關于提升客車側圍制作質量的策略

柏雨松

摘要：本文主要針對普通公交客車的側圍制作時易發(fā)生的焊接變形、直線度偏差問題進行描述及分析，通過調整工裝器具、改進作業(yè)手法等手段，達到提升側圍質量并的目的。

關鍵詞：客車工裝器具焊接變形直線度偏差作業(yè)手法側圍質量

緒論：

焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產中最重要的加工工藝之一，它廣泛應用于制造、維修各類結構的零部件及設備當中?？茖W技術發(fā)展到今天，幾乎所有行業(yè)（如汽車、船舶、航空航天、橋梁、能源、電子）都離不開焊接技術，可以說焊接技術的發(fā)展水平已然成為衡量一個國家科學技術先進程度的重要標志[1-2]。

隨著各公司產能的提升，客車行業(yè)競爭不斷加大，公司內部及社會對客車質量的要求也在不斷提升，其中一項就是關于客車白車身整體平整度的提升要求。而白車身的質量提升不僅需要從車身設計的角度出發(fā)，更要從制造工藝上加以改進，側圍占據(jù)著整車上70%以上的可見面，因此對于側圍制作水平的提升顯得更加重要。本課題主要圍繞公司6105的常規(guī)10米車型和6802、6852等8米車型為研究對象，從弧桿件制作、骨架拼裝，工裝定位優(yōu)化等方面進行改進，并逐步推廣到11米車、12米車或新型8米或10米車。

論文主體：

結合公司成熟的八米（6801、6851）、十米（6106、6105）車型投產情況，對主線整形工位完工后常見的側圍問題進行記錄，并列出關鍵尺寸控制清單表，如表一所示：

表一體現(xiàn)出的主要問題為側圍弧度與樣板之間的偏差、側圍縱梁（腰縱梁、底縱梁）直線度偏差，其中側圍立柱整體不貼合間隙的達標率為0;腰梁直線度偏差的合格率僅20%。對此，我們逐一展開討論。

一、側圍立柱弧度與樣板間隙偏差

在進一步觀測完成整形但還未進行轉運、合裝的側圍骨架的關鍵尺寸后，發(fā)現(xiàn)不符合檢驗樣板的側圍立柱主要集中在中立柱、后立柱處，不符合樣板的區(qū)域在立柱上呈離散型分布（見圖一）。

從圖一的間隙分布情況可以看出，超出弧桿件樣板的區(qū)域主要集中在距離弧桿件端頭1000mm～2000mm范圍內，且間隙都已達到3mm以上，但零件在開始制作的前、后階段的樣板比對中，此區(qū)域并未表現(xiàn)出與樣板不符的情況（圖二），由此可以初步判斷是制作過程中因焊接而產生的變形。

眾所周知，氣體保護金屬極電弧焊采用金屬焊絲作為電極（熔化極），焊絲以恒定的速度送給，在焊絲與母材之間形成電弧進行焊接。為了將焊接區(qū)和空氣隔離，常采用氬氣和CO2氣體或氬氣+二氧化碳混合氣體（俗稱富氬氣體）充當保護氣。當氬氣作為保護氣體時，稱為熔化極氬弧焊接;當CO2氣體作為保護氣體時，稱為CO2電弧焊;當富氬混合氣體作為保護氣體時，稱為混合氣體保護電弧焊?；旌蠚怏w保護熔化極電弧焊適用于結構鋼、低合金鋼的焊接，其特點是在細徑焊絲中通以大電流，高速度焊接。因此，該焊接法在橋梁、汽車、工程機械的焊接中廣泛運用[3]。

