【加工机床】商用车领域中的轻量化设计 ：EMAG 针对卡车差速器开发整体生产解决方案

前  言

当“轻量化设计”一词被用于汽车生产时，其通常与乘用车有关，很少会指商用车。然而，卡车传动系统中所需的大型和重型部件均有减轻 重量，降低成本的潜力。最近，一家北美供应商 展示了 EMAG LaserTec 公司的激光焊接整体生 产系统可提供的可能性和优势。针对卡车差速器 的生产，该商用车供应商目前正在使用 EMAG 生产系统，将三个独立部件焊接在一起，由此可 省去大约 40 处昂贵的螺栓连接成本。那么这条 生产线都涉及哪些工艺？

  

这些部件重达130公斤，直径最大可达600毫米 

来自壳牌对商用车的研究预测，在2040年之前，上路的商用车数量仍会继续快速增长。该研究称，德国每年新登记的商用车数量会从现今的 290000 辆增至 344000 辆，到 2040 年车 辆总数将近350万辆（现今 :290 万辆）。同时， 我们还将继续看到为实现气候目标而推动节能的 努力，以及要求制造商开发更经济的汽车的政治 压力。对此，一个能让制造商在商用车领域实现 轻量化设计的系统将会改变游戏规则。许多卡车制造商很自然地把重点放在成熟的乘用车轻量化 系统上，这些系统使得生产成本大幅降低，重量 大幅减轻，而这正是激光焊接发挥作用的地方。多年来，激光焊接在乘用车传动系组件的生产中 一直不可或缺。

如今，焊接连接已在许多地方取 代了螺栓连接。即使无法减轻工件的重量，也可 以通过省去昂贵的螺纹连接来提高成本效益。例 如，一些先进的双离合变速器上已使用的激光焊 接焊缝数量总数不少于 16 条，分别用在各种齿 轮、双离合器和差速器。在此背景下，该北美 商用车供应商会委托 EMAG LaserTec 也不足为 奇，因为激光焊接整体生产系统的相关开发正是 这家位于施瓦本格明德 (Schw?bisch Gmünd) 附近霍伊巴赫 (Heubach) 的企业的强项。“客户 之所以了解我们，是因为他在其他应用领域使用 了 EMAG 机床。他的目标是生产一种更轻、更经 济的卡车差速器。对我们来说这是一项理想的任 务，即使我们是首次在卡车领域完成此类项目”， EMAGLaserTec 总经理 Dr. Andreas Mootz 博 士解释说。“对客户而言，最为至关重要的一点 就是作为系统供应商，我们是否具备高水平的专 业知识和能力。我们研发的激光焊接工艺链，可 从根本上简化客户方规划工作，并同时确保安全 高效的工艺进程。”

清洗、压装、焊接和检测集成在一条生产线内

激光焊接整体生产系统的开发展现出 EMAG LaserTec 在市场上真正独特的优势。

该生产线展示了卡车差速器生产的完美节 拍流程，差速器总共包括三个独立部件 : 两个壳 体部件和一个齿轮。这些部件各重达 130 公斤， 直径最大可达 600 毫米。详细工艺流程如下 ：

◆ 通过两个独立上料工位进料之后，两个壳 体部件和齿轮会经过 EMAG 激光清洗设备 – 这 是一套自主研发的新型系统，已具有标准化机床 的特性。清洗过程非常快捷，采用激光束除去所 有残留物，例如冷却剂或防腐剂。 

◆ 然后机器人会从激光清洗机中取出部件。通过感应加热将齿轮预热，之后将其送入压装工 位（使用 EMAG eldec 的低频感应电源进行预 热）。两个壳体被直接送入压装工位，与齿轮压 装在一起。该过程配有力 / 位移监控。 

◆ 此时部件已准备好进行焊接 – 机器人会将 其送至 EMAGELC 600 机床。轴向夹紧之后，通 过两次焊接把壳体封闭，并将齿轮与壳体连接。

◆ 埃马克超声波检测系统会自动检查焊接接 头质量 – 这是焊接过程中的关键步骤，对于专家 们来说这和工件加工同等重要。

该工艺研发在短短 12 个月内就已完成！这 段时间里，EMAG LaserTec 的专家必须克服一 些工艺技术上的难题，，毕竟，焊缝两侧材料分 别为铸铁和渗碳钢且焊接深度需要很深，这里我 们采用 8KW 的固体激光器并添加焊丝来对其进 行焊接。此外，生产系统的规模也令人印象深刻 : 整个系统由两个激光清洗工位、一个加热工位、 一个压装工位、ELC 600 机床和超声波检测工位 构成，它们与复杂的进料装置以及两台工业机器 人相连。

市场上的独特优势

“这个项目的开发完美地阐释了我们是如何 工作的”，Mootz 先生谈到激光焊接整体生产系 统时说道。“我们始终会从部件及其组件出发，开发加工节拍与控制均具有竞争力的工艺流程。最终交付高生产效率和工艺稳定的 ‘客户定制解 决方案’。” EMAG LaserTec 凭借其在传动驱动 组件领域的丰富的经验和知识而出类拔萃–已累 计交付超过 160 套 ELC 系统。EMAG 是激光焊 接差速器领域的全球市场引领者。另一决定性因 素是基于模块化的埃马克工程开发，它依赖于各 种已经验证的部件。最后还有重要的一点，在机 床自动化中获得的经验在设计和生产此类系统时 也提供了更多的优势。霍伊巴赫 (Heubach) 的 专家们确信这是商用车领域的技术发展方向，因 为生产中的总体成本压力和对经济型车辆的需求 将会持续增长。“无论如何，我们认为自己在这 一领域处于有利位置”，Mootz 先生最后强调。

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