摘要：主要介紹了重型卡車車架總成及其零部件加工工藝流程，及車架總成工藝方案設(shè)計，并對未來車架設(shè)計趨勢進行展望，為車架總成裝配、縱梁加工及橫梁總成加工或工藝流程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：重型卡車；底盤；車架

中圖分類號：U469 收稿日期：2024-02-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.008

1 前言

車架總成是整車最大部件，發(fā)動機、變速箱、油箱、尿素箱、電瓶箱及大箱等零件均安裝于其上，承載著卡車行駛過程中各種復(fù)雜扭矩和載荷，是卡車最重要零部件之一，被譽為卡車的“脊梁”。

車架通常由左右縱梁總成、橫梁總成、支撐板、加強板等零部件組成，通常采用螺栓、冷鉚或熱鉚形式連接而成，根據(jù)不同車型，車架總成長度范圍在5 000～12 000 mm，寬度根據(jù)裝配發(fā)動機不同，范圍在750～1 100 mm，高度范圍在200～600 mm，材料主流仍以510 L、600 L等熱軋鋼板為主，少部分高性能整車為了降重采用750 L高強鋼或鋁合金材料，結(jié)構(gòu)形式分為直通等寬度車架及變寬車架，常規(guī)結(jié)構(gòu)見圖1。

2 縱梁加工工藝流程

縱梁位于車架左右兩側(cè)，分為左縱梁和右縱梁，是車架上最大零部件，常用材料為510 L、600 L、700 L、750 L，根據(jù)車型及載重不同［1］，通常分為單層、雙層及三層梁，結(jié)構(gòu)形式多為U形直通梁、U形折彎梁及U形變截面梁。

2.1 工藝流程

單層梁縱梁通常的加工工藝流程有三種。第一種：平板料沖孔→大型壓力機壓型→清洗、拋丸→切割外形→折彎→加工完成；第二種：平板料壓力機壓型→清洗、拋丸→三面沖沖孔→切割外形→折彎→完成加工；第三種：卷料開卷→輥壓成型→沖孔→切割→折彎→完成加工。前兩種工藝方案相對第三種過時，第三種工藝更適合信息化、自動化生產(chǎn)，更易于實現(xiàn)智能化工廠建立。

雙層梁縱梁總成生產(chǎn)工藝，通常在單層縱梁生產(chǎn)基礎(chǔ)上增加點焊、塞焊或螺栓合梁工藝［2］，內(nèi)梁孔位加工有兩種工藝方式：第一種為點焊合梁后透孔，即順外梁孔將內(nèi)梁鉆透；第二種為內(nèi)梁沖孔。兩種工藝方式各有利弊，內(nèi)梁透孔工藝方式，效率低能耗高，但內(nèi)外梁孔位同心度好，而內(nèi)梁沖孔工藝方式生產(chǎn)效率高，但內(nèi)外梁孔位因沖孔公差累積，易產(chǎn)生孔位“雙眼皮”現(xiàn)象。

三層縱梁總成加工與雙層梁類似，多增加一層中梁，需要多合一次梁，此類車型多為超強版車型，用于路況差工況或者礦區(qū)。

2.2 工藝設(shè)計

以20萬根，單根縱梁8 m設(shè)計產(chǎn)能計算，采用開卷、輥壓、打碼、沖孔、切割、折彎工藝流程設(shè)計。輥壓線可選用國產(chǎn)國際鑄鍛輥壓線或意大利STAM輥壓線，見圖2，該兩種設(shè)備輥型速度最高可達24 m/min，能夠?qū)崿F(xiàn)0～18 m/min、0～24 m/min無級變速，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。輥壓后打碼可采用激光打碼方式。

沖孔可采用五主機三面沖沖孔，或者采用腹面沖+翼面沖沖孔方式，腹面沖孔設(shè)備見圖3，兩種方案均可實現(xiàn)工藝目標(biāo)。機器人數(shù)控等離子切割機，切割后存在焊渣機飛濺，需要考慮切割后處焊渣問題，以免影響縱梁外觀質(zhì)量。數(shù)控縱梁折彎機，可對縱梁進行不同角度折彎，生產(chǎn)效率高，穩(wěn)定性好。

3 橫梁總成及支撐板加工工藝流程

橫梁總成連接左右縱梁總成組成車架總成，通常橫梁總成與縱梁采用螺栓或鉚釘連接，結(jié)構(gòu)形式多由橫梁與上下連接板鉚接或螺接而成，另外輕量化車型也有管梁或者一體沖壓橫梁結(jié)構(gòu)形式，為車架抗扭提供有力保障。

支撐板裝配于縱梁外側(cè)，根據(jù)不同車型，通常為平板或者L板，自卸車及載貨車支撐板通常為平板，長度根據(jù)載重及路況不同有所不同，加強型自卸車支撐板長度通常較長，從前一軸中心線延伸至車架尾端，該類車型支撐板通常起到加強車架及后續(xù)上裝提供強度及安裝保障。牽引車支撐板通常又叫做角板，用于裝配牽引鞍座。

3.1 橫梁總成工藝方案

橫梁總成上文提及由橫梁及連接板組成，橫梁通常分為彎梁、直梁及“幾”字形橫梁，目前橫梁主流加工方案為壓力機配合模具加工，工藝方案為切邊、沖孔及成形組成，而壓力機通常有機械與油壓機，機械壓力機用來沖孔切邊，油壓機用來成形。連接板加工工藝同橫梁類似，也由切邊、沖孔機壓彎組成，不同之處壓彎可采用機械壓力機配合壓彎模完成，或者采用折彎機完成。橫梁總成加工較為簡單，橫梁與上連接板裝配-鉚接-翻轉(zhuǎn)-裝配下連接板-鉚接，通常一個工位即可完成，主流工藝方案為人工配合鉚接胎具完成，也可采用機器人配合胎具完成，見圖4。