為了判斷焊接變形是如何產生，我們選定一名已獲取中級焊接工證的師傅作為固定的操作工，選用同一臺松下KRII200型CO2氣體保護焊機作為焊接工具。依據(jù)作業(yè)指導書中的焊接參數(shù)（焊接輸出電流：110～140A，焊接輸出電壓：20～23V）對焊機參數(shù)進行調整，根據(jù)結構特點，選取下圖（圖三）中黃色圈標記部分進行焊接作業(yè)，并對焊接前后與樣板進行比對的間隙大小作為變形與否的驗證，得出變形情況統(tǒng)計（表二）。結合所選部位的焊接量和表格反饋的結果可以看出，兩根方管進行簡單拼接時，在給定的焊接參數(shù)條件下，其變形量對焊后的質量影響不大;但當局部出現(xiàn)3根甚至更多件與件的連接時，焊接變形將對質量產生一定的影響。鑒于此，再針對需要多次焊接的部位進行篩選和跟蹤，得出以下的參考點和試驗結果（圖四、表三）。

二、腰梁直線度偏差

從現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和照片顯示，最大處的直線度偏差達到7～10mm（圖五）。將圖中的直線度繪制成偏差表（表四）后可直觀看出直線度的偏差分布呈中間高（凸起）兩端低（凹下）的上拱形變形狀?？紤]到前輪后至后輪前的區(qū)域內主要是側圍立柱與腰梁的簡單連接，再結合技術圖紙發(fā)現(xiàn)腰梁長度是在1000mm以上，有的甚至是超過2000mm的P型（Q235A＼＼P70*50*30*10*2.0/50面開電泳孔）管，初步分析認為是因異形管且長度較長而導致甩尾變形。但因窗洞尺寸已被確定不能輕易更改，故暫不能考慮縮短單根腰梁的尺寸進行改進，頂多只能將腰梁的分段位置改為側圍立柱的內空間距大小進行下料;依據(jù)腰梁變形的特點以及生產過程中的作業(yè)環(huán)境，打算對生產前期的準備工作上進行工藝優(yōu)化以減弱此種變形的發(fā)生。由此我們在焊接胎具的腰梁附近，重新設置定位塊的位置，以消除腰梁在焊接過程中產生的Z向（高度方向）焊接變形（圖六），依據(jù)變形的位置和上抬高度，將對應位置附近的定位塊在制作產品前提前給出反向的定位控制，從而達到緩解變形的目的。

三、結論：

綜上，對于客車側圍制作中常出現(xiàn)的兩類問題——側立柱弧度與檢驗樣板偏差大、腰梁直線度偏差分別給出以下措施：

（1）在其它條件不變的情況下（例如操作員工、焊機型號、物料種類、作業(yè)環(huán)境等），當局部的焊接部件數(shù)量增加，若再使用同樣的焊接參數(shù)和作業(yè)手法對此區(qū)域進行焊接時，因熱輸入量的集聚將導致收縮變形加劇，進而影響側圍立柱弧度的符合性;本例中側圍立柱的拼焊按額定輸出電流在110～140A，額定輸出電壓20～23V進行作業(yè)。但在焊接此處的埋板時，需將電流調小至90～110A，電壓在18～20V進行焊接，且焊接需先焊接埋板兩端，再焊中間段焊/塞焊，焊縫長度以埋板單邊不超過3段且單條長度不超過100mm為宜，施焊速度控制在500～600mm/min;

（2）腰梁直線度的控制需在胎模上提前做好反變形，其正面焊接時主要是控制Z向（高度方向）上的變形，此反變形的大小程度需根據(jù)焊接時所用的參數(shù)、母材和作業(yè)時的手法來確定，本例中暫時只需在高度方向上做到（-3～-4）的反向變形即可。

參考文獻

[1]孫景榮.實用焊工手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2220.

[2]潘際鑾.焊接手冊第一卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.

[3]殷樹言.氣體保護焊技術問答[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4]楊握栓.汽車焊裝技術及夾具設計[M].北京：北京理工大學出版社.1996

[5]賈安東.焊接結構及生產工藝[M].天津：天津大學出版社.1989

[6]陳作武.客車車身張拉強化蒙皮工藝及其設備，客車技術與研究.1996（4）