淺議客車車身的焊接加工技術(shù)

朱 波，唐碧秋，唐 焱

（桂林電子科技大學 機電工程學院，廣西 桂林 541004）

車身焊裝，是客車制造過程中重要組成部分?？蛙囓嚿硌b焊，是客車車身三大制作工藝過程（焊裝、涂裝和總裝）的第一步。

客車車身由金屬框架、蒙皮覆蓋件及裝飾件等構(gòu)成。金屬車身是其他部件的載體，承載著車身的負荷，既要保證足夠的強度，又起到密封、造型、裝飾等作用。

車身整體品質(zhì)與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)，也與車身生產(chǎn)制作品質(zhì)密不可分。車身的焊裝，是一項復雜的系統(tǒng)工程。將車身散件組裝成分總成，再由分總成組焊成車身總成，需要很多工位和大量人力協(xié)同工作才能完成。其中的生產(chǎn)工藝方法、設(shè)備水平、焊接品質(zhì)、檢測等各種因素，都會對車身品質(zhì)產(chǎn)生影響。因此，詳細探討客車車身焊裝工藝，對提高客車制造水平有著重要的意義。

1 客車車身焊裝技術(shù)概述

1.1 焊裝的特點

客車生產(chǎn)是汽車產(chǎn)業(yè)的一部分，同汽車制造工業(yè)有較多相同之處。但是，由于客車車身結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)批量與轎車及貨車相比有著明顯的差異，因此客車車身焊裝生產(chǎn)也具有很多不同的特點。

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?？蛙囓嚿斫Y(jié)構(gòu)根據(jù)車型分類不同，其結(jié)構(gòu)也有較大區(qū)別，7 m 以下的客車，車身結(jié)構(gòu)型式與轎車相似，一般采用承載式車身，車身構(gòu)件為薄板沖壓件，較少采用骨架結(jié)構(gòu)。而7 m 以上的大中型客車，則多采用骨架蒙皮結(jié)構(gòu)。骨架承載，蒙皮覆蓋件只起裝飾作用。

（2）工藝特點?？蛙囓嚿聿牧?，主要是低碳銅薄壁型桿件、鋼板沖壓件等，焊接性能良好。型鋼厚度一般為2 mm，蒙皮覆蓋件厚度為1 mm 左右。因此車身焊接大量采用CO2氣體保護電弧焊，對于蒙皮件的裝焊，為保證外觀品質(zhì)，減小變形，現(xiàn)在越來越多地采用電阻焊方式。

客車車身焊裝主要可分為：骨架類構(gòu)件的焊裝、薄板類構(gòu)件的焊裝和蒙皮類部件與骨架類結(jié)構(gòu)部件的焊裝這3 種形式。

1.2 主要的焊接方法

金屬焊接結(jié)構(gòu)的焊接方法的選用，主要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式與特點、結(jié)構(gòu)材料、焊接接頭的型式與厚度，生產(chǎn)批量的大小以及裝焊自動化程度等諸多因素考慮?？蛙囓嚿淼暮秆b結(jié)構(gòu)，主要是車身骨架的焊接，蒙皮與骨架的焊接以及車身合裝焊接。對于以上3 種形式的焊接主要采用CO2氣體保護焊及電阻點焊。

（1）CO2氣體保護焊。CO2電弧焊用的焊接材料，主要是指CO2氣體和焊絲，不同直徑焊絲典型的短路過渡焊接規(guī)范如表1 所列。

表1 不同直徑焊絲典型的短路過渡焊接規(guī)范

（2）電阻焊。電阻焊又稱接觸焊，是客車車身焊裝生產(chǎn)中應用僅次于CO2電弧焊的焊接方式，在目前客車車身焊裝生產(chǎn)中，主要應用在前后圍蒙皮、側(cè)蒙皮與車身骨架、頂蒙皮的拼接及其與車頂蓋骨架的焊接。下面著重闡述一下電阻焊在客車車身生產(chǎn)中的應用。

其一，點焊。如圖1 所示，點焊是將工件裝配成搭接接頭，置于兩電極之間壓緊、通電。利用電阻熱能熔化母材，形成焊核，是熱- 機械（力）聯(lián)合作用的焊接過程。

