商用車車架技術現狀與未來發展分析

陳開奎

（遂寧云內動力機械制造有限公司 技術開發部，四川 遂寧 629000）

1 車架產品主要特點

目前國內商用車各主機廠車架主要分為歐美系直通梁車架和日系變截輕量化車架為主，兩者各有優缺點；但國內各主機廠在對標開發時又與二者存在較大差異，輕卡中大多形成以福田、江淮為標桿；重卡以一汽、二汽、陜汽、重汽為標桿；其余為避免產權問題形成了各家相互借鑒，但區別又不大的局面，在一定程度上造成嚴重開發成本、模具投入、周期等資源的浪費。在結合一汽解放、重汽、上汽紅巖、陜汽、東風柳汽、江淮、南駿、四川現代、福田、北奔、吉利、成都大運、長安跨越、華晨鑫源等主機廠車架，特做如下解析。

（1）截面區別。目前存在的輕卡的“十噸王”車架縱梁截面對比如表1 所示。

表1 縱梁截面對比

上述主機廠重載版輕卡車架，在大的方向上都屬同一級別的車架，設計上“大相似，小改動”做出各自特點，避免產權問題。

（2）鋼材材料選用。在材料選型上除少數廠家大多主機廠形成以企標為主（附表2）；且部分指定鋼鐵廠。對此形成了各自為標準，但對比實際成分都相同；造成了采購規格偏多，在原材料組織，零時采購時市場無現貨或高成本采購局面。

表2 部分重卡材料表

對比國內各大重卡來看，江淮、陜重汽使用國標牌號，其余廠家都是以企標為主，其中一汽解放、濟南重汽雖為自己標準，實際對應成分牌號和610L 相同。整個行業在牌號上區分有效規范；各自以自家牌號為準，在屈服強度上相同，抗拉上控制上下限、斷后延伸率上區別。長期以來在鋼材使用中真正難題鐮刀彎、應力上缺乏共同探索，形成不同廠家或同廠家的不同批次產品呈現不同性能。

（3）零部件區別。以市場較為典型的后簧前吊耳鑄件為例，為控制板簧高度，設計了一種上下可調的鑄件。如圖1 所示。

圖1 某零件設計示意圖

該鑄件在福田、江淮、四川現代、南駿、一汽紅塔、重汽豪沃、長安、陜汽商用等各主機廠中較多選用，從整體結構來看相似，但在具體尺寸上對比，各家設計尺寸存在較大差異，這就使得車架供方在未充分考慮模具結構、加工余量的情況下不同廠家各自開模，嚴重造成成本浪費現象。

（4）大梁加工工藝區別。目前國內市場縱梁加工工藝主要有兩種生產方式：一種為傳統開平板—落外形/切割—沖孔—成型—清洗—鉚接工藝；另一種為分條—輥壓—三面沖孔—切割—折彎—鉚接工藝。前者主要使用于異型大梁的生產，在輕卡中較為普遍運用，后者適用于直通式大梁，重卡上運用廣泛。這其中也有部分生產廠家保留較為原始生產方式，在沖孔上使用套鉆方式生產。認為鉆孔能有效避免沖孔導致的孔邊緣撕裂情況，其實在經歷較多實踐來看，使用何種加工工藝主要看本身設備能力，真正對使用無較多影響。

2 新技術、新工藝在車架生產中的應用

面對當下行業淘汰加速、法規升級、國六及以后產品的開發運用上，同行間的交流與合作尤為重要。車架產品品種多，產品貢獻的集中度低。車架業務組織和模式的不同，技術人員的培養和發展通道不暢，工人的作業條件差及新技術的成本高，行業缺乏統一標準，以及沖壓、輥壓、焊接、鉚接、油漆等各種工藝相互融合技術的突破等問題尤為突出。因此，“共商共建共享，共創車架行業新生態，構建車架行業命運共同體”等話題等待行業的探索。

2.1 設計平臺化、標準化、模塊化

縱梁孔位標準化:現目前孔位布置上主要有兩種形式，左右縱梁全部設計成通用，在成型時區分左右縱梁，另一種是沖孔時就區分左右，多余孔位不沖孔；前者縱梁孔位較多，起到便于市場改裝和減重作用；后者有效防止市場超載時斷裂現象。各有優缺點，但隨輕量化、大噸小標等影響，各家都在偏向縱梁中間位置做標準孔減重；因此只有對孔位進行標準化的統一，保證一定距離的孔間距，后期在設備上只有可能實現2 個孔同時沖的模式。在沖孔節拍上將大大提高生產效率。

吊耳、橫梁標準化模塊化：市場車架分為窄體、中體、寬體幾大形式，按我公司目前開發車架來看，為適應不同地區、不同客戶的需求，還有主機廠車架設計人員能力薄弱等原因，每個月基本保持20 個左右的車架新產品開發，每年下來少則180 個左右車架新產品，多則200 余個。總結各主機廠及現有產品，零部件型號的繁多，給生產排產、模具開發、零部件的組織、供方能力的建設等帶來較大挑戰。

在長期開發過程分析下來，完全有條件具備吊耳、橫梁標準化、模塊化的設計。這樣在新的產品開發流程中，不論是面對不同窄體、中體、寬體車型，吊耳直接借用、橫梁保證小件安裝孔不變，通過調整總長保證車架總寬。模具開發上沖孔模小件安裝做成統一，成型模具統一，型號減少、物料準備可批量備料，零部件也不需走繁瑣的驗證流程。只需變化縱梁孔位來實現新產品的開發，在開發周期上將件快速響應市場。

