汽車縱梁加工工藝及設備的選擇

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汽車縱梁加工工藝及設備的選擇簡介
    陝西重型汽車有限公司(以下簡稱陝重)是一家以生產重型軍用越野車、重型卡車、大客車為主的大型汽車公司。為了提升公司汽車產能,更好地提高市場佔有率,陝重在北……
汽車縱梁加工工藝及設備的選擇正文

陝西重型汽車有限公司(以下簡稱陝重)是一家以生產重型軍用越野車、重型卡車、大客車為主的大型汽車公司。為了提升公司汽車產能,更好地提高市場佔有率,陝重在北郊成立了重卡產業園。在產能目標大幅攀升的情況下,如何提升車架的生產能力,提高車架的產品質量,成為工藝人員亟待考慮的問題。而隨著我國汽車工業的飛速發展,客戶個性化需求越來越多,各種變形車架層出不窮,傳統的加工製造方法已不能滿足上述要求。

傳統加工工藝及存在的問題

汽車縱梁加工的內容主要包括:成形和制孔。加工工藝可分為成型前加工孔和成型后加工孔,制孔的方式又分為沖孔加工和鑽孔加工。

目前,陝重的汽車縱梁加工採用的是買成形縱梁料,通過搖臂鑽床鑽孔。選用鑽孔方式最大的優點是設備投資少,但缺點也很多:加工效率低、需要製造多種鑽模,生產準備周期長,很難適應多品種、小批量多批次產品的生產節拍。


常用加工工藝及所用設備

傳統上車架縱梁成形和制孔可採用搖臂鑽床鑽孔的方法,但效率低、精度差、生產準備時間長,因此,此種加工方式已經被淘汰。目前車架縱梁成形和制孔的主要方法有:

1、等截面汽車縱梁(斯太爾產品)的加工工藝及設備

(1)先制孔后成型的工藝:板料→數控平板沖孔→壓力機成型;所用的主要設備:數控平板沖孔機、大噸位壓力機。

(2)先成型后制孔的工藝:板料→壓力機成型→數控三面沖沖孔;所用的主要設備:數控三面沖孔機、大噸位壓力機。

(3)同時成形制孔的工藝:板料→大壓機一次沖孔並成形;所用的主要設備:大噸位壓力機。

2、變截面汽車縱梁(MAN產品)的加工工藝及設備

(1)大批量定型產品的生產工藝:板料→大型壓力機一次沖孔成型;所用的主要設備:大型壓力機。

(2)小批量、多批次縱梁加工工藝:

方法1:板料→數控平板沖沖孔→大型壓力機成型;所用的主要設備:數控平板沖、大型壓力機。

方法2:大壓機成型→數控三面沖沖孔;所用的主要設備:大壓機 數控三面沖。


加工工藝及所用設備的特點

目前,汽車縱梁加工工藝普遍採用了數控沖孔,汽車縱梁數控沖孔生產線的研製,改變了以往的加工工藝,提高了特殊梁的加工效率,具有較大的柔性,特別適合多品種、小批量的製造模式,可提高汽車製造廠的快速反應能力,增加了市場的競爭力,可產生較高的經濟效益。其特點如下:

1、生產效率高,勞動強度小

新產品生產準備時間短,對於縱梁孔的變化,生產準備僅為編程時間,輸入CAD圖形,可以自動生成加工程序,可以充分快速地滿足市場和每個用戶的要求,解決了現有搖臂鑽床孔效率差、生產準備時間長、勞動強度低的問題。

採用原有方法,沖一個孔,帶上下料最慢需要1.2s,鑽一個孔最快需要10s。當加工5595mm長、200餘孔的S35車縱梁時,5人需要14min,而採用數控沖只需4min。加工11050mm長、350餘孔O40車縱梁,5人需要28min,而採用數控沖加工350個孔只需8min。