圖1 點焊原理圖

點焊的焊接過程如圖2 所示。

圖2 點焊的焊接過程

其二，縫焊。又稱滾焊，其是點焊發(fā)展起來的，就焊點形成的本質(zhì)來說，與點焊基本相同，圖3 為縫焊過程的原理示意圖。

圖3 縫焊過程原理示意圖

縫焊與焊件直接接觸的電極，系采用圓柱形的滾盤。滾盤旋轉(zhuǎn)時，利用摩擦力帶動焊件移動。

其三，電阻點焊工藝。點焊結(jié)構(gòu)是依靠單個或若干個合格的合點來實現(xiàn)接頭的連接。接頭的品質(zhì)取決于焊點的品質(zhì)和點距。焊點品質(zhì)除了取決于焊點尺寸外，還與焊點表面和內(nèi)部品質(zhì)有關(guān)。

影響接頭強度的焊點尺寸，主要有焊點直徑、焊透率和表面壓坑深度等。焊點直徑d 是影響焊點強度的主要因素。試驗證明，d 與焊點強度近似于成正比關(guān)系。d 的大小可根據(jù)焊接厚度和對接頭強度的要求選取，如圖4 所示。

圖4 焊點尺寸

低碳鋼的焊點直徑d—般為

式中，

h 為單板上熔核的高度，mm;

δ 為焊件的厚度，mm；

c 為壓痕深度，mm。

2 提高裝焊品質(zhì)的措施

2.1 提高車身零件及構(gòu)件的制造精度

生產(chǎn)出高品質(zhì)的車身，需要一系列的工藝條件來保證，其中零部件的制造精度是車身焊裝品質(zhì)的基礎(chǔ)，這個環(huán)節(jié)包括材料精度，零件加工制造精度和部件焊裝精度等。

客車車身主要由車身骨架和蒙皮構(gòu)成，提高零部件精度應從這兩方面入手。

（1）提高車身骨架零部件制造精度。其一，骨架材料精度?，F(xiàn)在的車身骨架，大部分是矩型管構(gòu)成，選購的骨架材料應當滿足精度要求。矩型管的斷面，必須符合標準要求，不能有超差現(xiàn)象，如果超差，與超差零件相交的零件，會因斷面尺寸超差無法裝配或間隙過大，如果勉強裝配，緊配合部位可能因頂靠力過大產(chǎn)生變形。間隙過大時，焊縫處的金屬深化區(qū)加大，冷卻后收縮，產(chǎn)生超量的變形。

其二，骨架零件的加工精度。骨架加工首先從切割開始，切割精度有兩個方面，一是尺寸精度，另一個就是切割面與骨架軸線的垂直度。許多企業(yè)采用砂輪無齒鋸切割，精度一般不易保證，因為無齒鋸片在高速旋轉(zhuǎn)時，會首先抖動，而且抖動量會因砂輪磨損量不同而變化。切割時，切口寬度不一致，無法滿足高品質(zhì)加工要求。

為了保證切口的精度，現(xiàn)在常見的方法是采用有齒鋸片加工設(shè)備切割，其特點是：切口寬度一致，由于鋸片剛度較大，鋸片刃口鋒利，重復性好，轉(zhuǎn)速低，沒有抖動現(xiàn)象；一般的有齒鋸片加工設(shè)備有定尺機構(gòu)，定位準確，可以保證加工尺寸精度；可以實現(xiàn)各種角度的切割；可以多桿件同時加工，提高生產(chǎn)率。

（2）提高蒙皮零部件的制作精度。其一，材料品質(zhì)。對于一些車身覆蓋件，材料的品質(zhì)尤為重要。如車身側(cè)圍蒙皮，它直接采用原材料經(jīng)過拉伸，覆蓋在車身表面，如果材料的表面及周邊有缺陷，裝配后直接影響外觀品質(zhì)，大多數(shù)批量生產(chǎn)的客車企業(yè)，使用專用的開卷展平設(shè)備，現(xiàn)場加工出符合尺寸要求和表面品質(zhì)的蒙皮，沒有開卷展平設(shè)備的企業(yè)，最好能訂購符合產(chǎn)品設(shè)計寬度的原尺寸。

其二，模具化生產(chǎn)。車身蒙皮件，大部分是空間曲面結(jié)構(gòu)，手工制作困難，并且不易達到品質(zhì)要求。所以在制作蒙皮零件時，應盡量采用模具成形，但模具成本比較高。一個車型的模具化比例，與生產(chǎn)批量關(guān)系很大，所以此項內(nèi)容應從產(chǎn)品設(shè)計著手，盡量做到產(chǎn)品的標準化、系列化。對于一些批量不大的車型，也應做到應用不同檔次的模具，制作車身件，在降低成本的前提下，盡量提高蒙皮制作的模具化比例。

