(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

隨著科學技術(shù)的進步，鉚接設(shè)備和鉚接工藝越來越先進，鉚接車體產(chǎn)品因為一些優(yōu)點再次進入人們的視野。本文敘述了一種近2年新研發(fā)的儲能式超級巴士(以下簡稱“巴士”)的車體結(jié)構(gòu)組裝方法和鉚接過程。

1 巴士車體簡介

如圖1所示，巴士車體為鋼鋁混合鉚接車體結(jié)構(gòu)，橫截面成鼓形，頂蓋和側(cè)墻采用鋁合金，底架采用鋼結(jié)構(gòu)，最大寬度為2 650 mm；列車編組由2節(jié)帶司機室的動車(Mc車)與2節(jié)拖車(Tp車)組成。

圖1 巴士車體

1-底架 2-頂蓋 3-側(cè)墻 4-連接板

如圖2所示，車體主要由四大部分組成：頂蓋、底架、側(cè)墻和連接板，組裝時無法通過點固焊進行固定，只能通過工裝夾具進行固定，固定后再進行配鉆孔鉚接，具有裝配過程復雜、尺寸精度要求高、操作技術(shù)難度大等特點。

2 車體組裝的主要難點問題及解決措施

表1 巴士車體組裝主要難點問題及解決措施

2.1 車體內(nèi)高控制

車體內(nèi)高是車體在組裝時要把控的關(guān)鍵項點。

1)增加組裝工裝胎具的支撐定位功能。一般的機車車輛和城軌車輛組裝工裝都為方便操作者作業(yè)調(diào)節(jié)，而無太多的應用裝配上的支撐定位功能。 如圖3和4所示，考慮巴士車體采用鉚接工藝，需對車體組裝部件進行精確定位并固定，防止鉚接前配鉆孔時產(chǎn)生振動移位及方便檢測零部件形狀尺寸誤差，利用工裝對底架和頂蓋進行完全定位和夾緊，再進行側(cè)墻的裝配。此方法有利于保證貫通道的內(nèi)高尺寸和對角線尺寸。

1-底架水平支撐墩 2-登高作業(yè)平臺3-底架中心定位墩 4-頂蓋旋轉(zhuǎn)支撐臂

2)車體內(nèi)高放量。如圖5所示，由于頂蓋在吊裝時完全由工裝進行支撐，而側(cè)墻成鼓形剛度偏弱，所以在內(nèi)高控制上要適當偏大，防止組裝后因頂蓋自重而引起內(nèi)高縮小。

圖4 頂蓋旋轉(zhuǎn)支撐臂功能

圖5 車體吊裝前后內(nèi)高變化

2.2 截面對角線控制

如圖6所示，車體橫截面對角線的難點在于車組裝都是各部件底漆完成之后進行鉚接，組裝前側(cè)墻因單剛性弱導致輪廓度有誤差，鉚接之后難矯正。所以要在組裝過程中進行控制。

1-側(cè)墻 2-連接板 3-底架 4-頂蓋

2.3 選擇合理的組裝順序

為保證整車關(guān)鍵尺寸和組裝效率，我們摸索到了合理的車體組裝順序:底架定位→側(cè)墻連接板鉚接→側(cè)墻吊入→頂蓋吊入定位→側(cè)墻定位→整體鉚接。底架定位時，用鏈條葫蘆拉緊使底架與水平支撐墩貼嚴，保證底架處于水平面；底架中心依靠中心定位墩定位。

如圖7所示，側(cè)墻吊入時利用側(cè)墻與連接板鉚接后形成臺階立放于底架之上，形成對側(cè)墻的支撐。此時所有吊入的側(cè)墻都不能與底架進行鉆孔定位鉚接，因為其被固定后無法實現(xiàn)移動調(diào)節(jié)，同時頂蓋無法吊入安裝。

圖7 側(cè)墻吊入固定示意圖

如圖8所示，頂蓋吊入后利用六個旋轉(zhuǎn)支撐臂進行調(diào)節(jié)固定，定位操作過程為：首先調(diào)節(jié)支撐臂高度螺桿直至內(nèi)高尺寸測量符合要求；再從頂蓋兩端的中心吊垂線，用支撐臂左右螺桿調(diào)至與底架中心線重合；最后對頂蓋進行夾緊固定。

圖8 頂蓋旋轉(zhuǎn)支撐臂分布位置

當?shù)准芘c頂蓋按要求完成對中固定后，側(cè)墻再完成定位與夾緊。鉚接前要對車體所有尺寸進行復查和記錄，當所有定位尺寸符合要求時，才能開始鉆孔和鉚接。以最大距離兩點定位鉚接方式對單個配件進行鉚接定位后，再進行后續(xù)的其他鉆孔和鉚接工作。

