這根制造業(yè)最重要的橋，你了解嗎？

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發(fā)表于 2018-3-19 14:01:21 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序瀏覽 |閱讀模式

車橋是汽車重要的元件之一，它通過懸架與車架（或承載式車身）相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。不論是普通的燃油汽車還新能源汽車，每一輛汽車都需要車橋，因此車橋的需求數(shù)量非常大。這些年來，國內(nèi)大批企業(yè)紛紛進(jìn)入車橋市場，但在加工精度、壽命、承載能力等方面，大部分產(chǎn)品與國外先進(jìn)企業(yè)相比，仍存在著很大差距。一根車橋怎樣盡快與國際水平“接軌”，是我國車橋生產(chǎn)企業(yè)普遍面臨的重大課題。所以今天夾具俠就與大家一起，分析車橋的市場現(xiàn)狀，探討車橋的工藝優(yōu)化。

圖1 中國重汽車橋

一、車橋市場現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，我國商用車經(jīng)歷了一個快速上升之后又逐步趨于平穩(wěn)的過程。2010年前，我國商用車整體呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，幾乎所有車型都表現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢，雖然2010年后部分車型呈現(xiàn)增速回落勢頭，但依然還是處于遠(yuǎn)高于新世紀(jì)前的水平。從2000年、2005年、2010年和2014年幾個關(guān)鍵節(jié)點看(見下表)，“十五”和“十一五”是我國商用車發(fā)展的關(guān)鍵時期。但進(jìn)入“十二五”后，在國家宏觀政策導(dǎo)向由“保增長”向“調(diào)結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)移的過程中，無論是貨車還是客車，多種車型的增速都受到了抑制，尤其是代表性車型重型載貨汽車降溫最為明顯。雖然與此相對應(yīng)的大型客車仍有增長空間，但因為總體基數(shù)跟輕客數(shù)量不可同日而語，對商用車總體走勢影響有限。

表2 關(guān)鍵時間節(jié)點銷量表格

2005年后，在商用車行業(yè)快速發(fā)展的過程中，我國車橋行業(yè)也進(jìn)入新一輪的發(fā)展時期，為了緊跟商用車發(fā)展步伐，相關(guān)車橋生產(chǎn)紛紛通過技術(shù)改進(jìn)、跑馬圈地等提升產(chǎn)能。中國重汽集團(tuán)公司2002年將原來的車橋廠、產(chǎn)品試制廠、工具廠橋殼生產(chǎn)線以及齒輪廠整合，整體搬遷至中國重汽載貨汽車工業(yè)園，2009年7月7日再次搬遷到濟(jì)南高新技術(shù)開發(fā)區(qū)；華菱車橋項目從2005年開始啟動，2008年下半年正式投放市場，2009年生產(chǎn)各類中后橋近6萬根，自制率達(dá)到90％以上；一汽青島海通車橋項目2011年3月落戶四川，山東蓬翔車橋2011年3月在蕪湖奠基。而隨著商用車市場需求的變化，這些車橋生產(chǎn)企業(yè)也將面對新的挑戰(zhàn)。

二、工藝分析

車橋功能是傳遞車架(或承載車身)與車輪之間各方向作用力，因此它的精度直接影響著汽車的綜合性能，為滿足汽車行業(yè)對高精度車橋的大批量需求，加工對每一道工序的加工切削參數(shù)的合理性、工藝過程的正確性要求非常嚴(yán)格。下面以某汽車中橋?qū)ζ浼庸すに囘M(jìn)行詳細(xì)的分析說明。

2.1：確定加工方案

下圖是某汽車中橋零件圖，從圖中可以看出該零件的兩端為旋轉(zhuǎn)軸類，也是該零件的基準(zhǔn)(即A、B基準(zhǔn))，零件上的所有尺寸均與兩端關(guān)聯(lián)，因此利用機(jī)械加工工藝學(xué)上的“互為基準(zhǔn)原則”和“基準(zhǔn)先行原則”，確定了其加工方案，即工藝流程如下：先分別加工兩頭內(nèi)孔及端面，再加工兩頭軸外圓，最后加工中間琵琶孔及端面。