3.2 支撐板工藝方案

支撐板分為平板及L板兩種，平板加工工藝方案有兩種：第一種為采用激光切割機對孔位和外形統(tǒng)一進行切割，效率較低；第二種為采用沖孔+切割工藝方式，平板料下料-沖孔-切割外形，此種工藝方案加工效率相對較高。L板加工工藝方案為在平板基礎(chǔ)上進行折彎，折彎通常可以用壓力機+折彎模，或者采用折彎機進行折彎。

4 車架總成加工工藝流程

4.1 工藝流程

車架總成根據(jù)車型不同，結(jié)構(gòu)形式不同，自卸車及專用車通常需要裝配鑄件中間支座，而牽引車通常需要加工牽引鞍座孔，以陜重汽全系列重卡車型車架總成裝配為例，共分為9個工序，分別是縱梁上線準(zhǔn)備-縱梁、橫梁總成裝配-支撐板裝配、標(biāo)準(zhǔn)件裝配-尾梁裝配、正鉚-翻轉(zhuǎn)、反鉚-中間支座裝配-螺栓打緊、鉸孔-打印流水號、補鉚-下線、牽引車鉆鞍座孔。車架總成裝配完成后，可通過天車和軌道平車轉(zhuǎn)運至電泳上線處進行電泳。

4.2 工藝設(shè)計

此種工藝流程，單線節(jié)拍可滿足10JPH，需要兩條線體，年產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能可達10萬輛。線體運行方式可采用地拖鏈或地板鏈；縱梁上線、橫梁總成及支撐板吊運可采用1～2 t輕型懸掛吊車；鉚釘?shù)你T接根據(jù)鉚釘直徑不同可選擇40～50 t鉚鉗，[?]18以上鉚釘需要配備鉚釘加熱爐，并進行熱鉚；車架總成翻轉(zhuǎn)采用2 t+2 t可行走翻轉(zhuǎn)機；螺栓的擰緊可采用風(fēng)動工具或者電動擰緊槍，風(fēng)動工具性價比較高，但噪音大，擰緊力矩會存在過扭情況，電動擰緊機螺栓擰緊力矩精準(zhǔn)，但價格昂貴。流水號打印，可采用氣動針式打印機、劃刻機或者激光打標(biāo)機，相對來說氣動劃刻機比針式打標(biāo)機噪音小，相對激光打標(biāo)機成本低，在未來車架流水號打印中將廣泛應(yīng)用。

5 未來車架總成發(fā)展趨勢及工藝設(shè)計

5.1 車架總成發(fā)展趨勢

未來標(biāo)載車型車架總成的發(fā)展趨勢將以高強鋼及鋁合金材料為主，降低重量的同時，確保了車架成整體強度［3］。而車架總成的加工將更趨于自動化、智能化、信息化，縱梁的成形將以輥壓為主，傳統(tǒng)的大型壓力機壓型工藝方式將逐步淘汰，且沖孔、切割、折彎等工序?qū)⑴c輥壓連線自動化生產(chǎn)，而存儲、轉(zhuǎn)運將以立體庫形式進行，根據(jù)生產(chǎn)MES信息，自動出入庫進行裝配。車架總成的鉚接將以機器人及AGV輸送為主的零部件及標(biāo)準(zhǔn)件的裝配、螺栓的打緊、鉚釘?shù)你T接，將主要靠工業(yè)機器人完成，逐步向工業(yè)4.0水平邁進。

5.2 工藝設(shè)計考慮

現(xiàn)今，各主機廠車架總成材料仍以510 L、590 L、600 L熱軋鋼板為主，鋁合金材料的應(yīng)用仍處于研究及試制階段，高強鋼750 L的應(yīng)用目前主要集中在標(biāo)載物流干線及煤炭子母運輸車型。隨著國內(nèi)鋼材廠家工藝及產(chǎn)能的發(fā)展、提升，未來更多車型將逐步使用以高強鋼、鋁合金及鋼鋁混合車架為主的結(jié)構(gòu)，因此在工藝設(shè)計時應(yīng)考慮不同材料混線生產(chǎn)的能力。縱梁輥壓、沖孔及折彎工序，應(yīng)著重考慮750 L、12 mm，材料拉伸強度950 MPa、屈服強度800 MPa的生產(chǎn)能力，切割工序應(yīng)考慮高強鋼及鋁合金材料切割焊渣及飛濺自動化處理方式。

未來，縱梁及車架生產(chǎn)將以開卷、輥壓、校平、沖孔、切割、折彎、電泳、縱梁入立體庫、存儲、出庫、合梁、車架總成鉚接、車架總成入立體庫不落地連線生產(chǎn)為主，此種工藝方式柔性化、自動化率高，具備高強鋼、鋁合金車架混線生產(chǎn)能力。

參考文獻：

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[3]李桂中，丁建，秦玉蟬，等.低碳鋼多層板點焊動態(tài)過程測試與分析[J].焊接學(xué)報，2013（2）：89-92.

作者簡介：

任泳圭，男，1981年生，工程師，研究方向為車架總成制造及整車制造管理。