巴吉车的钢管加工工艺

巴吉车的钢管加工工艺

做了这么多年的巴吉车,或者说是做了这么多年巴吉车的车架,因为车上大部分东西都是交给专业厂家去做的,连机加和钣金都是出图纸给加工厂做,自己真正做的也就是车架,因此对钢管加工有一些了解。钢管加工也是改装车,造巴吉车,钢管的底层工艺,一些加工经验总结如下,纸上谈兵,供大家参考。

钢管加工其实不是说自己去做钢管,而是把钢管拿回来根据需要进行弯管和坡口,这儿主要谈这两个步骤的加工工艺,当然还有钢管的选用和钢管焊接工艺,打算另辟文章详谈。

不管是照顾外形还是结构需要弯管是不可避免的,当然有人认为车架上最好尽可能使用直管,这样车架的整体强度会更高,事实是因为弯管加工不太容易,特别是没有液压弯管设备的情况下。但是要把巴吉车造型做的漂亮,弯管是不可避免的,并且有时候还需要连续多个弯的弯管,加工的难度会更高,但并不是做不到。这儿提到的弯管完全是针对巴吉车来说,也就是种类很多,但是每一种又不是很多的情况,和批量的弯管加工有所区别,在有量的情况下完全可以针对一种管型做相应的夹具来保证弯管的尺寸和一致性,甚至直接冲压成型,这些加工工艺在巴吉车行业目前还不能实现。

弯管的工艺相对来说要固定一些,设备也比较单一,基本就是弯管机,并且巴吉车车架用的钢管必须要液压的弯管机才能搞定,不管是数控的,自动的还是纯手工控制的。弯管并不困难,但是要把管子角度弯的准是需要积累的,即使是全自动的数控弯管机。因为管子在弯的时候会有变形,有可能会延长一些,好的钢管材料还会有反弹,不同的角度,管径,壁厚这些变化都会有变化,需要弯管工人在实际弯管的过程中统计这些数据,以保证弯管的尺寸准确。

上面都是基本的条件,难度比较大的地方在于一根钢管有多个弯,并且这些弯还不在一个平面的时候操作就更复杂了,需要卷尺或者钢尺测量长度,需要铅垂定位,还需要数显的水平仪找不同平面的相对角度,位置等,当然还需要一个几何观念比较强的工人,而且是立体几何。数控弯管机在一定程度上用机器和传感器替代了上述的工具。一些形状上左右对称的管子的弯还需要考虑弯管的顺序,从中间的弯弯起左右形状会更容易控制一些。

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这根还算是难度一般的多个弯的管子,只是在三个平面上就可以把尺寸标清楚,图纸要反映钢管直段的长度,弯管半径,弯的弧长,弯的角度,和不同平面之间的角度关系,要在图纸上把这些弯表达清楚都不是一件容易的事,更不要说弯出来了,这张图上左上还少了一个角度。实际的弧长可能和图上有偏差,但是可以作为下料时的参考,一般会在总成的基础上留一些余量,即是为了保证弯出来的管子不会太短,也要便于弯管装夹。

以上都还是先弯管再进行坡口的情况,如果是使用激光对钢管进行坡口,需要考虑的因素就更多了,因为激光坡口设备目前只能处理直管,即使你要用的是弯管,也必须在直管状态下坡口。也就是说弯管的时候其实管子两端的坡口已经做好了,这时候不仅要照顾到弯管的角度还要照顾坡口的方向和角度了,在电脑设计的情况下还好可以在钢管弯管的地方做起弧的标记,钢管弯管的时候装参照起弧的标记进行装夹,测量作为参照也是可行的办法。不过这种方法需要更详细的统计,因为只要实际上弯管如果在长度上变化太大了,有一端的坡口基本上是白搭,弯好后依然需要打磨。根据巴哈技术总监BILL的介绍,他现在就是在电脑上把钢管处理好,需要弯管的标记好,然后用激光坡口加工,然后进行弯管,拿回来之后基本不用打磨,连车架焊接夹具都只是辅助,钢管自身就可以进行定位,这也是比较理想的一种加工方式。

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工业用液压弯管机,全自动的或者是双头弯管机结构都大同小异,区别只在加工效率上,一些巴吉车厂家都有这种设备。

