結(jié)合商用車(chē)車(chē)架雙層梁結(jié)構(gòu),通過(guò)分析套鉆工藝的優(yōu)缺點(diǎn)和沖壓技術(shù)的特點(diǎn),東風(fēng)商用車(chē)公司車(chē)架廠成功研制出一種新的套沖鑲梁工藝,代替以往的套鉆鑲梁工藝,在生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。
左右縱梁合件主要由縱梁、加強(qiáng)梁等組成(圖1)。其制造工藝為:主梁沖孔(三面數(shù)控沖孔機(jī))→主梁、加強(qiáng)梁鑲合(電阻點(diǎn)焊)→套鉆加強(qiáng)梁孔位(以主梁孔位為模板)。加強(qiáng)梁位于縱梁內(nèi)部,鑲合時(shí)首先保證位置正確,然后是消除主梁與加強(qiáng)梁的腹面、翼面間隙。
圖1 縱梁合件示意
套鉆加強(qiáng)梁的優(yōu)勢(shì),包含以下兩方面:
⑴加強(qiáng)梁上所有孔徑都可以利用搖臂鉆床實(shí)現(xiàn)。車(chē)架縱梁上孔位一般在φ9~45mm之間。
⑵鑲梁鉆孔操作方便、簡(jiǎn)單。
套鉆加強(qiáng)梁的劣勢(shì),包含以下四方面:
⑴生產(chǎn)節(jié)拍。采用鉆床套鉆加強(qiáng)梁平均生產(chǎn)節(jié)拍為50min/根,打磨毛刺節(jié)拍為35min/根,生產(chǎn)效率低。
⑵操作人數(shù)。每個(gè)鉆孔工位需要3人操作,1名鉆床操作工人、1名輔助工人、1名毛刺打磨工人。
⑶質(zhì)量情況。1)孔徑超差:采用鉆床套鉆工藝,加工孔徑一般超出名義尺寸0.3~0.6mm;2)夾雜毛刺:毛刺容易夾雜在孔中,清理毛刺耗費(fèi)時(shí)間;3)表面質(zhì)量差:鉆孔后的毛刺需要采用風(fēng)動(dòng)砂輪機(jī)進(jìn)行拋光打磨,在鋼板表面會(huì)留下很深的打磨痕跡,油漆無(wú)法覆蓋,影響外觀質(zhì)量。
⑷現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。操作現(xiàn)場(chǎng)鐵屑多且雜亂,冷卻液不易回收,環(huán)境較惡劣。
從加強(qiáng)梁孔實(shí)現(xiàn)的方式中,得到的啟發(fā)是:孔實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是保證加強(qiáng)梁的孔位與縱梁的孔位完全一致,實(shí)現(xiàn)方式可多樣化,沖孔也是一種可行的方式。
⑴沖裁力的確定。根據(jù)加強(qiáng)梁的厚度4~8mm,材料抗拉強(qiáng)度510~530MPa/mm2,要實(shí)現(xiàn)的最大孔徑φ45mm,沖孔所需最大沖裁力:F=(σt)πd≈8×530×0.8×3.1415×45≈480kN??紤]到?jīng)_裁時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)以及材料因素,沖裁力取整550kN。
⑵驅(qū)動(dòng)力的選擇及液壓原理。采用液壓作為驅(qū)動(dòng)力,系統(tǒng)壓力為6.3MPa,工作壓力為31.5MPa,增壓比為1∶5,采用11kW交流異步電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖2。
1)油泵泄荷:按下按鈕SB2電機(jī)啟動(dòng)后,各種閥均無(wú)動(dòng)作,油液經(jīng)濾油器2、進(jìn)入油泵5、電磁溢流閥7(常開(kāi)狀態(tài))回油箱1,油泵5泄荷。
2)沖頭趨進(jìn):當(dāng)沖頭對(duì)準(zhǔn)孔位后,按下鉚鉗上的按鈕SB3,電磁鐵YV1、YV3通電,終止卸荷,壓力油經(jīng)二位四通電液換向閥10左方位置、增壓缸15上腔、進(jìn)入鉚鉗油缸后腔,推動(dòng)活塞桿伸出,使沖頭沖孔。
