客车车身骨架变形分析、影响及控制措施

刘宁

摘 要：主要介绍客车车身骨架各总成的结构特点及工艺要求，通过对骨架结构及焊接变形的分析，从工艺角度对焊接造成的车身骨架变形进行控制。

关键词：客车车身；焊接变形；车身骨架

客车车身骨架在生产过程中的焊接变形是所有厂家所面临的一个共性问题，控制车身骨架变形是提高车身质量、强度、外观及焊接、装配生产效率的主要瓶颈之一。

客车车身骨架体积大，焊点多，结构复杂，焊缝多样，焊接变形量也相对较大。甚至有时会因局部变形量超过公差允许范围，导致车身骨架不得不进行返工，大大降低了生产效率和产品质量。

1客车车身骨架变形分析、影响

在客车车身骨架制作的整个过程中，每一道工序都有可能产生焊接变形，从而增加车身骨架制作、校正的工作量，也会导致后续工步达不到要求，影响整个生产线的总进程，大大降低了生产效率。另外，过多的校正会造成车身骨架局部凹凸不平，影响整个车身的骨架强度。因此，在车身骨架生产制作的整个过程中，要切实、严格的控制每一个生产工位及工序的允许误差范围，分析、找出控制易变形的某些部位。经过分析、数据对比及现场测量记录，个人认为车身骨架焊接变形主要由以下几点原因引起。

1.1单件材料下料尺寸计算中没有考虑不同焊接焊缝的焊接形式及焊接面积会产生不同的变形量。虽然这一点不是变形的主要原因，但对变形后的骨架校正具有很大的制约作用。

1.2前后围骨架总成形状各异，各零件曲线复杂，制作工步繁多，各单件组合后，要控制装配到一起的整体几何尺寸和各方向的曲线，是相当困难的，所以前后挡风框的整体成形一直是一个难题。前后档风框的成形的质量直接影响到后续的前后挡风玻璃的安装质量以及整车的外观。

1.3左右侧骨架总成在焊接后主要会出现无规律的弯曲、扭曲及凹凸等几何缺陷，给侧窗玻璃、侧围舱门装配及蒙皮的焊接带来直接影响，极易造成蒙皮的鼓动和蒙皮表面的凹凸不平，对后续的涂装车间的工作带来很大的困难。造成这种现象的原因主要是：侧围骨架总成中以腰梁为界，腰梁上下的焊接量差异过大及所受的热变形及焊接的内应力不均匀，极易使得腰梁呈波浪状，腰梁一但变形，整个侧围骨架必然会变形。

1.4因顶盖骨架总成两面焊缝的不完全对称，会使顶盖骨架发生内凹或外凸现象，焊接变形较严重时还会发生不同程度的扭曲变形，以致顶盖骨架上的扶手、空调、照明灯、叭喇、监视器等部件的装配孔、天窗窗框的尺寸发生变化，从而影响内装外配，甚至有时会导致顶部密封不好而漏水。

1.5焊接顺序的不合理，焊接胎具的定位误差及工装夹具的夹紧位置不适当或不准确都有可能造成不同程度的变形。另外，在车身骨架总成单面焊接完成后直接从胎具上起模后使骨架呈自由状态，在这种状态下再进行焊接时，此时的骨架呈完全自由状态，会比未从胎具上起模骨架时造成的焊接变形要大得多。

1.6一般车身五大片骨架的转运方式为相同的骨架重叠若干个后直接勾住所有骨架上的若干个相同的“点”进行调运。这种方式易使骨架在悬空时因自重产生变形，而且若干个骨架的变形程度均不相同。另外，由于车身五大片骨架的调运不当或调装点不正确等原因都有可能造成车身骨架的不同程度的变形。

2客车车身骨架变形的控制措施

由于客车的用途及功能决定了车身骨架的结构，要改变或重新布置车身骨架的结构已不可能。所以利用工艺方法及控制下料尺寸将焊接后的变形控制在允许的公差范围内是解决问题的关键所在。个人认为可从以下几个方面来对车身骨架的变形进行控制。

