重型卡車車架總成加工工藝分析

摘要：主要介紹了重型卡車車架總成及其零部件加工工藝流程，及車架總成工藝方案設計，并對未來車架設計趨勢進行展望，為車架總成裝配、縱梁加工及橫梁總成加工或工藝流程設計提供參考。

關鍵詞：重型卡車；底盤；車架

中圖分類號：U469 收稿日期：2024-02-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.008

1 前言

車架總成是整車最大部件，發動機、變速箱、油箱、尿素箱、電瓶箱及大箱等零件均安裝于其上，承載著卡車行駛過程中各種復雜扭矩和載荷，是卡車最重要零部件之一，被譽為卡車的“脊梁”。

車架通常由左右縱梁總成、橫梁總成、支撐板、加強板等零部件組成，通常采用螺栓、冷鉚或熱鉚形式連接而成，根據不同車型，車架總成長度范圍在5 000～12 000 mm，寬度根據裝配發動機不同，范圍在750～1 100 mm，高度范圍在200～600 mm，材料主流仍以510 L、600 L等熱軋鋼板為主，少部分高性能整車為了降重采用750 L高強鋼或鋁合金材料，結構形式分為直通等寬度車架及變寬車架，常規結構見圖1。

2 縱梁加工工藝流程

縱梁位于車架左右兩側，分為左縱梁和右縱梁，是車架上最大零部件，常用材料為510 L、600 L、700 L、750 L，根據車型及載重不同［1］，通常分為單層、雙層及三層梁，結構形式多為U形直通梁、U形折彎梁及U形變截面梁。

2.1 工藝流程

單層梁縱梁通常的加工工藝流程有三種。第一種：平板料沖孔→大型壓力機壓型→清洗、拋丸→切割外形→折彎→加工完成；第二種：平板料壓力機壓型→清洗、拋丸→三面沖沖孔→切割外形→折彎→完成加工；第三種：卷料開卷→輥壓成型→沖孔→切割→折彎→完成加工。前兩種工藝方案相對第三種過時，第三種工藝更適合信息化、自動化生產，更易于實現智能化工廠建立。

雙層梁縱梁總成生產工藝，通常在單層縱梁生產基礎上增加點焊、塞焊或螺栓合梁工藝［2］，內梁孔位加工有兩種工藝方式：第一種為點焊合梁后透孔，即順外梁孔將內梁鉆透；第二種為內梁沖孔。兩種工藝方式各有利弊，內梁透孔工藝方式，效率低能耗高，但內外梁孔位同心度好，而內梁沖孔工藝方式生產效率高，但內外梁孔位因沖孔公差累積，易產生孔位“雙眼皮”現象。

三層縱梁總成加工與雙層梁類似，多增加一層中梁，需要多合一次梁，此類車型多為超強版車型，用于路況差工況或者礦區。

2.2 工藝設計

以20萬根，單根縱梁8 m設計產能計算，采用開卷、輥壓、打碼、沖孔、切割、折彎工藝流程設計。輥壓線可選用國產國際鑄鍛輥壓線或意大利STAM輥壓線，見圖2，該兩種設備輥型速度最高可達24 m/min，能夠實現0～18 m/min、0～24 m/min無級變速，生產效率高，產品質量穩定。輥壓后打碼可采用激光打碼方式。

沖孔可采用五主機三面沖沖孔，或者采用腹面沖+翼面沖沖孔方式，腹面沖孔設備見圖3，兩種方案均可實現工藝目標。機器人數控等離子切割機，切割后存在焊渣機飛濺，需要考慮切割后處焊渣問題，以免影響縱梁外觀質量。數控縱梁折彎機，可對縱梁進行不同角度折彎，生產效率高，穩定性好。

3 橫梁總成及支撐板加工工藝流程

橫梁總成連接左右縱梁總成組成車架總成，通常橫梁總成與縱梁采用螺栓或鉚釘連接，結構形式多由橫梁與上下連接板鉚接或螺接而成，另外輕量化車型也有管梁或者一體沖壓橫梁結構形式，為車架抗扭提供有力保障。

支撐板裝配于縱梁外側，根據不同車型，通常為平板或者L板，自卸車及載貨車支撐板通常為平板，長度根據載重及路況不同有所不同，加強型自卸車支撐板長度通常較長，從前一軸中心線延伸至車架尾端，該類車型支撐板通常起到加強車架及后續上裝提供強度及安裝保障。牽引車支撐板通常又叫做角板，用于裝配牽引鞍座。

3.1 橫梁總成工藝方案

橫梁總成上文提及由橫梁及連接板組成，橫梁通常分為彎梁、直梁及“幾”字形橫梁，目前橫梁主流加工方案為壓力機配合模具加工，工藝方案為切邊、沖孔及成形組成，而壓力機通常有機械與油壓機，機械壓力機用來沖孔切邊，油壓機用來成形。連接板加工工藝同橫梁類似，也由切邊、沖孔機壓彎組成，不同之處壓彎可采用機械壓力機配合壓彎模完成，或者采用折彎機完成。橫梁總成加工較為簡單，橫梁與上連接板裝配-鉚接-翻轉-裝配下連接板-鉚接，通常一個工位即可完成，主流工藝方案為人工配合鉚接胎具完成，也可采用機器人配合胎具完成，見圖4。

