浅议客车车身的焊接加工技术

朱 波，唐碧秋，唐 焱

（桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004）

车身焊装，是客车制造过程中重要组成部分。客车车身装焊，是客车车身三大制作工艺过程（焊装、涂装和总装）的第一步。

客车车身由金属框架、蒙皮覆盖件及装饰件等构成。金属车身是其他部件的载体，承载着车身的负荷，既要保证足够的强度，又起到密封、造型、装饰等作用。

车身整体品质与产品设计有关，也与车身生产制作品质密不可分。车身的焊装，是一项复杂的系统工程。将车身散件组装成分总成，再由分总成组焊成车身总成，需要很多工位和大量人力协同工作才能完成。其中的生产工艺方法、设备水平、焊接品质、检测等各种因素，都会对车身品质产生影响。因此，详细探讨客车车身焊装工艺，对提高客车制造水平有着重要的意义。

1 客车车身焊装技术概述

1.1 焊装的特点

客车生产是汽车产业的一部分，同汽车制造工业有较多相同之处。但是，由于客车车身结构，生产批量与轿车及货车相比有着明显的差异，因此客车车身焊装生产也具有很多不同的特点。

（1）产品结构。客车车身结构根据车型分类不同，其结构也有较大区别，7 m 以下的客车，车身结构型式与轿车相似，一般采用承载式车身，车身构件为薄板冲压件，较少采用骨架结构。而7 m 以上的大中型客车，则多采用骨架蒙皮结构。骨架承载，蒙皮覆盖件只起装饰作用。

（2）工艺特点。客车车身材料，主要是低碳铜薄壁型杆件、钢板冲压件等，焊接性能良好。型钢厚度一般为2 mm，蒙皮覆盖件厚度为1 mm 左右。因此车身焊接大量采用CO2气体保护电弧焊，对于蒙皮件的装焊，为保证外观品质，减小变形，现在越来越多地采用电阻焊方式。

客车车身焊装主要可分为：骨架类构件的焊装、薄板类构件的焊装和蒙皮类部件与骨架类结构部件的焊装这3 种形式。

1.2 主要的焊接方法

金属焊接结构的焊接方法的选用，主要根据产品结构型式与特点、结构材料、焊接接头的型式与厚度，生产批量的大小以及装焊自动化程度等诸多因素考虑。客车车身的焊装结构，主要是车身骨架的焊接，蒙皮与骨架的焊接以及车身合装焊接。对于以上3 种形式的焊接主要采用CO2气体保护焊及电阻点焊。

（1）CO2气体保护焊。CO2电弧焊用的焊接材料，主要是指CO2气体和焊丝，不同直径焊丝典型的短路过渡焊接规范如表1 所列。

表1 不同直径焊丝典型的短路过渡焊接规范

（2）电阻焊。电阻焊又称接触焊，是客车车身焊装生产中应用仅次于CO2电弧焊的焊接方式，在目前客车车身焊装生产中，主要应用在前后围蒙皮、侧蒙皮与车身骨架、顶蒙皮的拼接及其与车顶盖骨架的焊接。下面着重阐述一下电阻焊在客车车身生产中的应用。

其一，点焊。如图1 所示，点焊是将工件装配成搭接接头，置于两电极之间压紧、通电。利用电阻热能熔化母材，形成焊核，是热- 机械（力）联合作用的焊接过程。

图1 点焊原理图

点焊的焊接过程如图2 所示。

图2 点焊的焊接过程

其二，缝焊。又称滚焊，其是点焊发展起来的，就焊点形成的本质来说，与点焊基本相同，图3 为缝焊过程的原理示意图。

图3 缝焊过程原理示意图

缝焊与焊件直接接触的电极，系采用圆柱形的滚盘。滚盘旋转时，利用摩擦力带动焊件移动。

其三，电阻点焊工艺。点焊结构是依靠单个或若干个合格的合点来实现接头的连接。接头的品质取决于焊点的品质和点距。焊点品质除了取决于焊点尺寸外，还与焊点表面和内部品质有关。

影响接头强度的焊点尺寸，主要有焊点直径、焊透率和表面压坑深度等。焊点直径d 是影响焊点强度的主要因素。试验证明，d 与焊点强度近似于成正比关系。d 的大小可根据焊接厚度和对接头强度的要求选取，如图4 所示。

图4 焊点尺寸

低碳钢的焊点直径d—般为

式中，

h 为单板上熔核的高度，mm;

δ 为焊件的厚度，mm；

c 为压痕深度，mm。

2 提高装焊品质的措施

2.1 提高车身零件及构件的制造精度

生产出高品质的车身，需要一系列的工艺条件来保证，其中零部件的制造精度是车身焊装品质的基础，这个环节包括材料精度，零件加工制造精度和部件焊装精度等。

客车车身主要由车身骨架和蒙皮构成，提高零部件精度应从这两方面入手。

（1）提高车身骨架零部件制造精度。其一，骨架材料精度。现在的车身骨架，大部分是矩型管构成，选购的骨架材料应当满足精度要求。矩型管的断面，必须符合标准要求，不能有超差现象，如果超差，与超差零件相交的零件，会因断面尺寸超差无法装配或间隙过大，如果勉强装配，紧配合部位可能因顶靠力过大产生变形。间隙过大时，焊缝处的金属深化区加大，冷却后收缩，产生超量的变形。

