这根制造业最重要的桥，你了解吗？

本文为夹具侠整理，转载请注明出处

车桥是汽车重要的元件之一，它通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶。不论是普通的燃油汽车还新能源汽车，每一辆汽车都需要车桥，因此车桥的需求数量非常大。这些年来，国内大批企业纷纷进入车桥市场，但在加工精度、寿命、承载能力等方面，大部分产品与国外先进企业相比，仍存在着很大差距。一根车桥怎样尽快与国际水平“接轨”，是我国车桥生产企业普遍面临的重大课题。所以今天夹具侠就与大家一起，分析车桥的市场现状，探讨车桥的工艺优化。

图1 中国重汽车桥

一、车桥市场现状

21世纪以来，我国商用车经历了一个快速上升之后又逐步趋于平稳的过程。2010年前，我国商用车整体呈现快速增长态势，几乎所有车型都表现出较好的发展态势，虽然2010年后部分车型呈现增速回落势头，但依然还是处于远高于新世纪前的水平。从2000年、2005年、2010年和2014年几个关键节点看(见下表)，“十五”和“十一五”是我国商用车发展的关键时期。但进入“十二五”后，在国家宏观政策导向由“保增长”向“调结构”转移的过程中，无论是货车还是客车，多种车型的增速都受到了抑制，尤其是代表性车型重型载货汽车降温最为明显。虽然与此相对应的大型客车仍有增长空间，但因为总体基数跟轻客数量不可同日而语，对商用车总体走势影响有限。

表2 关键时间节点销量表格

2005年后，在商用车行业快速发展的过程中，我国车桥行业也进入新一轮的发展时期，为了紧跟商用车发展步伐，相关车桥生产纷纷通过技术改进、跑马圈地等提升产能。中国重汽集团公司2002年将原来的车桥厂、产品试制厂、工具厂桥壳生产线以及齿轮厂整合，整体搬迁至中国重汽载货汽车工业园，2009年7月7日再次搬迁到济南高新技术开发区；华菱车桥项目从2005年开始启动，2008年下半年正式投放市场，2009年生产各类中后桥近6万根，自制率达到90％以上；一汽青岛海通车桥项目2011年3月落户四川，山东蓬翔车桥2011年3月在芜湖奠基。而随着商用车市场需求的变化，这些车桥生产企业也将面对新的挑战。

二、工艺分析

车桥功能是传递车架(或承载车身)与车轮之间各方向作用力，因此它的精度直接影响着汽车的综合性能，为满足汽车行业对高精度车桥的大批量需求，加工对每一道工序的加工切削参数的合理性、工艺过程的正确性要求非常严格。下面以某汽车中桥对其加工工艺进行详细的分析说明。

2.1：确定加工方案

下图是某汽车中桥零件图，从图中可以看出该零件的两端为旋转轴类，也是该零件的基准(即A、B基准)，零件上的所有尺寸均与两端关联，因此利用机械加工工艺学上的“互为基准原则”和“基准先行原则”，确定了其加工方案，即工艺流程如下：先分别加工两头内孔及端面，再加工两头轴外圆，最后加工中间琵琶孔及端面。

图3 某汽车中桥零件图

2.2：设备选型

工件特性：长度为2072mm，宽度约540mm，镗孔直径约445mm。加工设备选型：常理下，加工此类工件以卧式加工中心为第一选择，与众多工艺人员和机床操作工一起讨论，还是认为加工此类工件选择卧式加工中心最为合理，但卧式加工中心价值比较昂贵，加工成本过高。随后，通过多次与资深工艺人员和经验丰富的机床操作人员一起探讨、研究，决定采用以“经济最大化、性价比最高化”为原则进行设备选型，即立式加工中心配备CNC数控转台的工件加工方案。

三、夹具设计

因为要加工φ445mm琵琶孔与φ110mmN7孔及其各自端面上的螺纹，从图1中可以看到φ445 mm琵琶孔与φ110mmN7孔分别在两个相互平行的平面上，加工完一个平面后，工件需要旋转180°后来加工另外一个平面，若使用分工序或翻转夹具的方法加工，加工出的工件精度低、一致性差、效率不高、工人的劳动强大、发挥不出加工中心的高效、快速、稳定的特点。所以选用立式加工中心配CNC数控转台来实现一次装夹完成对琵琶孔和端面及后盖孔的全部加工内容，在装夹方面分别由A、B基准用V型铁和614mm尺寸左面定位装夹，然后再分别连接在CNC数控转台和尾架上。

图4 车桥装配

3.1：防止工件在旋转时丢转

由于A、B基准表面粗糙度好，它与V型铁定位面之间摩擦力小，在CNC数控转台带动工件旋转时容易产生丢转现象，使得工件旋转不到位，φ445mm琵琶孔与φ110mmN7孔之间距离：150±0．06mm和106±0．05mm尺寸不能保证，所以在设计夹具时增加夹紧装置，防止工件在旋转时丢转现象。

3.2：防止工件挠曲变形

该工件自重约170 kg，两定位处(两V型块)的跨度为1400mm，工件约2／3的重量在中问部分，在两个定位块把工件支撑起之后，工件的中间部分处在悬空状态，因此，工件在自重的作用下产生中间部分下沉；再者，工件在镗φ445mm琵琶孔时，由于毛坯孔余量的不均匀，使得有A、B基准构成的轴线在空间产生各种程度的挠曲变形，从而影响加工出工件的精度。为此，在设计夹具时在工件的下方和侧面增加辅助支持装置，以防止工件的挠曲变形。

图5 车桥总成

3.3：采用液压夹具

由于该工件的特殊性和结构的限制，若使用机械夹具装夹工件，操作者在每加工一个工件需要花费约5min的时间来调整辅助装置和夹具装置，才能完成工件的定位和装夹。这样使得生产效率不高；操作者的劳动强度大。

图6 液压夹具装夹

从提高生产效率和降低操作者的劳动强度方面考虑，采用专用液压夹具，工件的整个定位和装夹过程全部由液压系统来完成，操作者将工件安装到位后，只需要在机床上执行相应的夹紧代码，整个夹紧过程就会自动完成，不需要人为地去调整，工件的整个夹紧过程大约为30S的时间，从而，加工一个车桥在该工序上可节约出2.5min的时间。