SQ6730AS校車車身骨架拼裝技術分析

范春海

【摘 要】介紹中博SQ6730AS校車車身骨架結構特點及技術要求。通過結構強度及焊接變形分析，從技術角度對焊接變形進行控制，并通過選擇加工方式及焊接夾具，減少在焊接過程中工件的焊接變形，從而保證車身骨架的拼裝有效的控制在誤差允許范圍內，指導生產、工藝如何將設計圖紙轉化為合格的產品。

【Abstract】This paper introduces the characteristics and technical requirements of the frame structure of the body of Zhongbo SQ6730AS school bus. Through analyzing the structural strength and welding deformation， the welding deformation is controlled from the technical point of view， and the welding deformation of the workpiece is reduced by selecting the machining method and welding fixture， so as to ensure the assembling of bus body frame is effectively controlled in the acceptable deviation， and guide the production and process how to convert design drawings into qualified products.

【關鍵詞】車身骨架；骨架拼裝；焊接變形；反變形法；拼裝順序

【Keywords】bus body frame； the assembling of body frame； welding deformation； anti-deformation method； assembling sequence

【中圖分類號】U466 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）06-0192-03

1 引言

近幾年客車發展迅速，已經成為汽車工業中不可缺少的部分。客車車身是一個復雜的空間薄壁桿件連接結構，為整車受力的主要承載體，其受力情況比較復雜，特別是在高低不平的道路上行駛時，易反復受到扭轉，產生反復約束扭轉應力[1， 2]。如若車身骨架拼裝失控，不但影響車輛的后續工序，也影響車身的可靠性、安全性等關鍵指標[3]。

本文針對SQ6730AS校車車身骨架總體拼裝作基礎技術分析，根據分析結果提出相應的改進建議，使其具備良好的承載特性，為保證后續工序和提高整車安全性能，具有一定的意義。

2 SQ6730AS校車的產品結構特點

車身骨架是為了保證整車強度和剛度，并給內外飾零件、部分底盤件提供支撐而構成的空間框架結構。骨架的拼裝就是骨架從構件的散件到部件、分總成再到總成的制造過程。

中博SQ6730AS校車為六面體結構，即由前圍骨架總成、后圍骨架總成、左右側圍骨架總成、頂蓋骨架總成、地板骨架總成組成的六面體。拼裝合攏后，技術要求如下：各橫截面與兩側圍骨架Y向尺寸誤差在-2mm以內，X向定位尺寸±1mm以內，側圍與前后圍對接處的前后對角線誤差15mm以內，其余各總成連接后的尺寸誤差要求在±2mm以內。

3 SQ6730AS校車骨架分析

3.1 SQ6730AS校車骨架構造

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、焊接、修磨。SQ6730AS校車采用的主要焊接方法是CO2氣體保護焊。

3.2 SQ6730AS校車骨架焊接情況

骨架各個連接部位全部為T形接頭，因此存在兩種焊縫形式：角焊縫和平焊縫。因骨架整體結構非對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，在各個焊點的焊接熱循環作用下，必然會產生焊接變形，并引發車身焊接件和組裝件的應力，焊接應力造成車身承載能力下降，嚴重時會造成焊縫開裂。焊接變形是造成車身外觀質量和后續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運在骨架合攏后，左右側圍骨架裙邊梁受力，放置在生產板鏈上進行骨架附件的焊接裝配時，造成車身骨架腰圍梁在中間部分上弓，嚴重影響蒙皮的安裝。

4 減少骨架變形的技術措施

4.1 骨架變形的原因

焊接應力，是焊接構件由于焊接而產生的應力，焊接過程中焊件中產生的內應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生焊接應力和變形的根本原因。當焊接引起的不均勻溫度場尚未消失時，焊件中的這種應力和變形稱為瞬態焊接應力和變形，焊接溫度場消失后的應力和變形稱為殘余焊接應力和變形。

焊接的實質是一個裝配過程，又是一個復雜的冶金過程、熱處理過程和焊接變形與應力的產生過程。鋼構件在未受載荷前，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。

4.3 針對SQ6730AS校車采取的改善方案

4.3.1從技術源頭上控制

①SQ6730AS校車在設計中要從結構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現，力求焊接工作量最少，如圖1所示。合理安排焊縫，盡量使焊縫對稱于截面中軸。盡量選擇間斷焊和避免焊縫過于集中。

②給出分總成各個主要部件的定位基礎，相當于車輛的絕對坐標，要求工藝、生產以此坐標作為基準或轉化，如圖2所示。

③在圖紙中，必須標識出工藝梁的具體位置與焊接方式，如圖3所示。

4.3.2 從工藝角度控制和解決焊接變形

①反變形法，即從經驗分析好結構變形的大小和方向，在裝配前給予一個相反的變形，使其與焊接變形相抵消。

②焊接順序調整。針對腰圍梁處變形，采取按順序進行焊接的方式進行預防控制。

③三面焊接進行規范。對于同一根型材的焊接進行規范，先焊角焊縫，再焊平焊縫，然后焊側圍骨架附件。

4.3.3 指導工藝、制造用合理的焊接、拼裝順序以減小變形

①相對側圍骨架局部來說，對稱的焊縫，每個小矩形管焊接必須按圖1所示1-2-3-4順序來焊接，焊接過程中構件的慣性矩基本上不變，變形可以大部分抵消，保持構件平直。對整個骨架來說，本著由中間向外圍依次焊接的原則，在夾緊狀態下進行施焊，讓焊縫盡可能自由收縮，減少焊接應力及變形，如圖4所示。

②對于SQ6730AS校車整車骨架拼裝，應采用如下拼裝順序，首先在拼裝臺上通過左右側圍骨架的定位工裝，對左右側圍骨架總成進行初步定位，然后定位好地板骨架總成，再對左右側圍骨架總成和地板骨架總成進行精確定位，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。

此拼裝順序的優點在于，通過定位地板骨架總成，可以驗證左右側圍骨架總成的Y方向的定位尺寸，然后定位頂蓋骨架總成，與左右側圍骨架總成就形成了一個完整的龍門框平面，再定位前圍骨架總成，利用SQ6730AS校車的前圍骨架總成已經有一個龍門框平面對此拼裝形成的龍門框平面進行驗證，這樣，即可保證了整車的拼裝定位。

5 結論

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、外飾件裝配達到技術要求的前提。總體來說，客車骨架及制作客車骨架的工藝工裝大同小異，但針對SQ6730AS長頭校車來說，整車長度短且造型復雜是其固有特點，因此，拼裝要求會高于普通客車。作為一名基層設計人員，把握住產品的特性并細化到工藝、制造，才能將自己設計的圖紙轉化成良好的產品。

【參考文獻】

【1】潘震， 石琴. 客車車身骨架結構剛度特性分析[J]. 汽車科技， 2007（3）：89.

【2】黃天澤. 大客車車身[M]. 長沙：湖南大學出版社， 2008.

【3】沈永豐， 鄭松林， 馮金枝. 公路客車車架與車身骨架強度及模態分析[J].現代制造工程， 2013（7）：67.

【4】楊握栓. 汽車裝焊技術及夾具設計[M]. 北京： 北京理工大學出版社， 2006.

【5】丁明華. 汽車車身焊裝線總體設計初探[J]. 汽車技術， 1998（8）：45.