机械结构件供应商如何应对工程机械行业轻量化转型？任特机械给出实践样本

2025年5月28日，湖南任特机械制造有限公司与工程车辆事业部达成战略合作，针对某新型电动挖掘机底盘结构件开展联合开发。通过优化材料选型与连接工艺，实现关键部件减重18%，同时满足高强度工况要求。这一合作标志着机械结构件供应商任特机械在工程机械结构件轻量化领域的技术突破。

一、行业需求与技术挑战

随着工程机械电动化进程加速，主机厂对结构件提出两大核心需求：

1. 轻量化：某型号电动挖掘机要求底盘总重控制在1.2吨以内（较燃油版减重25%），传统钢板焊接方案难以达标；

2. 高刚性：电池舱区域需承受动态载荷冲击，抗扭刚度需提升至≥18000Nm/°。

任特机械技术团队通过有限元分析发现，原设计存在两大瓶颈：

• 采用Q355B钢材的箱型结构件壁厚冗余度达15%；

• 焊接接头疲劳强度不足导致寿命周期缩短。

二、机械结构件供应商解决方案与实施路径

针对上述问题，任特机械提出三项关键技术改进：

1. 材料替代方案

• 主承力框架采用22MnB5硼钢（抗拉强度1500MPa），通过激光拼焊工艺将壁厚从12mm减至8mm；

• 非承力部件使用Q460NQR2耐候钢，替代传统Q355B，减少防腐涂层用量30%。

2. 拓扑优化设计

• 运用ANSYS Workbench进行多目标优化，在电池舱区域增加加强筋密度（从15条/㎡增至22条/㎡）；

• 采用镂空式支架结构，使整体重量分布均匀性提升22%。

3. 连接工艺创新

• 开发摩擦搅拌焊接（FSW）新工艺，替代传统弧焊，接头强度提升18%；

• 引入自冲铆接（SPR）技术，解决异种材料连接处的应力集中问题。

三、机械结构件供应商合作成果与行业价值

经过三个月联合开发，项目取得以下进展：

1. 性能达标

• 底盘总重降至1180kg，较目标值低1.6%；

• 疲劳寿命测试达到10,000小时无裂纹（行业标准为8000小时）。

2. 成本控制

• 材料成本降低12%，加工工时减少18%；

• 通过模块化设计，装配效率提升25%。

3. 产业链协同

• 建立《工程机械轻量化结构件设计规范》，覆盖12类常用部件；

• 向上游钢材供应商反馈材料性能数据，推动定制化高强钢研发。

结语
从箱型结构优化到连接工艺革新，机械结构件供应商湖南任特机械制造有限公司通过系统性技术方案，为工程机械行业轻量化转型提供实践参考。这种以主机厂需求为导向、以数据驱动的技术协作模式，正推动产业链向高效协同方向发展。