客车订单式生产模式下的骨架工装体系建立

石成义，刘　恒，丁学全，张令军

（中通客车控股股份有限公司，山东聊城　252000）



客车订单式生产模式下的骨架工装体系建立

石成义，刘恒，丁学全，张令军

（中通客车控股股份有限公司，山东聊城252000）

摘要：介绍客车订单式生产模式下，车身骨架所用工装的设计原则及实际的应用情况，并建立客车骨架工装的体系。客车产品的随动性，决定了骨架工装的随动性，也就决定了工装设计的“通用化、模块化、系列化”是体系建立的方向。

关键词：订单式生产；工装体系；建立

我国客车行业的订单式生产模式，使得客车生产企业在骨架工装保障上也面临着随动的设计制作保障方式。在这种行业背景和生产模式下，骨架工装体系的建立对客车生产厂家来讲是必不可少的。本文首先简单介绍客车骨架工装（大片胎具）所面临的问题，然后结合六大片骨架工装的设计原则、方案及应用，重点论述订单生产模式下客车骨架工装体系建立的整体思路。

1　客车骨架工装面临的问题

客车骨架是构成客车车身的主框架，具有承载车身负荷，连接车身覆盖件及各种车身附件的作用，生产制作中必须保证客车骨架的强度、刚度、关键位置的尺寸和形状精度[1]。整体而言，车身骨架是由矩形钢管焊接连接而成的刚性结构，细分为顶盖、左右侧围、前后围、底架六大片[2]。订单式生产模式导致六大片结构不断变换，骨架通用化不易实现，从而带来了工装设计、制作及管理等一系列的问题。

1）产品设计因素：产品通用性（化）程度不高制约了工装的稳定性，使工装多变，改动频次过多，形成目前的订单式工装修整模式。

2）工装设计因素：组合式工装设计方式目前符合行业生产现状，是可行的，但因频繁的改动、倒换，工装胎面的结构强度有待加强；定位结构及位置不尽合理，定位精度较低，夹具使用有所欠缺，对焊接变形控制[3]实践经验较少；工装通用化、标准化有待加强。

3）工装制作因素：首件产品单件的精度问题，导致工装的制作偏差。工装制作质量意识不强，没有把工装胎具的制作当作是严肃的工作，没有把胎具当作一种装备、设备。

4）工装胎具管理：目前行业生产状况是，生产系统以生产订单、保证生产计划为工作重心，对工装管理维护不够重视，造成工装管理被动。此背景下，工装制作周期大大缩短，造成质量缩水，工装制作标准意识下降，制修后的检验不到位。

2　订单式生产模式下的骨架工装体系建立

2.1工装体系设计原则

1）推进骨架小总成化组焊胎具，实现骨架小总成化直接上骨架车（或骨架大片），减少大片胎具组焊工作量。

2）提升胎具设计的标准化、通用化、系列化设计水平。

3）推进子母胎设计与应用。

4）实现胎具定位结构的优化，发展可调式通用定位；推广应用快速夹具、自动夹具。

5）加强自动化调整技术，推进胎具柔性化，减少工装数量，降低投入成本。

6）推进新工艺、新装备的应用，减少转序工作。

7）加快焊接机器人[4]的推广应用，为实现六大片骨架的自动化焊接作工装技术研究和准备。

骨架工装体系整体目标：功用性（质量、效率），一致性（设计结构、布局协调、美观），后期自动化匹配性。

2.2工装方案及思路

2.2.1地板骨架组焊胎

1）原则及方案。对于地板骨架组焊，优先推进小总成组焊，减少单片焊接工作量，重点解决底横梁对中、后高地板高度变换、驾驶区骨架定位精度、公路客车舱门尺寸及行李舱底骨架定位等难点。

在后高地板、驾驶区等处使用可手动调节的升降胎架，降低胎面的高度需求；将左、右限位固定在同一胎面高度上，提高左、右限位的通用性；采用以中心为基准的左、右限位模式；采用可调整式前、后限位模式；减少底架组焊胎具的改制时间，降低改制的劳动强度；采用厚壁矩形钢管、厚钢板组焊胎面，提高胎面的使用寿命；胎面固定采用手动夹具与气动夹具[5]相结合的模式；组件及格栅件逐步实现气动夹紧。

2）实际应用。整体布置采用“通用胎架（见图1）+标准胎面”模式，即二者分离式。组焊胎架使用标准高度的通用组焊胎架，在通用胎具的基础上增加可手动调整高度的丝杠结构并辅以抬高胎具（弥补城市客车车型后段与中前段的高度差），实现降低胎面的高度需求，同时提升胎面的通用性。胎面上的结构是城市客车采用正胎模式，公路客车采用反胎模式。

在地板骨架组焊分工位将城市客车底架分成前、中、后三段；前、后段使用小总成反胎进行组焊，完毕后翻转卸料转运至地板骨架组焊工位。在总胎面上（正胎）对各分总成[6]进行组焊。

对于公路客车，使用总胎面反胎结构，为提高骨架车合车精度和内饰件装配精度，增加双边刚性限位及中间过道限位，上端增加活动式卡杆，从而提高舱门框组焊精度。

在夹具结构应用方面，采用手动夹钳和气动夹钳相配合的模式。通过采用新式机械夹具，能够有效提升反胎施工的地板骨架的地板面平面度。

2.2.2左右侧及顶盖骨架组焊胎

1）原则及方案。对于公路客车侧围骨架无下裙立柱的车型，使用立式胎具（见图2）模式，产品结构中存在的中门立柱、前围立柱自身较长的，可通过上下倒置解决（即形成反胎）。对于城市客车采用卧式胎具模式，并采用“通用胎架+标准胎面”分离式模式，但胎架与地板骨架胎架不同，它可实现升降旋转功能。

