关于提升客车侧围制作质量的策略

柏雨松

摘要：本文主要针对普通公交客车的侧围制作时易发生的焊接变形、直线度偏差问题进行描述及分析，通过调整工装器具、改进作业手法等手段，达到提升侧围质量并的目的。

关键词：客车工装器具焊接变形直线度偏差作业手法侧围质量

绪论：

焊接是现代工业生产中最重要的加工工艺之一，它广泛应用于制造、维修各类结构的零部件及设备当中。科学技术发展到今天，几乎所有行业（如汽车、船舶、航空航天、桥梁、能源、电子）都离不开焊接技术，可以说焊接技术的发展水平已然成为衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志[1-2]。

随着各公司产能的提升，客车行业竞争不断加大，公司内部及社会对客车质量的要求也在不断提升，其中一项就是关于客车白车身整体平整度的提升要求。而白车身的质量提升不仅需要从车身设计的角度出发，更要从制造工艺上加以改进，侧围占据着整车上70%以上的可见面，因此对于侧围制作水平的提升显得更加重要。本课题主要围绕公司6105的常规10米车型和6802、6852等8米车型为研究对象，从弧杆件制作、骨架拼装，工装定位优化等方面进行改进，并逐步推广到11米车、12米车或新型8米或10米车。

论文主体：

结合公司成熟的八米（6801、6851）、十米（6106、6105）车型投产情况，对主线整形工位完工后常见的侧围问题进行记录，并列出关键尺寸控制清单表，如表一所示：

表一体现出的主要问题为侧围弧度与样板之间的偏差、侧围纵梁（腰纵梁、底纵梁）直线度偏差，其中侧围立柱整体不贴合间隙的达标率为0;腰梁直线度偏差的合格率仅20%。对此，我们逐一展开讨论。

一、侧围立柱弧度与样板间隙偏差

在进一步观测完成整形但还未进行转运、合装的侧围骨架的关键尺寸后，发现不符合检验样板的侧围立柱主要集中在中立柱、后立柱处，不符合样板的区域在立柱上呈离散型分布（见图一）。

从图一的间隙分布情况可以看出，超出弧杆件样板的区域主要集中在距离弧杆件端头1000mm～2000mm范围内，且间隙都已达到3mm以上，但零件在开始制作的前、后阶段的样板比对中，此区域并未表现出与样板不符的情况（图二），由此可以初步判断是制作过程中因焊接而产生的变形。

众所周知，气体保护金属极电弧焊采用金属焊丝作为电极（熔化极），焊丝以恒定的速度送给，在焊丝与母材之间形成电弧进行焊接。为了将焊接区和空气隔离，常采用氩气和CO2气体或氩气+二氧化碳混合气体（俗称富氩气体）充当保护气。当氩气作为保护气体时，称为熔化极氩弧焊接;当CO2气体作为保护气体时，称为CO2电弧焊;当富氩混合气体作为保护气体时，称为混合气体保护电弧焊。混合气体保护熔化极电弧焊适用于结构钢、低合金钢的焊接，其特点是在细径焊丝中通以大电流，高速度焊接。因此，该焊接法在桥梁、汽车、工程机械的焊接中广泛运用[3]。

为了判断焊接变形是如何产生，我们选定一名已获取中级焊接工证的师傅作为固定的操作工，选用同一台松下KRII200型CO2气体保护焊机作为焊接工具。依据作业指导书中的焊接参数（焊接输出电流：110～140A，焊接输出电压：20～23V）对焊机参数进行调整，根据结构特点，选取下图（图三）中黄色圈标记部分进行焊接作业，并对焊接前后与样板进行比对的间隙大小作为变形与否的验证，得出变形情况统计（表二）。结合所选部位的焊接量和表格反馈的结果可以看出，两根方管进行简单拼接时，在给定的焊接参数条件下，其变形量对焊后的质量影响不大;但当局部出现3根甚至更多件与件的连接时，焊接变形将对质量产生一定的影响。鉴于此，再针对需要多次焊接的部位进行筛选和跟踪，得出以下的参考点和试验结果（图四、表三）。

二、腰梁直线度偏差

从现场实测数据和照片显示，最大处的直线度偏差达到7～10mm（图五）。将图中的直线度绘制成偏差表（表四）后可直观看出直线度的偏差分布呈中间高（凸起）两端低（凹下）的上拱形变形状。考虑到前轮后至后轮前的区域内主要是侧围立柱与腰梁的简单连接，再结合技术图纸发现腰梁长度是在1000mm以上，有的甚至是超过2000mm的P型（Q235A＼＼P70*50*30*10*2.0/50面开电泳孔）管，初步分析认为是因异形管且长度较长而导致甩尾变形。但因窗洞尺寸已被确定不能轻易更改，故暂不能考虑缩短单根腰梁的尺寸进行改进，顶多只能将腰梁的分段位置改为侧围立柱的内空间距大小进行下料;依据腰梁变形的特点以及生产过程中的作业环境，打算对生产前期的准备工作上进行工艺优化以减弱此种变形的发生。由此我们在焊接胎具的腰梁附近，重新设置定位块的位置，以消除腰梁在焊接过程中产生的Z向（高度方向）焊接变形（图六），依据变形的位置和上抬高度，将对应位置附近的定位块在制作产品前提前给出反向的定位控制，从而达到缓解变形的目的。

三、结论：

综上，对于客车侧围制作中常出现的两类问题——侧立柱弧度与检验样板偏差大、腰梁直线度偏差分别给出以下措施：

（1）在其它条件不变的情况下（例如操作员工、焊机型号、物料种类、作业环境等），当局部的焊接部件数量增加，若再使用同样的焊接参数和作业手法对此区域进行焊接时，因热输入量的集聚将导致收缩变形加剧，进而影响侧围立柱弧度的符合性;本例中侧围立柱的拼焊按额定输出电流在110～140A，额定输出电压20～23V进行作业。但在焊接此处的埋板时，需将电流调小至90～110A，电压在18～20V进行焊接，且焊接需先焊接埋板两端，再焊中间段焊/塞焊，焊缝长度以埋板单边不超过3段且单条长度不超过100mm为宜，施焊速度控制在500～600mm/min;

（2）腰梁直线度的控制需在胎模上提前做好反变形，其正面焊接时主要是控制Z向（高度方向）上的变形，此反变形的大小程度需根据焊接时所用的参数、母材和作业时的手法来确定，本例中暂时只需在高度方向上做到（-3～-4）的反向变形即可。

参考文献

[1]孙景荣.实用焊工手册[M].北京：化学工业出版社，2220.

[2]潘际銮.焊接手册第一卷[M].北京：機械工业出版社，1992.

[3]殷树言.气体保护焊技术问答[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]杨握栓.汽车焊装技术及夹具设计[M].北京：北京理工大学出版社.1996

[5]贾安东.焊接结构及生产工艺[M].天津：天津大学出版社.1989

[6]陈作武.客车车身张拉强化蒙皮工艺及其设备，客车技术与研究.1996（4）