重卡縱梁生產(chǎn)工藝模具一體化設計分析

高慶波

摘 要：近年來隨著重卡產(chǎn)品的不斷升級和顧客個性化需求程度的提高，重卡縱梁更新?lián)Q代頻繁，但由于縱梁部件大，生產(chǎn)工藝模具設計開發(fā)需要一定準備周期，如何快速完成新品縱梁生產(chǎn)工藝設計并快速量產(chǎn)是汽車廠家面臨的考驗。本文以江淮重卡新品縱梁生產(chǎn)工藝設計分析為例，提出工藝模具一體化設計方案，滿足產(chǎn)品柔性化生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：縱梁;生產(chǎn)工藝;柔性化生產(chǎn)

0 引言

江淮重卡新設計開發(fā)貫通式等截面彎縱梁，采用QSTE650牌號熱軋鋼板，縱梁截面302mm，厚度8mm，截面落差50mm，折彎長度780mm，長度在5800-11600mm，此平臺縱梁與現(xiàn)有生產(chǎn)的縱梁相比，縱梁前端由變截面改為等截面（最大長度2070mm），產(chǎn)品量產(chǎn)后，孔位會頻繁變動，需要在現(xiàn)有工藝基礎上，充分考慮設計開發(fā)周期、成本及實際生產(chǎn)效率，提出工藝模具一體化設計方案。

1 縱梁加工工藝分析

我公司現(xiàn)有大型剪板機、激光切割機、疊鉆、數(shù)控機床、3臺大型壓力機以及多副工裝模具用于縱梁的生產(chǎn)加工，現(xiàn)從加工通用性、生產(chǎn)效率、成本等因素對各種加工方案的優(yōu)缺點進行分析。

1.1 下料工藝方案及優(yōu)缺點

方案一、鋼廠供大板料→縱切成平板條料。

優(yōu)點：①產(chǎn)品通用性高，生產(chǎn)效率高;②加工成本低。

缺點：①只能加工規(guī)則產(chǎn)品;②產(chǎn)品尺寸不易控制;③容易產(chǎn)生板料彎曲。

方案二、鋼廠供大板料→縱切成平板條料→模具落料（使用異形件）。

優(yōu)點：①生產(chǎn)效率高;②加工成本低;③加工產(chǎn)品尺寸精度高。

缺點：①需要投入模具，一次性投入較高;②不能滿足產(chǎn)品快速變化需求。

方案三、鋼廠供大板料→等離子切割。

優(yōu)點：可以加工各種不規(guī)則板料，自動化程度高，能實現(xiàn)多品種、多規(guī)格的柔性化切割。

要求：隨機具備的自動糾偏和補償功能，保證了縱梁切割的精度和質(zhì)量，操作簡便。

缺點：①加工效率低;②存在切割變形。

1.2 孔加工工藝方案及優(yōu)缺點

方案一、沖孔模具沖孔，即通過開發(fā)模具，在壓力機作用下對縱梁進行孔加工。

優(yōu)點：①產(chǎn)品通用性高，生產(chǎn)效率高;②加工成本低;③孔位精度高。

缺點：①模具一次性投入加大;②產(chǎn)品孔位變化后模具修改難度大。

方案二、搖臂鉆孔，即通過開發(fā)鉆模板或加工簡易樣板通過鉆床加工孔位。

優(yōu)點：①設備一次性投入少;②加工成本低;③孔位精度不高。

缺點：①生產(chǎn)效率低下;②產(chǎn)品質(zhì)量不易控制;③勞動強度大。

方案三、數(shù)控機床沖孔，即在計算機幫助下采用一種有程序控制系統(tǒng)控制的機床沖孔方式。

優(yōu)點：①能加工各種形狀平板料孔位，加工柔性化程度高;②自動化程度高，生產(chǎn)成本相對較低;③采用計算機輔助繪圖編程，工藝準備方便快捷。

缺點：①生產(chǎn)效率相對較低;②沖孔偏差存在隨機性，沖孔質(zhì)量不易控制。

1.3 成型工藝方案及優(yōu)缺點

方案一、模壓成型，模壓成型指模具在壓力機作用下，使材料產(chǎn)生塑性變形的成型工藝。

優(yōu)點：①生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產(chǎn);②產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好，重復性好;③能一次性成型較為復雜的產(chǎn)品。

