺栓的壓緊程度。每次零件的槽寬或材料厚度有變化時都需要進行每組滾子的調(diào)整，調(diào)整時需拆裝每組滾子的組件，如圖6 所示。調(diào)整時要保證所有滾壓型腔在一條線上，每個產(chǎn)品更換需要的調(diào)整時間大約為4h。還有機架結(jié)構(gòu)更簡單的滾壓成形線，產(chǎn)品品種轉(zhuǎn)換時從更換滾子到調(diào)試出合格的零件需要8～10h。這種滾壓線機架結(jié)構(gòu)簡單，可以減少滾壓成形線的投資，但需要調(diào)整的時間長。

圖4 滾壓成形線及剪切裝置

圖5 滾壓成形線滾子調(diào)整裝置

2.1.2 多組滾子整體更換的滾壓線

二、神矮LS—1臨紅1號 7月上中旬成熟，比喬化栽培早熟20天，該品種果形端正，果形指數(shù)0.91以上，著色全面鮮紅，果面光潔無銹，紅白相間，外觀極美，平均單果重258 g，是早熟品種中罕見的大型果。果肉淡黃色，果皮中厚，抗碰壓，汁液多，甜酸適口，貨架期長，無采前落果和裂果現(xiàn)象，2016年銷售價4.5元/kg。

圖6 滾壓成形線的滾子組件

圖7 多組滾子整體更換的滾壓線

多組滾子組件整體更換的滾壓線滾輪數(shù)量為14組，如圖7 所示。上下滾輪分別裝在貫通過的滾輪軸上，如圖8 所示。每根軸上的成形滾片之間裝有多片半圓形可拆卸的調(diào)整片，上下滾輪通過機架形成一組，各組滾子之間距離約1500mm，每4～5 組滾輪機架裝在1 塊安裝板上，整線大約3 塊安裝板，每塊安裝板上4個定位銷孔，每組安裝板通過定位銷確定位置后安裝到滾壓線的底板上，形成一條滾壓線，當(dāng)需拆裝滾形機架時，可整組進行更換，節(jié)省更換時間，如圖9所示。

圖8 上下滾輪的安裝方式

圖9 多組滾子的安裝板及定位

生產(chǎn)時滾輪的軸向尺寸形成縱梁的槽寬，當(dāng)縱梁的槽寬變化時，通過移動成形滾片之間的調(diào)整墊片實現(xiàn)一根軸上兩個成形滾片尺寸符合槽寬的尺寸；當(dāng)縱梁的鋼板材料厚度變化時，通過調(diào)整機架上的螺栓調(diào)整料厚方向的上下或左右滾輪間隙符合材料的厚度尺寸。

2.1.3 全自動調(diào)節(jié)不需更換成形滾子的滾壓線

卡車車架U形縱梁的滾壓成形線在滾壓成形原理不變的情況下，滾壓線結(jié)構(gòu)從提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及自動化程度方面不斷改進，使縱梁品種轉(zhuǎn)換更方便。這里品種轉(zhuǎn)換是指縱梁的材料厚度、寬度、縱梁的槽寬尺寸發(fā)生變化或者其中一種條件發(fā)生變化的情況。

如圖10 所示，滾壓線的成形滾輪采用懸臂式結(jié)構(gòu)，兩側(cè)各有14 組以上滾輪，滾輪分別將縱梁毛坯卷料引入滾壓線，將平板通過多次滾壓成槽形，增加變形量校正縱梁的槽寬尺寸回彈，控制縱梁的扭曲及縱梁腹面及翼面的直線度。

圖10 全自動滾壓線滾子結(jié)構(gòu)

通過伺服電機驅(qū)動調(diào)整滾輪間隙實現(xiàn)料厚變化和縱梁槽寬尺寸變化，并且增加滾壓線滾輪組數(shù)采用縱梁形狀校正裝置對縱梁滾壓成形過程中產(chǎn)生的扭曲、彎曲及槽寬尺寸進行校正，通過設(shè)定各種程序保證縱梁尺寸達到設(shè)計要求。

2.1.4 變截面縱梁滾壓成形線

變截面縱梁滾壓成形線在國際上處于研發(fā)階段，是在全自動滾壓成形線基礎(chǔ)上，增加可旋轉(zhuǎn)的滾子對縱梁的變截面進行滾壓成形，并且變截面縱梁由于變截面部分需去除多余材料，因此滾形中間還需增加去除材料的工序。當(dāng)前只有很少的應(yīng)用案例，并且材料的厚度和鋼板強度都還沒有達到中重型卡車車架縱梁的水平。

2.2 縱梁滾壓成形線組成

縱梁滾壓成形線通常由上料開卷機構(gòu)、校平機構(gòu)、滾壓成形線、液壓機構(gòu)及電氣控制等組成。去端頭機構(gòu)、縱梁形狀校正機構(gòu)、隨動切斷機構(gòu)及下料機構(gòu)會隨著企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、投資等采用不同的形式。

