小吨位门架上横梁制造工艺的优化

薄壁铝合金横梁铸造工艺设计及优化作者：韦素来源：《西部论丛》2019年第36期摘要：铝合金横梁铸件的结构复杂，整体较薄。

为保证金属液的充型，避免产生浇不足和冷隔等铸造缺陷，运用垂直缝隙式浇注系统，采用磷酸盐无机树脂砂造型;利用华铸CAE软件对设计的工艺进行模拟，并根据缺陷预测对工艺方案进行优化，最终得到了最佳的工艺方案。

关键词：薄壁横梁;造型材料;缝隙式浇道;工艺优化横梁作为一种重要的结构零件，在许多机床、行车等大型机械设备中都可见到其身影，由于横梁在工作时会受到较大的载荷，因此要求其力学性能要高，铸件的质量要能够得到保证。

某铝合金横梁要求采用普通的砂型铸造生产，但铸件的壁厚差异较大，最小壁厚仅为5mm，如何在保证金属液充型的同时又确保铸件的质量是设计的最大难点。

为解决上述问题，本文设计了一套铸造工艺方案，并利用模拟软件对其进行工艺模拟，根据模拟结果研究了缺陷产生的原因，进一步优化工艺，从而得到一理想的铸造方案。

1.铸件特点横梁整体为一空壳结构，两端有厚大的支耳，内部有较多交叉纵横的加强筋。

横梁材质是ZL114A，最大轮廓尺寸为2505.0mm×565.0mm×299.5mm，最大壁厚49mm，最小壁厚为5mm，主要壁厚5～7mm，较薄。

技术要求中指出：质量不少于74kg，铸件外表面无冷隔、裂纹和缩松等缺陷，内部需X光检验，不能有裂纹、气孔和偏析等缺陷。

横梁的设计难点在于：①整体较薄，铝液充型阻力大，易产生冷隔和浇不足;②壁厚差异过大，易导致凝固时间差异大，从而产生裂纹、缩松等缺陷;③为保证薄壁部位完整，需提高充型速率，但可能会造成充型紊乱，产生气孔和夹渣[2，3]。

2.铸造工艺设计该横梁铸件壁薄且结构复杂，在选取铸造收缩率时，应视其为受阻收缩;技术要求中规定质量公差的下偏差为0，因此在设置起模斜度时，最好选取增加铸件壁厚的形式;而针对工艺设计中存在的难点，本文着重从造型材料选择和浇注系统设计方面来解决。

车架生产工艺的优化和改进1.目的和意义从1978年起，公司车架总成生产均采用焊接传统工艺来制作。

随着用户需求的变化，这种车架的市场占有率呈下降趋势。

另外，每年公司花费的三包费用连年攀升，为尽快提升车架的产品形象和适应市场的需要，公司决定对车架生产工艺进行优化和改进。

2.传统工艺的特点多数汽车采用车架作为各种零部件支承连结的基体。

所以汽车车架的生产从部件的选材到各个配件的生产加工，其工艺和方法等必须是优良的。

车架零部件的选材可以依据国家标准和相关行业标准，而配件及总成的生产加工则因各个企业具体情况而有所不同。

采用传统的焊接工艺生产，一般要经过原材料的采购，零配件的下料和制作，然后进入车架总成的关键工序进行组合，再经过车架钻孔和铆接，流入车架的焊接工序，最后喷漆经总检后入库等。

基本上有如下特点：2.1.车架组合工序采用局部点焊接配作工艺制作；2.2.车架铆接工序前都需在流水线完成车架配钻铆钉孔；2.3.车架都有一个焊接工序来完成后期制作。

3.新工艺的提出和优化改进3.1.车架总成全铆接工艺的提出在进行工艺优化和改进之前，应当分析并掌握车架发生断裂的原因及影响因素，新方案有良好可行性，新工艺要能尽快为公司的生产和经营服务，并能快速适应市场的变化。

公司成立了项目小组，对断裂车架进行详实调查。

断裂部位集中表现在：3.1.1.前端散热器横梁及发动机前悬置附近的上下翼缘，前悬置后支承附近下翼缘附近。

3.1.2.驾驶室后置横梁前后的上下翼缘和传动轴中悬置梁与纵梁连结的上下翼缘附近。

3.1.3.中部断裂部位区域内有螺栓、铆钉孔。

3.1.4.后部纵梁、横梁铆接处以及绞链座与纵梁连接区域。

认真分析后找到了车架断裂的原因有下面两种：3.1.5.焊接缺陷会导致车架断裂。

咬边、弧坑、偏焊、夹渣、气泡等制造缺陷诱发产生裂纹。

3.1.6.内部应力集中引起车架断裂。

汽车在凹凸不平路面上行驶时，承受很大的冲击和扭转载荷。

这些负荷作用下车架可能出现多种变形，变形产生高应力区。

Auto Made | 汽车制造 2018年 第 1 期49载货汽车用户对车辆性能的要求越来越高，不仅要求承载性能好、质量可靠，更要求能够以经济、舒适的方式完成货物的运输。

