重型載貨汽車廂體形變的研究與對策

吳伍江

摘要：重型汽車在工程建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，如今用戶對重型汽車的質(zhì)量要求越來越高。重型汽車廂體的外觀質(zhì)量成為用戶驗(yàn)收的關(guān)注重點(diǎn)，因此廂體的形變程度決定著整車的質(zhì)量優(yōu)劣。文章從廂體制作過程中的工藝、焊接和裝配等方面進(jìn)行分析，闡述了如何控制廂體形變的機(jī)理。

關(guān)鍵詞：重型載貨汽車；廂體形變；廂體制作；汽車工藝

中圖分類號(hào)：U463文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）07-0023-02

一、問題的提出

汽車工業(yè)中，重型載貨汽車所占的比重相當(dāng)大，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。目前，從我國的重型載貨汽車生產(chǎn)過程來看，整體的產(chǎn)量呈快速上升的趨勢；從國內(nèi)外的需求來看，國內(nèi)對大型矩形廂體的重型汽車需求多，國外對中小型礦用汽車的需求多；從產(chǎn)品質(zhì)量上看，廂體的質(zhì)量對用戶來說在心理上占很大的比重，購車用戶往往很注重廂體外部的平整度和表面油漆漆膜的質(zhì)量。

我公司從2005年開始涉及重型載貨汽車的廂體制作，通過近五年的廂體加工制作過程，發(fā)現(xiàn)廂體在加工過程中產(chǎn)生的形變成為廂體制作過程中的一大難點(diǎn)。廂體表面存在的形變，在后期的噴漆處理過程中很難完全徹底地消除。

二、廂體焊接接頭形式及技術(shù)要求

重型載貨汽車的廂體采用矩形廂體結(jié)構(gòu)，底架采用田字格結(jié)構(gòu)，根據(jù)載重量和裝載物體的特性可設(shè)計(jì)為套梁結(jié)構(gòu)或雙梁結(jié)構(gòu)。廂體的大部分零部件采用冷彎型鋼或沖壓成型件，以槽形截面居多。因此，廂體制作過程中的焊接接頭大部分是T形接頭，其他為對接接頭。

根據(jù)接頭形式，焊接焊縫多為角焊縫。角焊縫要求單面全熔透，對接焊縫要求為雙面密封焊接。根據(jù)焊縫和焊接部位的不同，焊角也有所要求。對縱梁接頭要求比較大的焊角，對主要受力部位的焊角要求加大；對接焊縫一般接頭部位放置于橫梁或豎梁的槽形內(nèi)部，要求對接接頭不能外露，因此對焊縫要求滿焊即可。

三、廂體形變類型、產(chǎn)生部位和原因

（一）縱梁的形變

底架縱梁的形變主要為“旁彎”這種類型。底架縱梁一般采用前縱梁加后懸的搭接結(jié)構(gòu)形式，焊接焊縫焊角大，焊接熱輸入大，冷卻后易產(chǎn)生焊接收縮變形，尤其是雙C型冷彎型鋼對扣焊接這種形式（如圖1所示），焊縫均在縱梁的一側(cè)，焊接完后產(chǎn)生嚴(yán)重的“旁彎”現(xiàn)象，嚴(yán)重的彎曲角度達(dá)10度以上，如圖2所示：

重型載貨汽車的廂體縱梁采用鋼板厚度為8mm、鋼板材質(zhì)為16Mn的冷彎型鋼制作，隨著鋼材深加工工業(yè)的不斷快速發(fā)展，越來越多的焊接冷彎型材被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。如用冷彎焊接矩形方管來代替以前的雙C型冷彎型鋼對扣焊接形式的縱梁結(jié)構(gòu)，極大地降低了縱梁的旁彎變形。

（二）側(cè)板及側(cè)板上橫梁的形變

側(cè)板在拼接過程中有橫向或縱向的拼接焊縫，在焊接完成后會(huì)產(chǎn)生“波浪變形”（如圖3所示）。側(cè)板的拼接往往是在自由狀態(tài)下進(jìn)行，由于受焊接順序和焊接熱輸入的影響，焊接收縮量會(huì)有局部的不同；同時(shí)，板材出廠之后本身就存在一定量的軋制應(yīng)力，在下料切割的同時(shí)又受到切割火焰的熱影響，從而也會(huì)產(chǎn)生一定量的收縮，導(dǎo)致鋼板加工邊緣產(chǎn)生高低不平的“波浪變形”現(xiàn)象。

側(cè)板上橫梁長度都在6米以上，受加工設(shè)備的限制往往需要進(jìn)行拼接，在拼接接頭部位因熱焊接熱影響收縮會(huì)產(chǎn)生“彎曲”變形。側(cè)板上橫梁的彎曲變形主要就是由焊接熱影響而引起，此外在整體吊裝和裝配過程中由于施工人員的操作不規(guī)范也會(huì)引起一定量的變形。

（三）后板的形變

后板主要由槽鋼或沖壓C型型材和鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)簡單，但焊縫都在廂體的外部，制作過程中會(huì)產(chǎn)生四角的“翹曲變形”（如圖4所示）。這種變形就主要受裝配和焊接熱影響共同作用而引起，通過觀察發(fā)現(xiàn)，在工人裝配過程中如果采用的鋼板不平整或沖壓型材不標(biāo)準(zhǔn)，在裝配時(shí)留下的間隙就不一樣，而且在型材的對接接頭處最明顯；因此，在焊接后焊縫收縮量就不同，尤其是型材的對接接頭處，間隙大，接頭焊縫多，導(dǎo)致變形就大，從而制作后產(chǎn)生四角翹曲變形。廂體后板與側(cè)板、底板之間的間隙一般都要求在3mm以下，通常加工過程中很難控制。

