楊 剛，劉 霞，章 兵

全承載客車底架工裝可替換性分析

楊 剛，劉 霞，章 兵

（安徽安凱汽車股份有限公司，合肥 230051）

在更替生產(chǎn)不同全承載客車底架時(shí)需要更換底架工裝，這就降低了生產(chǎn)效率。本文對(duì)比分析相近車型全承載客車底架及底架工裝的相似性，探索全承載客車底架工裝的局部可替換性，以提高客車底架生產(chǎn)效率。

全承載客車；底架工裝；可替換性

目前我國(guó)全承載客車底架產(chǎn)能仍處于一個(gè)較低的水平，復(fù)雜多變的車型導(dǎo)致全承載客車底架生產(chǎn)困難重重，生產(chǎn)效率十分低下。全承載客車底架生產(chǎn)時(shí)，需要應(yīng)用底架工裝來進(jìn)行輔助生產(chǎn)[1]，不同車型需要不同的工裝[2]。面對(duì)小批量多車型的反復(fù)更替生產(chǎn)的時(shí)候，就需要來回調(diào)換底架工裝。往往生產(chǎn)一臺(tái)全承載底架平均需要80 min，但是來回更換、調(diào)試工裝的時(shí)間就需要花50 min。在客車生產(chǎn)旺季時(shí)每天需要制作四五種車型，這就需要花3～4 h來更換、調(diào)試不同車型的工裝。如能解決這一難題，將會(huì)使生產(chǎn)效率提升30%以上。本文以我司一純電動(dòng)客車車型與一燃油客車車型為例，通過對(duì)全承載客車底架工裝的可替換性分析，以大幅度提升全承載客車底架的生產(chǎn)能力。

1 可替換式工裝可行性分析

1.1 全承載客車底架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

全承載客車底架按位置段可劃分為前、中、后、尾4個(gè)部分[3-4]；如按截面梁，一般可劃分從第一截面梁一直到第九截面梁，如果車體較長(zhǎng)，也存在第十截面梁，如圖1所示[5]，具有如下特點(diǎn)：

1）前部分為駕駛區(qū)前頭、前懸，一般是從第一截面梁到第四截面梁之間區(qū)域。主要布置駕駛員操作區(qū)域、前門、前段懸掛系統(tǒng)等。

2）中段是從第四截面梁到第七截面梁，主要由四七底架連接縱梁總成、各片梁連接梁、座椅大面組成。四七底架連接縱梁總成有兩個(gè)直通前后的矩形管，一般采用40 mm×100 mm的管型制作，稱為客車底架中段龍骨。制作中段時(shí)首先須將龍骨固定，再在龍骨上焊接片梁與連接梁。通常龍骨開檔定位尺寸高度統(tǒng)一，所以客車底架中段的固定方法也高度相似、簡(jiǎn)單。

3）底架后段包含由第七截面梁和第八截面梁之間的后懸掛部分，以及第八截面梁和第九截面梁之間的八九連接梁區(qū)域。后懸掛區(qū)域用于安裝后懸掛系統(tǒng)。八九連接梁區(qū)域主要用于安裝電動(dòng)客車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（燃油車的緩速器、后傳動(dòng)軸）等。后段主要是由七八連接縱梁、第八截面梁、八九連接縱梁構(gòu)成的功能性區(qū)域。

4）底架尾段在結(jié)構(gòu)上變化較大。對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)后置的客車，發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在底架尾段，尾段一般還安裝有壓縮機(jī)、冷卻散熱系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)等。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和各種安裝件配套的不同，其尾段結(jié)構(gòu)常有變化，主要包含第九截面梁、發(fā)動(dòng)機(jī)左右尾縱梁、大座椅面總成。發(fā)動(dòng)機(jī)尾縱梁直接與客車后圍骨架連接，構(gòu)成整體骨架。對(duì)于純電動(dòng)客車，其底架在尾段上與傳統(tǒng)燃油客車存在著非常大的差別。電動(dòng)客車采用電池組提供能量、驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力的模式，其底架的尾段可用于電池組的安裝，主要功能也是固定電池、電力系統(tǒng)等。

圖1 底架主視圖

1.2 底架各段定位方式

全承載客車擁有獨(dú)特的底架工裝，其底架工裝結(jié)構(gòu)包括工裝主體、前懸定位組、中段定位組、后懸定位組、尾段定位組。每組焊接在工裝主體上，形成一種車型的專用底架工裝[6-7]。

