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客车知识普及系列一:无车架的全承载车身   

2009-11-18 15:48:38|  分类: 技术记忆 |  标签: |举报 |字号 订阅

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简介: 第一讲 高端大客车的特征之一:具有无车架的全承载车身 低端大客车是有车架的底盘 从力学角度分析低端大客车有卡车的柔性车架,从扭转刚性角度看,卡车上层车厢和下层车轴叶片弹簧悬挂都是刚性的 ...
关键字:客车 知识 车架
  第一讲

    高端大客车的特征之一:具有无车架的全承载车身

1

  低端大客车是有车架的底盘

    从力学角度分析低端大客车有卡车的柔性车架,从扭转刚性角度看,卡车上层车厢和下层车轴叶片弹簧悬挂都是刚性的,当道路坑洼不平时,中层的柔性车架的作用,除全部承载外还起到关键的缓冲层的作用.所以卡车是三层式结构,即上硬中软下硬.

    高端大客车的首要特征是没有中间的软层-柔性车架,刚性底架与刚性车身构成一个刚性整体,承载车辆的全部负荷.是两层式。

    

图2高端大客车无车架的承载式车身

图2高端大客车无车架的承载式车身

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    应用在客车上的全承载车身技术是高档豪华客车制造技术中的重要项目。该技术是德国凯斯鲍尔公司于上个世纪50年代首创,并通过严格的碰撞试验,性能优越,使客车具有经济、安全和舒适等性能,尤其适应高速长距离客运。全承载车身技术的应用,引发了国内客车制造业的一场技术变革。

    车身结构特点

    全承载车身结构的底架不是传统的冲压成型铆接车架式结构,而是由矩形管构成的格栅式结构。这种底架与前后围、侧围、车顶五大片组成全承载车身。车身采用封闭环结构,由于没有车架,故可降低地板和整车高度。整个车身参与载荷,上下部结构形成一整体,在承受载荷时,使整个车身壳体达到稳定平衡状态。在具有较大的抗扭刚性格栅式结构的底架上,配置发动机、前后桥等总成,可以保证各总成相对位置关系正常工作。

    其优点是:车身重量降低,结构强度与刚度提高;简化构件的成型过程,提高材料利用率;整车重心低,高速稳定性好;加工不需要大型冲压设备,便于产品改型,容易实现多品种系列化生产。它最大的优势是被动安全性好,按照欧洲的客车被动安全测试,这种结构能够在汽车翻滚及相撞时,保证乘客的安全空间。

    制造工艺要点

    全承载车身与传统的车身结构不同,在制作工艺上有显着区别。客车公司对车身设计已形成各自的设计准则,但基本要求是一致的:1)根据结构设计受力,选用不同规格、材质的矩形管进行组焊。2)底架基本上是有规则的截面梁、连接梁组成。3)车身结构件主要是采用低碳钢、低合金结构钢的冷拔或高频焊接矩形管组成。4)前后围、侧围、车顶五大片除尺寸有所不同,结构基本上是相同的。因此,在制作工艺上可以实现单一车型和多种车型的批量生产。

    制作工艺过程为:矩形管除油,矩形管下料,矩形管弯曲,小总成焊接;格栅式底架和前后围、左右侧围、车顶焊接;车身总拼;车身补焊件,打磨、校正。装焊必须在焊接工装上进行,这样才能控制各部件的相对位置尺寸,并能有效控制焊接收缩、变形。需掌握的工艺如下。

    下料要求及底架制作

    矩形管下料前必须除去表面油脂,这样能减少焊接气孔等焊接缺陷,同时能减少焊接烟尘对作业场所的污染。油基清洗剂易燃,安全性较差,现在倾向于水基清洗剂。为提高效率、降低劳动强度,有的单位已采用超声波振动脱脂。除油后需要保持矩形管在一定时间内不生锈。

    矩形管下料,重点控制的是下料尺寸、角度。其下料的准确程度关系到小总成乃至车身总成的尺寸准确程度。下料设备一般采用带式锯床、盘式锯床、弓式锯床。

    底架的截面梁、连接梁小总成焊接,必须使用焊接夹具来保证其控制尺寸,焊接后需对平面焊缝进行打磨,以便部件总成能准确放入下道工序的焊接工装内。在打磨后,采用火焰校正和锤击的方法校正相关的尺寸和平面度。

