客車車身骨架變形分析、影響及控制措施

劉寧

摘 要：主要介紹客車車身骨架各總成的結構特點及工藝要求，通過對骨架結構及焊接變形的分析，從工藝角度對焊接造成的車身骨架變形進行控制。

關鍵詞：客車車身；焊接變形；車身骨架

客車車身骨架在生產過程中的焊接變形是所有廠家所面臨的一個共性問題，控制車身骨架變形是提高車身質量、強度、外觀及焊接、裝配生產效率的主要瓶頸之一。

客車車身骨架體積大，焊點多，結構復雜，焊縫多樣，焊接變形量也相對較大。甚至有時會因局部變形量超過公差允許范圍，導致車身骨架不得不進行返工，大大降低了生產效率和產品質量。

1客車車身骨架變形分析、影響

在客車車身骨架制作的整個過程中，每一道工序都有可能產生焊接變形，從而增加車身骨架制作、校正的工作量，也會導致后續工步達不到要求，影響整個生產線的總進程，大大降低了生產效率。另外，過多的校正會造成車身骨架局部凹凸不平，影響整個車身的骨架強度。因此，在車身骨架生產制作的整個過程中，要切實、嚴格的控制每一個生產工位及工序的允許誤差范圍，分析、找出控制易變形的某些部位。經過分析、數據對比及現場測量記錄，個人認為車身骨架焊接變形主要由以下幾點原因引起。

1.1單件材料下料尺寸計算中沒有考慮不同焊接焊縫的焊接形式及焊接面積會產生不同的變形量。雖然這一點不是變形的主要原因，但對變形后的骨架校正具有很大的制約作用。

1.2前后圍骨架總成形狀各異，各零件曲線復雜，制作工步繁多，各單件組合后，要控制裝配到一起的整體幾何尺寸和各方向的曲線，是相當困難的，所以前后擋風框的整體成形一直是一個難題。前后檔風框的成形的質量直接影響到后續的前后擋風玻璃的安裝質量以及整車的外觀。

1.3左右側骨架總成在焊接后主要會出現無規律的彎曲、扭曲及凹凸等幾何缺陷，給側窗玻璃、側圍艙門裝配及蒙皮的焊接帶來直接影響，極易造成蒙皮的鼓動和蒙皮表面的凹凸不平，對后續的涂裝車間的工作帶來很大的困難。造成這種現象的原因主要是：側圍骨架總成中以腰梁為界，腰梁上下的焊接量差異過大及所受的熱變形及焊接的內應力不均勻，極易使得腰梁呈波浪狀，腰梁一但變形，整個側圍骨架必然會變形。

1.4因頂蓋骨架總成兩面焊縫的不完全對稱，會使頂蓋骨架發生內凹或外凸現象，焊接變形較嚴重時還會發生不同程度的扭曲變形，以致頂蓋骨架上的扶手、空調、照明燈、叭喇、監視器等部件的裝配孔、天窗窗框的尺寸發生變化，從而影響內裝外配，甚至有時會導致頂部密封不好而漏水。

1.5焊接順序的不合理，焊接胎具的定位誤差及工裝夾具的夾緊位置不適當或不準確都有可能造成不同程度的變形。另外，在車身骨架總成單面焊接完成后直接從胎具上起模后使骨架呈自由狀態，在這種狀態下再進行焊接時，此時的骨架呈完全自由狀態，會比未從胎具上起模骨架時造成的焊接變形要大得多。

1.6一般車身五大片骨架的轉運方式為相同的骨架重疊若干個后直接勾住所有骨架上的若干個相同的“點”進行調運。這種方式易使骨架在懸空時因自重產生變形，而且若干個骨架的變形程度均不相同。另外，由于車身五大片骨架的調運不當或調裝點不正確等原因都有可能造成車身骨架的不同程度的變形。

2客車車身骨架變形的控制措施

由于客車的用途及功能決定了車身骨架的結構，要改變或重新布置車身骨架的結構已不可能。所以利用工藝方法及控制下料尺寸將焊接后的變形控制在允許的公差范圍內是解決問題的關鍵所在。個人認為可從以下幾個方面來對車身骨架的變形進行控制。

