車架總成彎曲的影響因素研究

陳浩云，孫文輝

（陜西通力專用汽車有限責任公司，陜西 寶雞 722405）

車架總成彎曲的影響因素研究

陳浩云，孫文輝

（陜西通力專用汽車有限責任公司，陜西 寶雞 722405）

目前由于載貨汽車的競爭形式日趨嚴峻，用戶對整車質量要求不斷提高。國內各廠家生產的載貨車架都存在著不同程度的彎曲，嚴重影響產品質量和性能。所以研究車架彎曲的影響因素，減少車架彎曲現象，對提高產品的質量有著非常重要的現實意義。

車架彎曲；影響因素；校直措施

CLC NO.:U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-04-03

1、影響因素分析

車架在結構上多屬于邊梁式車架，由2根左/右縱梁和若干橫梁總成及支撐板、連接板組成，用鉚接或螺栓連接的方法裝配成剛性車架。由于車架零部件質量及裝配工藝的互相影響，此種結構形式的車架往往在長度方向上存在彎曲現象。車架彎曲較大的會給整車外觀形象，裝配質量，性能均帶來諸多不良影響。合格的車架直線度誤差必須控制在較小的范圍內。要解決車架彎曲的問題就要著眼車架生產的全過程，從原材料、制造工藝、模具沖孔、成型、設備等各項指標逐項分析。

（1）零部件精度對車架局部彎曲的影響

車架是由縱梁、橫梁、支撐板等零件經鉚接、螺栓連接等形式裝配而成，零部件尺寸精度直接影響著車架彎曲程度。以自卸車車架為例：車架后端上翼面846mm，下翼面845mm，與圖紙要求 850mm相差較大。把左右縱梁之間的寬度放到850mm的設計尺寸，我們可以發現縱梁與橫梁孔單邊錯誤2mm，兩邊共錯誤4mm，使車架后端內收縮，導致了車架局部彎曲。

零件孔位成形精度是影響車架局部彎曲的主要因素。通過檢修橫梁沖孔模具、縱梁模具導向裝置及定位裝置的改進，提高成形后的孔距離腹面的精度，則車架局部彎曲和梯形的缺陷即可得到解決。

（2）縱梁對車架整體彎曲的影響

根據板料成形理論，較長的U型沖壓件成形后，會出現內凹回彈現象。主要原因是由于U型件腹面上下層應力形成彎矩造成的。這里所謂內凹指的是縱梁開口朝上放置時，中間向上彎曲的狀態（圖1），反之則定義為縱梁外凸（圖2）。由于縱梁在車架裝配中的核心地位，縱梁的彎曲將是影響車架彎曲的最主要因素，影響規律主要包括以下幾個方面。

A.車架彎曲程度總是小于縱梁的最大彎曲程度。這主要是由于車架鉚接后通過橫梁及連接板的作用，在左右縱梁之間建立力的平衡。橫梁及連接板強化了車架作為整體的抗彎剛度。

B.單股縱梁外凸彎曲對車架彎曲影響較大，縱梁內凹則影響較小。如果一根單股縱梁屬于外凸狀態，則車架的彎曲絕大部分與其彎曲趨勢一致。并且彎曲繞度與該單股數值相近。為對1輛份外凸縱梁的實際測量結果。外凸是一個異常的問題，原因包括模具，成形，板料內應力等，要盡量避免出現外凸現象。

成形原理決定了縱梁絕大部分都是內凹彎曲，因此研究內凹彎曲對車架的影響更有以意義。圖3反應了縱梁內凹彎曲對車架的影響。大量實驗結論表明，車架左右縱梁內凹值的大小與車架彎曲關系可以總結為：左右股內凹值都大的，車架彎曲不穩定，多數彎曲不合格。兩單股內凹彎曲值都小的，車架彎曲合格。縱梁一股彎曲大，一股彎曲小則車架彎曲大。可見縱梁單根彎曲程度對車架彎曲影響很大。

2、單根縱梁的彎曲

從上述數據可知，縱梁由于成形后的回彈，彎曲嚴重，彎曲趨勢（內凹、外凸）及彎曲繞度大小隨機分布。必須改善縱梁的彎曲狀態，才能夠改善車架彎曲狀態。

（1）縱梁校直措施

由于影響縱梁彎曲的因素錯綜復雜，最直接的辦法就是對單股縱梁進行校直，減小單股縱梁的彎曲。目前我廠采用兩種方法，一、增加油壓機在壓型時候的保壓時間，將8s-15s增加至 15s-20s,以減少縱梁在成形過程的內應力。二、在合梁工序用120T單點油壓機局部校直（在彎曲嚴重時候采用)。如果將單股縱梁的彎曲繞度控制 5mm內，那么車架的彎曲就能夠非常有效的控制住。實踐證明如果單股縱梁控制在15mm以下，車架彎曲繞度將降低至5mm以內。將大大提高車架質量。為實現我公司打造精品車架的發展目標打下堅實根基。