缺點：①需要大型壓力機，一次性投入較高;②需要制作模具，模具開發(fā)周期長。

2 新平臺縱梁加工工藝方案分析及確認

首先依據(jù)重卡縱梁實際需求現(xiàn)狀，縱梁屬于多品種小批量生產(chǎn)，從后期生產(chǎn)實際效率和供貨周期考慮，生產(chǎn)工藝必須采用柔性化生產(chǎn)方式。其次要在現(xiàn)有工藝裝備的條件下，從生產(chǎn)工藝準備周期、投入陳本、滿足產(chǎn)品質(zhì)量等方面選擇確定工藝發(fā)案。

對比新平臺縱梁和現(xiàn)有302mm變截面彎縱梁的異同點，縱梁最大長度、厚度，截面落差，折彎位置和長度均相同，僅縱梁材料有550L變?yōu)镼STE650，前端由變截面變?yōu)榈冉孛?，可以充分考慮利用302mm變截面彎縱梁生產(chǎn)加工工藝流程，即等離子切割下料→平面數(shù)控機床沖孔→六千噸壓力機模壓成型，通過對現(xiàn)有一套工裝設備進行適應性改進，滿足不同平臺縱梁的生產(chǎn)。

3 新平臺縱梁工藝過程設計及實現(xiàn)

（1）等離子切割下料尺寸，利用材料彎曲中性層在彎曲前后長度不變的原理（x中性層內(nèi)移動系數(shù)查表得到），計算其毛坯件的外形尺寸，等離子切割后依據(jù)實際情況對毛坯件尺寸進行適當修正，具體計算方法、偏差補償量、加工板料排樣在此不再贅述。

（2）數(shù)控機床加工不同規(guī)格的平板料可以通過設計不同的定位塊來滿足沖孔前定位需求。工藝圖紙孔位布置要結(jié)合數(shù)控沖孔精度及成型后縱梁翼面孔位精度偏差情況，通過對局部孔位進行補償性調(diào)整，提高成品縱梁孔位精度。

（3）共用模塊加專用模塊的成型設計。結(jié)合產(chǎn)品設計圖紙和現(xiàn)有模具，302mm等截面彎縱梁與302mm變截面彎縱梁可以共用模架，縱梁外形相同部分共用現(xiàn)有凸凹模具，302mm等截面彎縱梁折彎區(qū)域前凸凹模具采用專用，新增一副302mm等截面彎縱梁卸料板。

（4）基于風險識別及采取措施： ①原材料采用QSTE650高強剛，斷后延伸率發(fā)生變化，板料成型過程存在沿孔邊緣或毛刺處開裂，工藝上沖孔后采用翻身成型;② 兩幅成型模具工藝孔排布位置一致，縱梁板料折彎處附近使用圓工藝孔，其余定位孔全部采用腰型孔，以便于板料成型時定位銷快速導入定位孔;③高強鋼縱梁成型要充分考慮材料回彈，按照回彈料大小，把凹模底部做成弧面在凸模具兩側(cè)，補償材料成型產(chǎn)生的回彈。

綜上所述：針對重卡縱梁多品種小批量生產(chǎn)特點，采用柔性化生產(chǎn)工藝設計是當今縱梁制造工藝發(fā)展的方向，既能滿足實際生產(chǎn)需求，也能在產(chǎn)品變形變動時通過對工裝設備的改造，快速滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求。

參考文獻：

[1]吳裕農(nóng).沖壓工藝與模具設計[M].科學出版社，2009.

[2]肖景容，姜奎華.沖壓工藝學[M].機械工業(yè)出版社，1988.