文广南
(北汽福田汽车股份有限公司欧辉客车分公司广东工厂,广东 佛山 528200)
在制作车架时,客车前悬架的安装支架的焊接位置是否准确,关系到前悬架的装配状态是否正确。安装支架的焊接位置不准确,将导致车轮定位异常、车轮转向失控等装配问题。图1为一款全承载客车的非独立空气弹簧前悬架,它由前轴、前气囊、纵向推力杆、横向推力杆、横向稳定杆等零件组成[1-4]。
在正常情况下,车架焊接夹具是包括前悬架定位焊工装的。可是给我公司设计制作的这款客车的车架焊接夹具并没有设计前气囊、纵向推力杆、横向推力杆三者安装支架的定位工装,这三个安装支架的焊接位置全凭焊工一把卷尺人工控制。客车流水作业到总装车间装配前悬架时,100%暴露出匹配问题:前气囊充气后不呈垂直状态,而是歪斜。有的车歪得轻一点,有的车歪得重一点。在前气囊、纵向推力杆、横向推力杆三者位置正确时,前气囊充气后的自然状态是垂直的(设计状态)。经分析,是前气囊、纵向推力杆、横向推力杆三者位置偏差(未达设计状态),导致前气囊充气后歪斜。经观察分析,发现气囊歪斜有两种表现形式:一种是前后歪斜,另一种是左右歪斜,其中以左右歪斜的情形居多。歪斜的前气囊使前桥受到一个额外的沿倾斜方向向上的倾斜力的作用,使客车处于行驶不稳状态[5-7]。据试车人员反映,该客车在平直试验路段转向时左右力不一致,有的车左转向力比右转向力大,有的车刚好相反,导致该款客车转向过度或不足,转弯时非常危险、非常难控。此时,该车就要返修。返修的原则是,保证该车在静态时气囊充气后处于自然垂直状态。返修的方法是:将车开进地沟槽,用液压千斤顶支撑起车头,然后在坚固的支撑点放置固定钢支架,然后千斤顶卸压,客车车头重量全部压在钢制支架上。接着拆除纵向或横向推力杆,使前气囊去除纵向或横向推力杆的纵向或横向静态约束力,恢复自然垂直状态。此时,纵向或横向推力杆在车架安装板上的孔位发生了变化,原安装孔已不能使用,必须重新配钻新的孔位。返修必须在地沟槽内进行,由于位置狭窄,更改工作非常困难缓慢,也影响车辆及时入库,车间意见很大[8-9]。
为了解决这款客车的前气囊歪斜问题,杜绝返修,笔者设计了一个定位焊工装,用于该客车前气囊、纵向推力杆、横向推力杆三者安装支架的定位焊接。该工装结构如图2所示。
该工装设计的依据是该款客车的车架图纸和前悬架图纸。工装的底架用4根KQJ60×50×3/Q345C的优质矩形管来做,保证底架的平面度和刚度(在设计时将各定位棒的底面设计在同一个平面上,这个平面就是底架面)。
实际上,在制作时,要在底架上摆设各零件到±0.5 mm的精度位置很困难,原因是各定位棒的工作面并不共面,准确测量非常困难。后来联系到公司质量部一台激光测量跟踪仪,以帮忙确定各定位零件在底架上的位置。
制作过程简述如下:
1)分别单独制作出底架(注意平面度)、定位棒(注意垂直度)等零部件,如图3所示。
2)为了减少激光跟踪仪的测量次数,将同类定位棒的零件预先用一条工艺梁点焊在一起(两定位棒的底面共面),预先保证尺寸900 mm±0.5 mm和880 mm±0.5 mm。如图4所示。
3)将图4(b)所示的纵向推力杆安装板定位棒点焊到底架的大约位置上。
4)将图4(a)所示的前气囊安装板定位棒放到底架的大约位置上,并用大力夹钳夹在底架上(注意:不能点焊,因为它要随时调整)。
5)按照前悬架安装支架定位工装尺寸,用直角尺、卷尺、铁锤粗调图4的位置。
6)用激光跟踪仪测量尺寸,将测量结果与前悬架安装支架定位工装尺寸进行比较,用铁锤轻轻敲击微调定位棒的位置至精确位置。
7)再用激光跟踪仪测量尺寸,察看刚才微调的效果。如此反复进行,直到理想状态。
8)用类似方法调整最后一个横向推力杆安装板定位棒的位置。
9)固定各个定位板,然后拆除工艺梁。
如果没有激光跟踪仪辅助定位,则可以设计一块10 mm厚的钢板,在此板上划线、钻孔,确定各根定位棒的位置,然后将定位棒直接焊接在钢板的定位孔上,注意检验各根定位棒的垂直度即可。这样将工装立体尺寸转化为平面尺寸,从而将工装制作化难为易。
前悬架是客车底盘的重要安全件,必须要有定位焊工装来确保各个安装支架的精确焊接位置。为了达到制作精度,客车前悬架定位焊工装的设计制作要因地制宜,选择适当的测量设备来辅助制作。该工装目前已投入使用,效果较好。
[1]黄其柏,王勇,赵明,等.汽车空气悬架系统的发展概况[J].噪声与振动控制,2005,6(3)
[2]高书移,梁为.EQ6850KR高级客车空气弹簧悬架设计开发[J].客车技术与研究,2003,25(4):10-13.
[3]高书移,梁为.空气弹簧悬架结构型式及计算[J].客车技术与研究,2005,27(1):21-22.
[4]张洪欣.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,1989.
[5]余志生.汽车理论(第5版)[M].北京:机械工业出版社,2010.
[6]付百学.汽车电子控制技术[M].北京:机械工业出版社,2000.8.
[7]阎红玉,徐石安.发动机悬置系统的能量法解耦及优化设计[J].汽车工程,1993,15(6)
[8]严济宽.机械振动隔离技术[M].上海:上海科学技术文献出版社,1985.
[9]谢晓鹏,王喜顺.汽车碰撞中的安全问题研究[J].天津汽车,2005,(1)