各汽车厂家则希望在满足产品性能的前提下，尽量控制成本。

车架总成选型和设计是实现整车性能和成本中至关重要的因素之一。

其中车架总成中所用的横梁结构形式多样，拱型横梁在车架总成运用中也比较常见，本文主要针对拱形横梁加工过程的质量问题控制、模具改进以及工艺优化，探究拱形横梁的冲压成形过程。

拱形横梁的结构特点根据重型自卸车横梁的工艺现状及质量问题，车架横梁采用厚板件，一般料厚为6～8mm ，材料一般选用510L 热轧钢板，抗拉强度为510～640MPa ，屈服强度大于345MPa 。

横梁一般分为U 形横梁，几字形横梁两类，均为冷冲压成形车架拱形横梁质量改进与工艺优化□陕西通力专用汽车有限责任公司 / 李乐 王飞 李权辉汽车车架横梁的主要作用是连接左右两根纵梁，构成一个完整的框架，以保证车架具有足够的扭转刚度，同时也满足各零部件的安装需求，减少纵梁受力。

拱形横梁在加工过程中，受其结构特点的影响，一般均采用冷冲压成形加工。

但在成形过程中出现不同程度的质量问题，通过质量分析，对模具结构等进行优化，确保产品符合图样要求，满足使用性能。

件，加工的优点是即节能又节省材料，加工效率高，操作方便。

本次主要针对U 形横梁中的拱形横梁（见图1）成形后腹面不平，开口尺寸、背靠背铆接以后相对孔距尺寸超差等质量问题，从模具结构、定位方式等因素进行分析，通过原因分析找到解决措施，保证拱形横梁的加工质量。

这种拱形横梁成形难度较大，上下翼面成形角度不一致，材料在弯曲成形过程中下翼面相对受力较大，势必会造成腹面不平等质量问题。

拱形横梁的质量问题通过前期的产品试制，以及产品的试装。

该横梁主要问题点集中在：（1）腹面不平，且横梁扭曲。

（2）开口尺寸超差2～3mm ，造成横梁与连接板铆接以后，上下翼面连接板相对孔距超差。

卡车车架横梁小总成质量控制浅析摘要：随着卡车车架制造技术的发展，以横梁小总成形式上铆接线装配车架总成的工艺方法，已在行业内被广泛使用。

因此，横梁小总成也成为影响车架总成装配质量的最直接的影响因素。

如何有效的控制横梁小总成的装配质量，成为生产工艺人员的重要研究课题。

关键词：车架总成，横梁小总成，装配，铆接。

在车架总成中，横梁小总成起到连接左右纵梁的作用，其质量直接影响着车架总成的外宽、上下翼面外宽差值（趴口）、平面度、对角线差值（评价车架是否成矩形）、直线度等关键尺寸精度，对整车装配和整车性能具有重要影响。

横梁小总成作为一种由冲压件铆接而成的总成件，需从横梁、连接板的冲压质量和装配工艺等方面入手，开展质量提升和工艺改进，才能保证装配质量能够到达要求。

一、横梁小总成制造工艺及问题1.横梁小总成质量的影响因素横梁小总成由1件横梁和4件连接板铆接而成。

关键尺寸精度主要包括：宽度W，端面平面度P和两端面平行度C，以上尺寸主要受横梁装配孔中心距L、分体连接板翼面孔边距H，以及铆钉与装配孔间隙调整方法（装配工艺）等要素影响，连接板折弯角度和横梁的两翼面的成型质量，也存在一定的影响。

图12.分体连接板的尺寸问题1)孔边距H：公差为±0.5，此尺寸涉及到左右2个装配孔，存在左边孔误差为﹢0.5，右边孔为-0.5的情况，即两个孔中心的连线与折弯线不平行。

连接板铆接到横梁上后，其自身的孔位偏转而影响了横梁小总成的质量。

2)折弯角度α：工艺要求为91-92°。

装配为横梁小总成后，宽度的最大值由连接板腹面（小面）的边缘决定，且回随着折弯角度的变化而变化；3.横梁的尺寸问题由于横梁孔精度不高，成型模具的定位销直径较小，以保证板料能够放入模具内。

