客車模塊化設計和制造研究

萬繼新

（東風汽車有限公司東風客車公司，湖北 十堰 442012）

1 課題背景

目前全國有接近100家客車整車廠，基本上每個省都有。就2010年情況來看，銷售客車總量排前10名的客車生產企業銷售的客車占了全年客車銷售市場的74%[1]。大多數客車企業的年銷售數量在1000輛左右，少數客車企業甚至處于半開工、半停產狀態。只有少數客車企業生產的大型客車能超過自己全年整車生產總量的10%，絕大多數企業都是以生產中、小型客車為主[1]。

大多學者和客車企業管理者認為，從現階段到以后很長一段時間是我國客車事業發展的黃金時期；銷售數量徘徊在1500輛/年左右的客車整車企業，應以6～8m客車市場作為自己企業重點攻克的對象，結合最新的客車結構法規要求，制造出總價低、結構強的客車，為縣域及以下區域客運服務[2]。

我公司是生產制造大、中型客車的整車企業。目前年生產、銷售整車約2200輛。整車主要包括：6m系列城市客車、公路客車，6.6m系列城市客車、公路客車，7m系列城市客車、公路客車，7.1m系列城市客車、公路客車，7.3m系列城市客車、公路客車，7.6m系列城市客車、公路客車，7.9m系列城市客車、公路客車，10.5m系列城市客車、公路客車，其中6m和7m系列車型可以改制為校車。

經過總結，我公司每年銷售中型客車占全年銷售額的90%，6～7.3m5個系列的整車占銷售總額的80%以上。依據每月訂單情況，在線滾動混流生產。由于車型的頻繁切換和夾具的不通用，給生產帶來很大的負面影響。

經過上述5系列車通用6m底盤、軸距和油箱、變速器檢修孔等在車身坐標位置相同的分析，筆者提出同底盤平臺產品上裝骨架模塊化設計的想法，以減少生產中物料和管理工作量，規范生產流程。

2 模塊化設計

整車骨架分為傳統的整車六大片：前、后圍骨架，車身左、右側圍骨架，車身地板骨架（含支持牛腿或斜梁）及車頂[3]。下面主要以車身骨架為例，對模塊化設計和制造作闡述。

1）以6m車側圍骨架作為通用骨架，同平臺其它的車在車身側圍骨架與后圍骨架結合處，以選裝模塊作為配置變化，在考慮封閉環設計和封閉環腰梁接頭形式的同時，可以增加一塊整體后側窗，還可以對校車增加安全門等結構[4]。

2）同一平臺的新老產品的外觀差別主要體現在車身前后圍造型。如果舊產品退市，則存在對同一平臺產品前后圍造型同時更改切換成新款的情況，故將前圍骨架獨立出來，同一個系列產品生命周期內以一種前圍骨架作整體合圍裝配件。車身后圍依據不同的車型，有帶行李艙和不帶行李艙的；有的車型還包含后對開門，故也將后圍骨架獨立出來，每一個選配件制作成單獨的模塊，根據不同車型的需要選配[5-8]。

3）地板骨架由于城市客車和公路客車等因需求原因導致結構要求變化比較大。下面以地板骨化設計為例，作模塊化設計和制造的闡述。地板骨架由于底盤軸距相同，油箱和發動機以及變速器坐標固定，不同車型只是有長后懸和短后懸區別。目前地板骨架總體有三種常用樣式，如表1所示。通過優化模塊化設計，將上述各種地板骨架拆分成如下4塊[9]。

表1 地板骨架三種常用樣式

①前地板平臺骨架。由于各個車型駕駛室布局基本不變，只是選擇不同的發動機時，發動機艙罩發生變化，因此，可以保持前平臺骨架通用設計，不同的車型在車身合圍后選裝不同的發動機艙罩。優化后的前地板平臺骨架如圖1所示。

②乘客區前地板骨架。以6m選裝平地板帶后行李艙乘客區地板骨架為基礎，將去掉行李艙骨架的那一部分作優化通用設計（預留輪轂包制作結構）。作為同平臺車的通用件，優化后的乘客區前地板骨架見圖2。

