从木质框架到钢质结构

发布时间:2010-07-13
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几乎成为历史:Porsch  928型轿车的钢质蒙皮

汽车的白车身制造,即冲压与焊接(连接)技术在过去的10年中有了很大的变化。灵活性是未来对这一领域提出的要求。今天人们把能够承受载荷的车架结构称之为框架结构车身,它的历史几乎与汽车的历史一样古老。在20世纪30年代的时候,人们就利用木材制造立体框架式的汽车车身。

第一个具有很强载重能力的钢结构车身产自美国,它是在20世纪20年代的时候由BuddManufactring有限责任公司设计的,福特公司在1925年的时候就生产出了钢质框架结构的T型号轿车,不再购买木板,改为用铁皮制造车架了。

随着新车架方案的诞生,车架的连接技术也发生了变化:利用焊接取代了木质车架的螺纹连接和铆钉连接。而对于汽车的结构设计和汽车销售来讲,最重要的是可以设计、生产、制造和销售新外观、新形状的汽车了。同样,新的车架结构方案和新的车架生产技术也延长了车型的“生命周期”。因为汽车生产厂必须在下一代车型投放市场之前收回造价昂贵的车架模具的投资成本。

在德国,Budd 公司于1926年就与柏林的Ambi 公司协调合作,以便在德国生产制造全钢质车架的汽车。同时,也就是在1925年时,Weingarten的机床厂就为汽车制造业生产了大型的冲压机,1935年又研制生产了油压的液压冲压机。

但是到了20世纪50年代,欧洲的汽车生产厂家才开始转向利用钢材生产汽车的车身。同时也用“钢制的手” 取代了人工向压力机中放置工件,实现了上料自动化。

越来越快,越来越强

在以后的年代里,不仅仅是车架冲压机床的冲压力有了提高,而且车架冲压机床的自动化程度也有了很大提高。冲压机床的生产节拍越来越快,据MüllerWeingar公司介绍:1955年时,在一条冲压生产线上工作的工人总数为24人,每分钟生产4个车架构件。1960年,在进行了冲压取件的自动化改造后,12个工人每分钟可生产6个车架构件。

今天,在大型真空吸取机械手的帮助下,3名操作工人每分钟可以完成12~14个车架构件的冲压。在配备了小型真空吸取机械手的冲压生产线上,每分钟可完成17个车架构件的冲压生产。

后来的几十年里,汽车生产厂与供应商在车架生产方面供求关系没有多大变化,汽车生产厂有了自己的冲压车间,但也买进一些冲压件。

例如L?pple 公司从50年代开始就为Porsche公司当时的Legend?r  365车型提供冲压工件,今天几乎所有OEM汽车生产厂家都是它的用户。另外,也有一些冲压件生产供应商,例如Stadco公司和Polynorm Grau公司等都在不断地扩大冲压生产能力。

据专家介绍:未来的冲压生产设备应比今天的更加灵活。Müller  Weingarten公司新研发生产的3条冲压生产线,可完成不同要求、不同产量的车架冲压件生产和制造。这一冲压机床设计方案的总体目标是:满足冲压件供应商在汽车生产高峰时可以补充汽车生产厂对冲压件的需求,并且承担新车型大批量生产前和老车型退出市场过程中对车型零部件的生产任务。而OEM汽车生产厂则可以充分发挥自己的冲压生产能力,以满足企业的生产需求。

在白车身生产加工中,车身零部件之间的连接技术领域中存在着强有力的竞争,连接构件在汽车碰撞时的连接强度与生产成本,同样都是汽车生产厂家需要考虑的重要问题。Porsche Boxster的激光焊接技术也因此而进入了汽车生产领域,并为大众公司在汽车的大批量生产中所采用。在Touran型轿车中,大约70%的焊缝采用激光焊接技术焊接的。

汽车白车架的“自制或外协”长期以来一直是一个需要人们决策的问题。在生产批量较小时,外协加工是一条捷径,例如Allgaier公司就为Maybach 的汽车生产厂生产250多种车架构件,其中包括14个零件构件的汽车前箱。

可选用的点焊焊接

未来的发展趋势是轻结构的车架,而且越来越多地采用铝合金材料,例如L?pple公司与宝马公司一起研发生产出了铝合金车门,铝合金前盖的模具和设备。而另一个推动力是混合结构设计,在混合材料结构件的推动下,使得连接技术又一次出现了新的飞跃:由于混合材料设计的车架不适合进行点焊焊接,从而促进了其它连接技术的发展。例如摆动冲击铆接、铆钉连接、Tox冲压等等。

同样,汽车车架的粘接技术也有很大的发展潜力。Dura公司在汽车结构件的粘接中已经积累了丰富的经验:在Smart公司Roadster型轿车的车门中,他们全部采用了粘接工艺,制造了世界上第一个全粘接而成的铝合金车门,他们正计划将这些成功的经验也应用到其它轿车的车门生产中去。 

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