（四）前板的形變

前板的制作過程與其他部位有少許不同，同時(shí)裝配有液壓油缸和各種加強(qiáng)板。焊縫都集中在廂體外部，包括各種型材的對接接頭都集中在廂體的外部，因此焊接收縮量也集中在前板的外部，在制作完成后會(huì)產(chǎn)生面向廂體內(nèi)部的“內(nèi)凸”的變形，會(huì)影響前置油缸或其他附件的安裝。

四、控制形變的工藝和技術(shù)措施

綜合廂體形變類型和原因可以看出，各部件的形變的主要因素有：（1）焊接熱影響引起焊接收縮量的不同是各種形變產(chǎn)生的最主要因素；（2）構(gòu)件的質(zhì)量和制作的藝裝配過程對形變量的大小起著重要的作用；（3）部件的裝配吊裝過程對部件的變形有著重要的影響。通過以上分析，我們采取一些工藝和技術(shù)措施來有效地防止或改善廂體的變形。

（一）改變傳統(tǒng)的工藝步驟

起初，我們采用常規(guī)的裝配制作工藝流程，即分部件、分項(xiàng)制作，每部分全部制作完成后再進(jìn)行總裝配。這樣做的結(jié)果導(dǎo)致各部件制作時(shí)存在很大的自由度，每個(gè)部件都產(chǎn)生大量的變形，裝配后無法處理。在經(jīng)過初步試驗(yàn)后，我們改進(jìn)了工藝步驟，即對一個(gè)大的部件，如整個(gè)底架包括縱梁進(jìn)行整體組裝，減少各單位部件的自由度，增加整體剛性，經(jīng)過試驗(yàn)效果非常理想。

（二）合理布置焊接施工順序

廂體制作過程中焊接施工順序?qū)附赢a(chǎn)生的焊接應(yīng)力有著重要的影響。廂體焊縫有平焊縫和立焊縫兩種，若按一般的“從頭至尾”連續(xù)焊接的方式，或者根據(jù)施工方便等情況不加以控制，則焊接應(yīng)力變形非常明顯。生產(chǎn)中我們對焊接順序進(jìn)行了監(jiān)控改進(jìn)，對焊接量大的底架部分，采用先“立焊縫后平焊、先中心后四周”的施工順序，同時(shí)在縱梁中部位置加壓兩三噸重的重物，等焊接收縮完后再去除臨時(shí)設(shè)施。通過測量，底架的形變完全符合技術(shù)要求。側(cè)板及側(cè)板上橫梁、后板和前板的制作我們采用工作平臺(tái)固定側(cè)板的方法，增加側(cè)板的剛性，同時(shí)按照前述的施工順序，側(cè)板的變形也完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

（三）加強(qiáng)型材制作的質(zhì)量控制

廂體的構(gòu)造很大部分是用沖壓或冷彎型材，因此型材的制作質(zhì)量對廂體的制作起著關(guān)鍵的作用。型材的下料尺寸、沖壓或冷彎的預(yù)留量、鋼材的延伸率等參數(shù)，是影響型材合格率的重要因素。生產(chǎn)制作過程中，我們對型材的合格率進(jìn)行全過程跟蹤檢查，在沖壓工藝上對模具設(shè)置尺寸控制機(jī)構(gòu)，以此消除尺寸上的偏差，有效地提高了型材的加工質(zhì)量。

（四）加強(qiáng)吊裝搬運(yùn)監(jiān)督

我們在廂體的制作過程中，吊裝是一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié)。對主要構(gòu)件的吊裝位置的選擇、對吊裝機(jī)具的設(shè)置、吊裝過程中的操作規(guī)范等都對廂體的形變有著重要的影響。制作過程中我們對每個(gè)部件的吊裝部位和可能出現(xiàn)的吊裝變形都進(jìn)行了仔細(xì)的分析，嚴(yán)格規(guī)范了吊裝用具和操作規(guī)范。經(jīng)過采取這些措施，生產(chǎn)工人的施工過程對廂體的保護(hù)意識(shí)得到了提高，從而廂體的形變量也得到了很好的控制。

五、制作過程中需注意的問題

在生產(chǎn)過程中，對構(gòu)件的后期保護(hù)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。我們的工人在生產(chǎn)施工過程中，出現(xiàn)許多隨意踩踏構(gòu)件、亂敲亂碰構(gòu)件表面和隨意堆放大量的設(shè)備或物體。這些行為在一定程度上也造成構(gòu)件的變形，這些變形許多是微小和局部的，一旦產(chǎn)生就很難消除，同時(shí)也影響后期的噴漆質(zhì)量。另外，生產(chǎn)工人的質(zhì)量意識(shí)和對產(chǎn)品的保護(hù)意識(shí)也是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，而企業(yè)往往會(huì)忽視這個(gè)問題，因此在生產(chǎn)過程中要不斷加強(qiáng)對生產(chǎn)工人的過程監(jiān)督和質(zhì)量安全教育。

六、結(jié)語

重型載貨汽車的廂體是整車的重要組成部分，廂體的質(zhì)量對汽車的使用安全和使用壽命起著重要的作用。在廂體的制作過程中，我們運(yùn)用科學(xué)合理的工藝和技術(shù)措施有效地控制了廂體的形變量，一方面讓我們在汽車工業(yè)激烈的市場競爭中贏得了主動(dòng)，另一方面也可以給同行業(yè)者予以借鑒。