在設(shè)計(jì)制作某一車型底架工裝時(shí)，首先要做的是研究底架工裝的關(guān)鍵尺寸，有前懸氣囊（板簧）開檔、中段長(zhǎng)度、后懸氣囊（板簧）開檔、尾段第九截面梁與尾縱梁開檔尺寸。然后再根據(jù)關(guān)鍵尺寸定位好前懸氣囊（板簧）、后懸氣囊（板簧），最后設(shè)置定位模式定位各個(gè)連接梁。各段定位方式如下：

1）定位前懸時(shí)，根據(jù)前懸關(guān)鍵尺寸定位氣囊（板簧），再定位前懸連接梁和第一截面梁、第二截面梁、第三截面梁、第四截面梁。

2）根據(jù)中段長(zhǎng)度、龍骨開檔定位好兩根龍骨。

3）根據(jù)前懸到后懸之間間距尺寸、后懸氣囊（板簧）開檔，先定位后懸氣囊（板簧），其次再定位后懸左右連接梁。

4）八九連接梁定位采取后懸定位組與尾段定位組共同定位的模式。后懸處工裝定位其前部，尾段定位工裝定位其后部，這樣可使后懸、尾段處的工裝都能做到結(jié)構(gòu)緊湊。避免某一單組工裝結(jié)構(gòu)過于龐大。

5）尾段定位工裝主要定位八九連接梁、第九截面梁、尾縱梁等。對(duì)于純電動(dòng)客車，尾段定位主要定位八九連接梁、第九截面梁、第十截面梁、電池艙等。

根據(jù)以上對(duì)客車底架以及底架工裝的分析可知：全承載客車底架結(jié)構(gòu)定位模式根據(jù)各種關(guān)鍵尺寸，設(shè)置一系列工裝夾具，定位前、中、后、尾段各段。定位模式與關(guān)鍵尺寸息息相關(guān)。對(duì)比分析兩款不同車型底架工裝，關(guān)鍵尺寸相同時(shí)，即可以存在各段定位模式相同的情況。兩款相近的車型（此指前懸、后懸開檔關(guān)鍵尺寸相同的情況）相同的關(guān)鍵尺寸較多，那么這兩款底架的工裝也相近。如此可得：相近工裝可通過改變局部定位的模式，實(shí)現(xiàn)一套工裝適用于兩款相近車型生產(chǎn)，可替換式工裝也就有極高的可行性[8]。

圖2 兩種車型底架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖對(duì)比圖

2 底架工裝可替換性分析

以我司某兩款不同典型車型為例，進(jìn)行全承載客車底架工裝可替換性分析。

2.1 底架結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析

圖2是一純電動(dòng)客車車型全承載底架與一傳統(tǒng)燃油客車車型全承載底架結(jié)構(gòu)對(duì)比圖。兩種車型在前、中、后段存在著較高的相似性，但是尾段結(jié)構(gòu)差別較大。純電動(dòng)車型底架尾段由第九截面梁、電池艙、第十截面梁拼焊而成。傳統(tǒng)燃油客車，底架尾段由第九截面梁、發(fā)動(dòng)機(jī)尾縱梁拼焊而成。兩種車型底架尾段在結(jié)構(gòu)和截面梁定位尺寸上完全不同。

2.2 可替換式底架工裝可行性分析

通過分析圖2，兩種車型的底架在前、中、后段都存在著較高的相似性，這就使得兩種底架的工裝也會(huì)在結(jié)構(gòu)上存在著較高的相似性。由于兩種客車底架的前懸開檔都為1 057 mm，中段長(zhǎng)度都為3 800 mm,后懸4個(gè)氣囊前后開檔都為1 540 mm，后懸4個(gè)氣囊左右開檔都為1 489 mm，即兩車型底架工裝關(guān)鍵尺寸相同，兩種底架在前、中、后段可設(shè)置成結(jié)構(gòu)相同的局部工裝（后文用A、B、C、D代替前、中、后、尾段局部工裝）。結(jié)合1.2節(jié)的底架各段定位方式，這兩款車型在關(guān)鍵尺寸上完全相同，即存在通過改變尾部工裝的方法，實(shí)現(xiàn)可替換式工裝的方式[9]，如圖3所示。

圖3 兩種車型底架工裝使用狀態(tài)簡(jiǎn)圖

兩種車型底架工裝僅在尾段不同，可以制作一套工裝適用于兩種不同車型。該工裝主體、A、B、C相同。預(yù)留出尾段工裝的空間。再制作兩款不同的尾段局部工裝D1、D2。將這兩款工裝制作成可從工裝主體上替換下的局部獨(dú)立工裝。通過只替換D1、D2來實(shí)現(xiàn)一套工裝生產(chǎn)兩種車型的目的。不同的尾段局部工裝D1、D2見圖4。