3.2 支撐板工藝方案

支撐板分為平板及L板兩種，平板加工工藝方案有兩種：第一種為采用激光切割機對孔位和外形統一進行切割，效率較低；第二種為采用沖孔+切割工藝方式，平板料下料-沖孔-切割外形，此種工藝方案加工效率相對較高。L板加工工藝方案為在平板基礎上進行折彎，折彎通常可以用壓力機+折彎模，或者采用折彎機進行折彎。

4 車架總成加工工藝流程

4.1 工藝流程

車架總成根據車型不同，結構形式不同，自卸車及專用車通常需要裝配鑄件中間支座，而牽引車通常需要加工牽引鞍座孔，以陜重汽全系列重卡車型車架總成裝配為例，共分為9個工序，分別是縱梁上線準備-縱梁、橫梁總成裝配-支撐板裝配、標準件裝配-尾梁裝配、正鉚-翻轉、反鉚-中間支座裝配-螺栓打緊、鉸孔-打印流水號、補鉚-下線、牽引車鉆鞍座孔。車架總成裝配完成后，可通過天車和軌道平車轉運至電泳上線處進行電泳。

4.2 工藝設計

此種工藝流程，單線節拍可滿足10JPH，需要兩條線體，年產標準產能可達10萬輛。線體運行方式可采用地拖鏈或地板鏈；縱梁上線、橫梁總成及支撐板吊運可采用1～2 t輕型懸掛吊車；鉚釘的鉚接根據鉚釘直徑不同可選擇40～50 t鉚鉗，[?]18以上鉚釘需要配備鉚釘加熱爐，并進行熱鉚；車架總成翻轉采用2 t+2 t可行走翻轉機；螺栓的擰緊可采用風動工具或者電動擰緊槍，風動工具性價比較高，但噪音大，擰緊力矩會存在過扭情況，電動擰緊機螺栓擰緊力矩精準，但價格昂貴。流水號打印，可采用氣動針式打印機、劃刻機或者激光打標機，相對來說氣動劃刻機比針式打標機噪音小，相對激光打標機成本低，在未來車架流水號打印中將廣泛應用。

5 未來車架總成發展趨勢及工藝設計

5.1 車架總成發展趨勢

未來標載車型車架總成的發展趨勢將以高強鋼及鋁合金材料為主，降低重量的同時，確保了車架成整體強度［3］。而車架總成的加工將更趨于自動化、智能化、信息化，縱梁的成形將以輥壓為主，傳統的大型壓力機壓型工藝方式將逐步淘汰，且沖孔、切割、折彎等工序將與輥壓連線自動化生產，而存儲、轉運將以立體庫形式進行，根據生產MES信息，自動出入庫進行裝配。車架總成的鉚接將以機器人及AGV輸送為主的零部件及標準件的裝配、螺栓的打緊、鉚釘的鉚接，將主要靠工業機器人完成，逐步向工業4.0水平邁進。

5.2 工藝設計考慮

現今，各主機廠車架總成材料仍以510 L、590 L、600 L熱軋鋼板為主，鋁合金材料的應用仍處于研究及試制階段，高強鋼750 L的應用目前主要集中在標載物流干線及煤炭子母運輸車型。隨著國內鋼材廠家工藝及產能的發展、提升，未來更多車型將逐步使用以高強鋼、鋁合金及鋼鋁混合車架為主的結構，因此在工藝設計時應考慮不同材料混線生產的能力?？v梁輥壓、沖孔及折彎工序，應著重考慮750 L、12 mm，材料拉伸強度950 MPa、屈服強度800 MPa的生產能力，切割工序應考慮高強鋼及鋁合金材料切割焊渣及飛濺自動化處理方式。

未來，縱梁及車架生產將以開卷、輥壓、校平、沖孔、切割、折彎、電泳、縱梁入立體庫、存儲、出庫、合梁、車架總成鉚接、車架總成入立體庫不落地連線生產為主，此種工藝方式柔性化、自動化率高，具備高強鋼、鋁合金車架混線生產能力。

參考文獻：

[1]曹海鵬.載貨車縱梁平板電阻點焊[J].汽車工藝與材料，2007（6）：5-7.

[2]梁彩萍，田浩彬，劉曉航.電極力對差厚異質高強鋼點焊質量的影響[J].中國機械工程，2010（13）：1614-1617.

[3]李桂中，丁建，秦玉蟬，等.低碳鋼多層板點焊動態過程測試與分析[J].焊接學報，2013（2）：89-92.

作者簡介：

任泳圭，男，1981年生，工程師，研究方向為車架總成制造及整車制造管理。