其三，焊接方法。蒙皮一般都是薄板覆蓋件。由于客車結(jié)構(gòu)的限制，有時會采用電弧焊的方法組焊車身部件。但電弧焊接發(fā)熱量大，會使蒙皮產(chǎn)生變形，影響品質(zhì)。所以在條件許可的情況下，應盡量多地采用電阻點焊的方法，減少變形，提高蒙皮表面品質(zhì)。

2.2 實現(xiàn)車身焊裝胎具化

客車車身焊裝，從零部件開始到車身產(chǎn)品制作完成，需要一系列工藝裝備和組焊胎具。客車生產(chǎn)中所使用的焊接胎具品種，主要有兩部分，一部分是制件胎具，另一部分是組裝胎具。

制件胎具比較多的集中在蒙皮件上，如各種沖壓和成形件的成形組裝。車身蒙皮的胎具化制作率越高，車身的表面品質(zhì)就會越好，而且因為實現(xiàn)了胎具化蒙皮制作，大大降低了工人的勞動強度，并提高勞動生產(chǎn)率。

組裝胎具在車身焊裝車間占有比較大的比重，是整車組裝的基礎(chǔ)工作?？傮w組裝方法是從小件到大件，從單件到總成。

現(xiàn)在客車骨架的胎具化制作，一般要將骨架分成若干個大總成。常見的分割方法是：左側(cè)骨架總成，右側(cè)骨架總成，前圍骨架總成，后圍骨架總成，頂圍骨架總成，底架總成。

（1）左、右側(cè)圍。左、右側(cè)圍在總裝前，一般需要制作成骨架總成，要設(shè)置的胎具是左側(cè)骨架組焊胎和右側(cè)骨架組焊胎。完成左、右側(cè)圍骨架組焊的胎具，有多種型式，如平置式、立式等。

（2）前、后圍。前后圍部分結(jié)構(gòu)相似，因而生產(chǎn)的工藝方法也基本相同。形成前后圍總成主要是骨架和蒙皮，因前后圍的外形是空間曲面，形狀復雜，精度要求高，比較合理的生產(chǎn)工藝方法，是首先制作成帶蒙皮的前、后圍總成，然后車身總裝按照這種工藝方式，生產(chǎn)前、后圍需要骨架組焊胎具，蒙皮組焊胎具和蒙皮與骨架裝焊組焊胎具。其中因蒙皮與骨架的結(jié)構(gòu)不同，胎具的形式也不同。

（3）頂蓋。頂蓋位于車身的上部，由頂蓋骨架胎具、蒙皮胎具等組成。由于高位作業(yè)的困難，在工藝安排上，應盡可能進行低位作業(yè)，即在地面制作完成帶蒙皮的頂蓋總成，然后做車身總裝。

（4）底架。底架有兩種結(jié)構(gòu)：一種是車身與底盤扣合的結(jié)構(gòu)，底架是以副車架的形式存在，剛度較??；另一種是車架式結(jié)構(gòu)，車架作為底盤的載體，剛度較大。這兩種底架都應當采用胎具化生產(chǎn)。

（5）總裝。完成車身各大總成的胎具化制作后，即進人到車身的組裝階段，現(xiàn)在普遍采用專用的組裝設(shè)備進行車身組裝。因為采用了設(shè)備化車身組裝，可以大大提高車身的組裝精度及保證精度的穩(wěn)定性。組裝完成的車身總成，即進入車身后續(xù)生產(chǎn)線，繼續(xù)流水作業(yè)。

3 結(jié)束語

客車焊裝從零件、分總成直到車身總成的制造，是一項非常繁雜的系統(tǒng)工程，需要很多工序協(xié)同工作才能完成。每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到產(chǎn)品品質(zhì)。所以在生產(chǎn)、制造過程中，必須有可靠的品質(zhì)保證體系，確保產(chǎn)品的品質(zhì)。

[1]陳文弟. 客車制造工藝技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2002.

[2]朱則剛. 鋁合金客車車身的焊接加工技術(shù)[J]. 金屬世界，2007，（1）：25-39.

[3]吉國光.大型客車車身骨架重點部位的修復[J].重型汽車，2011，（2）：18-33.

[4]周明華. 解決客車車身焊接變形的方法[J]. 汽車工藝與材料，1997，（5）：22-37.