兩者在結(jié)構(gòu)上有相同之處，定位卡主要負(fù)責(zé)定位第九截面梁、第十截面梁、連接縱梁總成等，兩者都有導(dǎo)軌與工裝主體。不同之處是兩者定位卡的定位尺寸完全不同，可以說主體以上工裝部分的定位尺寸是完全不同的。但是兩者在工裝主體和導(dǎo)軌設(shè)置上可以完全相同。這就使得兩種不同車型在使用同一個(gè)底架工裝主體成為可能[10]。

圖4 可替換式獨(dú)立尾段工裝D1、D2

2.3 可替換式底架工裝實(shí)施方案

該可替換式全承載底架工裝包括一個(gè)工裝主體，工裝主體上分設(shè)有前、中、后等工裝定位模塊，可同時(shí)用于兩種不同車型的底架生產(chǎn)。同時(shí)尾部設(shè)置為兩款尾部工裝D1、D2，在更替生產(chǎn)這兩種不同車型底架時(shí)，僅僅調(diào)換D1、D2即可實(shí)現(xiàn)一套底架工裝生產(chǎn)兩款車型底架的目的，如圖5和圖6所示。

圖5 電動(dòng)車車型底架尾段局部工裝D1三維模型簡(jiǎn)圖

圖6 燃油車車型底架尾段局部工裝D2三維模型簡(jiǎn)圖

具體實(shí)施方式：將可替換式底架工裝主體（帶A、B、C）推入車間，當(dāng)生產(chǎn)電車時(shí)，將D1導(dǎo)軌卡在工裝主體上，調(diào)整好前后位置后開始生產(chǎn)電車底架；當(dāng)生產(chǎn)燃油車時(shí)，將D2導(dǎo)軌卡在工裝主體上，調(diào)整好前后位置后開始生產(chǎn)燃油車底架。當(dāng)由生產(chǎn)電車訂單改為生產(chǎn)燃油車時(shí)，工裝主體保持不動(dòng)，將D1取下改為D2，將D2導(dǎo)軌卡在工裝主體上后調(diào)整定位，開始生產(chǎn)燃油車；當(dāng)由生產(chǎn)燃油車訂單改為生產(chǎn)電車時(shí)，工裝主體保持不動(dòng)，將D2取下改為D1，將D1導(dǎo)軌卡在工裝主體上調(diào)整定位后，開始生產(chǎn)純電動(dòng)客車底架。

2.4 可替換式工裝優(yōu)點(diǎn)

該工裝主體為一般焊接材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易焊接；工裝底部設(shè)置滾輪，便于轉(zhuǎn)運(yùn)和固定；工裝構(gòu)思思路簡(jiǎn)單，較容易推廣到更多車型上應(yīng)用[11-12]；以局部更換代替整體更換工裝，實(shí)現(xiàn)快速切換工裝，節(jié)約時(shí)間，提高生產(chǎn)效率近30%；尾部工裝上設(shè)有導(dǎo)軌組合，可方便尾部工裝在工裝主體上固定和調(diào)整，同時(shí)減少多余工裝的制作，降低生產(chǎn)成本。

3 結(jié)束語

根據(jù)本文針對(duì)全承載客車底架工裝的可替換分析可知：相近車型之間可采用通用工裝主體、分設(shè)局部工裝的方法來減少不同車型更替生產(chǎn)中更換底架工裝的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)一套工裝應(yīng)用于多種車型，能夠節(jié)約成本、減少空間占用，提升全承載客底架的生產(chǎn)效率。

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Replaceability Analysis of Work Tools for Monocoque Coach Underframe

Yang Gang，Liu Xia，Zhang Bing
(Anhui Ankai Automobile Co.,Ltd,Hefei 230051,China)

It needs to change the underframe work tools when alternately producing different monocoque coach underframes,this reduces the production efficiency.This article comparatively analyzes the similarities of the underframe and the underframe work tools for the similar monocoque coaches,explores the local replaceability of the underframe work tools for the monocoque coaches in order to improve the efficiency of coach underframe production.

monocoque coach;underframe work tool;replaceability

U472.4

A

1006-3331（2017）05-0012-04

楊 剛（1990-），男，工程師；主要從事新能源汽車設(shè)計(jì)制造及動(dòng)力電池設(shè)計(jì)工作。

修改稿日期:2017-06-05