这导致定位销与定位孔的间隙较大，定位孔中心连线与折弯线不平行，上下两个翼面偏转。

铆接成横梁小总成后，连接板也随着横梁翼面偏转，从而影响横梁小总成的质量。

4.装配工艺及存在的问题1）自由铆接：即将分体连接板直接铆接在横梁上。

门式钢结构优化设计方法及步骤轻型门架钢结构具有造价低、重量轻、安装方便、施工周期短等优点，因此近几年来发展较快，在工业厂房中已得到了较广泛的应用。

但是在实际工程设计中，由于钢结构杆件特别是门架钢结构变截面尺寸需要经过多次试算才能确定，加之目前设计人员对这种结构的设计经验还不丰富，因此设计效率不高，杆件截面尺寸的选择也不尽合理，容易造成整体结构各杆件应力不均，不仅经济指标不够理想，而且整体结构的安全度也不高，甚至一些工程会出现个别杆件应力过大，超过材料的设计强度。

即使考虑钢结构材料塑变后的应力重分布，但仍有可能使整体结构存在某些安全隐患。

优化目标在进行门架钢结构设计时，应在确保结构安全的前提下，使结构的用钢量最省、造价最低。

这也就是我们采用优化设计方法的优化目标。

而在实用设计中，门架钢结构的用钢量和造价又是由结构杆件的截面尺寸决定的。

因此,我们的优化目标可以直接简化为如何选择经济合理的截面尺寸，使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下，截面面积最小。

优化方法与网架钢结构的优化方法相似，门架钢结构的优化方法也采用渐近满应力法，即门架钢结构杆件通过多次计算分析选择修改其截面尺寸，使其达到或尽量接近满应力状态，直到门架钢结构的全部杆件的截面尺寸不需修改为止，使门架钢结构的用钢量最小，以达到造价最低的优化目标。

构件截面尺寸的修改，也就是截面尺寸的优化，其方法是选取的截面尺寸力求其在平面、出平面两个方向的截面抗弯抵抗力矩最大，而其截面面积最小，即在外荷载作用下，截面尺寸的选择既要能满足强度、稳定验算中构件材料的设计强度要求，又要使材料用量最省。

具体优化方法这里从略。

门架钢结构优化分析步骤根据采用的优化方法和约束条件，门架钢结构的优化分析步骤如下：第一步：确定门架结构构件的初定截面尺寸，一般则软件根据门架结构的跨确定，也可由设计人员确定;第二步：采用变截面杆件有限元进行各种工况下的门架结构力学分析、荷载组合，强度及稳定验算;第三步：根据实际荷载效应，各种约束条件，采用满应力截面优化方法重新优化选择门架结构各杆件截面尺寸;以上第二步、第三步可反复循环进行，每循环一次即完成优化选择，直到所选截面尺寸与上一次截面尺寸完全一致为止。

浅谈横梁加工施工工艺及加工方法。

关键词：横梁加工工艺方法一、横梁的粗加工1、粗加工刀具及刀片的选择工件经过以上步骤之后就要到床子上加工了，首先我们要对工件进行粗加工（俗称拉荒）我们按照工艺来进行。

我们要以零件a、c面为基面，支承于千斤顶上，r面向床头按线找正，然后我们加工r面，从零件的左视图可以看出r面是一个较大的平面，所以我们最好选用较大的刀盘来进行加工，对于拉荒来说，一般选用315的75度刀盘来进行粗加工，这种刀盘的好处是下是量可以大一些，最大可达到12个量（12毫米），切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，我们一般选择75转/分。

进给量是指工件或刀具的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的相对位移量，我们粗加工是一般选择300-400毫米/分。

刀片的材质要根据加工工件的材料来进行选择，因为在切削时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触，承受着很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，所以它要有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的导热性和较小的膨胀系数、稳定的化学性能和良好的抗粘结性能、良好的工艺性和经济性。

而一般的横梁采取的都是铸铁件只有当工件的长度超过5米时，考虑到铸件尺寸过大给铸造带来困难是而采取焊接件。

所以材料是铸铁时我们一般采用yd201或hm35材质的刀片，当材料是钢件是我们采用p25的刀片。

2、粗加工的方法r面是一个较大的面，我们用西门子840d编程铣大面程序：m3s100f1000g0g90x-10y0z0然后换成手动方式进行加工，一刀加工完之后，手动方式z轴下落300之后走x方向加工回来这样反复加工直到r面加工到按线留量5毫米，粗糙度达到ra12.5即可。

