SQ 6730A S校車車身骨架拼裝技術(shù)分析

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，焊接過程中焊件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和焊接熱過程引起的焊件的形狀變化和尺寸變化[4]。焊接過程的不均勻溫度場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)裝配過程，又是一個(gè)復(fù)雜的冶金過程、熱處理過程和焊接變形與應(yīng)力的產(chǎn)生過程。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，然后焊側(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)圍骨架局部來說，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順序來焊接，焊接過程中構(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)骨架來說，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?？傮w來說，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長頭校車來說，整車長度短且造型復(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。