范春海

（石家莊中博汽車有限公司，石家莊050800）

1 引言

近幾年客車發(fā)展迅速，已經(jīng)成為汽車工業(yè)中不可缺少的部分?？蛙囓嚿硎且粋€(gè)復(fù)雜的空間薄壁桿件連接結(jié)構(gòu)，為整車受力的主要承載體，其受力情況比較復(fù)雜，特別是在高低不平的道路上行駛時(shí)，易反復(fù)受到扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反復(fù)約束扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[1,2]。如若車身骨架拼裝失控，不但影響車輛的后續(xù)工序，也影響車身的可靠性、安全性等關(guān)鍵指標(biāo)[3]。

本文針對(duì)SQ6730AS校車車身骨架總體拼裝作基礎(chǔ)技術(shù)分析，根據(jù)分析結(jié)果提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，使其具備良好的承載特性，為保證后續(xù)工序和提高整車安全性能，具有一定的意義。

2 SQ6730AS校車的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

車身骨架是為了保證整車強(qiáng)度和剛度，并給內(nèi)外飾零件、部分底盤件提供支撐而構(gòu)成的空間框架結(jié)構(gòu)。骨架的拼裝就是骨架從構(gòu)件的散件到部件、分總成再到總成的制造過(guò)程。

中博SQ6730AS校車為六面體結(jié)構(gòu)，即由前圍骨架總成、后圍骨架總成、左右側(cè)圍骨架總成、頂蓋骨架總成、地板骨架總成組成的六面體。拼裝合攏后，技術(shù)要求如下：各橫截面與兩側(cè)圍骨架Y向尺寸誤差在-2mm以內(nèi)，X向定位尺寸±1mm以內(nèi)，側(cè)圍與前后圍對(duì)接處的前后對(duì)角線誤差15mm以內(nèi)，其余各總成連接后的尺寸誤差要求在±2mm以內(nèi)。

3 SQ6730AS校車骨架分析

3.1 SQ6730AS校車骨架構(gòu)造

SQ6730AS校車骨架主梁大部分是由20#鋼和Q345B異形管組焊而成，骨架焊接工藝為：組對(duì)、焊接、修磨。SQ6730AS校車采用的主要焊接方法是CO2氣體保護(hù)焊。

3.2 SQ6730AS校車骨架焊接情況

骨架各個(gè)連接部位全部為T形接頭，因此存在兩種焊縫形式：角焊縫和平焊縫。因骨架整體結(jié)構(gòu)非對(duì)稱性決定了焊縫分布也不均勻，骨架受到熱源的不均勻加熱，在各個(gè)焊點(diǎn)的焊接熱循環(huán)作用下，必然會(huì)產(chǎn)生焊接變形，并引發(fā)車身焊接件和組裝件的應(yīng)力，焊接應(yīng)力造成車身承載能力下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成焊縫開裂。焊接變形是造成車身外觀質(zhì)量和后續(xù)裝配精度下降的主要原因。

3.3 SQ6730AS校車骨架受力變形情況

車身腰梁直線難以保證，不能保證蒙皮安裝要求。由于焊接的變形和車身骨架的調(diào)運(yùn)在骨架合攏后，左右側(cè)圍骨架裙邊梁受力，放置在生產(chǎn)板鏈上進(jìn)行骨架附件的焊接裝配時(shí)，造成車身骨架腰圍梁在中間部分上弓，嚴(yán)重影響蒙皮的安裝。

4 減少骨架變形的技術(shù)措施

4.1 骨架變形的原因

焊接應(yīng)力，是焊接構(gòu)件由于焊接而產(chǎn)生的應(yīng)力，焊接過(guò)程中焊件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和焊接熱過(guò)程引起的焊件的形狀變化和尺寸變化[4]。焊接過(guò)程的不均勻溫度場(chǎng)以及由它引起的局部塑性變形和比容不同的組織是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。當(dāng)焊接引起的不均勻溫度場(chǎng)尚未消失時(shí)，焊件中的這種應(yīng)力和變形稱為瞬態(tài)焊接應(yīng)力和變形，焊接溫度場(chǎng)消失后的應(yīng)力和變形稱為殘余焊接應(yīng)力和變形。

焊接的實(shí)質(zhì)是一個(gè)裝配過(guò)程，又是一個(gè)復(fù)雜的冶金過(guò)程、熱處理過(guò)程和焊接變形與應(yīng)力的產(chǎn)生過(guò)程。鋼構(gòu)件在未受載荷前，由于施焊電弧高溫引起的變形為焊接變形，包括縮短、角度改變、彎曲變形等[5]。

