客车U型梁车身骨架焊装设计与应用

客车U型梁车身骨架焊装设计与应用

郭婷霞 ,刘新生

中通客车股份有限公司  山东省聊城市  252000

摘要：汽车制造工艺中，主要包含四大工艺：冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺、总装工艺。其中焊装工艺是指将冲压好的车身零件，按一定的工艺顺序装配并用夹具定位固定后，采用焊接方法将其焊接合成车身总成。焊装工艺在汽车制造工艺中占有重要作用，焊装后的白车身质量会影响到涂装质量、总装质量，进而关系到整车质量。在样车试制过程中，同样包含这四大工艺，为节省样车试制开发成本，工艺方法有所简化，合理的焊装工艺是保证样车试制白车身质量的前提，这就需要前期进行车身焊接工艺设计和工装设计，本文主要探讨样车试制中的车身焊接工艺设计。

关键词：客车；Ｕ型梁；车身骨架；焊接装置

引言

随着汽车行业的快速增长和市场竞争日益激烈，汽车行业的外观、舒适性和安全性要求不断提高，汽车行业之间的更新周期也越来越快。这代表汽车制造商的需求增加，因为单一生产线难以满足个别市场需求。多车柔性混合生产已成为汽车工业车间的主流趋势。车间作为复杂车间的装配结合了手工点焊、机器焊接连接、CO2气体保护焊缝、气缸连接、电弧焊接、粘合剂、扭矩、装配、运输、运输等工作规程。多车混合生产是质量保证和生产提升的重要检验。不仅要考虑技术兼容性，还要考虑各种设备的特点和夹具。基于多种车辆的灵活性，提高人机工程学，提高涂料、表面、尺寸和配件质量，提高生产率，保证BIW质量的稳定输出是汽车工业的重要研究课题。

1汽车制造工艺流程

汽车制造工厂有４个车间：冲压车间、焊装车间、涂装车间和总装车间，这些车间的基本功能如下。１）冲压车间：冲出组成车体框架的各个部分，包括机舱前地板（机舱和前地板合称机舱前地板）、后地板、左右侧围、顶盖和五门一盖（４个车门加后背箱门加上机舱盖）。2）焊装车间：把冲压车间中的零散部件焊接成车身，经过焊装后的车身一般叫做白车身。３）涂装车间：给白车身打胶、喷涂油漆。４）总装车间：把汽车各种各样的零件装配到车身上面，如发动机、座椅、轮胎等，经过这一步汽车的制造基本完成。焊装车间和涂装车间是４个车间中自动化水平最高的２个车间，基本实现了全自动化，冲压、焊装、总装的工艺每个品牌都会有自己的特色，而涂装工艺却大体相同。

2焊装平台整体方案

客车Ｕ型梁车身骨架及其Ｕ型梁简图如图１所示。现焊接Ｕ型梁车身骨架的主流工艺是：Ｕ型梁安装固定→侧片腰梁焊装→顶盖纵梁焊装。正置式Ｕ型梁车身骨架焊装平台，结构较简单，仅由双侧边安有卡具的矩形台组成，安装Ｕ型梁时仅靠底部工艺梁定位固定。定位点少易晃动，精度差。焊接侧片腰梁时，为保证其平整度，需多次拉线定位，效率低；焊接顶盖纵梁时为高空作业，且需一只手操作焊枪，一只手握持零件，安全性较差。

为解决上述正置式Ｕ型梁车身骨架焊装精度不高、效率低、安全性差等问题，本文提出采用整体倒立式结构的Ｕ型梁客车车身骨架焊装方法，即将Ｕ型梁骨架旋转180°倒置焊接，取消高空作业，大幅提高生产效率。该焊装平台应满足客车小批量、多车型的生产要求；应有足够的刚度，从而保证精度；能够重复利用；换模应快速简便且定位精准。其结构主要包括主体胎架、分离机构、模具定位机构、锁止机构、控制系统五部分。本文重点介绍前三部分。

