汽車底盤是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛的重要汽車部件。由于不同車型底盤上的配置不同而使得底盤縱梁的形狀、尺寸及孔的數量、大小及分布亦會不同，因此車型的多樣化以及發動機等核心零部件的更新換代等變化都對底盤廠家產生影響。直到20世紀80年代中期,大批量生產的專業制造廠家主要還是靠大噸位壓力機一次沖壓成形。這種大型壓力機的投資巨大，而針對一種車形的一套沖壓成型模具從設計到生產，周期很長，一般要半年以上，制造成本也很昂貴，在新車型的試制過程中會大大增加產品開發的成本和風險。而中小型汽車生產廠家就只能靠使用搖臂鉆床劃線靠模來完成，不僅勞動生產率低，而且精度差，勞動強度極大。激烈的市場競爭，對汽車生產設備提出了更高的要求，于是，一種新型高精度、高效率的縱梁數控加工設備應運而生，這就是汽車縱梁數控沖孔生產線。

汽車縱梁數控沖孔生產線是一種數控自動化、柔性化的生產制造設備，它是集機械制造、數控技術、光電技術、通信技術、液壓控制技術、氣動控制技術于一體的綜合加工設備，通過應用計算機控制技術、微電子技術、自動編程技術和遠程監控技術以及精密制造技術，使整個生產過程達到高效率、高精度的自動化生產，大大降低了勞動強度，是既能實現大批量生產又能對多品種小批量的汽車縱梁進行柔性化生產的數控生產線。

國外發展的歷史與現狀

20世紀80年代后期，歐洲開始在汽車底盤縱梁孔的生產中引進數控沖孔生產技術。當時主要有兩大技術模式：一種是轉塔式模具結構形式數控液壓縱梁沖，另一種是直列模具結構形式數控液壓縱梁沖。

當時轉塔式數控沖床在鈑金行業中已得到實際應用，技術也日臻成熟，而轉塔式數控沖床模具的標準化和生產制造的柔性化又是汽車縱梁生產中所希望得到解決的。由于汽車縱梁長度較長，材質也與鈑金行業中的不同，如將轉塔式數控沖床加以改進，采用全自動吸盤上下料，沖壓能力就可大幅提高，采用液壓動力達到80～120t的沖壓能力，就可滿足縱梁的柔性化生產要求。

由于轉塔式模具結構形式數控液壓縱梁沖結構不能適應U形縱梁的生產，所以直列模具結構形式數控液壓縱梁沖在后來得到了更廣泛的應用。國外生產廠家主要有比利時索能公司、美國Beatty公司、德國Rasikin公司、意大利FICEP公司等，其中比利時索能公司最具代表性，其設備（見圖1）有如下獨到之處：

圖1 比利時索能公司數控三面縱梁沖孔生產線

該生產線的加工對象是U形槽梁，可進行三面沖孔加工，所以其主機的結構已與轉塔式縱梁沖完全不同。其整條線一般是由4臺沖孔主機、3套送進機構及料輥支撐和自動上下料裝置組成。4臺沖孔主機包括800kN縱梁前翼面沖孔機（press1）、800kN腹面快速沖孔機（press2）、1800kN腹面大孔沖孔機（press3）和800kN后翼面沖孔機（press4）各一臺，其沖孔主機模具結構形式也摒棄了原來的轉塔式結構，而是采用直列式結構形式，選模不再是轉動大轉盤來完成，而是由氣缸抽拉小小的墊塊來完成，大大提高了選模速度；主機床身及送進機構均采用伺服電機驅動，精密導軌絲杠傳動，為了補償縱梁縱向彎曲及橫向扭曲所引起的尺寸偏差，每臺沖孔主機模具的模位前均有3～6組線性絕對值編碼器以保證沖孔位置精度；控制系統采用軸控制模塊及PLC控制對多個伺服電機軸及精確定位編碼器及其他輔助功能進行協調控制，軟件由索能公司自主開發，使整條生產線效率大大提高，索能公司三面沖孔生產線加工一根長12000mm 、寬300mm、高80mm、三面孔數300個的U形槽梁僅需要8min。由于該設備可將U形槽梁三面的孔一次完成，所以生產廠家可省去后面的成形工藝而直接購買成形梁進行加工即可，這樣也能為企業降低投資成本和投資風險，尤其是在新產品的試制階段，更能體會到其帶來的好處。荷蘭的DAF卡車集團、德國的M.A.N.集團、意大利的IVECO汽車集團、瑞典的VOLVO集團、美國的TOWER 公司、韓國的HYUNDAI汽車集團等全球著名汽車制造商都在近十年左右使用了索能公司的3D U形槽梁數控三面沖孔生產線。