③乘客區后地板骨架（與后圍骨架配合的部分骨架）。對于根據城市客車和公路客車以及不同用途的車型做專用設計（見圖3）供合圍選裝，優化后的乘客區后地板骨架示意圖如圖3所示。

④車型調整骨架。不同車型地板骨架長度在乘客區地板骨架和各個選裝模塊之間以座椅梁調節補充（以工藝文件下發不同車型的補充材料規格），見圖4，并對不同車型底盤（針對長后懸）加牛腿腹板。

3 生產制造

1）設計部門對產品工藝部門下發各個模塊化的6大片骨架圖紙、各個模塊的設計圖和合圍骨架的總成圖。工藝部分將各個模塊作工藝分解，完成各個模塊中零部件的尺寸材料等清單并指導車間下料。

零部件尺寸材料的清單包括序號、圖號、零件名稱、材料規格、零件數量、參考下料尺寸（mm）和版本號[10]。

2）車間實際實施過程[3，8]如圖5所示。我公司同一平臺產品采用相同的底盤配置（僅縱大梁在后懸和前懸上有差別），底盤上各個檢修口在車身坐標上的位置相同，而且同一平臺的客車外觀一致，這也給模塊化設計和制造帶來了方便。

①頂蓋骨架焊接。頂蓋骨架焊接工位可以選擇不同的骨架長度或者增加類似圖4中所述的模塊，以滿足不同車型（車長）的需求。只是通風窗位置和喇叭安裝預埋板、扶手預埋板等在車身坐標上的位置不變。傳統的頂蓋焊接總成是頂骨架焊接總成包含前圓弧曲頂部分的方式，而且每個車型各自開發一個模具，無法通用。頂蓋焊接總成分解圖見圖6。

②側圍焊接總成和地板焊接總成與頂蓋焊接總成實施相同。

③前圍焊接總成。由于同一平臺的前圍結構相同，前圍焊接總成實施效果相對更加明顯。材料庫的各種成型零部件在工裝上經過拼裝（圖7）組合形成的前圍焊接總成見圖8。該前圍焊接總成含前內圓弧曲頂。工藝簡單，所需要場地小，組裝轉運方便。

④后圍焊接總成。實施過程同前圍焊接總成（圖9）。

⑤合圍。先對上面完成的側圍骨架、地板骨架和頂骨架實施合圍（圖10），合圍后的車身骨架（不含前后圍焊接總成）整形后，吊裝前后圍焊接總成進行二次合圍、焊接（圖11）。經過再次整形后，進行下道工位補充焊接。由于用戶特殊需求，需要補充焊接的預埋板。

5 結束語

前人多是對整個客車行業或者具體的車型作分析總結；而我公司在客車技術方面投入了大量力量，對現有車型通過技術摸底，提出了同平臺車型模塊化設計和制造的思想，希望能幫助大多數中小型客車企業提高客車生產效率。通過將傳統的整車六大片骨架進行模塊化設計，大大降低了工裝周轉的頻率，有效改善了材料下料混亂的局面。經過實施，提高了交付期，效果非常明顯。

[1]蘇州市奧杰汽車技術有限公司.客車市場調研分析報告[R]，2011.4.

[2]汽車工業學會.2010年國內客車市場發展形勢分析[J].農業裝備與車輛工程，2011，（2）

[3]宋新萍.汽車制造工藝學[M].北京：清華大學出版社，2011.5.

[4]王秋林，屈丹，閆亞坤.客車封閉環腰梁接頭形式對側翻安全性的影響[J].吉林大學學報：工學版，2011，（4）

[5]張玉津，郭于陽.客車車身的模塊化概念設計[J].客車技術與研究，2001，23(6):10-12.

[6]趙慧.鐵路客車車體模塊化設計及應用[J].城市軌道交通研究，2008，（5）

[7]羅永革，馮櫻.汽車設計[M].北京：機械工業出版社，2011.7.

[8]許香穗，蔡建國，重慶大學.成組技術[M].北京：機械工業出版社，2005.7.

[9]賈治平.淺談客車模塊化設計[J].鐵道車輛，1993，（3）

[10]唐桂榮.關于鐵路客車模塊化設計的探索[J].中國標準化，1998，（6）