商用車車架技術(shù)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析

陳開奎

（遂寧云內(nèi)動(dòng)力機(jī)械制造有限公司 技術(shù)開發(fā)部，四川 遂寧 629000）

1 車架產(chǎn)品主要特點(diǎn)

目前國內(nèi)商用車各主機(jī)廠車架主要分為歐美系直通梁車架和日系變截輕量化車架為主，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)；但國內(nèi)各主機(jī)廠在對標(biāo)開發(fā)時(shí)又與二者存在較大差異，輕卡中大多形成以福田、江淮為標(biāo)桿；重卡以一汽、二汽、陜汽、重汽為標(biāo)桿；其余為避免產(chǎn)權(quán)問題形成了各家相互借鑒，但區(qū)別又不大的局面，在一定程度上造成嚴(yán)重開發(fā)成本、模具投入、周期等資源的浪費(fèi)。在結(jié)合一汽解放、重汽、上汽紅巖、陜汽、東風(fēng)柳汽、江淮、南駿、四川現(xiàn)代、福田、北奔、吉利、成都大運(yùn)、長安跨越、華晨鑫源等主機(jī)廠車架，特做如下解析。

（1）截面區(qū)別。目前存在的輕卡的“十噸王”車架縱梁截面對比如表1 所示。

表1 縱梁截面對比

上述主機(jī)廠重載版輕卡車架，在大的方向上都屬同一級別的車架，設(shè)計(jì)上“大相似，小改動(dòng)”做出各自特點(diǎn)，避免產(chǎn)權(quán)問題。

（2）鋼材材料選用。在材料選型上除少數(shù)廠家大多主機(jī)廠形成以企標(biāo)為主（附表2）；且部分指定鋼鐵廠。對此形成了各自為標(biāo)準(zhǔn)，但對比實(shí)際成分都相同；造成了采購規(guī)格偏多，在原材料組織，零時(shí)采購時(shí)市場無現(xiàn)貨或高成本采購局面。

表2 部分重卡材料表

對比國內(nèi)各大重卡來看，江淮、陜重汽使用國標(biāo)牌號，其余廠家都是以企標(biāo)為主，其中一汽解放、濟(jì)南重汽雖為自己標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際對應(yīng)成分牌號和610L 相同。整個(gè)行業(yè)在牌號上區(qū)分有效規(guī)范；各自以自家牌號為準(zhǔn)，在屈服強(qiáng)度上相同，抗拉上控制上下限、斷后延伸率上區(qū)別。長期以來在鋼材使用中真正難題鐮刀彎、應(yīng)力上缺乏共同探索，形成不同廠家或同廠家的不同批次產(chǎn)品呈現(xiàn)不同性能。

（3）零部件區(qū)別。以市場較為典型的后簧前吊耳鑄件為例，為控制板簧高度，設(shè)計(jì)了一種上下可調(diào)的鑄件。如圖1 所示。

圖1 某零件設(shè)計(jì)示意圖

該鑄件在福田、江淮、四川現(xiàn)代、南駿、一汽紅塔、重汽豪沃、長安、陜汽商用等各主機(jī)廠中較多選用，從整體結(jié)構(gòu)來看相似，但在具體尺寸上對比，各家設(shè)計(jì)尺寸存在較大差異，這就使得車架供方在未充分考慮模具結(jié)構(gòu)、加工余量的情況下不同廠家各自開模，嚴(yán)重造成成本浪費(fèi)現(xiàn)象。

（4）大梁加工工藝區(qū)別。目前國內(nèi)市場縱梁加工工藝主要有兩種生產(chǎn)方式：一種為傳統(tǒng)開平板—落外形/切割—沖孔—成型—清洗—鉚接工藝；另一種為分條—輥壓—三面沖孔—切割—折彎—鉚接工藝。前者主要使用于異型大梁的生產(chǎn)，在輕卡中較為普遍運(yùn)用，后者適用于直通式大梁，重卡上運(yùn)用廣泛。這其中也有部分生產(chǎn)廠家保留較為原始生產(chǎn)方式，在沖孔上使用套鉆方式生產(chǎn)。認(rèn)為鉆孔能有效避免沖孔導(dǎo)致的孔邊緣撕裂情況，其實(shí)在經(jīng)歷較多實(shí)踐來看，使用何種加工工藝主要看本身設(shè)備能力，真正對使用無較多影響。

2 新技術(shù)、新工藝在車架生產(chǎn)中的應(yīng)用

面對當(dāng)下行業(yè)淘汰加速、法規(guī)升級、國六及以后產(chǎn)品的開發(fā)運(yùn)用上，同行間的交流與合作尤為重要。車架產(chǎn)品品種多，產(chǎn)品貢獻(xiàn)的集中度低。車架業(yè)務(wù)組織和模式的不同，技術(shù)人員的培養(yǎng)和發(fā)展通道不暢，工人的作業(yè)條件差及新技術(shù)的成本高，行業(yè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以及沖壓、輥壓、焊接、鉚接、油漆等各種工藝相互融合技術(shù)的突破等問題尤為突出。因此，“共商共建共享，共創(chuàng)車架行業(yè)新生態(tài)，構(gòu)建車架行業(yè)命運(yùn)共同體”等話題等待行業(yè)的探索。