加工完之后我们以r面为基面，a面向床头，这时r面已经加工完，我们可以将工件置于等高垫铁上，按线找正，然后分别铣a、c、j、p、e、b、t面按线留量5毫米，在铣削t、t1、p、n 面是应该选择三面刃刀盘进行加工，这样可以对它进行清根处理，而且对p、n面进行加工三面刃刀盘是最理想的加工刀具。

车架横梁冲压工艺的开发及可行性分析汽车车架上横梁数量较多，形状类似的横梁可以采用相同的工艺流程进行生产加工，以车架横梁为研究对象，对横梁冲压的工艺特点进行分析，确定横梁的冲压工艺方案为落料冲孔、拉延、切边、翻边整形等四道工序，同时采用钣金分析软件Autoform4.5对横梁进行可行性分析，并对冲压成型后的回弹进行了详细的分析，通过研究表明横梁的冲压成型工艺方案可以较大程度上缩短模具开发的周期及模拟可行性分析。

标签：车架横梁；冲压成型；软件可行性分析随着科技的发展和汽车行业的竞争趋势日益激烈，面对高质量、高效率、低成本的企业生存压力，以及当前高速发展的工业4.0，智能制造的趋势，传统的汽车行业，由于产品结构和投资回报等因素的限制，汽车的车架横梁等零件采用人工生产的方式已很难满足目前市场的需求，因此当前急需探究冲压自动化、智能化的生产方式，机器人作为当代工业先进智造的代表，具有良好的灵活性、自主性、多轴联动性以及多个关节操作机械手的一种现代化的制造业自动化装置，同时能满足小批量、多品种以及产品生命周期短和更新换代快的特点，对于改变传统生产方式、提高产品质量、提升生产效率等方面起到极大的推动作用。

1 车架横梁的概况车架的横梁是汽车底盘重要的组成部分，它在整车上所承载的力是非常复杂的，发动机的扭矩通过车桥，发动机支撑等零部件最终传递至车架上，同时汽车的载重也是通过板簧传递至车架上，而这些载荷都与路况关系较大，这就对车横梁的强度和刚度提出了较高的要求，因此横梁的工艺选择非常的关键。

2 横梁冲压工艺的选择汽车横梁一般都是采用冲压的加工方法进行生产，选择合理的冲压工艺流程是汽车横梁质量的重要保证，不同服役条件的横梁，其结构形式变化较大，目前汽车车架上使用的横梁通常以槽型式和鳄鱼口式横梁较多，这是因为槽型横梁弯曲刚度和强度大且制造方便；鳄鱼口式横梁具有较大的链接宽度且截面高度较低，具有可让开下部空间的优点。

选择冲压工艺时，要根据设备、横梁的材料和结构、安全操作要求和工人的操作习惯等条件来综合考虑工艺和评估工艺的可行性要求，汽车横梁的材料一般常用的为长度：600-850mm，厚度：4.0-8.0mm，材料：16Mnl、O9SLVL、16MnRel、B440L、WL440、P44OL、P37OL、SAPH37O、SAPH440、SS4OO、SP52、T52、WL590等，在满足使用条件的情况下，尽量采用成型性能较好的钢板，如：O9SLVL、SAPH37O等；在进行横梁冲压工艺设计设计时，需重点关注装配基准及零件的成型性能，根据以上特点分析确定横梁的工艺流程为落料冲孔、拉延、切边、翻边整形等四道工序。

浅谈横梁加工工艺摘要：本文主要详细分析了横梁加工的各方面技术工艺以及加工方法。

关键词：横梁加工工艺方法一、横梁的粗加工1、粗加工刀具及刀片的选择工件经过以上步骤之后就要到床子上加工了，首先我们要对工件进行粗加工（俗称拉荒）我们按照工艺来进行。

我们要以零件a、c面为基面，支承于千斤顶上，r面向床头按线找正，然后我们加工r面，从零件的左视图可以看出r面是一个较大的平面，所以我们最好选用较大的刀盘来进行加工，对于拉荒来说，一般选用φ315的75度刀盘来进行粗加工，这种刀盘的好处是下是量可以大一些，最大可达到12个量（12毫米），切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，我们一般选择75转/分。

进给量是指工件或刀具的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的相对位移量，我们粗加工是一般选择300-400毫米/分。

刀片的材质要根据加工工件的材料来进行选择，因为在切削时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触，承受着很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，所以它要有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的导热性和较小的膨胀系数、稳定的化学性能和良好的抗粘结性能、良好的工艺性和经济性。

