车架焊接结构分析及其精度工艺保证

【５】张洪欣．汽车设计【Ｍ】．机械工业出版社，１９９８．５．
【６】黄天泽，等．汽车车身结构与设计【Ｍ】．北京：机械工业出版
社，２０００．９．
５５— 修改稿日期：２００７—０３—２９
在胎具使用过程中，还借助夹具完成各部件的定 位：丝杠、“Ｆ”型夹具、快速推拉夹具、可调底座 等。另外，在起胎后，将底盘车架总成正放在支撑胎 架，进行其它车架前、后连接板的焊接。
３ 防止焊接变形的工艺措施应用
焊接过程中发出大量的热量是焊接变形产生的重 要原因。另外，施工过程中各部件相互错位是变形的 次要因素。对上述两个原因进行认真分析，分别采取 以下几种方法进行预防。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｃｈ：ｆｒａｍｅ：ｗｅＩｄ；ｊｉｇ：ｔｅｃｈｎｏｆｏｇｙ
客车底盘车架是客车主要承载及动力传输部件，主 要由车架中段、车架前段、车架后段、行李舱骨架组 成。它与发动机，离合器，变速器，传动轴，前、后 桥，悬架（板簧）及驾驶转向操纵系统构成可以行驶的 汽车底盘。在底盘上面布置适当的车身，便成了整车。 由于底盘车架上装配的系统都要求有较高的装配精度， 所以与它们相连的装配孔必须精确；再者，车架大梁与 车架前、后段在高度上有一定的间距，还必须保证上下 方向上的平面度，前、后段相对的平行度，车架辅梁的
５ 结束语
整个车身焊装过程是一个既有静态又有动态的复杂 系统。车身焊装有其内在的规律，要保证良好的装焊质
万方数据
量，从产品设计到生产出成品的一系列环节和过程，都 必须进行综合控制。只有掌握汽车焊装的内在规律，采 用先进的技术、规范的管理和严格的检测，有效地控制 汽车焊装误差，才能提高产品的焊装质量。
１）刚性固定法之一：采用丝杠紧固车架大梁。 车架大梁在胎具内的定位除了定位块之外，还要由丝 杠制作的夹具将型钢压住，使之靠近定位块的一侧， 如图２中的序号３，目的之一是利于脱模起胎；另一目 的是将组焊前的车架大梁强制校直。
２）刚性固定法之二：采用快速推拉夹具将车架 前、后段槽钢靠近和脱离定位。由于车架中段总成与 前、后段形成一定高度的空间体，在左右方向上要有 一定的宽度间隙，既利于起胎时不碰撞定位块，又要 夹紧时方便迅速，快速推拉夹具就能够解决这一难
规定见表１。
表１ 相关规定
焊件厚度 （ｍｍ）
焊丝直径 （ｍｍ）
焊接电流 （Ａ）
电弧电压 （Ｖ）
≤ｌ－２
０．８
１００～１２０
２０—２２
气体流量 （Ｌ／ｍｉｎ）
８～１６
１．５～２
Ｏ．８
１２０～１５０
２２～２６
ｌＯ～１８
２～４
Ｏ．８或１．Ｏ
１３０一１６０
２４～２８
１２—２０
＞４
１．Ｏ
１４０～２００
２６—３０
中田分类号：ｕ ４６３．３２
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００６—３３３１（２００８）０２一００５３—０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒＯｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｗｅＩｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｏｆ ｃＯａｃｈ ｃｈａｓｓｉＳ ｆｒａｍｅ，ｔｈｅ ａＵｔｈＯｒ ｐｕｔｓ ｆｏｎ＾，ａｒｄ ｔｈｅ ｓｍａ¨ ｄｅｆＯｒｍａｔｉＯｎ ｗｅＩｄ ｔｅｃｈｎＯＩＯｇｙ ｉｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃＯａｃｈ ｃｈａｓｓｉｓ ｆｒａｍｅ ｍｉｄｄＩｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ。ｆｒｏｎｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ，ｒｅａｒ ａｓｓｅｍｂＩｙ ａｎｄ ｂａｇｇａｇｅ ｆｒａｍｅ ｉｎ ｏｒｄｅｆ ｋ｝ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｕｓｅ ｄｅｍａｎｄ Ｏｎ ｗｅＩｄ ｑｕａＪｊｔｙ ａｎｄ ｓｈａｐｅ ｐｒｅｃｉｓｊｏｎ Ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｊｒｅ ｃｏａｃｈ ｃｈａｓｓｉｓ ｆｒａｍｅ ｔｈｒｅｅ ａｓｓｅｍｂＩｉｅｓ．
焊接。
车架大梁的材料是１６Ｍｎ钢，厚度为６．０ ｍｍ，在槽
钢与行李舱骨架连接的部位，采用手工电弧焊，选用
化学成分与１６Ｍｎ钢接近的低氢碱性焊条，牌号为
Ｅ５０１６，采取竖焊缝，以有效降低焊缝气孔的发生，
提高此处抗振及抗撞击能力。
２．２焊接工艺分析
２．２．１ 焊接工艺参数的确定
公司编制的《ｃｏ：气体保护焊》工艺手册的相关
参考文献：
【１】康展权．汽车工程手册【Ｋ］．北京：人民交通出版社，２００１．５． 【２】吴林．焊接手册【Ｋ】．北京：机械工业出版社，２００６．１．
【３】李洪德．汽车设计标准资料手册【Ｋ】．沈阳：吉林科学技术
出版社，２０００．９．
［４】陈家起，等．汽车车身制造工艺学【Ｍ］．重庆：重庆大学出版 社，１９９３．１．
总之，在底盘车架焊接结构的设计中，为避免焊缝 过于集中，减少焊接应力集中，同时减少焊接变形，避 免焊缝结构影响车架强度，除为了满足车架强度而必不 可少的连续焊缝外，尽量采用塞焊、断续焊及去除槽钢 横向方向的焊缝。但尽管如此，还是由于较多的零部件 和较大热量的焊接热量，使整个车架焊接后产生较大的 焊接变形，从而导致车架的各组成部件相对位置发生变 化，装配孔变位，影响底盘部件的装配精度。
２焊接工艺分析
２．１焊接方法选择 行李舱骨架的材料为Ｑ２３５Ｂ，厚度为４．０ ｍｍ。通过
查询【１１可知：焊接材料的强度、延伸率不能低于被焊 件中的最低值；采用中等线能量的焊接规范，能减少 焊接接头热影响区的淬硬倾向和消除冷裂纹。因此制 定如下车架焊接工艺：采用焊丝直径为１．Ｏ ｍｍ，焊丝
…’—……ＩⅢ 圈曙一１
材料·工艺·设备
２００８年 第２期客车技术与研究
客车底盘车架焊接结构分析及其精度工艺保证
高建路 （中通客车控股股份有限公司，山东聊城２ｓ２０００）
接要：分析客车底盘车架焊接结构，确定使客车底盘车架中段、前段、后段和行李舱骨架的变形量 小的焊接工艺，使得整个底盘车架三段部分的焊接质量、形位精度满足设计和使用要求。 关键词：客车；车架；焊接；胎具；工艺
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材料·工艺·设备
材料选用化学成分和力学性能与Ｑ２３５Ｂ钢接近的ＥＲ５０—
６，焊接设备选用Ｃ０：气体半自动焊机，适宜于全位置
２００８年 第２期客车技术与研究
题，如图２中序号１１。 ３）反变形法之一：采用５ ｍｍ的工艺垫片，在施
焊前垫在车架大梁中问部位，再用丝杠夹具强制将大 梁向下压。根据物料热胀冷缩的原理，结合封闭结构 件同一部位加热时产生的伸长量小于该部位收缩量的 实际情况，为防止在焊接行李舱骨架后，车架大梁向 上弯，在施工前，有意将大梁中间向上抬高５ ｍｍ， 以消除焊接变形。
平面度，否则，客车将出现前后扭曲，左、右偏摆或车 身不正、行驶走向不正等问题。所有这些要求，给底盘 车架的焊接工艺及施工提出了较高的要求。
１焊接结构分析
底盘车架的结构必须满足焊接牢固，装配孔形位 在公差范围内，前、后段及车架辅梁的相对平行度， 车架辅梁的平面度等这些要求。以ＬＣＫ６８６０ｃＹｌ底盘 车架为例，其车架总成如图１所示。