2.4 減少鉚接連接后產(chǎn)生的內(nèi)力

組裝過程中，因底架、頂蓋、側(cè)墻等都是組焊形成的獨立部件，因尺寸公差會導致兩點不利因素：首先是部件存在的誤差難以矯正或矯正工作困難；第二是產(chǎn)品固定定位后不能有施加外力使之產(chǎn)生彈性變形。所以車體在組裝時除了重點控制和檢查本身配件質(zhì)量，還需采取特別的處理方式。

如圖9所示，為保證側(cè)墻不發(fā)生左右擺動，應先在①處位置鉆孔和鉚接，若先鉚接②處，會對側(cè)墻產(chǎn)生對內(nèi)的力，即使在頂蓋固定的情況下，也會造成側(cè)墻發(fā)生彈性變形存在內(nèi)力，當車體脫胎沒有工裝固定后出現(xiàn)對角線超差現(xiàn)象。

圖9 側(cè)墻連接板與底架鉚接順序

否則，如圖10所示，側(cè)墻與底架鉚接后，側(cè)墻由于弧度的誤差而可能導致貫通道截面對角線超差。

1-側(cè)墻 2-連接板 3-底架 4-頂蓋

2.5 車體門和窗框?qū)蔷€控制

如圖11所示，客室門和窗框?qū)蔷€要求在±3 mm之內(nèi)，其難點在于該尺寸控制受頂蓋和底架長度、側(cè)墻自身尺寸誤差、裝配順序等多方面的影響。車體鉚接后若該尺寸超差將無法返工。

圖11 車體門和窗框?qū)蔷€

1)提高側(cè)墻與連接板鉚接質(zhì)量。如圖12所示，側(cè)墻與連接板鉚接方便后續(xù)側(cè)墻定位，連接板鉚接直線度控制±1 mm之內(nèi)，用平尺進行檢測；連接板與側(cè)墻兩側(cè)邊保證垂直，連接后側(cè)墻對角線控制在±2 mm之內(nèi)。門框和窗框?qū)蔷€受側(cè)墻連接板和側(cè)墻鉚接順序的影響。在鉚接前需要對連接板和側(cè)墻進行手工預鉆孔，為保證鉆孔過程中不產(chǎn)生移動，劃線定位后利用夾具進行固定，先盡可能的依次在配件兩端鉆孔，以兩點定位鉚接方式進行鉚接定位，然后進行全部鉆孔工作，鉆完后再次鉚接，這樣可以有效提高鉚接產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

1-側(cè)墻 2-左連接板 3-右連接板 4-鉚釘

2)側(cè)墻鉚接順序連接板鉚接時必須在保證直線度的同時保證與側(cè)墻端面垂直，當側(cè)墻連接板鉚接后，門框和窗框的對角線就受側(cè)墻鉚接順序的影響。

舉例說明，如圖13所示，α表示側(cè)墻一端端面與底架水平面的夾角，β表示側(cè)墻二端端面與底架水平面的夾角。在底架和頂蓋長度相等，前后對中準確的情況下：當α>90°、β>90°或α<90°、β<90°，先鉚接側(cè)墻與底架①、②部分，后利用拉緊帶或頂桿使α、β相等，再鉚接側(cè)墻與頂蓋③、④部分；當α>90°、β<90°或α<90°、β>90°，此時就不能使用外力對角度進行調(diào)節(jié)，因為側(cè)墻變形為同一方向，當外力消失變形依然存在。

圖13 側(cè)墻不同情況鉚接順序

如圖14所示，為解決第二種情況出現(xiàn)的問題，可以利用第二塊側(cè)墻相反的變形來相互抵消，鉚接順序為先鉚接側(cè)墻與底架部分使之固定，后利用拉緊帶或頂桿使窗框和門框?qū)蔷€相等，再鉚接側(cè)墻與頂蓋部分。當所有的變形都處于同一方向時(一般出現(xiàn)的很少)。如圖15所示，這時可以通過鉚接加墊的形式來解決變形對尺寸的影響。

圖14 側(cè)墻窗立柱之間的變形抵消

圖15 鉚接加墊片調(diào)整尺寸

3 結(jié)語

通過上述工裝改進和方法的改善，生產(chǎn)效率大大提升，在人員不變的情況下，由原來6個班次組裝一節(jié)車降低到5個班次一節(jié)車，一列車可節(jié)約生產(chǎn)時間4 h×8 h=32 h，效率提升20%。車體內(nèi)高、車體貫通道對角線和車體門窗框?qū)蔷€等車體組裝關(guān)鍵技術(shù)要求和難點問題得到解決，生產(chǎn)質(zhì)量有效提高，一次性交驗合格率由原來的95%提高到99.8%。