而一般的横梁采取的都是铸铁件只有当工件的长度超过5米时，考虑到铸件尺寸过大给铸造带来困难是而采取焊接件。

所以材料是铸铁时我们一般采用yd201或hm35材质的刀片，当材料是钢件是我们采用p25的刀片。

2、粗加工的方法r面是一个较大的面，我们用西门子840d编程铣大面程序：m3s100f1000g0g90x-10y0z0然后换成手动方式进行加工，一刀加工完之后，手动方式z轴下落300之后走x方向加工回来这样反复加工直到r面加工到按线留量5毫米，粗糙度达到ra12.5即可。

加工完之后我们以r面为基面，a面向床头，这时r面已经加工完，我们可以将工件置于等高垫铁上，按线找正，然后分别铣a、c、j、p、e、b、t面按线留量5毫米，在铣削t、t1、p、n面是应该选择三面刃刀盘进行加工，这样可以对它进行清根处理，而且对p、n面进行加工三面刃刀盘是最理想的加工刀具。

改进车架纵梁冲压工艺、降低车架纵梁材料成本一、内容摘要本文主要介绍了最大限度减少车架纵梁毛坯宽度，降低材料成本的工艺改进过程。

说明了经过大量的工艺试验及验证，只要进行深入细致的调查研究，即使是几十年的传统工艺都有巨大成本压缩的可能。

该项措施能给中小车架生产企业在材料降成本方面，有一定的推广应用价值。

关键词：工艺改进、滚剪机构二、问题调查：08年是国内汽车行业竞争日趋激烈的一年，随着板材、能源价格的持续上涨，导致轻卡汽车整车成本也随之大幅度提高，这就要求我们从企业自身内部挖掘潜力，采取有效的工艺手段，最大限度的为公司降低生产成本。

我公司冲压件共有1000余种，其中车架纵梁工艺定额最高，购买材料成本最高。

我公司车架纵梁板材是从钢厂直接采购，经开卷厂开卷后进入公司滚剪下料。

所以，我们拟从提高车架纵梁材料利用率的角度为公司节约材料成本。

车架纵梁是由车架厂后转入我公司内部生产，其板料宽1300mm毛坯尺寸宽度均为325mm，而一吨车车架纵梁毛坯宽度、两吨车车架纵梁毛坯宽度、中体车车架纵梁毛坯宽度工艺要求毛坯宽度分别只需保证275mm、315 mm、325mm。

（原工艺板料宽1400mm，毛坯宽350mm）其主要原因有两方面：㈠、钢厂只向我公司提供一种宽度为1300mm规格的钢板。

㈡、现生产使用的滚剪机滚剪精度低，滚刃在工作过程中跑偏，最大可超差正负二十多毫米。

㈢、车架纵梁落料毛坯冲压后，毛坯余料较宽，续料方式调整后，利用率上升空间较大。

三、可行性分析为解决上述三个难题，我们进行了大量的技术工作，并先后向有关部门及厂领导提交了可行性分析报告，见下表：降成本工作主要围绕以下几个方面：（在可行性后）1、一吨车车架纵梁毛坯宽度由325mm缩减为275mm。

即毛坯宽度由1300mm系列更换为1100mm系列。

2、两吨车车架纵梁毛坯宽度由325mm缩减为315mm。

即毛坯宽度由1300mm系列更换为1260mm系列。

门式起重机制造工艺的优化策略与应用价值门式起重机又可称作为龙门吊，是桥式起重机的一种变形，属于物料搬运设备之一，多用于室外货场、散货以及料场货的装卸作业，其具有适用范围广泛、作业范围大、利用率高等优势，尤其在港口货场中使用广泛。

门式起重机在国民经济的发展过程中有着不可替代的地位，其在生活以及社会生产等多个领域当中均得到了应用，价值价高。

本文就门式起重机的制造工艺以及优化策略等进行了探讨，旨在为相关工作人员提供一些建议。

标签：优化策略;制造工艺;应用价值;门式起重机0 引言近年来，我国国民经济得到了飞速发展，多项基础设施建设工作也在持续扩大与发展，同时促进了港口建设以及港口机械的进步与发展，使得港口机械更加具有智能化、大型化、高速化、轻型化的特点[1]。

与此同时，国内重机生产企业也在不断优化产品性能，并开拓品种等，借助先进技术，或者引用国外的先进技术等方式帮助提升产品质量。

但是，同国外对比，我国起重机发展尚且较为落后，尤其是在操作环境、可靠性以及大型化等方面，此外，其方案设计时间较长，而且存在一定误差，对于相关工作人员自身的经验有着紧密联系，因此，存在一定不足[2-3]。

