客车车身骨架合装设备分析及展望

 马永杰，杨彩红

 （河南农业职业学院机电工程学院，河南  郑州  451450）

摘要：主要介绍了客车车身骨架合装设备的功能、常见类型，以及各主流客车厂使用的合装设备和客车车身骨架合装工艺，重点分析了常用合装设备的优缺点、使用性能，并初步对国内客车车身骨架合装生产进行了对比，探讨了客车车身骨架合装设备的发展趋势。

关键词：客车；车身骨架；合装设备；展望 中图分类号：U463. 82

0  引言

 客车是目前人们中短途出行经常乘坐的交通工具，客车与城市地铁、城际轨道交通一起构成了中短途旅客出行的主要交通工具。客车车身是客车结构中与发动机、底盘并列的三大组成部分之一。在客车结构中，车身既是承载单元，又是功能单元。作为承载单元，车身骨架与底架一起承受行驶中的载荷；作为功能单元，车身为司乘人员提供良好的乘坐环境。因此，车身结构形式对客车的制造技术和工艺有着十分重要的影响。

1  客车车身骨架合装工艺及设备

 客车车身骨架合装是客车车身制造的关键。合装工序是将车身各大片进行装配焊接的过程，是车身焊装流水线生产的第一步．客车车身骨架合装质量将直接影响到整车装配的质量，能否控制客车车身骨架合装的质量将决定客车品质和受市场青睐的程度。

 图1为合装后的客车车身骨架三维效果图（其中前后围有少量钣金件）。所谓合装，就是把客车的左侧围、右侧围、前围、后围、底架、顶盖六大片组合焊接成为一个符合图纸要求的六面体框架，框架合装的质量取决于合装过程中的合装设备以及合装的工艺。

 合装设备是用于组装车身的专用大型设备，同时也是客车生产实现批量化和流水化作业必不可少的关键设备。目前客车车身合装设备主要满足车长6 m～13.7 m，车宽1.8 m～2. 55 m的生产，因此合装设备就需要能在此范围内调节定位点的位置以适应不同车型定位的需求。合装设备主要决定车身高度、车身长度、龙门对角、大龙门对角等尺寸满足公差范围，并以合装设备不同车型换型时间作为设备的考核点，因此合装设备重点关注合装车身的精度、换型时间、设备的稳定性和车型的适应性。

2  国内客车车身骨架合装机主要类型及特点

 由于我国大部分客车厂早期都是从维修车辆开始，因此早期的客车生产很少采用合装设备，而是采用人工拉卷尺的方式来生产，导致客车车身骨架合装精度低，车身尺寸一致性差，生产效率低，并且工人的实际技术能力决定了车身的质量。随着我国客车需求量的增大，各主流客车厂开始使用一些辅助类的生产工具，随着工装的使用慢慢演化出了客车车身生产的专用合装设备。由于各厂家工艺、车型的差异性，因此其合装设备也不尽相同，笔者主要对目前国内客车厂使用较多的更换插接块式、转柱式、通用手动可调式、通用PLC可调式合装设备进行介绍。

2.1  更换插接块式

 图2为某厂目前正在使用的一种合装设备，该设备由设备主机、推进装置和电气控制部分组成，通过更换插接块（如图3所示），可以满足不同车型的生产。由于部分车型车顶弧度较大导致插接块尺寸较大，因此更换车型定位时工人劳动强度大，换型时间长，并且随着车型的增多，插接块种类也将增多，这样将会增加插接块储存场地，工人再次选用时也会增加难度，更为重要的是客车是订单化生产，随着车型的淘汰插接块也将淘汰，增加了后续夹具的成本。由于该方法前期设备投入成本低，目前仍有少数厂在选择使用，随着社会的发展，这种方法将会被淘汰。

2.2  转柱式

 图4和图5分别为我国南方某厂和北方某厂正在使用的转柱式车身骨架合装设备，此两种设备均针对在某一时期车型较少（一般不超过4种），并且几种车型为同一系列的客车生产，该种类的设备定位均为专用定位，为固定车型专用，使用时不需要更换车型定位块，只需要旋转立柱即可，因为立柱每一侧面安装有不同车型的专用定位夹紧装置。该设备换型较快，定位精度高，但是不通用，目前也只在个别产量不大、车型不多的厂家使用。

2.3  通用手动可调式

 目前为了满足更换车型迅速、定位精度高、通用性强的要求，常采用通用手动可调式，主要有以下4种常用形式，如图6～图8所示。图6为湖北某公司和陕西某公司正在使用的通用可调式车身骨架合装设备，该设备特点是换型快，定位准确，更换车型时不需要更换定位块，而是通过对合装设备架体滑道上的定位块采用丝杠加导向的方式进行调整，缺点是调整费时间，更换车型稍显拖沓。针对出现的问题进行改进，如图7所示，采用定位板的方式，即每种车型定位块是通用的，通过光轴直接抽动，到位后，后侧有一块10 mm厚的板件进行定位，优点是定位迅速，缺点是后侧有限位而前侧没有，影响定位精度，另外车型较多时也需要有比较多的定长钢板对应。

 图8是目前中型客车生产厂家广泛使用的一种设备，该设备是在图6、图7设备基础上进行完善的，定位装置分设三道，每道采用整体的机械调整方式，迅速且可靠，2012年～2014年在市场上占有绝对优势，目前也是客车生产企业主要的合装设备，具有调整换型快、定位精度高、通用性强、性价比高的特点。图9是为了适应双层公交车的生产需求在图8设备的基础上作了改进，定位方式与图8设备相同，其适应性更广。

2.4  通用PLC控制可调式

 随着生产的发展、科技的进步以及现代化企业产量增加的需求，对客车车身骨架合装有了更进一步的要求。图10为经济型PLC控制可调式，该设备是在图8设备的基础上增加了伺服控制，从而节省了人力，并且采用预先输入车型参数的方式，使车型定位更加精确，避免了人为出现的定位误差。

 图11为目前国内主要客车生产企业使用的一种车身骨架合装设备，该设备采用每一定位装置均单独伺服控制，可调整，增加了通用性，目前对客车生产企业出现的车型可基本上做到无缝合装，全车型覆盖，由于采用单独伺服控制的定位调整模式，克服了前几代合装机出现的弊病，但是目前价格较为昂贵，对中小型客车生产企业来说是一笔不小的投资。

3  客车车身骨架合装机的展望

 客车车型的多样性和客车生产的订单模式，决定了无论使用何种合装设备，当有更新的车型出现时，都有可能造成现有的合装设备不能使用，比如说目前个别厂家生产的U型梁的车身形式，目前合装机基本不能使用。

 但是我们也不能因为合装夹具功能要求多且有局限性而忽略对合装设备的研究，合装设备在今后的发展中将会朝着高度的自动化（全数控PLC控制）、高度的智能化（机械手的自动操作）、更高精度（三维坐标的实时检测）和更加强大的专业化方向发展（比如校车专用合装夹具等）。

 图12为某厂使用的客车骨架合装设备，其中已经出现了配套的自动焊接机械手臂，在未来我们将会使用更多的机械手臂，使合装工位人员从8人～10人减少到3人左右，并且单车的生产时间也将会大大降低。