重卡纵梁生产工艺模具一体化设计分析

高庆波

摘 要：近年来随着重卡产品的不断升级和顾客个性化需求程度的提高，重卡纵梁更新换代频繁，但由于纵梁部件大，生产工艺模具设计开发需要一定准备周期，如何快速完成新品纵梁生产工艺设计并快速量产是汽车厂家面临的考验。本文以江淮重卡新品纵梁生产工艺设计分析为例，提出工艺模具一体化设计方案，满足产品柔性化生产需求。

关键词：纵梁;生产工艺;柔性化生产

0 引言

江淮重卡新设计开发贯通式等截面弯纵梁，采用QSTE650牌号热轧钢板，纵梁截面302mm，厚度8mm，截面落差50mm，折弯长度780mm，长度在5800-11600mm，此平台纵梁与现有生产的纵梁相比，纵梁前端由变截面改为等截面（最大长度2070mm），产品量产后，孔位会频繁变动，需要在现有工艺基础上，充分考虑设计开发周期、成本及实际生产效率，提出工艺模具一体化设计方案。

1 纵梁加工工艺分析

我公司现有大型剪板机、激光切割机、叠钻、数控机床、3台大型压力机以及多副工装模具用于纵梁的生产加工，现从加工通用性、生产效率、成本等因素对各种加工方案的优缺点进行分析。

1.1 下料工艺方案及优缺点

方案一、钢厂供大板料→纵切成平板条料。

优点：①产品通用性高，生产效率高;②加工成本低。

缺点：①只能加工规则产品;②产品尺寸不易控制;③容易產生板料弯曲。

方案二、钢厂供大板料→纵切成平板条料→模具落料（使用异形件）。

优点：①生产效率高;②加工成本低;③加工产品尺寸精度高。

缺点：①需要投入模具，一次性投入较高;②不能满足产品快速变化需求。

方案三、钢厂供大板料→等离子切割。

优点：可以加工各种不规则板料，自动化程度高，能实现多品种、多规格的柔性化切割。

要求：随机具备的自动纠偏和补偿功能，保证了纵梁切割的精度和质量，操作简便。

缺点：①加工效率低;②存在切割变形。

1.2 孔加工工艺方案及优缺点

方案一、冲孔模具冲孔，即通过开发模具，在压力机作用下对纵梁进行孔加工。

优点：①产品通用性高，生产效率高;②加工成本低;③孔位精度高。

缺点：①模具一次性投入加大;②产品孔位变化后模具修改难度大。

方案二、摇臂钻孔，即通过开发钻模板或加工简易样板通过钻床加工孔位。

优点：①设备一次性投入少;②加工成本低;③孔位精度不高。

缺点：①生产效率低下;②产品质量不易控制;③劳动强度大。

方案三、数控机床冲孔，即在计算机帮助下采用一种有程序控制系统控制的机床冲孔方式。

优点：①能加工各种形状平板料孔位，加工柔性化程度高;②自动化程度高，生产成本相对较低;③采用计算机辅助绘图编程，工艺准备方便快捷。

缺点：①生产效率相对较低;②冲孔偏差存在随机性，冲孔质量不易控制。

1.3 成型工艺方案及优缺点

方案一、模压成型，模压成型指模具在压力机作用下，使材料产生塑性变形的成型工艺。

优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产;②产品尺寸稳定性好，重复性好;③能一次性成型较为复杂的产品。

缺点：①需要大型压力机，一次性投入较高;②需要制作模具，模具开发周期长。

2 新平台纵梁加工工艺方案分析及确认

首先依据重卡纵梁实际需求现状，纵梁属于多品种小批量生产，从后期生产实际效率和供货周期考虑，生产工艺必须采用柔性化生产方式。其次要在现有工艺装备的条件下，从生产工艺准备周期、投入陈本、满足产品质量等方面选择确定工艺发案。

对比新平台纵梁和现有302mm变截面弯纵梁的异同点，纵梁最大长度、厚度，截面落差，折弯位置和长度均相同，仅纵梁材料有550L变为QSTE650，前端由变截面变为等截面，可以充分考虑利用302mm变截面弯纵梁生产加工工艺流程，即等离子切割下料→平面数控机床冲孔→六千吨压力机模压成型，通过对现有一套工装设备进行适应性改进，满足不同平台纵梁的生产。

3 新平台纵梁工艺过程设计及实现

（1）等离子切割下料尺寸，利用材料弯曲中性层在弯曲前后长度不变的原理（x中性层内移动系数查表得到），计算其毛坯件的外形尺寸，等离子切割后依据实际情况对毛坯件尺寸进行适当修正，具体计算方法、偏差补偿量、加工板料排样在此不再赘述。

（2）数控机床加工不同规格的平板料可以通过设计不同的定位块来满足冲孔前定位需求。工艺图纸孔位布置要结合数控冲孔精度及成型后纵梁翼面孔位精度偏差情况，通过对局部孔位进行补偿性调整，提高成品纵梁孔位精度。

（3）共用模块加专用模块的成型设计。结合产品设计图纸和现有模具，302mm等截面弯纵梁与302mm变截面弯纵梁可以共用模架，纵梁外形相同部分共用现有凸凹模具，302mm等截面弯纵梁折弯区域前凸凹模具采用专用，新增一副302mm等截面弯纵梁卸料板。

（4）基于风险识别及采取措施： ①原材料采用QSTE650高强刚，断后延伸率发生变化，板料成型过程存在沿孔边缘或毛刺处开裂，工艺上冲孔后采用翻身成型;② 两幅成型模具工艺孔排布位置一致，纵梁板料折弯处附近使用圆工艺孔，其余定位孔全部采用腰型孔，以便于板料成型时定位销快速导入定位孔;③高强钢纵梁成型要充分考虑材料回弹，按照回弹料大小，把凹模底部做成弧面在凸模具两侧，补偿材料成型产生的回弹。

综上所述：针对重卡纵梁多品种小批量生产特点，采用柔性化生产工艺设计是当今纵梁制造工艺发展的方向，既能满足实际生产需求，也能在产品变形变动时通过对工装设备的改造，快速满足产品更新换代的需求。

参考文献：

[1]吴裕农.冲压工艺与模具设计[M].科学出版社，2009.

[2]肖景容，姜奎华.冲压工艺学[M].机械工业出版社，1988.