重型车架双层纵梁镶制的新工艺合金压铸

重型车架双层纵梁镶制的新工艺

重型车架双层纵梁镶制的新工艺 2011年12月03日 来源： 重型卡车车架双层纵梁在镶制后，保证孔的同心度一直是重型卡车车架制造的一个难点，东风商用车公司对主、副梁同时加工出直径大小不同的孔后再镶合的工艺进行了多项对比试验，取得了初步成功，并在生产中积极应用，极大地提高了生产效率，节约了人工成本。据统计，2008年我厂生产双层纵梁车架比例达到总产量的90%以上，而保证双层纵梁在镶制后孔的同心度一直是我们制造工艺和质量控制的难点和重点。起初双层纵梁的主要生产工艺为：主、副梁模具分别成形、冲孔→装配线主、副梁镶合铆接（前后端分别用螺栓简单固定，铆接完后取下螺栓）。此种工艺的主要弊端是：车架装配时主、副梁孔同心度差（俗称“双眼皮”），导致实际装配用孔直径变小，铆钉螺栓装配困难；由于模具成本高，只适合单一的少品种生产。随着产品结构的调整，我们采用了塞焊套孔工艺，其主要流程为：主梁模具落料冲孔、成形（副梁模具落料成形或折弯机折弯成形）→主、副梁贴合塞焊镶制（含L型加强板）→套钻副梁孔（含L型加强板）→去毛刺。塞焊镶梁工艺孔的同心度保证较好，不足之处在于：效率低，平均每片梁的镶制时间为20～40min；副梁塞焊点的孔必须先钻出来，其位置一般是随机的，有时会与主梁的孔位发生冲突（重合和部分重合）；塞焊时，采用人工弓形夹夹紧，劳动强度大，辅助耗材消耗大。最后，我们改塞焊为点焊，生产效率提高了两倍多，孔的同心度保证较好。然而，采用点焊镶梁配孔对人员需求较大。于是我们对主、副梁同时加工出直径大小不同的孔后再镶合的新工艺进行了工艺试验，得到了一些宝贵的经验。铆接对比1. 铆接质量对比如图1所示，在孔距a相等的情况下，等直径与不等径的孔铆接，铆钉正穿（预制头在小孔一侧）对比试验共有四种组合。组合1为：按图1制作相同的两件样件，然后颠倒后孔对孔铆接，这种组合是现生产工艺状态下的正常状态；组合2-1为：将组合1中一件φ13mm的孔扩成φ15mm，再颠倒后孔对孔铆接，铆钉正穿；组合2-2为：与组合2-1相同，但铆钉反穿（预制头在大孔一侧）；组合3为：将组合1中一件孔距为a的变为a+2，制作样件后同时插入铆钉，重新铆接。

图1 铆接试验

在实验中，我们选择的材料厚度为8mm，原因是车架纵梁料厚最大值为8mm，理论上认为如果8mm的板料铆接成功，则可以推断较薄板料亦符合铆接质量要求。铆接后，观察并检测铆成头情况，均符合铆接质量要求，如图2所示。

图2 铆接试验样件

2. 剪切强度采用普通数显式液压万能拉伸试验机(WES-300)，对上述样件组（各10组）进行拉伸实验，记录观察剪切强度实验数据平均值如表1。

表1 剪切强度拉伸实验数据平均值

将组合1作为标准值，从表1可以看出：（1）孔距相等的情况下，不等径的孔铆接，铆钉反穿（预制头在大孔一端）时，铆接后铆钉的剪切强度降低了8.33%；（2）孔距相等的情况下，不等径的孔铆接，铆钉正穿（预制头在小孔一端）时，铆接后铆钉的剪切强度降低了5.0%；（3）孔距不相等（偏2mm）的情况下，等径的孔铆接时，铆钉容易歪钉，并且铆接后铆钉的剪切强度降低了14.51%；两层板带间隙的铆接对比由于双层梁在镶制过程中，层板之间夹杂铁屑等容易产生间隙，因此，我们将组合1的两样件中间夹铁屑作为组合4，进行铆接拉伸试验。实物质量中出现铆接歪钉现象，所占比例近70%。拉伸数据记录见表1，从中可以看出，剪切强度降低了29.53%。铆接充实度观察将上述实验中的各组合件进行线切割观察，从断面可以看出：不等径孔铆接（孔距相等）2-1为铆钉反穿，大孔处铆接充实度差（见图3）。等直径孔铆接（孔距相等）夹铁屑铆接充实度尚可，但是易出现夹钉现象，层板间隙无法消除（见图4）。

图3 组合2-1剖面

图4 组合4剖面

整车架双梁的不等径孔通过上述实验，我们得到了一个推断结果：直径相差2mm的两个孔镶制后，在后序的车架装配中，基本不影响车架总成铆接强度质量。接下来我们要做的是，确定对最长为11m的主、副梁同时加工出直径相差多大的孔镶制后，才能保证所有的孔无“双眼皮”，并保证后序铆钉螺栓能顺利装配。我们采用组合2-2，即主梁采用小孔，副梁分别采用直径加大1mm和2mm的孔，各1组进行试验。采用辊压成形的主梁和副梁，利用三面冲孔机分别打出主、副梁上所有的孔，改制部分刀具（钻头），将副梁上所有的孔直径扩大1mm（组合6）和2mm（组合7），镶制时，在主副梁的腹面两端头利用普通定位销（组合5，副梁孔不变）或台阶销定位，保证主副梁上两定位孔同心。在消除双层梁之间的间隙后，将两片梁焊接在一起，利用通止规和标准件（与孔径对应的铆钉和螺栓）对所有的孔进行通过性检测，数据记录见表2。由表2可以看出，长度小于11m的大梁，采用组合6的方法镶制后，孔的同心度基本上能得到保证，即保证螺栓和铆钉在后序的车架总成装配中可以顺利地装配。

表2 不同直径的孔通规及标准件通过合格率

结语在生产应用中，考虑经济性和实用性等多方面的因素，我们选择主梁上的孔与图纸要求一致，而副梁上的孔采用加大1mm的工艺方法，铆接时铆钉的安装方向维持现有的正穿工艺状态。目前，我厂正在引进腹板冲孔机，专门冲制加大1mm的副梁上的孔，该工艺的优势主要体现在：保证了主、副梁镶制后，无“双眼皮”现象，有利于车架总成顺利装配；省掉了毛刺清理环节，同时每万辆汽车产品节约人工成本8万多元。

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