车架总成弯曲的影响因素研究

陈浩云，孙文辉

（陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西 宝鸡 722405）

车架总成弯曲的影响因素研究

陈浩云，孙文辉

（陕西通力专用汽车有限责任公司，陕西 宝鸡 722405）

目前由于载货汽车的竞争形式日趋严峻，用户对整车质量要求不断提高。国内各厂家生产的载货车架都存在着不同程度的弯曲，严重影响产品质量和性能。所以研究车架弯曲的影响因素，减少车架弯曲现象，对提高产品的质量有着非常重要的现实意义。

车架弯曲；影响因素；校直措施

CLC NO.:U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-04-03

1、影响因素分析

车架在结构上多属于边梁式车架，由2根左/右纵梁和若干横梁总成及支撑板、连接板组成，用铆接或螺栓连接的方法装配成刚性车架。由于车架零部件质量及装配工艺的互相影响，此种结构形式的车架往往在长度方向上存在弯曲现象。车架弯曲较大的会给整车外观形象，装配质量，性能均带来诸多不良影响。合格的车架直线度误差必须控制在较小的范围内。要解决车架弯曲的问题就要着眼车架生产的全过程，从原材料、制造工艺、模具冲孔、成型、设备等各项指标逐项分析。

（1）零部件精度对车架局部弯曲的影响

车架是由纵梁、横梁、支撑板等零件经铆接、螺栓连接等形式装配而成，零部件尺寸精度直接影响着车架弯曲程度。以自卸车车架为例：车架后端上翼面846mm，下翼面845mm，与图纸要求 850mm相差较大。把左右纵梁之间的宽度放到850mm的设计尺寸，我们可以发现纵梁与横梁孔单边错误2mm，两边共错误4mm，使车架后端内收缩，导致了车架局部弯曲。

零件孔位成形精度是影响车架局部弯曲的主要因素。通过检修横梁冲孔模具、纵梁模具导向装置及定位装置的改进，提高成形后的孔距离腹面的精度，则车架局部弯曲和梯形的缺陷即可得到解决。

（2）纵梁对车架整体弯曲的影响

根据板料成形理论，较长的U型冲压件成形后，会出现内凹回弹现象。主要原因是由于U型件腹面上下层应力形成弯矩造成的。这里所谓内凹指的是纵梁开口朝上放置时，中间向上弯曲的状态（图1），反之则定义为纵梁外凸（图2）。由于纵梁在车架装配中的核心地位，纵梁的弯曲将是影响车架弯曲的最主要因素，影响规律主要包括以下几个方面。

A.车架弯曲程度总是小于纵梁的最大弯曲程度。这主要是由于车架铆接后通过横梁及连接板的作用，在左右纵梁之间建立力的平衡。横梁及连接板强化了车架作为整体的抗弯刚度。

B.单股纵梁外凸弯曲对车架弯曲影响较大，纵梁内凹则影响较小。如果一根单股纵梁属于外凸状态，则车架的弯曲绝大部分与其弯曲趋势一致。并且弯曲绕度与该单股数值相近。为对1辆份外凸纵梁的实际测量结果。外凸是一个异常的问题，原因包括模具，成形，板料内应力等，要尽量避免出现外凸现象。

成形原理决定了纵梁绝大部分都是内凹弯曲，因此研究内凹弯曲对车架的影响更有以意义。图3反应了纵梁内凹弯曲对车架的影响。大量实验结论表明，车架左右纵梁内凹值的大小与车架弯曲关系可以总结为：左右股内凹值都大的，车架弯曲不稳定，多数弯曲不合格。两单股内凹弯曲值都小的，车架弯曲合格。纵梁一股弯曲大，一股弯曲小则车架弯曲大。可见纵梁单根弯曲程度对车架弯曲影响很大。

2、单根纵梁的弯曲

从上述数据可知，纵梁由于成形后的回弹，弯曲严重，弯曲趋势（内凹、外凸）及弯曲绕度大小随机分布。必须改善纵梁的弯曲状态，才能够改善车架弯曲状态。

（1）纵梁校直措施

由于影响纵梁弯曲的因素错综复杂，最直接的办法就是对单股纵梁进行校直，减小单股纵梁的弯曲。目前我厂采用两种方法，一、增加油压机在压型时候的保压时间，将8s-15s增加至 15s-20s,以减少纵梁在成形过程的内应力。二、在合梁工序用120T单点油压机局部校直（在弯曲严重时候采用)。如果将单股纵梁的弯曲绕度控制 5mm内，那么车架的弯曲就能够非常有效的控制住。实践证明如果单股纵梁控制在15mm以下，车架弯曲绕度将降低至5mm以内。将大大提高车架质量。为实现我公司打造精品车架的发展目标打下坚实根基。

