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商用車領(lǐng)域中的輕量化設(shè)計(jì) ：EMAG 針對卡車差速器開發(fā)整體生產(chǎn)解決方案

2020-5-8 來源：埃馬克（中國）機(jī)械有限公司作者：-

當(dāng)“輕量化設(shè)計(jì)”一詞被用于汽車生產(chǎn)時(shí)，其通常與乘用車有關(guān)，很少會(huì)指商用車。然而，卡車傳動(dòng)系統(tǒng)中所需的大型和重型部件均有減輕重量，降低成本的潛力。最近，一家北美供應(yīng)商展示了 EMAG LaserTec 公司的激光焊接整體生產(chǎn)系統(tǒng)可提供的可能性和優(yōu)勢。針對卡車差速器的生產(chǎn)，該商用車供應(yīng)商目前正在使用 EMAG 生產(chǎn)系統(tǒng)，將三個(gè)獨(dú)立部件焊接在一起，由此可省去大約 40 處昂貴的螺栓連接成本。那么這條生產(chǎn)線都涉及哪些工藝？

這些部件重達(dá)130公斤，直徑最大可達(dá)600毫米

來自殼牌對商用車的研究預(yù)測，在2040年之前，上路的商用車數(shù)量仍會(huì)繼續(xù)快速增長。該研究稱，德國每年新登記的商用車數(shù)量會(huì)從現(xiàn)今的 290000 輛增至 344000 輛，到 2040 年車輛總數(shù)將近350萬輛（現(xiàn)今 :290 萬輛）。同時(shí)，我們還將繼續(xù)看到為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)而推動(dòng)節(jié)能的努力，以及要求制造商開發(fā)更經(jīng)濟(jì)的汽車的政治壓力。對此，一個(gè)能讓制造商在商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 輕量化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將會(huì)改變游戲規(guī)則。許多卡車制造商很自然地把重點(diǎn)放在成熟的乘用車輕量化系統(tǒng)上，這些系統(tǒng)使得生產(chǎn)成本大幅降低，重量大幅減輕，而這正是激光焊接發(fā)揮作用的地方。多年來，激光焊接在乘用車傳動(dòng)系組件的生產(chǎn)中一直不可或缺。

如今，焊接連接已在許多地方取代了螺栓連接。即使無法減輕工件的重量，也可以通過省去昂貴的螺紋連接來提高成本效益。例如，一些先進(jìn)的雙離合變速器上已使用的激光焊接焊縫數(shù)量總數(shù)不少于 16 條，分別用在各種齒輪、雙離合器和差速器。在此背景下，該北美商用車供應(yīng)商會(huì)委托 EMAG LaserTec 也不足為奇，因?yàn)榧す夂附诱w生產(chǎn)系統(tǒng)的相關(guān)開發(fā)正是這家位于施瓦本格明德 (Schw?bisch Gmünd) 附近霍伊巴赫 (Heubach) 的企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)。“客戶之所以了解我們，是因?yàn)樗谄渌麘?yīng)用領(lǐng)域使用了 EMAG 機(jī)床。他的目標(biāo)是生產(chǎn)一種更輕、更經(jīng) 濟(jì)的卡車差速器。對我們來說這是一項(xiàng)理想的任務(wù)，即使我們是首次在卡車領(lǐng)域完成此類項(xiàng)目”， EMAGLaserTec 總經(jīng)理 Dr. Andreas Mootz 博士解釋說。“對客戶而言，最為至關(guān)重要的一點(diǎn) 就是作為系統(tǒng)供應(yīng)商，我們是否具備高水平的專業(yè)知識和能力。我們研發(fā)的激光焊接工藝鏈，可從根本上簡化客戶方規(guī)劃工作，并同時(shí)確保安全高效的工藝進(jìn)程。”

清洗、壓裝、焊接和檢測集成在一條生產(chǎn)線內(nèi)