圖3 某汽車中橋零件圖

2.2：設(shè)備選型

工件特性：長度為2072mm，寬度約540mm，鏜孔直徑約445mm。加工設(shè)備選型：常理下，加工此類工件以臥式加工中心為第一選擇，與眾多工藝人員和機(jī)床操作工一起討論，還是認(rèn)為加工此類工件選擇臥式加工中心最為合理，但臥式加工中心價值比較昂貴，加工成本過高。隨后，通過多次與資深工藝人員和經(jīng)驗豐富的機(jī)床操作人員一起探討、研究，決定采用以“經(jīng)濟(jì)最大化、性價比最高化”為原則進(jìn)行設(shè)備選型，即立式加工中心配備CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺的工件加工方案。

三、夾具設(shè)計

因為要加工φ445mm琵琶孔與φ110mmN7孔及其各自端面上的螺紋，從圖1中可以看到φ445 mm琵琶孔與φ110mmN7孔分別在兩個相互平行的平面上，加工完一個平面后，工件需要旋轉(zhuǎn)180°后來加工另外一個平面，若使用分工序或翻轉(zhuǎn)夾具的方法加工，加工出的工件精度低、一致性差、效率不高、工人的勞動強(qiáng)大、發(fā)揮不出加工中心的高效、快速、穩(wěn)定的特點。所以選用立式加工中心配CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺來實現(xiàn)一次裝夾完成對琵琶孔和端面及后蓋孔的全部加工內(nèi)容，在裝夾方面分別由A、B基準(zhǔn)用V型鐵和614mm尺寸左面定位裝夾，然后再分別連接在CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺和尾架上。

圖4 車橋裝配

3.1：防止工件在旋轉(zhuǎn)時丟轉(zhuǎn)

由于A、B基準(zhǔn)表面粗糙度好，它與V型鐵定位面之間摩擦力小，在CNC數(shù)控轉(zhuǎn)臺帶動工件旋轉(zhuǎn)時容易產(chǎn)生丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使得工件旋轉(zhuǎn)不到位，φ445mm琵琶孔與φ110mmN7孔之間距離：150±0．06mm和106±0．05mm尺寸不能保證，所以在設(shè)計夾具時增加夾緊裝置，防止工件在旋轉(zhuǎn)時丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

3.2：防止工件撓曲變形

該工件自重約170 kg，兩定位處(兩V型塊)的跨度為1400mm，工件約2／3的重量在中問部分，在兩個定位塊把工件支撐起之后，工件的中間部分處在懸空狀態(tài)，因此，工件在自重的作用下產(chǎn)生中間部分下沉；再者，工件在鏜φ445mm琵琶孔時，由于毛坯孔余量的不均勻，使得有A、B基準(zhǔn)構(gòu)成的軸線在空間產(chǎn)生各種程度的撓曲變形，從而影響加工出工件的精度。為此，在設(shè)計夾具時在工件的下方和側(cè)面增加輔助支持裝置，以防止工件的撓曲變形。

圖5 車橋總成

3.3：采用液壓夾具

由于該工件的特殊性和結(jié)構(gòu)的限制，若使用機(jī)械夾具裝夾工件，操作者在每加工一個工件需要花費約5min的時間來調(diào)整輔助裝置和夾具裝置，才能完成工件的定位和裝夾。這樣使得生產(chǎn)效率不高；操作者的勞動強(qiáng)度大。

圖6 液壓夾具裝夾

從提高生產(chǎn)效率和降低操作者的勞動強(qiáng)度方面考慮，采用專用液壓夾具，工件的整個定位和裝夾過程全部由液壓系統(tǒng)來完成，操作者將工件安裝到位后，只需要在機(jī)床上執(zhí)行相應(yīng)的夾緊代碼，整個夾緊過程就會自動完成，不需要人為地去調(diào)整，工件的整個夾緊過程大約為30S的時間，從而，加工一個車橋在該工序上可節(jié)約出2.5min的時間。