淺談新能源客車輕量化結構及生產工藝
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摘 要：隨著國家對環保要求日趨嚴格，低能耗客車開發成行業的發展趨勢。為此，文章以某汽車單位開發的GT6105BEVB純電動公交為例，重點論述鋁合金車身及高強度鋼底盤結構及生產工藝。
關鍵詞：新能源客車;輕量化;鋁合金車身;高強度鋼底盤;結構;生產工藝
中圖分類號：U469.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988（2019）10-20-02
Abstract： With the increasingly stringent environmental protection requirements of the country， low-energy passenger cars have become the development trend of the industry. For this reason， taking GT6105BEVB electric bus developed by an automobile unit as an example， this paper focuses on the structure and production process of aluminum alloy body and high strength steel chassis. on the structure and production process of aluminum alloy body and high-strength steel chassis.
Keywords： new energy passenger car; lightweight; aluminum alloy body; high-strength steel chassis; structure; production process
CLC NO.： U469.7 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2019）10-20-02
1 鋁合金車身結構及生產工藝
目前國內量化車身一般采用鋁合金材料，鋁合金材料相對傳統碳鋼車身來說，優勢顯著，鋁合金材料在輕量化客車制造中被廣泛應用，但是相對碳鋼材料而言，鋁合金車身結構及生產工藝較為復雜。鋁合金車身一般分為前圍、后圍、頂蓋、左側圍、右側圍，具體如下。
1.1 前、后圍
為了增加前后圍的強度，同時減輕重量，一般前后圍采用鋼骨架配合玻璃鋼蒙皮的結構形式，即利用玻璃樹脂與玻璃纖維在前圍模具上涂覆成型，成型后的玻璃鋼蒙皮與前圍骨架粘接。制作工藝流程：
?。?）首先根據前后圍彎弧件設計圖紙分別用二維、三維彎管機制作前后圍彎弧件，再利用彎弧板對零件進行檢驗，檢驗合格后使用前后圍焊接工裝進行前后圍骨架總成焊接，焊接完后對有焊接變形的骨架進行整形、復檢。
?。?）使用3維軟件編程，將前后圍蒙皮的加工數據導入數控加工中心制作玻璃鋼凸模，制作完后利用三坐標儀器對前后圍模具進行3D檢驗，在前后圍凸模具上敷樹脂制作前后圍蒙皮模具。
?。?）利用模具制作前后蒙皮成品，最后將做好的前后圍玻璃鋼蒙皮與前后圍骨架裱糊連為一體，完全干燥后利用玻璃止口檢具檢驗前后圍骨架總成的貼合狀態。
1.2 頂蓋
頂蓋為全鋁結構，左右側頂采用成型件，側頂與頂骨架之間、頂骨架相互之間用鉚釘鉚接在一起。左右側頂成型件優點在于減少了型材彎曲成型誤差，同時因采用中空結構，配合加強板，截面呈蜂窩狀，最大限度的節省材料，減輕重量，保證了側定的強度。成型件還可以將流水槽與側頂設計為成一體式結構，減少了制作流水槽與粘接流水槽的作業，同時還能提高流水槽與側頂之間的密封性能并提高流水槽使用壽命。側頂成型件結構，頂骨架間連接件結構。
1.3 左右側圍