2.1 設(shè)計(jì)平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化

縱梁孔位標(biāo)準(zhǔn)化:現(xiàn)目前孔位布置上主要有兩種形式，左右縱梁全部設(shè)計(jì)成通用，在成型時(shí)區(qū)分左右縱梁，另一種是沖孔時(shí)就區(qū)分左右，多余孔位不沖孔；前者縱梁孔位較多，起到便于市場改裝和減重作用；后者有效防止市場超載時(shí)斷裂現(xiàn)象。各有優(yōu)缺點(diǎn)，但隨輕量化、大噸小標(biāo)等影響，各家都在偏向縱梁中間位置做標(biāo)準(zhǔn)孔減重；因此只有對孔位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一，保證一定距離的孔間距，后期在設(shè)備上只有可能實(shí)現(xiàn)2 個(gè)孔同時(shí)沖的模式。在沖孔節(jié)拍上將大大提高生產(chǎn)效率。

吊耳、橫梁標(biāo)準(zhǔn)化模塊化：市場車架分為窄體、中體、寬體幾大形式，按我公司目前開發(fā)車架來看，為適應(yīng)不同地區(qū)、不同客戶的需求，還有主機(jī)廠車架設(shè)計(jì)人員能力薄弱等原因，每個(gè)月基本保持20 個(gè)左右的車架新產(chǎn)品開發(fā)，每年下來少則180 個(gè)左右車架新產(chǎn)品，多則200 余個(gè)?？偨Y(jié)各主機(jī)廠及現(xiàn)有產(chǎn)品，零部件型號的繁多，給生產(chǎn)排產(chǎn)、模具開發(fā)、零部件的組織、供方能力的建設(shè)等帶來較大挑戰(zhàn)。

在長期開發(fā)過程分析下來，完全有條件具備吊耳、橫梁標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)。這樣在新的產(chǎn)品開發(fā)流程中，不論是面對不同窄體、中體、寬體車型，吊耳直接借用、橫梁保證小件安裝孔不變，通過調(diào)整總長保證車架總寬。模具開發(fā)上沖孔模小件安裝做成統(tǒng)一，成型模具統(tǒng)一，型號減少、物料準(zhǔn)備可批量備料，零部件也不需走繁瑣的驗(yàn)證流程。只需變化縱梁孔位來實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的開發(fā)，在開發(fā)周期上將件快速響應(yīng)市場。

通用化、模塊化的設(shè)計(jì)對產(chǎn)品集中度提高，量的整體提升，在成本管控上也形成較大降本空間，對主機(jī)廠、供應(yīng)商帶來的好處不言而喻，更有利于類似斯太爾等經(jīng)典車型的開發(fā)研制。

2.2 防錯(cuò)技術(shù)在車架生產(chǎn)中的應(yīng)用

在大批量、多品種的商用車零部件生產(chǎn)中，操作者在長時(shí)間的重復(fù)動(dòng)作中總難免有注意力不集中而出現(xiàn)操作失誤現(xiàn)象，在加上由于零件外形相似、不易區(qū)分，容易導(dǎo)致員工在生產(chǎn)過程中存在錯(cuò)裝、漏裝等潛在風(fēng)險(xiǎn)，而后返工、返修乃至報(bào)廢，不僅嚴(yán)重影響零件質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率，而且增加了不必要的成本。因此，為了預(yù)防和解決這些問題，要求在設(shè)計(jì)、開發(fā)的過程中采取針對性的措施，以減少和避免這些問題的發(fā)生。

在車架的開發(fā)、生產(chǎn)中90%以上的傳動(dòng)軸吊掛安裝孔位設(shè)計(jì)為對稱設(shè)計(jì)，造成員工安裝時(shí)前后旋轉(zhuǎn)、上下旋轉(zhuǎn)，自由裝配，員工不容易辨別，錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)很大。如圖2 所示。

圖2 產(chǎn)品存在錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)

如圖2 所示，原先設(shè)計(jì)2 組安裝孔為230mm 對稱設(shè)計(jì)，在實(shí)際鉚接時(shí)往往因?yàn)榍昂笱b反造成傳動(dòng)軸裝配不上，后優(yōu)化其中一組改為240mm 不對稱，使得裝反孔位就無法對正，起到了較好的防錯(cuò)效果。在車架上，類似零部件不單傳動(dòng)軸吊掛可以使用，實(shí)際在橫梁上下、前后開口也能廣泛推廣使用。

2.3 柔性化加工方式的推廣

車架產(chǎn)品有品種多，變化快的特點(diǎn)，這就要求我們零部件根據(jù)實(shí)際需求做相應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。滿足了客戶少、快速變化的裝車需求，也給模具開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。模具一投入使用就可能面臨改型或報(bào)廢的情況。這就要求我們在加工零部件時(shí)采用更加柔性化的加工方式。