上料開卷機構(gòu)由電動機驅(qū)動，由卷料運送裝置將卷料從線外運到開卷機構(gòu)芯軸處，實現(xiàn)芯軸與卷料孔的對正，采用壓緊導(dǎo)引裝置防止卷料包裝帶剪斷時將料頭引入校平機構(gòu)。

校平機構(gòu)通常由多組滾子組成，卷料引入校平機構(gòu)后經(jīng)過多組滾子不斷運行，消除卷料彎曲，保證進入滾壓線的卷料處于平直狀態(tài)。

滾壓成形線各組滾子由電動機驅(qū)動，對于機架、滾子間隙等隨滾壓線形式不同，采用的驅(qū)動形式不同，對于自動調(diào)節(jié)的滾壓線采用電動機驅(qū)動，人工調(diào)節(jié)的滾壓線則需要人工通過螺紋機構(gòu)、增減調(diào)整墊片等調(diào)節(jié)。

去端頭機構(gòu)采用液壓剪床將卷料的起始端去除一定長度，使縱梁端頭與材料兩側(cè)邊垂直度尺寸達到工藝要求的精度。也有滾壓線采用電弧焊機將一卷材料的尾端與下一卷材料的起始端焊接后實現(xiàn)連續(xù)滾壓。

隨動切斷機構(gòu)通常采用兩個液壓沖切裝置，一是在U形梁的腹面中間預(yù)沖孔，二是在預(yù)沖孔位置將上下翼及圓角部分切斷。對于生產(chǎn)量大的滾壓線采用隨動切斷效率高，尺寸精度高。如果生產(chǎn)量不大時也可采用帶鋸切斷或圓盤鋸鋸斷等形式。

縱梁校正裝置是縱梁經(jīng)滾壓成形后腹面的直線度、扭曲及翼面的直線度的控制，由電氣控制系統(tǒng)驅(qū)動校正縱梁的變形。

下料裝置在生產(chǎn)量大的生產(chǎn)線可采用自動化吊運裝置、高速滾道運輸，產(chǎn)量不大也可采用滾道滑落，電動葫蘆吊運等形式。

3 卡車車架縱梁滾壓設(shè)備的選型

基于以上對縱梁滾壓線的對比，卡車車架滾壓設(shè)備的選型隨著生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品尺寸精度控制要求不同而選用滾壓線的結(jié)構(gòu)形式及滾壓線的組成[2]。

滾壓設(shè)備選擇的決定要素有年生產(chǎn)規(guī)模、每條生產(chǎn)線的零件數(shù)量、每個品種的生產(chǎn)數(shù)量、產(chǎn)品品種轉(zhuǎn)換的次數(shù)、產(chǎn)品的尺寸精度要求等。

年生產(chǎn)規(guī)模大，產(chǎn)品尺寸精度要求高的前提下或者年生產(chǎn)規(guī)模不大時，每條線的零件數(shù)量單一時，由于品種轉(zhuǎn)換不多，滾壓成形線可采用人工調(diào)整結(jié)構(gòu)，但應(yīng)采取成組更換成形滾的結(jié)構(gòu)，減少轉(zhuǎn)換時間，生產(chǎn)線調(diào)整到零件尺寸合格后，可以穩(wěn)定生產(chǎn)，零件精度可以穩(wěn)定到調(diào)整狀態(tài)。采用隨動切斷機構(gòu)，自動化下料裝置。零件數(shù)量少，每個品種生產(chǎn)量大時，每個零件單獨一條滾壓線生產(chǎn)，減少每條生產(chǎn)線的品種轉(zhuǎn)換時間,但增加了占用的廠房面積。這樣可以在保證質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

年生產(chǎn)規(guī)模大，每條生產(chǎn)線的零件數(shù)量多，品種轉(zhuǎn)換頻繁，零件尺寸精度要求高時，應(yīng)采用自動調(diào)整的滾壓線，采用隨動切斷機構(gòu)，采用滾壓后縱梁校正機構(gòu)，并且采用自動化下料。自動調(diào)整滾壓線可以快速轉(zhuǎn)換品種，并且一條滾壓線可以占用很少的廠房面積，提高生產(chǎn)效率，從而保證生產(chǎn)能力，并且采用縱梁校正裝置可以很好地控制縱梁的尺寸精度。

4 結(jié)語

卡車車架縱梁滾壓成形線的組成及滾壓成形線的結(jié)構(gòu)形式選擇，要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種的數(shù)量、產(chǎn)品的質(zhì)量特性要求及廠房、投資等具體情況綜合考慮，力求做到經(jīng)濟效益和產(chǎn)能、質(zhì)量達到最佳平衡。

[1]張 猛，胡亞民.回轉(zhuǎn)塑性成形工藝及模具[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[2]王新華.汽車沖壓技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.

[3]周麗麗，韓學(xué)軍，寇薈闊.基于雙沖的汽車縱梁數(shù)控沖孔線技術(shù)研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（6）.