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这种弯管机和上面的液压弯管机原理是一样的,只是手动的操作更多一些,强度要弱一些,如果弯管强度不大完全可以胜任,比如上海TONY和一些大学生方程式赛车车队就在用这种弯管机,效率虽然低一些,但是可以把管子弯出来,弯管角度和尺寸都还能保证。

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这也是一种弯管机,貌似建筑工地上使用比较多,图片上的加了液压系统,还有人工加压的一种,价格不高,市面上都能买的到,但是从上次给北极星改装车子时我自己实际操作来看效果实在是不怎么样,主要是你很难预测这种弯管机出来的角度,并且弯的部分变形特别厉害,不怎么建议使用。但是我在云南雄风的宣传视频上看到了这种设备的身影,我想说的是即使你用了,你完全可以不放在视频上让我们都看到。

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最后一种方案是请上面的妹纸手工来弯管。

相对于弯管来说坡口是另一件令人头大的加工步骤,不可避免,并且坡口的形状和长度多样,有多个钢管交接的情况工人看了都想撞墙。坡口如果做好了,放在车架焊接夹具里会很舒服,焊接难度也会小一些,根据我们以往的经验,有些钢管往夹具上放之间总要打磨半天,放的时候还要锤子侍候,有时候为了把几根钢管拼在一起恨不得十八般兵器都用上,下面用一个简单的结构分析各种坡口加工的工艺。

tri_assm这是我做的一个简单的结构,主要是测试激光坡口精度的,外框架是一个三角,左右两个角分别是45度和60度,侧面有一根管子和45度的垂直相交,另外一边平分120度的角,然后中间穿一根细管,这种穿管的结构暂时还没有在哪一家的车子上看到,因为除了激光加工之外,别的工艺把这个通孔加工出来要么难度太大,要么代价太高,仅作为参考。

fish_mouth这就是右边的那根管子和左边的那根交接的坡口,图纸上拉伸切除出来一般都是这个样子,切口很锋利,要加工成这个口我接触的有三种方式。

第一种是铣口,不管是用数控铣床还是专用的卧式钢管铣口机器,结果都是一样,把钢管以一定的角度送到和钢管一样粗细的旋转的波刃铣刀上,直到把坡口部分铣出来,铣好的坡口和这个图上的钢管坡口几乎没有什么两样。

notch_bit波刃铣刀,一般都是拿对应规格的刀来铣钢管,用大一号的规格铣速度会快一些,但要控制切削量。铣管专用的卧式铣床结构非常简单,基本上就是大功率电机,减速器,联轴器,铣刀夹头,高低挡控制器,钢管装夹虎钳,角度刻度盘等组成。

这种铣口方式比较稳定,只是速度一般,尺寸的一致性也是一般,比较晕的是铣好后需要大量的人工去打磨铣管中出现的飞边毛刺等。这种工艺相当于把钢管切除的部分变成了铁屑,不是一种理想的加工方式。

第二种铣口方式要比第一种好一些,因为不需要把钢管切除部分变成铁屑,国内有人做过类似的设备,E族上有人用了感觉还可以,我们曾经在钻床上尝试过这种工艺,因为不理想最终放弃。

jmr-notcher这种铣口就是用和钢管对应尺寸的开孔器在钢管开一个孔,市面上能买到的开孔器对付角度比较大的铣口都有深度不够的问题,还好开孔器可以锯开然后用钢管加长,这是美利坚的牛人们干的事。在国内的情况是要买一只像样的开孔器都很困难,买回来的开孔器开玻璃钢都用不久,更别提开钢管了。这种加工因为不行需要把切除的部分完全变成铁屑,总算是一些进步,或许也可以用来批量生产,但是看起来总像是一玩具。

第三种铣口方式比较古老,在没有专用设备的情况下钢管坡口加工也是可以实现的,那就是用角磨机或者砂轮机来打磨,大家应该都比较熟悉,图就不上了,除非条件实在有限,钢管数量很少,这种加工工艺并不值得推荐。因为磨坡口特别耗人工,效率是所有坡口工艺中最低的一种,磨出来的坡口可以做到很高的精度,比如TONY想出的办法是把坡口的钢管展平,然后打印出来一比一的图纸,然后包在钢管上由工人根据图纸上的轮廓打磨,这样出来的钢管坡口效果是完全可以保证的,只是不适合批量制作,人为因素比较多,一致性也比较难控制。但是了解下来国内改装厂包括做车的工厂以这种方式处理坡口的大有人在,我想说的是这种古老的工艺是可以改进的,因为效率低下会直接削弱产品的竞争力。