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万方数据
图２ 车架总成组焊胎具
ｌ一上定位块；２一框架；３一“Ｆ竹型夹具；４－定位座；５一顶座；ｎ翻转支架； ７一下定位块；８一框架斜撑；９＿可调底座；ｌｏ－加强板；１ｌ一推拉夹具；１２—孔定位销
材料·工艺·设备 焊件向定位的开口方向移动，便能实现起胎脱模。
胎具结构中包括以下部分组成：车架大梁及横梁 定位，车架前、后段定位及翻转支架，前、后悬架装 配孔定位销。
万方数据
客车技术与研究２００８年 第２期
车架的焊接结构：车架中段总成将车架前（后） 段总成（采用客车底盘生产中常见“Ｃ”型槽钢与压 制槽钢件相连而成的刚性框架，在“Ｃ”型槽钢上已 加工出了预留的装配孔并装配了前、后吊耳）。通过 斜撑，中段车架前、后连接板连接起来。车架中段总 成中，还具有封闭结构的行李舱骨架。
结合公司现有状况和生产批量，将胎具设计成如 图２所示。
为了利于操作施工，将整个底盘车架设计成倒置 结构，即把车架大梁放在下层，把行李舱骨架放在上 层；同时为利于焊件焊接后的起胎脱模，将定位块做 成两边成直角的限位块。脱模时，直接松开夹具，将
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１５～２５
槽钢板厚度为６ ｍｍ，车架大梁为５ ｍｍ，均大于４ ｍｍ，所以选用的焊接规范是，焊接电流：１４０～２００ Ａ；电弧电压：２６—３０Ｖ；气体流量：１５—２５ Ｌ／ｍｉｎ。
对于手工电弧焊采用的焊接规范是，焊接电源种 类：直流；焊接电流（Ａ）：１１０—１５０。 ２．２．２ 焊接工装的设计与相关夹具应用
４）反变形法之二：在焊完车架的焊缝后，将车 架从胎具内吊出，正放在支撑胎架上，开始焊接前、 后连接板。这时产生的焊接热量，使车架中间部分变 软，加上本身重力的因素，使底盘车架中部下弯，也 起到了焊接反变形的目的。
４ 结束语
按照此种工艺，我公司已成功生产出了多台底盘 车架，经对其焊缝的焊接工艺和车架的装配精度进行 验证，该工艺完全满足了设计和使用要求。该工艺的 研制成功，为我公司批量性客车底盘的焊接生产打下 了坚实的基础。
图１ 客车底盘车架总成图 １一车架前段总成；２一前吊耳座；３一中段车架前连接板；４＿车架中段总成；５一型钢ＫＱＦ４０×４０×３斜撑； ６－中段车架后连接板ｌ；７一车架后段总成；８一后吊耳座；９一中段车架后连接板Ⅱ；ｌ肚中段车架前连接板Ｉ
作者简介：高建路（１９７５一），男，工程师；现任中通客车控股股份有限公司工艺处项目经理。
它们各自的焊接要求：车架中段内部的连接采用 周圈满焊，充分保证其强度；中段总成与前、后段 Ｘ方向的连接处在内面进行满焊；中段总成与前、后 段Ｙ方向的连接处采用三面满焊，另一面保持平整。 利于中段前、后连接连接板的焊接；连接板与车架中 段总成及车架前、后段总成采取塞焊的方式，防止竖 焊缝的焊接热影响降低骨架的强度，连接处与斜撑处 采取断续焊ｎ×８０（８０），防止出现过大应力集中。
参考文献：
【１】国家机械工业委员会．高级电焊工工艺学【Ｍ】．北京：机
械工业出版社．１９８８．８．
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修改稿日期：２００７—０７—２５
（上接第５２页） 焊件时所分配的收缩量和夹紧力与实际的并非完全一 致。因此，要通过装焊过程分析对夹具进行调整，以 减小焊接变形。 ４．５操作过程中的变形
一个小总成焊好，从夹具中取出，再放到另一个 夹具中焊装。在这一系列装夹取放的过程中，不可避 免地会产生一定的变形，造成焊装误差。这种焊装误 差一般属于随机误差，要尽量避免。为了保证质量， 焊装工作应全部在随行夹具上进行。当工件焊装完成 后，工件与随行夹具一齐传送到下一工位。全部工作 完成后，工件吊离夹具，空夹具继续使用。