(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鉚接設(shè)備和鉚接工藝越來越先進(jìn)，鉚接車體產(chǎn)品因?yàn)橐恍﹥?yōu)點(diǎn)再次進(jìn)入人們的視野。本文敘述了一種近2年新研發(fā)的儲(chǔ)能式超級(jí)巴士(以下簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jī)室的動(dòng)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(shí)無法通過點(diǎn)固焊進(jìn)行固定，只能通過工裝夾具進(jìn)行固定，固定后再進(jìn)行配鉆孔鉚接，具有裝配過程復(fù)雜、尺寸精度要求高、操作技術(shù)難度大等特點(diǎn)。

2 車體組裝的主要難點(diǎn)問題及解決措施

表1 巴士車體組裝主要難點(diǎn)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(shí)要把控的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)。

1)增加組裝工裝胎具的支撐定位功能。一般的機(jī)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(yīng)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(duì)車體組裝部件進(jìn)行精確定位并固定，防止鉚接前配鉆孔時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)移位及方便檢測(cè)零部件形狀尺寸誤差，利用工裝對(duì)底架和頂蓋進(jìn)行完全定位和夾緊，再進(jìn)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(duì)角線尺寸。

1-底架水平支撐墩 2-登高作業(yè)平臺(tái)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(shí)完全由工裝進(jìn)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(dāng)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(duì)角線控制

如圖6所示，車體橫截面對(duì)角線的難點(diǎn)在于車組裝都是各部件底漆完成之后進(jìn)行鉚接，組裝前側(cè)墻因單剛性弱導(dǎo)致輪廓度有誤差，鉚接之后難矯正。所以要在組裝過程中進(jìn)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(shí)，用鏈條葫蘆拉緊使底架與水平支撐墩貼嚴(yán)，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(shí)利用側(cè)墻與連接板鉚接后形成臺(tái)階立放于底架之上，形成對(duì)側(cè)墻的支撐。此時(shí)所有吊入的側(cè)墻都不能與底架進(jìn)行鉆孔定位鉚接，因?yàn)槠浔还潭ê鬅o法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)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(gè)旋轉(zhuǎn)支撐臂進(jìn)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(cè)量符合要求；再?gòu)捻斏w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(duì)頂蓋進(jìn)行夾緊固定。

圖8 頂蓋旋轉(zhuǎn)支撐臂分布位置

當(dāng)?shù)准芘c頂蓋按要求完成對(duì)中固定后，側(cè)墻再完成定位與夾緊。鉚接前要對(duì)車體所有尺寸進(jìn)行復(fù)查和記錄，當(dāng)所有定位尺寸符合要求時(shí)，才能開始鉆孔和鉚接。以最大距離兩點(diǎn)定位鉚接方式對(duì)單個(gè)配件進(jìn)行鉚接定位后，再進(jìn)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(dú)立部件，因尺寸公差會(huì)導(dǎo)致兩點(diǎn)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(shí)除了重點(diǎn)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(dòng)，應(yīng)先在①處位置鉆孔和鉚接，若先鉚接②處，會(huì)對(duì)側(cè)墻產(chǎn)生對(duì)內(nèi)的力，即使在頂蓋固定的情況下，也會(huì)造成側(cè)墻發(fā)生彈性變形存在內(nèi)力，當(dāng)車體脫胎沒有工裝固定后出現(xiàn)對(duì)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(dǎo)致貫通道截面對(duì)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(diǎn)在于該尺寸控制受頂蓋和底架長(zhǎng)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(jìn)行檢測(cè)；連接板與側(cè)墻兩側(cè)邊保證垂直，連接后側(cè)墻對(duì)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(duì)連接板和側(cè)墻進(jìn)行手工預(yù)鉆孔，為保證鉆孔過程中不產(chǎn)生移動(dòng)，劃線定位后利用夾具進(jìn)行固定，先盡可能的依次在配件兩端鉆孔，以兩點(diǎn)定位鉚接方式進(jìn)行鉚接定位，然后進(jìn)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(shí)必須在保證直線度的同時(shí)保證與側(cè)墻端面垂直，當(dāng)側(cè)墻連接板鉚接后，門框和窗框的對(duì)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(zhǎng)度相等，前后對(duì)中準(zhǔn)確的情況下：當(dāng)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(dāng)α>90°、β<90°或α<90°、β>90°，此時(shí)就不能使用外力對(duì)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)閭?cè)墻變形為同一方向，當(dāng)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?yàn)橄茹T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(dāng)所有的變形都處于同一方向時(shí)(一般出現(xiàn)的很少)。如圖15所示，這時(shí)可以通過鉚接加墊的形式來解決變形對(duì)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(jìn)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(gè)班次組裝一節(jié)車降低到5個(gè)班次一節(jié)車，一列車可節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間4 h×8 h=32 h，效率提升20%。車體內(nèi)高、車體貫通道對(duì)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(diǎn)問題得到解決，生產(chǎn)質(zhì)量有效提高，一次性交驗(yàn)合格率由原來的95%提高到99.8%。