3)沖頭返回:當(dāng)沖頭在趨進(jìn)過(guò)程中,松開(kāi)鉚接按鈕SB3,沖頭返回。
4)繼續(xù)趨進(jìn):當(dāng)需要繼續(xù)趨進(jìn)時(shí),再按按鈕SB3,電磁鐵YV1、YV3動(dòng)作,沖頭繼續(xù)趨進(jìn)。
圖2 液壓原理圖
分析鉚釘鉚接和沖孔的工作原理,可以找到一些共同點(diǎn):趨進(jìn)和返回以及再次趨進(jìn)的過(guò)程是完全一致的。借鑒鉚鉗鉚接的工作方式,技術(shù)人員設(shè)計(jì)出了應(yīng)用于套沖的工藝裝備。此套沖工藝裝備操作部分,主要包括:翼面套沖機(jī)(圖3)和腹面套沖機(jī)(圖4)。
腹面套沖機(jī)工作時(shí),鑲合好的縱梁和加強(qiáng)梁開(kāi)口向下置于軌道之上可以左右移動(dòng),工人操作手柄移動(dòng)本體在X、Y、Z三向滑軌上移動(dòng),使沖頭對(duì)齊縱梁上的孔位,并使突出卸料環(huán)的沖頭落入縱梁上的孔位,工人踩腳踏開(kāi)關(guān)使液壓缸的推桿進(jìn)行一個(gè)工作循環(huán),這樣就在加強(qiáng)梁上沖出來(lái)一個(gè)與縱梁孔位相符合的孔。翼面套沖機(jī)的工作原理與腹面套沖機(jī)類(lèi)似。
腹面套沖時(shí),縱梁合件開(kāi)口朝下,在輥道上滑動(dòng)。腹面套沖機(jī)位于同一直線上兩截輥道的中間位置。操作工一邊扶住縱梁合件左右移動(dòng),同時(shí)扶住套沖機(jī)的手柄使本體在X、Y、Z三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng),將突出于卸料環(huán)的凸模對(duì)準(zhǔn)并按下至縱梁表面孔位之后,踩動(dòng)腳踏開(kāi)關(guān)。此時(shí),液壓缸推動(dòng)凸模及卸料環(huán)向下運(yùn)動(dòng),在凸模頂住內(nèi)梁表面后,縱梁整體不動(dòng),本體上移。凸凹模上下間距越來(lái)越小直至均頂住內(nèi)梁上下表面,在沖壓力的作用下凸模將相應(yīng)孔位加工出來(lái),回程時(shí)凸凹模上下距離變大,本體下移。在卸料環(huán)的作用下,凸模與縱梁合件脫離,一個(gè)孔位加工完成。翼面套沖與腹面套沖工作過(guò)程相同。
■表1 套沖與套鉆比較
圖3 翼面套沖機(jī)
圖4 腹面套沖機(jī)
套沖機(jī)在進(jìn)行了第一次試驗(yàn)、第二次試驗(yàn)和小批量產(chǎn)品驗(yàn)證之后,產(chǎn)生了非常良好的效果,對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。
套沖工藝存在諸多優(yōu)點(diǎn),但是還有以下兩個(gè)技術(shù)難題待解決:
⑴目前在小批量的直梁生產(chǎn)以及新品試制中,套沖工藝的應(yīng)用效果比較理想。但是,前后端腹面不在同一平面的縱梁合件,在過(guò)渡位置存在一個(gè)傾斜面,導(dǎo)致了腹面套沖機(jī)的凸凹模不能垂直其表面孔位進(jìn)行工作,故套沖工藝不適用于此類(lèi)產(chǎn)品。
⑵套沖工藝采用的是凸凹模對(duì)工件進(jìn)行加工,故此產(chǎn)品的孔邊距對(duì)此工藝的適應(yīng)性有一定的影響。
套沖鑲梁工藝,對(duì)商用車(chē)車(chē)架孔加工的研究提供了一定參考。把套沖工藝應(yīng)用于商用車(chē)車(chē)架孔加工的試驗(yàn)中,可以克服套鉆鑲梁中的多項(xiàng)不足,但是在大批量、多品種生產(chǎn)應(yīng)用中也存在一些技術(shù)難題有待進(jìn)一步解決。
商用車(chē)車(chē)架套沖鑲梁工藝
文/許小雷,王愛(ài)明,唐黎明·東風(fēng)汽車(chē)有限公司商用車(chē)車(chē)架廠
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