通用化、模塊化的設計對產品集中度提高，量的整體提升，在成本管控上也形成較大降本空間，對主機廠、供應商帶來的好處不言而喻，更有利于類似斯太爾等經典車型的開發研制。

2.2 防錯技術在車架生產中的應用

在大批量、多品種的商用車零部件生產中，操作者在長時間的重復動作中總難免有注意力不集中而出現操作失誤現象，在加上由于零件外形相似、不易區分，容易導致員工在生產過程中存在錯裝、漏裝等潛在風險，而后返工、返修乃至報廢，不僅嚴重影響零件質量、降低生產效率，而且增加了不必要的成本。因此，為了預防和解決這些問題，要求在設計、開發的過程中采取針對性的措施，以減少和避免這些問題的發生。

在車架的開發、生產中90%以上的傳動軸吊掛安裝孔位設計為對稱設計，造成員工安裝時前后旋轉、上下旋轉，自由裝配，員工不容易辨別，錯裝風險很大。如圖2 所示。

圖2 產品存在錯裝風險

如圖2 所示，原先設計2 組安裝孔為230mm 對稱設計，在實際鉚接時往往因為前后裝反造成傳動軸裝配不上，后優化其中一組改為240mm 不對稱，使得裝反孔位就無法對正，起到了較好的防錯效果。在車架上，類似零部件不單傳動軸吊掛可以使用，實際在橫梁上下、前后開口也能廣泛推廣使用。

2.3 柔性化加工方式的推廣

車架產品有品種多，變化快的特點，這就要求我們零部件根據實際需求做相應產品結構的調整。滿足了客戶少、快速變化的裝車需求，也給模具開發帶來了挑戰。模具一投入使用就可能面臨改型或報廢的情況。這就要求我們在加工零部件時采用更加柔性化的加工方式。

近年來，激光切割的出現大大緩解了這個問題。激光割孔、激光切割外形，隨時可根據設計變化進行程序調整。這一加工方式的出現，大大降低了模具投入改型、報廢的風險。但也存在加工成本高、效率慢的弊端。

另外除激光加工外，還可以采用剪板+大噸位數控沖；該種加工方式實施的前提就是設計孔位統一、標準化；不設計過多規格的孔徑。

2.4 縱梁孔位基準的選擇

車架縱梁截面為U 形，整根縱梁孔位約為300～500 個，分布在縱梁的腹面及上下翼面，常見縱梁孔徑規格有10 余種。一般小于?16mm 的孔用于吊耳、橫梁總成、支撐板、加強板、電瓶箱、油箱及板簧等零部件的裝配，?20mm 以上的孔位一般用于過線。這其中，對于這些孔位的設計，有裝配用孔位，有消應力孔位等。不同孔位的設計實質有較多講究，選擇不同基準，對整改整車裝配后姿態有較大影響。國內主要主機廠縱梁孔位基準對比如表3 所示。

表3 縱梁孔位基準對比

上述主機廠各家選擇孔位基準不統一，選擇上翼面為基準則是方便改裝，下翼面為基準是為了保證裝車后整車離地間隙一致。不論上翼面基準還是下翼面基準來設計，在輕卡中因為材料較薄，表現不明顯；但在重卡中，尤其8+8+8 等的縱梁表現突出，如果基準設計錯誤將嚴重影響吊耳的裝配，裝配后間隙可能影響使用斷裂的風險。在公司17 年開發的重卡縱梁中，由于不熟悉其中的細節，要求下翼面為基準，三面沖打孔時使用上翼面為基準，導致吊耳裝配螺栓打不緊，存在累計誤差3mm～5mm 間隙，最終導致全部產品報廢，直接造成經濟損失70 余萬元。因此，在設計時選用上翼面為基準還是下翼面為基準，在前期規劃時應充分考慮。

3 全新供應鏈模式的構建

車架制作在整個制造行業中是較為傳統的行業。由于投資成本高，存在著“買鐵賣鐵”等利潤偏低的情況。為有效形成產業鏈的良性循環，就得形成資源整合方式，在有限的產業鏈上做專做精，形成規模效應。

在商用車制造中，采購成本最大的非鋼材莫屬，而在國內幾大鋼廠基本形成壟斷局面，較多的供應商在實際采購中由于使用量小，往往造成高價原材料采購、受主機廠年度合同、市場售價等的影響，出現低價成品出售現象，造成買賣不平衡，出現虧本，本來就毛利不高，使得越來越多的車架廠選擇退出行業。為方便供應商成長、主機廠發展，這就要求在未來的鋼材采購中就要供應商與供應商、供應商與主機廠強強聯合，在鋼材采購上形成聯合、規模采購模式，共同將鋼材需求體量做大，對鋼材廠形成較大議價能力。原材料成本下降，最終共同獲取更大的利潤空間。

商用車重卡中近幾年發展起來的一匹黑馬，三一重工同樣配置的濰柴發動機+法士特變速箱+漢德車橋黃金動力鏈，在同行業中出現至少比其他廠商便宜3～5 萬元不等的情況。這給行業帶來一定沖擊，但從另一個方面來看，這也是新形勢下的一種采購方式，使用現金支付采購，避免承兌帶來的不便和風險，這也給整個行業帶來了新的思考。

4 結束語

今后，根據各家主機廠產品結構設計的特點，如何根據自身加工設備、生產組織模式、采購供應鏈、成本控制等的有效整合是未來商用車企業和車架供應商的核心競爭力所在。