4.2 減小和防止焊接變形的措施

4.2.1 減小焊接變形的主要方法

①選擇合理的焊接順序；

②盡可能采用對(duì)稱焊縫；

③采用反變形法。

4.2.2 焊接過(guò)程中控制焊接變形的主要措施

①采用反變形法；

②采用小錘錘擊中間焊道；

③采用合理的焊接順序；

④利用工卡具剛性固定；

⑤分析回彈系數(shù)。

4.3針對(duì)SQ6730AS校車采取的改善方案

4.3.1 從技術(shù)源頭上控制

①SQ6730AS校車在設(shè)計(jì)中要從結(jié)構(gòu)角度上盡量減少不必要的焊接，兩根方鋼搭接考慮是否能用異型管或弧桿件來(lái)實(shí)現(xiàn)，力求焊接工作量最少，如圖1所示。合理安排焊縫，盡量使焊縫對(duì)稱于截面中軸。盡量選擇間斷焊和避免焊縫過(guò)于集中。

圖1 改進(jìn)示意

②給出分總成各個(gè)主要部件的定位基礎(chǔ)，相當(dāng)于車輛的絕對(duì)坐標(biāo)，要求工藝、生產(chǎn)以此坐標(biāo)作為基準(zhǔn)或轉(zhuǎn)化，如圖2所示。

圖2 主要部件的定位基準(zhǔn)

③在圖紙中，必須標(biāo)識(shí)出工藝梁的具體位置與焊接方式，如圖3所示。

圖3 工藝梁表達(dá)示意圖

4.3.2 從工藝角度控制和解決焊接變形

①反變形法，即從經(jīng)驗(yàn)分析好結(jié)構(gòu)變形的大小和方向，在裝配前給予一個(gè)相反的變形，使其與焊接變形相抵消。

②焊接順序調(diào)整。針對(duì)腰圍梁處變形，采取按順序進(jìn)行焊接的方式進(jìn)行預(yù)防控制。

③三面焊接進(jìn)行規(guī)范。對(duì)于同一根型材的焊接進(jìn)行規(guī)范，先焊角焊縫，再焊平焊縫，然后焊?jìng)?cè)圍骨架附件。

4.3.3 指導(dǎo)工藝、制造用合理的焊接、拼裝順序以減小變形

①相對(duì)側(cè)圍骨架局部來(lái)說(shuō)，對(duì)稱的焊縫，每個(gè)小矩形管焊接必須按圖1所示1-2-3-4順序來(lái)焊接，焊接過(guò)程中構(gòu)件的慣性矩基本上不變，變形可以大部分抵消，保持構(gòu)件平直。對(duì)整個(gè)骨架來(lái)說(shuō)，本著由中間向外圍依次焊接的原則，在夾緊狀態(tài)下進(jìn)行施焊，讓焊縫盡可能自由收縮，減少焊接應(yīng)力及變形，如圖4所示。

圖4 局部焊接順序

②對(duì)于SQ6730AS校車整車骨架拼裝，應(yīng)采用如下拼裝順序，首先在拼裝臺(tái)上通過(guò)左右側(cè)圍骨架的定位工裝，對(duì)左右側(cè)圍骨架總成進(jìn)行初步定位，然后定位好地板骨架總成，再對(duì)左右側(cè)圍骨架總成和地板骨架總成進(jìn)行精確定位，其次定位好頂蓋骨架總成，再次定位好前圍骨架總成，最后定位好后圍骨架總成，具體如圖5。

此拼裝順序的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)定位地板骨架總成，可以驗(yàn)證左右側(cè)圍骨架總成的Y方向的定位尺寸，然后定位頂蓋骨架總成，與左右側(cè)圍骨架總成就形成了一個(gè)完整的龍門框平面，再定位前圍骨架總成，利用SQ6730AS校車的前圍骨架總成已經(jīng)有一個(gè)龍門框平面對(duì)此拼裝形成的龍門框平面進(jìn)行驗(yàn)證，這樣，即可保證了整車的拼裝定位。

5 結(jié)論

圖5 校車骨架拼裝順序

客車骨架是客車車身的載體，而整車骨架拼裝精度的保證是整車內(nèi)、外飾件裝配達(dá)到技術(shù)要求的前提。總體來(lái)說(shuō)，客車骨架及制作客車骨架的工藝工裝大同小異，但針對(duì)SQ6730AS長(zhǎng)頭校車來(lái)說(shuō)，整車長(zhǎng)度短且造型復(fù)雜是其固有特點(diǎn)，因此，拼裝要求會(huì)高于普通客車。作為一名基層設(shè)計(jì)人員，把握住產(chǎn)品的特性并細(xì)化到工藝、制造，才能將自己設(shè)計(jì)的圖紙轉(zhuǎn)化成良好的產(chǎn)品。