（2）縱梁彎曲穩定措施

如果不采取校直單股縱梁的措施，可以通過改善單股縱梁狀態，使彎曲數值穩定在一個范圍之內。實踐證明，要得到合格的車架，單股縱梁必須是穩定的內凹彎曲，彎曲繞度要控制在5-15mm內。

3、板料對縱梁彎曲的影響至關重要

在影響縱梁成形的各種因素中，設備、模具、吊拉存放等因素可以通過檢驗、維護、規范等措施進行控制，只有縱梁板料這個因素難于控制。顯示了自卸車車架縱梁使用校平機未校平的板料壓型后的彎曲情況，其中內凹為負值，外凸為正值。可以看出內凹，外凸現象都存在，縱梁彎曲狀態差異較大，彎曲狀態分散，繞度數值相差很大。

校平板料壓型后的縱梁彎曲情況則有較大的改善，如圖4所統計分析，可以看出縱梁出現彎曲全部表現為內凹，無外凸現象。彎曲繞度范圍穩定在 5-20mm，分布較為集中。可見縱梁板料自身狀態直接影響著縱梁彎曲趨勢，大小和穩定性。

為了進一步證明材料對縱梁成形的影響因素，可校平前后的板料內應力進行檢測。由于我公司無X射線應力檢測儀器，所以無法進行該項目的相關檢測。

通過比較可知，板料校平后內部應力分布均勻，應力偏值差較小，無明顯應力集中，主應力為長度方向的拉應力，方向一致性較好。等效應力值大小及方向分布均勻，有利于壓型后的一致性。未校平板料應力值大小及方向都相差很大，主應力方向差異較大，等效應力值相差較大，這些都不利于壓型后的一致性。實驗結果表明，成形前縱梁板料的校平工藝有利于降低材料的內應力，使內應力分布均勻，提高壓型后縱梁回彈的一致性。

前期我公司供的縱梁平板料在壓型后內凹彎曲嚴重，達到15-25mm，被大量退回。起初認為是供方的油壓機壓力不穩定造成板料成形后的彎曲，與我板料方無直接關系。但是別的廠家提供的板料均無此現象。經過細致觀察研究發現，我公司產的縱梁平板料在經校平機組校正過后均可達到要求，唯一區別是我公司板料存在錘擊，錘擊縱梁板料凹陷的一邊，以求減小板料鐮刀彎現象。錘擊現象是非常不合理、不科學的校直方式。雖然可以在局部補償板料鐮刀彎的缺陷，但是卻造成板料一邊內應力過于集中，造成壓型后縱梁彎曲嚴重，并且給縱梁質量帶來極大影響，得不償失。我公司應改進開平機組，減小剪切后鐮刀彎現象，而不是錯誤的使用人工錘擊板料。

圖5為校平后并且板料無明顯錘擊的板料壓型的彎曲狀態。圖6為校平后并且板料有明顯錘擊的板料壓型的彎曲狀態。

從上圖我們可以明顯看出錘擊對縱梁彎曲的影響。無錘擊并且板料校平的彎曲度基本控制在15mm以內，完全滿足車架對縱梁繞度的要求。

4、結論

（1）零部件成形精度是影響車架局部彎曲的主要因素，我們可以通過對模具檢修，改變定位方式，調整沖孔程序等措施，來解決該問題。

（2）單根縱梁彎曲是導致車架整體彎曲的核心因素，要解決車架彎曲就必須減少單根縱梁的彎曲。通過校直單股縱梁可以減少縱梁的彎曲狀態，從而減小車架彎曲。單根縱梁校直雖然效果好，但不適用于批量生產操作，且效率低。

（3）縱梁板料的內應力狀態是影響縱梁彎曲，乃至車架整體彎曲的主要因素。校平后的板料內應力分布均勻，壓型后的縱梁彎曲穩定，有利于減小車架彎曲。

（4）板料大范圍的錘擊會造成內應力的過度集中，壓型后縱梁彎曲過大，應取消錘擊板料的操作方法，從根源上解決板料鐮刀彎的現象。

[1] 馬朝云.沖壓工藝與模具設計[M]. 北京：機械工業出版社 ,2004.

[2] 王曉娟，丁柏群.汽車制造工藝技術 [M]. 北京：國防工業出版社，2008.

[3] 趙桂范，楊娜.汽車制造工藝 [M]. 北京：北京大學出版社,2008.

[4] 肖景容，姜奎華.沖壓工藝學[M]. 北京：機械工業出版社，1988.

Study on the factors affecting bending of frame assembly

Chen Haoyun, Sun Wenhui
(Shaanxi Tongli Special Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 722405)

At present, the truck competition form is becoming more and more serious, the user requirements to continuously improve the quality of vehicle. Domestic manufacturers of truck frame there are different degrees of bending, serious impact on product quality and performance. So the study on Influence Factors of frame bending, reduce the frame bending phenomenon, has a very important practical significance to improving the quality of products.

frame bending; influence factors; straightening measures

U463.8

A

1671-7988(2015)05-04-03

陳浩云，助理工程師，就職于陜西通力專用汽車有限責任公司，從事重卡車架總成工藝工作。