    底架总拼是在底架总拼夹具上进行,将各截面梁、连接梁按顺序放入工装,进行适当地调整定位并夹紧。在工装上先进行上面和两侧面的焊接,吊到高架上再进行底部焊接。

    前后围、侧围、车顶五大片制作

    前后围弯管的圆弧半径一般属渐变值不是确定值,弯曲一般采用液压仿形弯管机及数控弯管机。车顶、侧围弯管的圆弧半径是确定值。弯曲工序一般使用冲压模具进行,有公司使用辊弯机对矩形管进行辊弯。进行小批量生产的公司可使用液压校正机进行手工控制压形。弯曲成型的矩形管,需用液压校正机进行校正,并使用卡板进行检验。上述工序完成后,可以在夹具上进行各大总成的焊接,焊后进行打磨、校正。

    车身总拼装焊及焊接工艺装备

    全承载车身焊接必须在工装上进行,才能控制各部件的相对位置尺寸,有效控制焊接收缩,提高工作效率。工装一般由夹具体、定位单元、夹紧单元组成。夹具体可以采用铸件,也可以采用型材焊接。由于全承载车身大部分是冷拔或高频焊接矩形管组成,矩形管的截面尺寸公差不大,定位单元大部分可采用U形或L形矩形管定位块,前后悬架部分可采用孔导向定位。夹紧装置一般采用手动方式、气动方式和液压方式。手动夹紧的夹紧力不大,工作效率低,一般焊接小总成时采用;气动夹紧的夹紧力大,速度快,但是力度不稳定,在进行尺寸位置调整时容易松动;液压夹紧的夹紧力大且稳定,是大型拼焊工装常采用的,不足之处是易泄漏,造成污染。很多专业厂家制作了不同类型、不同规格的夹紧元件,供客车公司或夹具生产厂家选用。底架总拼夹具一般为分块可置换式结构,作适当的置换和调整,就可以进行不同轴距、不同悬架底架的生产。

    车身总拼焊接工序,批量生产的公司是在工装夹具上进行。大多数公司使用的是平移式总拼夹具,其五大片在其他夹具上焊接,总拼夹具只进行几大总成的对接。制造高档客车车身的公司使用液压翻转举升式总拼工装,前后围、侧围在翻转台上焊接,之后直接进行翻转举升,向前推进合拢。其优点是定位准确,减少二次定位误差,缺点是结构复杂,两道工序在一个工位生产,工装占用时间长,只适合中小批量生产。焊好的车身需要进行补件、打磨,并校正玻璃框和侧围。

    焊接设备通常采用CO2气体保护焊,有高档客车公司采用氩气和CO2混合气体保护焊,其焊接的熔滴过渡形式是呈氩弧状的喷射过渡,电弧燃烧稳定,飞溅小,焊缝冲击韧性好,表面平整、美观。

    车身蒙皮焊接加工

    全承载车身的蒙皮一般采用镀锌板材,加工方法基本采用机械涨拉焊接工艺,部分客车公司采用预应力涨拉粘接工艺,使外蒙皮更加平整。有公司采用车身侧蒙皮液压涨拉和自动双面双点焊接工艺及设备。采用大顶蒙皮自动滚焊和大顶蒙皮与骨架自动点焊设备。为了有利于加工及产品换型,车身的前后围采用玻璃钢材质制作已成一种趋势。

    车身骨架及内腔的防蚀涂装

    全承载车身骨架采用矩形管组焊,由于管壁薄,需要对矩形管进行内外防蚀涂装。防蚀涂层优劣直接影响到骨架的强度和使用寿命,因此,要以有效的涂装工艺来满足产品性能的要求。全承载车身可以实现车身总成整体脱脂磷化喷淋或浸渍前处理。车身整体喷涂优良的底、面漆涂料作为外部防蚀涂层。车身骨架上主要部位的矩形管内腔用高压喷涂机注涂一定量的防护蜡来防蚀。车身底部下表面(除部分机械外)则喷涂一种常温固化且耐蚀性优良的涂料。车身内外蒙皮焊接后,焊接缝都需压涂密封胶,保护焊缝和钢板端面,使车身有良好的气密性、水密性和耐蚀性。

    全承载车身结构的应用现状

    全承载式车身制造技术促使了中国客车制造方式的改变,即由以底盘制造为中心转到以整车制造为中心,实现选购国内外总成件匹配客车。国内主要客车公司已实施采用全承载式车身制造技术的生产方式,如安凯系列客车SETRA、ANKAI、中通博发、伊利萨尔IRIZAR、广州五十铃ISUZU、宇通MAN等。

    三段式骨架结构底架,车身蒙皮横段面封闭,钢板预应力涨拉后与骨架焊接或粘接,并从设计工艺上严格保证车身骨架不会变形。利用高档客车全承载车身技术研发的新一代产品,相继应用于中型营运客车和旅游客车,并进入商业化阶段。安凯集团也将全承载车身技术首次应用到国内城市公交客车上。

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