顶盖骨架的组焊接工装也采用“通用胎架+标准胎面”分离式模式，胎架采用升降旋转机构[7]（见图3），预留翻转功能，能够保证后续在不改动胎架结构的基础上实现机器人焊接。

2）实际应用。侧围骨架工装中，对立式胎具结构进行优化，增强胎架强度，优化胎面定位，实现胎面切换快速迅捷。定位块采用模块化、可调整方式，应用快速夹具，实现工装的柔性可调，满足车型频繁调整的适应性；为实现焊接的可行性，在内外焊接处增加移动升降工作台。侧围骨架同样优选小总成化上车。在城市客车中段、门框组件，公路客车中部组件基础上进一步优化产品与工装图纸，提前组焊，减少总成焊接工作量。

顶盖部分优先推进天窗、空调、顶置气瓶等小总成组焊，减少单片焊接工作量[8]，胎面采用一体式模块结构，标配车型采用固定挡铁定位，改动较大车型采用快速切换的可拆卸定位方式。根据工艺流程布局及工位节拍控制要求，决定内饰固定件组焊流程。夹具采用气动为主、手动结合方式。

2.2.3前后围骨架组焊胎

1）原则及方案。采用整体式结构，以使用正胎面为主，可尝试使用反胎面，发展方向为胎架平台式结合可拆卸支撑腿结构，支撑腿高低不一，其上带有兼容性夹具[9]。

2）实际应用。采用整体式结构，结构强度要求高，前围骨架实行总成化上车（前风窗下中横梁加刮水总成模块化），定位结构采用16～20 mm钢板机钳制作，采用合页、活动销结构。应用凹胎，可提高外表面精度，减少制件对外表面精度的影响。

2.2.4底盘车架骨架组焊胎

1）原则及方案。根据产品设计结构特点，对胎具重新分块，全部采用分总成化制作或提前预制作，并在总成胎具上进行细化，按各分总成分块，使用时采用分总成切换（根据订单不同、结构不同采用相应的胎具模块）模式，见图4，实现子母胎设计理念。对胎具模块也可采用柔性化组合胎具（见图5）设计，可降低胎具模块的投入费用。

2）实际应用。对于全承载车架，分块处理、分总成设计胎具，最后进行合装。分块处理时，可分为前悬段、中段、后悬段、发动机装配段，使用大截面矩形钢管、或者H型材制作组焊胎面，提高胎具的结构强度和胎具定位精度。胎架采用通用胎架、标准胎面结构，增加定位块强度及快速夹具。

对于三段式车架，优化总成胎具（见图6）设计结构，纵梁采用气动定位夹紧装置，各格栅采用翻转或平移式定位结构，前后段位置使用自动升降装置并左右夹紧，在胎具上定位前后吊耳位置或对轴距进行专门定位[10]（如销孔定位）控制，各总成结构中的横梁根据前后位置，使用滑轨式的定位控制。

3　结束语

客车骨架工装体系的形成，始终是以为客车骨架成型服务的一种工艺保证体系。客车订单式的生产模式，决定了产品的随动性，也就决定了骨架工装的随动性，我们一直在努力地向“通用化、模块化、系列化”方向发展。在坚持这个目标且同时兼顾订单不断变化的实际情况下，我们在骨架工装的设计理念、原则、方案及实际的应用上积累并逐步形成了一套切实可行的工装保障体系。虽然还存在着诸多问题，但它确实是客车行业所特有的焊装工艺保证体系，需要行业的工程技术人员不断地探索与创新，不断地优化与完善。

参考文献：

[1]陈文弟.客车制造工艺技术[M].北京：人民交通出版社，2002. 10.

[2]邱基族.客车骨架五大片制作精度要点简析[J].客车技术与研究，2010，32（1）：39-41.

[3]王国凡.钢结构连接方法及工艺[M].北京：化学工业出版社，2005.2.

[4]陈善本.智能化机器人焊接技术研究进展[J].机器人技术与应用，2007（3）：8-11.

[5]张国政，刘有余.PLC控制的多工序气动夹具设计[J].机床与液压，2012，5（10）：40-44.

[6]石成义.客车骨架应用焊接机器人焊接的物料分类及布局特点[J].客车技术，2014（1）：21-23.

[7]崔龙飞，张龙，马大为，等.某路锥收放车回转升降机构有限元分析与结构优化[J].机床与液压，2014，3（3）：142-147.

[8]周振丰.焊接冶金学（金属焊接性）[M].北京：机械工业出版社，1996.

[9]蔡瑾.组合夹具元件库集成建模技术研究[D].天津：河北工业大学，2009.

[10]王纯祥.焊装工装夹具设计及应用[M].北京：化学工业出版社，2011.4.

修改稿日期：2015-07-01

Establishment of Framework Fixture System Under Bus / Coach Order's Type Production Mode

Shi Chengyi, Liu Heng, Ding Xuequan, Zhang Lingjun
（Zhongtong Bus Holding Co., Ltd, Liaocheng252000, China）

Abstract：The authors introduce the design principles and practical application situation of the body framework used fixtures under the production mode of the bus / coach order's type, and build the fixture system of the bus / coach framework. The mobilityofbus / coach products determines the mobilityofframework fixtures, alsodetermines that the universalization, modularization and serialization of the fixture design are the directions of the system established.

Key words:order type production；fixture system；build

中图分类号：U463.83+1

文献标志码：B

文章编号：1006-3331（2016）02-0043-03

作者简介：石成义（1983-），男，工程师；主要从事客车焊装工艺工作。