其二，骨架零件的加工精度。骨架加工首先从切割开始，切割精度有两个方面，一是尺寸精度，另一个就是切割面与骨架轴线的垂直度。许多企业采用砂轮无齿锯切割，精度一般不易保证，因为无齿锯片在高速旋转时，会首先抖动，而且抖动量会因砂轮磨损量不同而变化。切割时，切口宽度不一致，无法满足高品质加工要求。

为了保证切口的精度，现在常见的方法是采用有齿锯片加工设备切割，其特点是：切口宽度一致，由于锯片刚度较大，锯片刃口锋利，重复性好，转速低，没有抖动现象；一般的有齿锯片加工设备有定尺机构，定位准确，可以保证加工尺寸精度；可以实现各种角度的切割；可以多杆件同时加工，提高生产率。

（2）提高蒙皮零部件的制作精度。其一，材料品质。对于一些车身覆盖件，材料的品质尤为重要。如车身侧围蒙皮，它直接采用原材料经过拉伸，覆盖在车身表面，如果材料的表面及周边有缺陷，装配后直接影响外观品质，大多数批量生产的客车企业，使用专用的开卷展平设备，现场加工出符合尺寸要求和表面品质的蒙皮，没有开卷展平设备的企业，最好能订购符合产品设计宽度的原尺寸。

其二，模具化生产。车身蒙皮件，大部分是空间曲面结构，手工制作困难，并且不易达到品质要求。所以在制作蒙皮零件时，应尽量采用模具成形，但模具成本比较高。一个车型的模具化比例，与生产批量关系很大，所以此项内容应从产品设计着手，尽量做到产品的标准化、系列化。对于一些批量不大的车型，也应做到应用不同档次的模具，制作车身件，在降低成本的前提下，尽量提高蒙皮制作的模具化比例。

其三，焊接方法。蒙皮一般都是薄板覆盖件。由于客车结构的限制，有时会采用电弧焊的方法组焊车身部件。但电弧焊接发热量大，会使蒙皮产生变形，影响品质。所以在条件许可的情况下，应尽量多地采用电阻点焊的方法，减少变形，提高蒙皮表面品质。

2.2 实现车身焊装胎具化

客车车身焊装，从零部件开始到车身产品制作完成，需要一系列工艺装备和组焊胎具。客车生产中所使用的焊接胎具品种，主要有两部分，一部分是制件胎具，另一部分是组装胎具。

制件胎具比较多的集中在蒙皮件上，如各种冲压和成形件的成形组装。车身蒙皮的胎具化制作率越高，车身的表面品质就会越好，而且因为实现了胎具化蒙皮制作，大大降低了工人的劳动强度，并提高劳动生产率。

组装胎具在车身焊装车间占有比较大的比重，是整车组装的基础工作。总体组装方法是从小件到大件，从单件到总成。

现在客车骨架的胎具化制作，一般要将骨架分成若干个大总成。常见的分割方法是：左侧骨架总成，右侧骨架总成，前围骨架总成，后围骨架总成，顶围骨架总成，底架总成。

（1）左、右侧围。左、右侧围在总装前，一般需要制作成骨架总成，要设置的胎具是左侧骨架组焊胎和右侧骨架组焊胎。完成左、右侧围骨架组焊的胎具，有多种型式，如平置式、立式等。

（2）前、后围。前后围部分结构相似，因而生产的工艺方法也基本相同。形成前后围总成主要是骨架和蒙皮，因前后围的外形是空间曲面，形状复杂，精度要求高，比较合理的生产工艺方法，是首先制作成带蒙皮的前、后围总成，然后车身总装按照这种工艺方式，生产前、后围需要骨架组焊胎具，蒙皮组焊胎具和蒙皮与骨架装焊组焊胎具。其中因蒙皮与骨架的结构不同，胎具的形式也不同。

（3）顶盖。顶盖位于车身的上部，由顶盖骨架胎具、蒙皮胎具等组成。由于高位作业的困难，在工艺安排上，应尽可能进行低位作业，即在地面制作完成带蒙皮的顶盖总成，然后做车身总装。

（4）底架。底架有两种结构：一种是车身与底盘扣合的结构，底架是以副车架的形式存在，刚度较小；另一种是车架式结构，车架作为底盘的载体，刚度较大。这两种底架都应当采用胎具化生产。

（5）总装。完成车身各大总成的胎具化制作后，即进人到车身的组装阶段，现在普遍采用专用的组装设备进行车身组装。因为采用了设备化车身组装，可以大大提高车身的组装精度及保证精度的稳定性。组装完成的车身总成，即进入车身后续生产线，继续流水作业。

3 结束语

客车焊装从零件、分总成直到车身总成的制造，是一项非常繁杂的系统工程，需要很多工序协同工作才能完成。每一个环节出现问题，都会影响到产品品质。所以在生产、制造过程中，必须有可靠的品质保证体系，确保产品的品质。

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