我國縱梁生產線的引進、開發與應用

由于汽車工業的快速發展，競爭的不斷加劇，我國的汽車生產廠家過去少品種、大批量的生產方式也已遠遠不能滿足現在的市場需求。我國在20世紀90年代后期引進了兩條數控縱梁沖孔生產線，一條是二汽集團車架廠引進的德國Rasikin公司生產的第一條也是最后一條數控縱梁平板沖孔生產線，另一條是江淮汽車廠引進的意大利FICEP公司生產的數控縱梁平板沖孔生產線。雖然現在看起來這些生產線在某些方面技術并不是十分成熟，但這兩條生產線技術的引進還是為企業帶來了很好的經濟效益，也為我國汽車縱梁的生產提供了新的工藝思路。

進入21世紀，微電子技術和信息通信技術的快速發展為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業裝備的數控化、自動化、柔性化呈現蓬勃發展的態勢。現在國內引進使用最多的是比利時索能公司生產的3D U形槽梁數控三面沖孔生產線。在最近的兩、三年時間里，已進口5條該生產線，其中包括東風汽車公司卡車生產部和濟南重汽集團分別購買了這樣的數控三面縱梁沖孔線各2條，2004年11月，北汽福田汽車股份有限公司歐曼重型汽車沖壓廠購買了這樣一條數控三面縱梁沖孔線。從引進的項目來看，主要應用于重型卡車底盤縱梁的生產。

我國的汽車平板縱梁數控沖孔生產線最早是在2000年開始借鑒國外的技術并結合中國國內汽車企業現狀著手研制開發的。目前，國產數控縱梁沖孔生產線已有40多條，先后在一汽集團、二汽集團、重汽集團及其下屬汽車制造廠以及江淮汽車、北汽福田、山東時風集團、南京依維柯、亞星-奔馳等20多家汽車及配件生產廠家得到應用。數控縱梁生產線生產廠家以濟南鑄造鍛壓機械研究所開發的最早，開發品種最多。

由于我國汽車工業起步比較晚，各企業的生產技術水平參差不齊，對汽車縱梁數控沖孔生產線的要求也各不相同，因此迄今為止，為滿足不同用戶的需求，汽車縱梁數控生產線就目前應用情況大致可分為平板沖和U形槽梁沖兩大類，而平板沖又可依照主機床身結構分為開式床身和閉式床身兩種，按照模具結構來分有轉塔式模具庫和直列式模具庫兩種。

第一臺汽車平板縱梁數控沖孔生產線的誕生

我國第一臺自己設計生產制造的汽車平板縱梁數控沖孔生產線是濟南鑄鍛機械研究所捷邁數控公司于2001年5月為江淮汽車生產的STPP-8010型閉式床身轉塔模具結構形式的數控平板縱梁沖孔生產線（見圖2）。

圖2 我國第一臺平板縱梁數控沖孔生產線STPP-8010型

生產線的主要特點：

1、主機采用閉式結構由主、副床身組成，主床身固定不動，其內部有一副輕巧的床身結構，其上安裝有模具庫及沖壓油缸，沖壓力通過油缸和下模座直接傳到主床身上，高剛性的主床身承受沖壓力。副床身移動為滾動摩擦，滾珠絲杠直接驅動，移動速度快，達50m/min。

圖3  汽車U型縱梁數控沖孔線

2、液壓系統為雙泵雙壓系統，主油缸為復合式結構，根據沖孔大小確定沖壓力的大小，這樣不僅效率提高而且對整個床身的受力有很大好處。

3、縱梁送進夾鉗為可浮動式結構，這樣就避免了由于梁本身的彎曲變形而使得夾鉗在送進過程中受較大的外力。夾鉗具有自動避讓功能，達到縱梁加工無死區。

4、模具結構為轉塔式模具庫形式，這是當時數控沖床普遍采用的較成熟的模具結構形式，維護簡便，裝拆方便。

圖4  汽車縱梁數控沖孔線

5、自動編程采用分組優化、刀具優化、路徑優化等多種優化方法，以減少換刀次數和空程長度。

汽車縱梁數控三面沖孔生產線

該生產線的投入使用為企業帶來了效益，提高了企業的市場競爭力。在嘗到了數控縱梁生產線所帶來的好處后，江淮汽車于2005年9月又購買了濟南鑄鍛機械研究所的第二條數控平板縱梁生產線。象這樣在使用了第一條后，又想買第二條第三條的廠家還有很多。

相信隨著科學技術的不斷進步以及汽車工業的不斷發展，汽車縱梁數控沖孔生產線技術會更加成熟與完善，設備制造企業會提供更多高效、高精度、柔性化、人性化、自動化程度更高、性價比更高的生產線滿足汽車生產的需求。

原載AI《汽車制造業》雜志