激光焊接整體生產(chǎn)系統(tǒng)的開發(fā)展現(xiàn)出 EMAG LaserTec 在市場上真正獨(dú)特的優(yōu)勢。

該生產(chǎn)線展示了卡車差速器生產(chǎn)的完美節(jié) 拍流程，差速器總共包括三個(gè)獨(dú)立部件 : 兩個(gè)殼體部件和一個(gè)齒輪。這些部件各重達(dá) 130 公斤，直徑最大可達(dá) 600 毫米。詳細(xì)工藝流程如下 :

. 通過兩個(gè)獨(dú)立上料工位進(jìn)料之后，兩個(gè)殼體部件和齒輪會(huì)經(jīng)過 EMAG 激光清洗設(shè)備 – 這是一套自主研發(fā)的新型系統(tǒng)，已具有標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床的特性。清洗過程非常快捷，采用激光束除去所有殘留物，例如冷卻劑或防腐劑。

. 然后機(jī)器人會(huì)從激光清洗機(jī)中取出部件。通過感應(yīng)加熱將齒輪預(yù)熱，之后將其送入壓裝工位（使用 EMAG eldec 的低頻感應(yīng)電源進(jìn)行預(yù) 熱）。兩個(gè)殼體被直接送入壓裝工位，與齒輪壓裝在一起。該過程配有力 / 位移監(jiān)控。

. 此時(shí)部件已準(zhǔn)備好進(jìn)行焊接 – 機(jī)器人會(huì)將其送至 EMAGELC 600 機(jī)床。軸向夾緊之后，通過兩次焊接把殼體封閉，并將齒輪與殼體連接。

. 埃馬克超聲波檢測系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢查焊接接頭質(zhì)量 – 這是焊接過程中的關(guān)鍵步驟，對于專家們來說這和工件加工同等重要。

該工藝研發(fā)在短短 12 個(gè)月內(nèi)就已完成！這段時(shí)間里，EMAG LaserTec 的專家必須克服一些工藝技術(shù)上的難題，，畢竟，焊縫兩側(cè)材料分別為鑄鐵和滲碳鋼且焊接深度需要很深，這里我們采用 8KW 的固體激光器并添加焊絲來對其進(jìn) 行焊接。此外，生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模也令人印象深刻 : 整個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)激光清洗工位、一個(gè)加熱工位、一個(gè)壓裝工位、ELC 600 機(jī)床和超聲波檢測工位構(gòu)成，它們與復(fù)雜的進(jìn)料裝置以及兩臺(tái)工業(yè)機(jī)器人相連。

市場上的獨(dú)特優(yōu)勢

“這個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)完美地闡釋了我們是如何工作的”，Mootz 先生談到激光焊接整體生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)說道。“我們始終會(huì)從部件及其組件出發(fā)，開發(fā)加工節(jié)拍與控制均具有競爭力的工藝流程。最終交付高生產(chǎn)效率和工藝穩(wěn)定的 ‘客戶定制解決方案’。” EMAG LaserTec 憑借其在傳動(dòng)驅(qū)動(dòng) 組件領(lǐng)域的豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識而出類拔萃–已累計(jì)交付超過 160 套 ELC 系統(tǒng)。EMAG 是激光焊接差速器領(lǐng)域的全球市場引領(lǐng)者。另一決定性因素是基于模塊化的埃馬克工程開發(fā)，它依賴于各種已經(jīng)驗(yàn)證的部件。最后還有重要的一點(diǎn)，在機(jī) 床自動(dòng)化中獲得的經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)此類系統(tǒng)時(shí) 也提供了更多的優(yōu)勢。霍伊巴赫 (Heubach) 的專家們確信這是商用車領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向，因為生產(chǎn)中的總體成本壓力和對經(jīng)濟(jì)型車輛的需求將會(huì)持續(xù)增長。“無論如何，我們認(rèn)為自己在這一領(lǐng)域處于有利位置”，Mootz 先生最后強(qiáng)調(diào)。

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