2.1减少由于间隙过大而引起的焊缝收缩量的增大，使单件变形达到最小，各单件下料尺寸，尤其是矩形管切割的尺寸应当尽量准确，长度偏差控制在 mm，角度偏差控制在±1°。另外，在组焊一些小的总成之前，可把矩形管两头适当压瘪，相当于坡口，这样既有利于增大焊腳尺寸使焊接起来更方便，又能增大焊接强度和提高焊缝的成形质量。对截面较大的单件进行组焊时，考虑到焊后焊缝的收缩量，单件下料时可适当放出余量，这个数据须根据理论计算、长期的经验积累及施工现场的具体情况相结合才能确定。

2.2对于前后围骨架总成中对弧度要求较高的单件制作，若是单面弧的可用模具实现其弧度成形，若是双面弧的可用三维弯管机等设备来实现。对于弧形单件的切头，建议采用数控锯床，如果设备达不到要求，也可用机械锯床来代替切割，只是需要设计相关的夹具。另外，可制作前后挡风玻璃样架之类的检具，在前后围骨架总成焊接完成后，用相关样架试合前后围的挡风框，如果样架与前后围骨架总成中的前后挡风框的贴合间隙和周边弧线的轮廓度贴合不理想时，马上可对整个前后挡风框根据样架来进行及时的校正，以免到了后续的总装车间安装前后挡风玻璃有问题时已无法更改，可想而知，此时即使挡风玻璃能勉强安装到前后围骨架上，其质量和外观也必然达不到设计要求及工艺允许的公差范围。

2.3可把大片的车身骨架总成分成几个小的总成，在其它工位先进行组合，之后再参与大总成的焊接。这样既能减小焊缝过于集中而导致的变形过大及内应力过大，更有效的对焊接变形进行控制。

2.4车身骨架组合焊接时，要使骨架的焊接变形尽量减小，焊接顺序是否合理，也是一个很关键的因素。对连续的长焊缝应先进行点焊定位，然后采用分段焊接或跳焊，可两名焊工同时从中间向两边或四周对称焊接，对收缩量较大的焊缝先焊。可先焊短焊缝，后焊长焊缝，再焊角焊缝和环焊缝；先焊拉应力区的焊缝，再焊剪应力区和压应力区的焊缝。客车车身骨架的材料多为矩形管，所以还值得提出的一点是，对于矩形管的焊接顺序也必须规范，应先焊角焊缝，再焊平焊缝，最后再焊接左右两侧围骨架总成上的附件。

2.6其它控制措施：（1）反变形法。对组焊胎具重新进行调整，按照统计、分析出来的数据，有意识将容易造成变形的部位反向调整，同时在腰梁、侧围边舱门立柱、侧窗立柱等极容易发生变形的焊接部位安装卡具或夹具，以此减小焊接变形。（2）使用工艺支撑。对关键的、焊接量大的部位，或者容易因转运造成较大变形的地方在骨架总成未从胎具中取出之前利用工艺支撑来进行刚性支撑，防止焊接后的收缩变形。如前后乘客门框、侧围边舱门框、轮口框、天窗窗框、顶盖骨架总成、左右侧围骨架总成及前后围骨架总成组焊对接之处等位置都可进行适当的支撑。这样可以使转运过程中上述易变形部位的尺寸精度大大提高。另外，工艺支撑须在车身五大片与底架合装并校正完成后才能拆除。（3）制作专用的反面焊接胎具。对于组合完成后正面已焊接完成的骨架总成从胎具中取出后进行反面焊接时，最大的问题是将产生因焊接引起的无方向性及随机性的变形。因此，可按照类似正面组合焊接胎具制作反面焊接胎具，反面焊接胎具不必制作得像正面焊接胎具一样每一个单件都有相应的定位，只用在变形严重和关键部位制作少量的定位即可。

结束语

焊接变形一直对整车的质量有着至关重要的影响，所以一直是业内在研究和探讨的话题。本文从几个方面分析并阐述了焊接变形给客车车身制作及工艺上带来的影响，并给出了一些比较有效的控制或减小变形的方法，还有本文未提及到的方法有待我们继续去探讨和了解。

参考文献：

[1]高忠民.实用电焊技术.北京：金盾出版社2003（12）

[2]陈路.工程焊接技术与质量试验检测评定标准实用手册.北京电子出版物出版中心.2003（4）