側圍骨架相互之間靠特制的連接件、連接板用螺栓連接或鉚接。鉚接方式與頂蓋骨架總成鉚接方式相同，但也有部分車廠采用螺栓連接的方式，如采用螺栓連接則需要在鋁型材生產時預制特定的工藝槽，然后用嵌入菱形擋塊+螺栓的形式實現連接，全鋁車身因自身防腐性能較好，不再做電泳等防腐處理，故左右側圍、頂蓋均采用防腐性能較好的鋁蒙皮。鋁蒙皮為了保證密封性能及平整度采用膠粘后鉚接的工藝方式。頂蒙皮粘接后為防止鼓動，采用冷漲拉工藝保證平整度。側圍蒙皮窗立柱下沿部分，需要提前折出玻璃止口，并將止口折邊與窗下沿橫梁鉚接。
2 高剛度鋼底盤結構及生產工藝
高強度鋼底盤主要是利用高強度鋼強度優勢，減小其鋼板厚度。為最大限度減重，半承載式結構：一般會將傳統的槽形縱梁梁和工字型橫梁、牛腿改成鋼板或U型件，在保證強度的前提下，最大限度的減少材料用量。高強鋼底盤相對說，半成品加工件沖壓作業量較多且各件之間連接方式多為焊接，螺栓連接很少應用。采用焊接方式連接，需要注意的是，焊接需要切換為高強鋼專用度焊絲。為方便后道車身大片的扣合，需要提前預埋連接板或折彎件，此種預埋方式對車架的制造精度要求較高，車架組裝過程中，要用專用的胎模具對其進行定位。[3]
3 鋁合金車身與高強鋼底盤合裝方式
鋁車身與底盤車架之間的合裝，與傳統鋼車身相比，有一定的區別，一般在行業內采用兩種方式：鉚接、焊接。無論是鉚接還是焊接，為保證合裝的精度，都需要有專門合裝設備來保證，目前行業使用較多的為數控六面體合裝機，合裝方式及注意點為：
?。?）合裝開始前需要將底盤放置到合裝胎舉升機的定位裝置上，然后以地板骨架為基準，通過前后（ X向）將底盤定好位，同時調整好寬度（Y向）位置保證底盤定位符合側圍定位要求，必要時可用兩側架體推底盤裝置將底盤推正。
?。?）底盤位置調整好，將底盤調平，并調平底盤高度（Z向）與側圍骨架定位高度一致。檢查定位尺寸并確認調整到所生產車型定位尺寸位置。
?。?）側圍骨架上料，用桁車將左、右側骨架吊放到左右側圍定位器上，左右側圍分別輸入5個關鍵定位點，根據縱向定位裝置（ X方向）和高度定位裝置（Z方向）安裝好側圍骨架，然后用夾緊器夾緊窗上梁、腰梁。左右夾具體推進合攏至寬度定位限位裝置，側圍骨架與底盤及底架結合。
?。?）用行車分別吊起頂骨架、前后圍骨架按圖紙定位，然后進行六大片焊接，焊接完成后松開所有夾緊器。
?。?）完成六大片合裝后為防止變形，需要在焊縫完全冷卻后再次檢驗驗證，如變形超出誤差要校正至合格方可進行后道封板等的操作。
4 封板制作工藝及防腐
六大片合裝及校正完成后，封板艙門等附件需要逐步安裝。鋁車身艙門采用鋁合金材質，封板采用1.5mm薄鋁板，車架上的封板一般使用2.0mm鍍鋅板以方便焊接，車內其他位置封板一般采用鋁板。艙門外表面隨整車進行油漆處理，內表面與封板一起噴涂黑色防腐漆。封板安裝保證密封性，要先在與骨架上打密封膠，然后用鉚槍進行鉚接。 車內的過道立面處封板需要預留地板止口，一般8-10mm 高。封板完成后需要檢查是否有漏光，防止漏水、漏塵。封板安裝尤其需要注意的是前后輪罩處，盡量采用打膠后滿焊，防止車輛運行過程中，雨水會甩入車內。
5 結束語
輕量化發展到現在，如何優化結構，簡化生產工藝、提高制作精度，改進材料及加工性能已迫在眉睫。本文中所闡述的鋁車身配合高強度鋼的技術方案，目前在行業內應用較多，但是因設計水平及工藝方案的不同，減重效果各客車廠會有較大區別，本文中介紹的結構及工藝方案為目前經過對比和驗證，效果較好的一種，希望能為客車行業輕量化的實現與改進，貢獻出一份力量，為客車界同行提供一份參考。
參考文獻
[1] 陳家瑞.汽車構造.北京：機械工業出版社，2000.
[2] 丁群基.客車技術與研究.冷軋鋼板蒙皮和玻璃鋼蒙皮的制造工藝與成本分析，2008.
[3] 孫貴斌.客車制造工藝.北京：機械工業出版社，2014.
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