目前来看替代前面三种铣口加工工艺的只有激光坡口了,在美国用激光坡口的工艺加工一台车架和在中国用传统的方式加工同样一台车架的成本已经相差很少了,因为自动化程度很高。以BILL为例,6台车的钢管连坡口加弯管一个星期可以搞定,钢管拿回来之后放在夹具上焊接坡口部分基本上不需要打磨,如果在一些关键的钢管坡口上进行合理的定位,焊接工人甚至都不需要自己去量尺寸找钢管交接的位置,这样连焊接的时间都可以节省不少。。

激光设备在国内已经可以买得到,激光源不同,机器的做工性能不同价格差异也比较大,就像汽车有保时捷911和奇瑞QQ一样。进口的先不提了,起价一般在百万美元,国产的做工精良的机器如和和机械的激光切管机报价也要300W以上,不仅可以搞定圆管,而且可以切方管,矩形管等各种异型管,而且有自动送料的功能,而由平板激光切割机加装相贯线装置的管板两用机器,40-50W也能买得到,切管功能相对单一,切方管已经是一个挑战。

去年年底天合特种车打算引进激光切管机设备,我协助考察了国内十多家的设备,个人认为管板两用的机器还是比较适合巴吉车制作加工的,虽然只是使用固体激光,虽然使用成本有点高,但是强度比较小,并且同时可以搞定平板的钣金的切割,自己使用比较便利,当然如果不计较这点设备成本上和和的专业切管设备那是最好不过了。

IMG_20121106_113405去年在上海的设备展上和和机械的激光切管机现场切出来的钢管样品。

激光切出来的坡口和以上各种工艺加工出来的坡口是不一样的,因为激光能切割的厚度有限,正常情况下爱激光头应该垂直于切割表面,也就是说在输入到激光切管机里的钢管坡口必须做到这一点。设备的定位不同,机器配套的软件易用性在钢管坡口的处理上就体现出来了,和和机械的设备根据我现场了解可以直接读取三维数模图纸,并且使用机器自带软件可以直接建模,拉伸切除后坡口部分软件自动处理成激光可以加工的坡口形式,大多数进口机器的操作与这个类似。而管板两用机器一般使用两种软件,一种是和切平板的软件共用,钢管的坡口除了做成和钢管表面垂直外还必须把钢管展成平板形式,然后设备才能识别加工;另外一种稍微进步一些,可以读取dxf的三维线框进行加工,但是图纸的坐标定位,方向等都必须严格按照软件的要求设置好,否则就不知道会切成什么样子。

fish_mouth_laser上面一根钢管坡口处理好的形状,注意观察坡口的任意位置和钢管内外表面都是垂直的,其实和平板的钣金是一个概念,只要切到一点,这部分料就全部除掉。

fish_mouth_laser_flatten同一根钢管展平的样子,在这个基础上做成工程图,得到dxf的线框就可以上机器切割了。

激光切管机引进比较困难的地方就是上面提到的钢管坡口的处理,每一根钢管上每一个坡口都要处理成机器可以读取的格式,直管做到这一点问题还不是很大,但是弯管就有一些难度了,因为上面提到的激光切管机都不能切弯管,必须先把两端的坡口切好,然后才能进行弯管,而弯管后的长度会因为钢管的材质外景和弯的角度有变化。电脑上完美无缺的图纸做出来的钢管可能会偏差很多,特别是弯比较多的管子。针对这一问题只有一种办法可以解决,那就是多次试验,然后了解钢管在弯的时候长度变化规律,然后在弯之前根据这些规律对钢管的长度进行调整。弯管两端的坡口需要根据弯的角度和坡口方向重新计算做成激光可以加工的直管坡口形式,单一弯的管子还好处理一些,多个弯,多个平面的弯处理起来会比较头大。