（2）纵梁弯曲稳定措施

如果不采取校直单股纵梁的措施，可以通过改善单股纵梁状态，使弯曲数值稳定在一个范围之内。实践证明，要得到合格的车架，单股纵梁必须是稳定的内凹弯曲，弯曲绕度要控制在5-15mm内。

3、板料对纵梁弯曲的影响至关重要

在影响纵梁成形的各种因素中，设备、模具、吊拉存放等因素可以通过检验、维护、规范等措施进行控制，只有纵梁板料这个因素难于控制。显示了自卸车车架纵梁使用校平机未校平的板料压型后的弯曲情况，其中内凹为负值，外凸为正值。可以看出内凹，外凸现象都存在，纵梁弯曲状态差异较大，弯曲状态分散，绕度数值相差很大。

校平板料压型后的纵梁弯曲情况则有较大的改善，如图4所统计分析，可以看出纵梁出现弯曲全部表现为内凹，无外凸现象。弯曲绕度范围稳定在 5-20mm，分布较为集中。可见纵梁板料自身状态直接影响着纵梁弯曲趋势，大小和稳定性。

为了进一步证明材料对纵梁成形的影响因素，可校平前后的板料内应力进行检测。由于我公司无X射线应力检测仪器，所以无法进行该项目的相关检测。

通过比较可知，板料校平后内部应力分布均匀，应力偏值差较小，无明显应力集中，主应力为长度方向的拉应力，方向一致性较好。等效应力值大小及方向分布均匀，有利于压型后的一致性。未校平板料应力值大小及方向都相差很大，主应力方向差异较大，等效应力值相差较大，这些都不利于压型后的一致性。实验结果表明，成形前纵梁板料的校平工艺有利于降低材料的内应力，使内应力分布均匀，提高压型后纵梁回弹的一致性。

前期我公司供的纵梁平板料在压型后内凹弯曲严重，达到15-25mm，被大量退回。起初认为是供方的油压机压力不稳定造成板料成形后的弯曲，与我板料方无直接关系。但是别的厂家提供的板料均无此现象。经过细致观察研究发现，我公司产的纵梁平板料在经校平机组校正过后均可达到要求，唯一区别是我公司板料存在锤击，锤击纵梁板料凹陷的一边，以求减小板料镰刀弯现象。锤击现象是非常不合理、不科学的校直方式。虽然可以在局部补偿板料镰刀弯的缺陷，但是却造成板料一边内应力过于集中，造成压型后纵梁弯曲严重，并且给纵梁质量带来极大影响，得不偿失。我公司应改进开平机组，减小剪切后镰刀弯现象，而不是错误的使用人工锤击板料。

图5为校平后并且板料无明显锤击的板料压型的弯曲状态。图6为校平后并且板料有明显锤击的板料压型的弯曲状态。

从上图我们可以明显看出锤击对纵梁弯曲的影响。无锤击并且板料校平的弯曲度基本控制在15mm以内，完全满足车架对纵梁绕度的要求。

4、结论

（1）零部件成形精度是影响车架局部弯曲的主要因素，我们可以通过对模具检修，改变定位方式，调整冲孔程序等措施，来解决该问题。

（2）单根纵梁弯曲是导致车架整体弯曲的核心因素，要解决车架弯曲就必须减少单根纵梁的弯曲。通过校直单股纵梁可以减少纵梁的弯曲状态，从而减小车架弯曲。单根纵梁校直虽然效果好，但不适用于批量生产操作，且效率低。

（3）纵梁板料的内应力状态是影响纵梁弯曲，乃至车架整体弯曲的主要因素。校平后的板料内应力分布均匀，压型后的纵梁弯曲稳定，有利于减小车架弯曲。

（4）板料大范围的锤击会造成内应力的过度集中，压型后纵梁弯曲过大，应取消锤击板料的操作方法，从根源上解决板料镰刀弯的现象。

[1] 马朝云.冲压工艺与模具设计[M]. 北京：机械工业出版社 ,2004.

[2] 王晓娟，丁柏群.汽车制造工艺技术 [M]. 北京：国防工业出版社，2008.

[3] 赵桂范，杨娜.汽车制造工艺 [M]. 北京：北京大学出版社,2008.

[4] 肖景容，姜奎华.冲压工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，1988.

Study on the factors affecting bending of frame assembly

Chen Haoyun, Sun Wenhui
(Shaanxi Tongli Special Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 722405)

At present, the truck competition form is becoming more and more serious, the user requirements to continuously improve the quality of vehicle. Domestic manufacturers of truck frame there are different degrees of bending, serious impact on product quality and performance. So the study on Influence Factors of frame bending, reduce the frame bending phenomenon, has a very important practical significance to improving the quality of products.

frame bending; influence factors; straightening measures

U463.8

A

1671-7988(2015)05-04-03

陈浩云，助理工程师，就职于陕西通力专用汽车有限责任公司，从事重卡车架总成工艺工作。