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浅谈新能源客车轻量化结构及生产工艺

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  摘 要:随着国家对环保要求日趋严格,低能耗客车开发成行业的发展趋势。为此,文章以某汽车单位开发的GT6105BEVB纯电动公交为例,重点论述铝合金车身及高强度钢底盘结构及生产工艺。
  关键词:新能源客车;轻量化;铝合金车身;高强度钢底盘;结构;生产工艺
  中图分类号:U469.7  文献标识码:A  文章编号: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 铝合金车身结构及生产工艺
  目前国内量化车身一般采用铝合金材料,铝合金材料相对传统碳钢车身来说,优势显著,铝合金材料在轻量化客车制造中被广泛应用,但是相对碳钢材料而言,铝合金车身结构及生产工艺较为复杂。铝合金车身一般分为前围、后围、顶盖、左侧围、右侧围,具体如下。
  1.1 前、后围
  为了增加前后围的强度,同时减轻重量,一般前后围采用钢骨架配合玻璃钢蒙皮的结构形式,即利用玻璃树脂与玻璃纤维在前围模具上涂覆成型,成型后的玻璃钢蒙皮与前围骨架粘接。制作工艺流程:
  (1)首先根据前后围弯弧件设计图纸分别用二维、三维弯管机制作前后围弯弧件,再利用弯弧板对零件进行检验,检验合格后使用前后围焊接工装进行前后围骨架总成焊接,焊接完后对有焊接变形的骨架进行整形、复检。
  (2)使用3维软件编程,将前后围蒙皮的加工数据导入数控加工中心制作玻璃钢凸模,制作完后利用三坐标仪器对前后围模具进行3D检验,在前后围凸模具上敷树脂制作前后围蒙皮模具。
  (3)利用模具制作前后蒙皮成品,最后将做好的前后围玻璃钢蒙皮与前后围骨架裱糊连为一体,完全干燥后利用玻璃止口检具检验前后围骨架总成的贴合状态。
  1.2 顶盖
  顶盖为全铝结构,左右侧顶采用成型件,侧顶与顶骨架之间、顶骨架相互之间用铆钉铆接在一起。左右侧顶成型件优点在于减少了型材弯曲成型误差,同时因采用中空结构,配合加强板,截面呈蜂窝状,最大限度的节省材料,减轻重量,保证了侧定的强度。成型件还可以将流水槽与侧顶设计为成一体式结构,减少了制作流水槽与粘接流水槽的作业,同时还能提高流水槽与侧顶之间的密封性能并提高流水槽使用寿命。侧顶成型件结构,顶骨架间连接件结构。
  1.3 左右侧围
  侧围骨架相互之间靠特制的连接件、连接板用螺栓连接或铆接。铆接方式与顶盖骨架总成铆接方式相同,但也有部分车厂采用螺栓连接的方式,如采用螺栓连接则需要在铝型材生产时预制特定的工艺槽,然后用嵌入菱形挡块+螺栓的形式实现连接,全铝车身因自身防腐性能较好,不再做电泳等防腐处理,故左右侧围、顶盖均采用防腐性能较好的铝蒙皮。铝蒙皮为了保证密封性能及平整度采用胶粘后铆接的工艺方式。顶蒙皮粘接后为防止鼓动,采用冷涨拉工艺保证平整度。侧围蒙皮窗立柱下沿部分,需要提前折出玻璃止口,并将止口折边与窗下沿横梁铆接。
  2 高刚度钢底盘结构及生产工艺
  高强度钢底盘主要是利用高强度钢强度优势,减小其钢板厚度。为最大限度减重,半承载式结构:一般会将传统的槽形纵梁梁和工字型横梁、牛腿改成钢板或U型件,在保证强度的前提下,最大限度的减少材料用量。高强钢底盘相对说,半成品加工件冲压作业量较多且各件之间连接方式多为焊接,螺栓连接很少应用。采用焊接方式连接,需要注意的是,焊接需要切换为高强钢专用度焊丝。为方便后道车身大片的扣合,需要提前预埋连接板或折弯件,此种预埋方式对车架的制造精度要求较高,车架组装过程中,要用专用的胎模具对其进行定位。[3]
  3 铝合金车身与高强钢底盘合装方式
  铝车身与底盘车架之间的合装,与传统钢车身相比,有一定的区别,一般在行业内采用两种方式:铆接、焊接。无论是铆接还是焊接,为保证合装的精度,都需要有专门合装设备来保证,目前行业使用较多的为数控六面体合装机,合装方式及注意点为:
  (1)合装开始前需要将底盘放置到合装胎举升机的定位装置上,然后以地板骨架为基准,通过前后( X向)将底盘定好位,同时调整好宽度(Y向)位置保证底盘定位符合侧围定位要求,必要时可用两侧架体推底盘装置将底盘推正。
  (2)底盘位置调整好,将底盘调平,并调平底盘高度(Z向)与侧围骨架定位高度一致。检查定位尺寸并确认调整到所生产车型定位尺寸位置。
  (3)侧围骨架上料,用桁车将左、右侧骨架吊放到左右侧围定位器上,左右侧围分别输入5个关键定位点,根据纵向定位装置( X方向)和高度定位装置(Z方向)安装好侧围骨架,然后用夹紧器夹紧窗上梁、腰梁。左右夹具体推进合拢至宽度定位限位装置,侧围骨架与底盘及底架结合。
  (4)用行车分别吊起顶骨架、前后围骨架按图纸定位,然后进行六大片焊接,焊接完成后松开所有夹紧器。
  (5)完成六大片合装后为防止变形,需要在焊缝完全冷却后再次检验验证,如变形超出误差要校正至合格方可进行后道封板等的操作。
  4 封板制作工艺及防腐
  六大片合装及校正完成后,封板舱门等附件需要逐步安装。铝车身舱门采用铝合金材质,封板采用1.5mm薄铝板,车架上的封板一般使用2.0mm镀锌板以方便焊接,车内其他位置封板一般采用铝板。舱门外表面随整车进行油漆处理,内表面与封板一起喷涂黑色防腐漆。封板安装保证密封性,要先在与骨架上打密封胶,然后用铆枪进行铆接。 车内的过道立面处封板需要预留地板止口,一般8-10mm 高。封板完成后需要检查是否有漏光,防止漏水、漏尘。封板安装尤其需要注意的是前后轮罩处,尽量采用打胶后满焊,防止车辆运行过程中,雨水会甩入车内。
  5 结束语
  轻量化发展到现在,如何优化结构,简化生产工艺、提高制作精度,改进材料及加工性能已迫在眉睫。本文中所阐述的铝车身配合高强度钢的技术方案,目前在行业内应用较多,但是因设计水平及工艺方案的不同,减重效果各客车厂会有较大区别,本文中介绍的结构及工藝方案为目前经过对比和验证,效果较好的一种,希望能为客车行业轻量化的实现与改进,贡献出一份力量,为客车界同行提供一份参考。
  参考文献
  [1] 陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,2000.
  [2] 丁群基.客车技术与研究.冷轧钢板蒙皮和玻璃钢蒙皮的制造工艺与成本分析,2008.
  [3] 孙贵斌.客车制造工艺.北京:机械工业出版社,2014.
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