现今，计算机技术得到了高速发展，能够对大型有限元进行分析以及优化，同时，CAE软件等发展与普及应用，为广大工程技术工作人员带来了便利。

1 门式起重机主梁叙述门式起重机的结构主要有端梁、筒体、象鼻梁、平衡梁、转柱、横梁、臂架、大拉干、小拉杆以及转盘。

随着港口事业的不断发展，门式起重机也随之得到了较大的发展与进步，经过第二次世界大战，港用门式起重机发展非常迅速，对同一条船能够多台进行并列工作，其立柱体、转动部分两者之间是相连的，或者转动部分同门座相连接（通过大轴承），可减小尾径[4]。

随着发展，门式起重机渐渐的推广，也应用到同港口作业相近的水电站等工地当中，通过对主梁结构进行合理设置，从而减轻其自重，一方面有利于节省钢材等消耗成本，另一方面可提高起重机使用的可靠性以及安全性。

浅述汽车顶盖横梁的结构优化设计发表时间：2019-04-03T12:01:55.837Z 来源：《建筑模拟》2019年第3期作者：崔香如[导读] 众所周知，汽车顶盖横梁属于一种汽车零部件。

汽车的横梁顶盖主要包括横梁主体、横梁底板和低板之间相互分离的胶槽板这三个部分。

崔香如中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司天津 300462摘要：众所周知，汽车顶盖横梁属于一种汽车零部件。

汽车的横梁顶盖主要包括横梁主体、横梁底板和低板之间相互分离的胶槽板这三个部分。

在汽车横梁主体的两侧分别设有与汽车前后驾驶舱的顶棚相连接的法兰面；而在横梁主体的两个加强板中间分别各开有两个相通的安装顶棚灯的安装孔。

介绍和阐述了一种结构简单优化合理利用空间资源的生产质量稳定的汽车顶盖横梁。

关键词：顶盖横梁；结构优化；轻量化近年来，我国汽车工业的不断发展，消费者和企业对汽车安会性的要求也越来越高。

汽车顶盖作为车身的主要部分，在保持汽车结构。

保护乘员安全方面起着重要作用汽车顶盖的安企性在汽车安全中扮演着重要角色。

当承受以积雪为代表的均布载荷或翻滚事故中的顶压载有时，汽车顶盖结构会产生相应的变化，并直接影响其使用性能。

汽车顶盖-般需要多条顶盖横梁和筋条使其满足模态、凹凸和噪音要求。

本文将浅述顶盖横梁的结构优化设计及轻量化设计。

一、顶盖及横粱总成概述1.1汽车车身的组成汽车车身一般由下车体总成、侧围的总成、顶盖总成组成，顶盖总成一般指以车辆上：侧面分缝线为基线，分缝线之上的车厢顶部盖板，它的作用除了挡风遮雨外，还与车身形成厢式结构，提高整车的刚性强度，起到保护车内人员作用。

汽车顶盖设计通常分为因定式顶盖和敞篷式顶盖两种。

固定式顶盖是现代汽车最常见的形式，一般有无天窗和小天窗/全景天窗类型。

顶盖总成系统一般是由顶盖. 顶盖前横梁.顶盖后横梁，顶盖横梁、天窗框架等零部件构成。

頂盖前横梁一般采用单层板形式，其后端通过涂胶支撑顶盖，高端的轿车等对强度刚度要求高的车辆可见内外板焊合式。

针对如何实现“U”形横梁多品种、小批量、快速低成本生产的课题，本文通过横梁结构特征的分析和横梁生产工艺的发展现状与对比，提出了应用数控柔性化生产工艺解决课题的方案，并总结了三种横梁生产工艺的特点和优劣，及其所适合的生产模式。

最后，提出了要从研发开始进行横梁标准化，以从根本上解决本课题的建设性意见。

引言横梁是卡车车架重要的组成零部件，车架就是通过若干根横梁用铆接法或焊接法将两根纵梁连接成坚固的刚性构架。

横梁不仅用来连接左右纵梁保证车架的扭转刚度和承受纵向载荷，而且还可以支撑安装在汽车底盘上的其他零部件，如：传动轴吊架、贮气筒、各类管阀等等。

根据截面形状，横梁主要有“U”形、“Z”形、“工”字形、箱形等几种结构形式。

其中“U”形横梁不仅能满足车架的扭转刚度和强度的要求，而且生产工艺相比其他几种形式的横梁要更加简单，同时与纵梁等其他零部件的装配紧固，比其他几种形式的横梁更为方便，因此车架横梁通常采用“U”形结构（图1）。