近年來，激光切割的出現(xiàn)大大緩解了這個(gè)問題。激光割孔、激光切割外形，隨時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)變化進(jìn)行程序調(diào)整。這一加工方式的出現(xiàn)，大大降低了模具投入改型、報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。但也存在加工成本高、效率慢的弊端。

另外除激光加工外，還可以采用剪板+大噸位數(shù)控沖；該種加工方式實(shí)施的前提就是設(shè)計(jì)孔位統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化；不設(shè)計(jì)過多規(guī)格的孔徑。

2.4 縱梁孔位基準(zhǔn)的選擇

車架縱梁截面為U 形，整根縱梁孔位約為300～500 個(gè)，分布在縱梁的腹面及上下翼面，常見縱梁孔徑規(guī)格有10 余種。一般小于?16mm 的孔用于吊耳、橫梁總成、支撐板、加強(qiáng)板、電瓶箱、油箱及板簧等零部件的裝配，?20mm 以上的孔位一般用于過線。這其中，對于這些孔位的設(shè)計(jì)，有裝配用孔位，有消應(yīng)力孔位等。不同孔位的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)有較多講究，選擇不同基準(zhǔn)，對整改整車裝配后姿態(tài)有較大影響。國內(nèi)主要主機(jī)廠縱梁孔位基準(zhǔn)對比如表3 所示。

表3 縱梁孔位基準(zhǔn)對比

上述主機(jī)廠各家選擇孔位基準(zhǔn)不統(tǒng)一，選擇上翼面為基準(zhǔn)則是方便改裝，下翼面為基準(zhǔn)是為了保證裝車后整車離地間隙一致。不論上翼面基準(zhǔn)還是下翼面基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，在輕卡中因?yàn)椴牧陷^薄，表現(xiàn)不明顯；但在重卡中，尤其8+8+8 等的縱梁表現(xiàn)突出，如果基準(zhǔn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤將嚴(yán)重影響吊耳的裝配，裝配后間隙可能影響使用斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。在公司17 年開發(fā)的重卡縱梁中，由于不熟悉其中的細(xì)節(jié)，要求下翼面為基準(zhǔn)，三面沖打孔時(shí)使用上翼面為基準(zhǔn)，導(dǎo)致吊耳裝配螺栓打不緊，存在累計(jì)誤差3mm～5mm 間隙，最終導(dǎo)致全部產(chǎn)品報(bào)廢，直接造成經(jīng)濟(jì)損失70 余萬元。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)選用上翼面為基準(zhǔn)還是下翼面為基準(zhǔn)，在前期規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮。

3 全新供應(yīng)鏈模式的構(gòu)建

車架制作在整個(gè)制造行業(yè)中是較為傳統(tǒng)的行業(yè)。由于投資成本高，存在著“買鐵賣鐵”等利潤偏低的情況。為有效形成產(chǎn)業(yè)鏈的良性循環(huán)，就得形成資源整合方式，在有限的產(chǎn)業(yè)鏈上做專做精，形成規(guī)模效應(yīng)。

在商用車制造中，采購成本最大的非鋼材莫屬，而在國內(nèi)幾大鋼廠基本形成壟斷局面，較多的供應(yīng)商在實(shí)際采購中由于使用量小，往往造成高價(jià)原材料采購、受主機(jī)廠年度合同、市場售價(jià)等的影響，出現(xiàn)低價(jià)成品出售現(xiàn)象，造成買賣不平衡，出現(xiàn)虧本，本來就毛利不高，使得越來越多的車架廠選擇退出行業(yè)。為方便供應(yīng)商成長、主機(jī)廠發(fā)展，這就要求在未來的鋼材采購中就要供應(yīng)商與供應(yīng)商、供應(yīng)商與主機(jī)廠強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在鋼材采購上形成聯(lián)合、規(guī)模采購模式，共同將鋼材需求體量做大，對鋼材廠形成較大議價(jià)能力。原材料成本下降，最終共同獲取更大的利潤空間。

商用車重卡中近幾年發(fā)展起來的一匹黑馬，三一重工同樣配置的濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)+法士特變速箱+漢德車橋黃金動(dòng)力鏈，在同行業(yè)中出現(xiàn)至少比其他廠商便宜3～5 萬元不等的情況。這給行業(yè)帶來一定沖擊，但從另一個(gè)方面來看，這也是新形勢下的一種采購方式，使用現(xiàn)金支付采購，避免承兌帶來的不便和風(fēng)險(xiǎn)，這也給整個(gè)行業(yè)帶來了新的思考。

4 結(jié)束語

今后，根據(jù)各家主機(jī)廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，如何根據(jù)自身加工設(shè)備、生產(chǎn)組織模式、采購供應(yīng)鏈、成本控制等的有效整合是未來商用車企業(yè)和車架供應(yīng)商的核心競爭力所在。