图１客车Ｕ型梁车身骨架及其Ｕ型梁简图

3客车U型梁车身骨架焊装设计与应用

3.1 BOP设计

BOP是零件装焊工序流程图的缩写，对整个焊接工艺设计起指导作用。样车试制中，根据某车型某阶段的产品信息输入内容，设计BOP。BOP一般按前车体工位、下车体工位、侧围工位、总拼工位、门盖工位、顶盖分拼工位、调整工位等7个工位编制。每个工位的BOP都应包含该工位下线零件或车身总成的零件装焊顺序与流转位置、零件号和零件名称、工序等。

3.2主体胎架的设计

相较于传统的正置式Ｕ型梁车身骨架焊装，新型倒立式焊装具有以下优点：一是定位精度高，Ｕ型梁两侧腰部和顶弧三点作主定位及多处辅助定位，并用夹具夹紧，固定牢靠；二是效率高，侧片腰梁和顶盖纵梁直接放入指定工装卡具内，无需拉线测量具体位置，且减少工艺梁焊接；三是安全性好，倒置骨架可降低作业高度，而且增加了护栏，安全风险低。

3.3焊钳选型

焊接工艺方案制定后，需进行焊钳选型，确认焊点的焊钳型号、焊钳可达性，根据产品的形状及尺寸确定焊钳的形式（X形,C形）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，样车试制中，一般焊接线已有，根据现有焊钳布局和工装定位情况，确认焊点的焊钳型号和焊接可达性，如果现有焊钳布局不满足的，需考虑重新设计焊钳或更换焊钳与之匹配。

3.4分离机构设计

在保证精度的前提下，选择性价比最高的钢轨、滚轮和气缸组合的气动分离机构。下面主要介绍气缸选型设计。焊装时主体胎架的两侧活动总成合拢，脱模时两侧活动总成张开，两活动总成在独立控制模式下进行同步作业，单活塞双作用气缸满足该运动需求。因主体胎架分左右对称两个活动总成，故只需计算验证单个活动总成即可，另一侧效果相同。

3.5工装质量改善

CN系列前自行车托架的设计是在建模开始时进行的，在零件过渡和定位之间具有足够的安全距离。但是，由于起重工具的振动，人员缺乏控制容易导致零件与起重机和定位装置碰撞，导致装配损坏和零件定位偏差。重新设计底板，将滑轨向后滑动，更换主升降曲线托架置中的开关柜气缸，补充弯曲梁的位置，在零件运输过程中将安全距离提高100mm，降低夹具损坏的可能性。更换夹具后夹紧实践明显减少，车身尺寸稳定。

3.6模具定位机构

为满足多种车型柔性化生产，模具定位机构需满足安全牢靠、重复定位精准和通用化程度高等要求，采用定位销＋螺栓紧固定位。模具定位板使用２５ｍｍ厚板，可有效防止变形，定位板固定在主体胎架上，等距离阵列排放，定位模块根据车长任意选相邻定位板固定，实现多功能柔性化。

3.7质量监控、追溯系统

在每条线的末端设立一个人工质量录入系统，对车辆状况进行录入，可以根据车辆信息，查询到过线设备信息，所有设备的信息和工艺参数可根据需要自动保存到系统；所有数据具备自动备份及上传云端功能，具备故障信息分析功能。

结束语

在整车制造厂对白车身进行实时的精度检测是十分必要的。智能在线检测系统能够可靠、稳定、有效地对白车身精度进行检测,在保证测量稳定性的同时,能够满足焊装车间的生产速率(UPH)和适应不同车型的柔性化生产需求,从而能够高效率、高质量、低成本地实现白车身精度的检测,实现工厂更趋于高效率、智能化、低次品率的生产。通过对以往生产状况数据的统计和分析,能够实时地改进和提高生产现场的工艺。

参考文献

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