“U”形横梁虽然结构简单，但由于其在车架不同位置以及装配不同零部件的需要，其开口、孔位以及外形尺寸均不同，同时这些尺寸随着车形的变化而变化，车形越多横梁的品种也越多。

随着卡车市场竞争日趋激烈，卡车行业正逐步形成个性化细分设计、快速小批量生产模式，以满足客需求。

因此，如何实现横梁多品种、小批量、快速低成本生产，是横梁生产工艺要解决的课题。

“U”形横梁的结构特征及其技术要求“U”形横梁通常设计成直线形，材料根据其功能主要选用料厚3～8mm，抗拉强度370～700MPa的低合金高强度热轧中厚钢板。

其结构分为腹面和上、下翼面。

腹面上设计布置有不同孔径的孔，大孔主要为减重孔和各类管线的通过孔，小孔为装配各类管阀等零部件的装配组孔。

上、下翼面上设计布置与纵梁连接的装配组孔以及在横梁本体上装配传动轴吊架、各类管阀等组孔，为了避让底盘装配空间和减重的需要，部分横梁的上、下翼面设计有弧形缺口。

为了便于底盘各类管、线的通过，横梁的两端通常设计半圆形或矩形缺口，如图1所示。

防止大型横梁铸件呛火的工艺改进原创杨宗明铸造工程 2022-04-26 17:00编辑导语介绍了CK52100横梁铸件的生产工艺，分析了铸件两端出现呛火而产生缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷的原因。

分析认为型砂含水量超标、铸型排气不良是产生缺陷的主要原因。

通过控制砂型含水量、增加出气绳、内腔采用单层芯等工艺，将铸件不良率由10%降低到5%。

机床铸件的性能直接影响机床质量、寿命、精度保持。

高质量、高稳定性机床铸件的生产，有利于铸造共性技术研究和产品制造技术推广，有利于提高机床整机质量满足行业发展需求。

横梁铸件是大型立式车床的关键部件，但横梁铸件的形状复杂，两端出气困难，容易出现“呛火”而产生缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷，找到科学合理的铸造工艺和操作方法，是生产出优质立车横梁铸件的关键。

1 生产情况介绍CK52100横梁铸件质量31 900 kg，外形尺寸为13.6 m×1.6 m×1.05 m，材质为特配VI级铁(企业牌号)，化学成分如表1所示，浇注温度高于1 300 ℃，导轨硬度要求250 HBW，采用地坑造型。

表1 化学成分(质量分数，%)根据充型过程的模拟结果，结合生产实际情况，经过分析发现，浇注时“呛火”现象主要发生在横梁形状复杂芯头较少的升降导轨部位和两端出气通道较长的部位，如图1、图2所示，导致横梁关键部位出现缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷。

图1 呛火部位示意图图2 呛火形成的缺陷2 原因分析一方面使用水分快速测量仪对原砂、型芯和铸型的含水量进行实时监控，发现出现呛火的铸件，原砂、型芯和铸型型砂60 mm深处含水量(质量分数)大于0.3%，超出标准要求。

水分可增加浇注时砂型的发气量，因此含水量高是造成铸件呛火关键原因之一。

另一方面当铁液浇注到型腔中，砂型及砂芯在金属液的热作用下，树脂砂受热产生大量的气体，无法正常通过排气通道排出铸型外，也是形成呛火的原因之一。

3 工艺改进综合考虑各方面因素，确定如下铸造工艺和生产操作方法。

146AUTO TIMEMANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺浅谈顶盖横梁拼焊工艺优化及其模块化定位的工作方法董学羽　钟第军　聂嘉上汽通用五菱汽车股份有限公司　广西柳州市　545007摘 要： 本文通过对产销量大的低配车型顶盖合拼的工艺优化，对前横梁、中横梁和后横梁的上件工艺方案及其定位夹具优化，开发新一代中横梁、后横梁的定位夹具，将中横梁、前横梁等零件的定位方法模块化，形成一种整体解决方案，具有较高的应用推广价值。

关键词：顶盖合拼工艺　前横梁　中横梁　后横梁　定位夹具1　引言白车身（如图1）所示通常是下车体总成，侧围总成，顶盖横梁总成，下安装板总成以及尾端板总成等组成，白车身零件装配流程图（如图2）所示。

在SGMW，就市场销量而言，同一车型中非天窗的销量占比较大，本文重点研究顶盖横梁的定位方法，根据以往产线及装备开发经验基础上，利用总拼定位及装备技术，总结出一套适应于不同车型的解决方案。