2.1減少由于間隙過大而引起的焊縫收縮量的增大，使單件變形達到最小，各單件下料尺寸，尤其是矩形管切割的尺寸應當盡量準確，長度偏差控制在 mm，角度偏差控制在±1°。另外，在組焊一些小的總成之前，可把矩形管兩頭適當壓癟，相當于坡口，這樣既有利于增大焊腳尺寸使焊接起來更方便，又能增大焊接強度和提高焊縫的成形質量。對截面較大的單件進行組焊時，考慮到焊后焊縫的收縮量，單件下料時可適當放出余量，這個數據須根據理論計算、長期的經驗積累及施工現場的具體情況相結合才能確定。

2.2對于前后圍骨架總成中對弧度要求較高的單件制作，若是單面弧的可用模具實現其弧度成形，若是雙面弧的可用三維彎管機等設備來實現。對于弧形單件的切頭，建議采用數控鋸床，如果設備達不到要求，也可用機械鋸床來代替切割，只是需要設計相關的夾具。另外，可制作前后擋風玻璃樣架之類的檢具，在前后圍骨架總成焊接完成后，用相關樣架試合前后圍的擋風框，如果樣架與前后圍骨架總成中的前后擋風框的貼合間隙和周邊弧線的輪廓度貼合不理想時，馬上可對整個前后擋風框根據樣架來進行及時的校正，以免到了后續的總裝車間安裝前后擋風玻璃有問題時已無法更改，可想而知，此時即使擋風玻璃能勉強安裝到前后圍骨架上，其質量和外觀也必然達不到設計要求及工藝允許的公差范圍。

2.3可把大片的車身骨架總成分成幾個小的總成，在其它工位先進行組合，之后再參與大總成的焊接。這樣既能減小焊縫過于集中而導致的變形過大及內應力過大，更有效的對焊接變形進行控制。

2.4車身骨架組合焊接時，要使骨架的焊接變形盡量減小，焊接順序是否合理，也是一個很關鍵的因素。對連續的長焊縫應先進行點焊定位，然后采用分段焊接或跳焊，可兩名焊工同時從中間向兩邊或四周對稱焊接，對收縮量較大的焊縫先焊?？上群付毯缚p，后焊長焊縫，再焊角焊縫和環焊縫；先焊拉應力區的焊縫，再焊剪應力區和壓應力區的焊縫。客車車身骨架的材料多為矩形管，所以還值得提出的一點是，對于矩形管的焊接順序也必須規范，應先焊角焊縫，再焊平焊縫，最后再焊接左右兩側圍骨架總成上的附件。

2.6其它控制措施：（1）反變形法。對組焊胎具重新進行調整，按照統計、分析出來的數據，有意識將容易造成變形的部位反向調整，同時在腰梁、側圍邊艙門立柱、側窗立柱等極容易發生變形的焊接部位安裝卡具或夾具，以此減小焊接變形。（2）使用工藝支撐。對關鍵的、焊接量大的部位，或者容易因轉運造成較大變形的地方在骨架總成未從胎具中取出之前利用工藝支撐來進行剛性支撐，防止焊接后的收縮變形。如前后乘客門框、側圍邊艙門框、輪口框、天窗窗框、頂蓋骨架總成、左右側圍骨架總成及前后圍骨架總成組焊對接之處等位置都可進行適當的支撐。這樣可以使轉運過程中上述易變形部位的尺寸精度大大提高。另外，工藝支撐須在車身五大片與底架合裝并校正完成后才能拆除。（3）制作專用的反面焊接胎具。對于組合完成后正面已焊接完成的骨架總成從胎具中取出后進行反面焊接時，最大的問題是將產生因焊接引起的無方向性及隨機性的變形。因此，可按照類似正面組合焊接胎具制作反面焊接胎具，反面焊接胎具不必制作得像正面焊接胎具一樣每一個單件都有相應的定位，只用在變形嚴重和關鍵部位制作少量的定位即可。

結束語

焊接變形一直對整車的質量有著至關重要的影響，所以一直是業內在研究和探討的話題。本文從幾個方面分析并闡述了焊接變形給客車車身制作及工藝上帶來的影響，并給出了一些比較有效的控制或減小變形的方法，還有本文未提及到的方法有待我們繼續去探討和了解。

參考文獻：

[1]高忠民.實用電焊技術.北京：金盾出版社2003（12）

[2]陳路.工程焊接技術與質量試驗檢測評定標準實用手冊.北京電子出版物出版中心.2003（4）