2、產品質量高

數控沖加工解決了搖臂鑽床鑽孔時,漏孔和孔距尺寸超差而影響鉚接和總裝配進度及質量的問題,並且數控沖加工的孔沒有毛刺,精度高於鑽孔。

3、柔性化程度高

數控沖解決了傳統鑽孔方式所導致的孔加工能力不足的問題,而且對於不同車型縱梁孔的變化,生產準備時間僅僅是編程時間,縮短了新產品的開發周期,實現了產品由「單品種、大批量、少批次」向「多品種、小批量、多批次」轉變,使精益生產得到推進和深化,為公司佔領市場贏得了時間。


新工藝的選擇和比較

基於沖孔加工的優點和特點,筆者認為,陝重的縱梁制孔工藝應該由鑽孔加工改為沖孔加工,而縱梁加工工藝可使用3面數控沖、平板數控沖、大型壓力機等設備。現將3種沖孔加工方案分析如下:

1、採用平板數控沖

先制孔后成型,即平板數控沖+大型壓力機的加工方法。不用鑽模及沖孔模,斯太爾等截面梁和MAN變截面梁都可以加工,無論從適用範圍、加工的柔性等都是最佳的,而且,平板數控沖國內技術較成熟,完全可以滿足加工工藝的需要。

2、採用三面數控沖

目前三面數控沖大致有兩種形式:

(1)用於等截面加工的3面沖。採用該方法可一次裝卡完成縱樑上下翼面及腹面全部孔位的加工。基本型為3個主機,由於汽車縱梁腹面上的孔徑規格和數量佔95%以上,翼面上的孔數極少,為了提高效率可做成4個主機,迅速提高車架生產能力。其缺點是:MAN變截面梁不能加工,斯太爾產品(等截面)退出市場后限制使用。

(2)適用於等截面和變截面槽形梁的3面數控沖。從加工範圍看,選擇1台5個主機的多功能3面沖,既可解決目前斯太爾等截面直梁制孔中產能、質量問題,也能兼顧將來MAN變截面梁孔位加工的問題。其缺點是:

□ 設備結構複雜,可靠性相對差,控制難度和價格相應增加;

□ 由於孔到縱梁翼面的距離小,數控沖沖模模座寬,傾斜翼面部分三角區內的個別孔不能沖,還需增加一步補孔工序,仍然沒有解決一次加工完成所有縱梁孔的問題;

□ 沖位於傾斜翼面附近處的孔循環時間約增加2.5s,增加了沖一根縱梁的時間,影響生產節拍;

□ 從工藝流程分析,相比平板沖制孔加壓力機成型的工藝,採用MAN產品變截面梁的先「成型」后「制孔」是將制孔由「易」便「難」。

3、採用大型壓力機

將板料利用大型壓力機直接進行沖孔並壓形。

採用大型壓力機,壓形沖孔效率高,對於大批量的產品適用,但對於小批量、多批次的產品,由於大型壓力機柔性不足,需要製造沖孔模,生產準備時間長,模具費用大,模具更換頻繁,換模時間長,因此並不適合。而陝重的產品多為小批量、多批次,所以,完全依靠大型壓力機加工縱梁不適宜陝重的產品特點。

結論

通過以上對汽車縱梁加工工藝及設備的分析和對比,結合陝重汽車車架的年生產綱領和產品結構,本著投資合理的原則,筆者認為,對於陝重今後車架縱梁的成形和制孔,可按照以下方式進行:

1、板料——大型壓力機成形沖孔(適用於大批量成熟車型)

2、 板料——平板沖沖孔——大型壓力機成型(適用於多品種、小批量、多批次車型)

此種加工方法,柔性高、效率高,既可生產等截面直大梁(斯太爾車型)又可生產變截面大梁(MAN車型),可滿足年生產綱領。適用於此加工工藝的設備有:平板數控沖、大型壓力機。

車架是汽車最重要的承載部件,而車架縱梁又是其中的關鍵零件之一。傳統的加工車架縱梁的設備和生產工藝存在工藝性能不夠好、產量低、尺寸精度差、長度調整不靈活以及容易沖裂板材和產品轉型慢等缺點,陝重結合自身實際,尋找到了適合自己的加工工藝和相關設備,並將在今後的生產實踐中不斷更新和完善。

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