在顶盖与侧围合拼的形成白车身的工艺方案中，顶盖横梁的上件定位焊接的工艺方案大致如下，顶盖横梁与白车身组拼分解至侧围预装、顶盖分拼实现整体横梁与车身的焊装工艺，该形式主要是针对存在多根横梁的顶盖总成（如图3）结构形式的工艺方案，前、后横梁在预装工位实施与左右侧围的预装后进行定位焊，而除前后横梁外，中横梁在顶盖分拼台实施定位焊后，顶盖外板放在横梁及工装夹具上实施分拼的定位，通过电阻点焊连接，顶盖总成从分拼线转运至主线与车身骨架合拼形成白车身制造工艺，该方案存在问题如下：（1）需要设立顶盖分拼线，每个车型均需要设置此工装夹具定位，需占用专用场地，制造成本高，不利于新车型快速导入；（2）Discussion on the Optimization of Top Cover Beam Welding Process and the Working Method of Modular PositioningDong Xueyu ，Zhong Dijun ，Nie JiaAbstract ： I n this paper, through the process optimization of the top cover assembly of low configuration vehicles with large production and sales, the upper part process scheme and positioning fixture of the front cross beam, middle cross beam and rear cross beam are optimized. The positioning fixture of the new generation of middle cross beam and rear cross beam is developed, and the positioning method of the middle cross beam, front cross beam and other parts is modularized to form an overall solution, It has high application and popularization value.Key words ： t op cover assembly process front cross beam middle cross beam rear cross beam positioning fixture 图1　白车身下安装板总成下车体总成侧围总成顶盖总成尾端板总成顶盖总成图2　总拼白车身零件装焊流程图后端板总成后横梁焊合件左侧围总成右侧围总成前横梁焊合件1#（预装）2#（预装）4#（补焊）5#（补焊）6#（装件定）总拼7#（上顶盖）总拼8#前轮置外板加强主拼台3#下安装板焊合件MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺 时代汽车 不同车型生产要求顶盖分拼台夹具切换，需设置顶盖转运等一系列必要非增值的工艺作业；（3）不同车型的横梁结构差异较大，顶盖分拼台的柔性设计实现存在很大难度。

某微车车架横梁结构及轻量优化改进杨回【摘要】This paper through the commercial minicars frame beam structure optimization, change the way the original pile material type, cancel the two layers of sheet metal parts of bedding face joint welding connection, so as to make the frame beam structure, good material utilization, cost is lower. Compared to the original design, a new beam on the structure more compact and better improve the strength of the beam stiffness.%文章通过对某商用微车的车架横梁进行结构优化，更改原堆材料式的结构方式，取消两层钣金零件大面贴合焊接的连接，从而使得车架横梁结构巧妙，材料利用率好，成本更低。

对比原来设计，新的横梁在结构上更精简，同时有利提升横梁的刚度强度。

【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2016(018)005【总页数】3页(P45-47)【关键词】车身;车架;轻量化【作者】杨回【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007【正文语种】中文【中图分类】TH112随着汽车作为未来主要出行交通工具的发展，越来越多的汽车将走入千家万户。

同时也在一步一步消耗着地球资源。

未来汽车的生产在保证使用强度不变的前提下将会越来越轻，以达到节能减排的目的。

本文通过对某商用车后车架横梁的结构改进，抛砖引玉去提升车架甚至钣金车身的轻量化改进工作，使得整车制造成本的降低，节省社会和自然资源。

结构设计资料：门架钢结构的优化分析步骤第一步：确定门架结构构件的初定截面尺寸，一般则软件根据门架结构的跨确定，也可由设计人员确定。

第二步：采用变截面杆件有限元进行各种工况下的门架结构力学分析、荷载组合，强度及稳定验算。

第三步：根据实际荷载效应，各种约束条件，采用满应力截面优化方法重新优化选择门架结构各杆件截面尺寸。

以上第二步、第三步可反复循环进行，每循环一次即完成优化选择，直到所选截面尺寸与上一次截面尺寸完全一致为止。

第四步：验算门架结构梁、柱各点的变形及满足有关规范的要求，如不满足则按一定的比例参数参照截面满应力优化方法优化调整截面尺寸，再重复第二、三步循环优化，直到门架钢结构所有构件的各点变形满足规定要求为止。

实现截面尺寸满应力优化，其循环次数较多，一般在10次以上方可收敛，而实现门架刚度满足变形要求的截面尺寸优化次数较少，一般1-3次即可满足要求。