淺談對(duì)客車蒙皮技術(shù)的研究

高彬

摘 要：二十世紀(jì)80年代客車預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)引入我國(guó)，改善了車身蒙皮板平整度，防止了蒙皮震動(dòng)，降低了車內(nèi)外噪聲。二十一世紀(jì)粘接蒙皮技術(shù)和蒙皮成型技術(shù)助推客車蒙皮技術(shù)跨越發(fā)展，進(jìn)一步改善了蒙皮邊緣平整度和噪聲控制。這對(duì)車身骨架制造精度、蒙皮板成型后處理和蒙皮板的安裝工藝提出了更高要求，大多數(shù)客車生產(chǎn)廠的技術(shù)能力只采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)、蒙皮成型技術(shù)和粘接技術(shù)中的1-2項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：客車；蒙皮；預(yù)應(yīng)力；滾壓成型；粘接

客車蒙皮的平整度是影響客車外觀質(zhì)量的主要因素之一，北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司1986年引進(jìn)德國(guó)Neoplan公司預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)，這一技術(shù)就是將整張蒙皮板的一端點(diǎn)焊在車身骨架的一端，另一端用機(jī)械卡頭卡緊，卡頭的另一端與車身骨架固定，調(diào)整卡頭使蒙皮板繃緊，再利用氧乙炔火焰對(duì)蒙皮板連續(xù)均勻加熱，并同時(shí)調(diào)整卡頭，使蒙皮板始終處于繃緊狀態(tài)，直到蒙皮板拉伸量達(dá)到1/1000時(shí)將另一端蒙皮點(diǎn)焊在車身骨架上，同時(shí)對(duì)蒙皮板的上下邊緣進(jìn)行點(diǎn)焊，完成全部點(diǎn)焊后，切掉蒙皮板多余部分，完成蒙皮板的焊裝。這種蒙皮工藝解決了鉚接蒙皮的鉚釘頭外漏問(wèn)題，解決了焊接蒙皮產(chǎn)生的蒙皮板波浪變形造成整體平整度差問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率。但是，這種工藝也產(chǎn)生了蒙皮板上下邊緣不平整問(wèn)題，當(dāng)時(shí)蒙皮上下邊緣有鋁型材和橡膠裝飾條壓著，沒有暴露出問(wèn)題。隨著側(cè)窗膠粘工藝的推廣和平移行李倉(cāng)門的興起，這一問(wèn)題就暴露出來(lái)，為了解決側(cè)蒙皮上下邊緣不平整的問(wèn)題，引發(fā)了膠粘蒙皮技術(shù)和滾壓蒙皮技術(shù)。

1 三種蒙皮技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析

1.1 預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)又分為熱預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)和冷預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)。熱預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)是借助熱脹冷縮原理，將蒙皮板加熱到100°左右，使蒙皮板受熱膨脹，趁熱固定蒙皮板，蒙皮板冷卻后產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力使蒙皮板繃直和繃緊，并能抵御因車身輕度變形而對(duì)蒙皮板產(chǎn)生的壓應(yīng)力，從而避免因骨架輕度變形對(duì)蒙皮板產(chǎn)生的波浪變形傾向，避免和減少車輛行駛中蒙皮板變形產(chǎn)生的噪聲。冷預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)是常溫環(huán)境下借助機(jī)械裝置對(duì)蒙皮板的單向張拉，在18000kgf力作用下，使蒙皮板內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，保持在張拉狀態(tài)下將蒙皮板固定在車身骨架上，蒙皮板完全固定在骨架上后松開張拉裝置，在蒙皮板的內(nèi)部形成繃緊拉應(yīng)力。

這兩種預(yù)應(yīng)力技術(shù)都是為了實(shí)現(xiàn)使蒙皮板繃緊效果，途徑不同，效果也不同。熱預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)使蒙皮板產(chǎn)生的壓應(yīng)力是全向的，冷預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)使蒙皮板產(chǎn)生的壓應(yīng)力是單向的，熱預(yù)應(yīng)力效果好于冷預(yù)應(yīng)力效果。熱預(yù)應(yīng)力工藝比冷預(yù)應(yīng)力工藝在設(shè)備投入、材料消耗和預(yù)應(yīng)力效果方面具有優(yōu)勢(shì)，在生產(chǎn)效率和工作環(huán)境上占有劣勢(shì)。

1.2 膠粘蒙皮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

膠粘蒙皮的初衷是要用粘接劑填補(bǔ)車身骨架和蒙皮板之間的空隙，不讓蒙皮板隨車身骨架走，也就是即使車身骨架不平，蒙皮板不要受骨架影響，盡可能保持平整，如果是焊接蒙皮，蒙皮板會(huì)隨著骨架一起彎曲。

用單組分聚氨酯粘接膠蒙皮板的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：粘接強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率高，外觀平整；缺點(diǎn)是：涂膠前處理比較耗時(shí)，粘接完后12小時(shí)內(nèi)不能移動(dòng)車輛，不適合大批量生產(chǎn)和快速流轉(zhuǎn)。

用VHB高粘接強(qiáng)度膠帶粘接膠蒙皮板的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：生產(chǎn)效率高，粘接后短時(shí)間內(nèi)可以移動(dòng)車輛，適合大批量生產(chǎn)和快速工序流轉(zhuǎn)；缺點(diǎn)是：涂膠前處理比較耗時(shí)，蒙皮板粘接后隨骨架走，骨架凹坑部分膠帶不能起到粘接作用，粘接強(qiáng)度不可控，不適合成型蒙皮板粘接。

1.3 滾壓蒙皮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

滾壓蒙皮技術(shù)主要用在車頂蒙皮和兩側(cè)蒙皮。車頂蒙皮一般是在蒙皮板縱向滾壓出5-7個(gè)50*10mm（寬*高）的梯形楞筋或邊緣滾壓成一定的圓弧形狀，使其縱向產(chǎn)生一定的剛性或規(guī)整過(guò)度成型。側(cè)蒙皮主要是上下邊緣成型，上邊一般為“L”型或“Z”字型，下邊一般為“L”型、“Z”字型或圓弧形。

滾壓成型蒙皮技術(shù)優(yōu)勢(shì)是邊線美觀，整體平整。缺點(diǎn)是蒙皮工藝比較復(fù)雜。

2 三種蒙皮技術(shù)的推廣性分析

國(guó)內(nèi)主流客車廠主要采用成型蒙皮+焊接方法，比如宇通客車廠頂皮采用滾壓成型蒙皮板+電阻點(diǎn)焊，側(cè)蒙皮采用滾壓成型蒙皮板+CO2點(diǎn)焊；蘇州金龍頂皮采用滾壓成型蒙皮板+CO2點(diǎn)焊，側(cè)蒙皮采用滾壓成型蒙皮板+CO2點(diǎn)焊，青年客車頂皮采用平板蒙皮板+電阻點(diǎn)焊，側(cè)蒙皮采用預(yù)應(yīng)力+單邊滾壓成型蒙皮板+單組份聚氨酯膠粘接。

滾壓成型蒙皮板+CO2點(diǎn)焊組合生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作者能力要求不高，適合于對(duì)蒙皮質(zhì)量要求不高，大規(guī)模生產(chǎn)模式。而采用預(yù)應(yīng)力+成型蒙皮板+粘接是高質(zhì)量蒙皮技術(shù)的技術(shù)路線，采用這種技術(shù)工藝的蒙皮質(zhì)量高，成型美觀，但是生產(chǎn)效率低，不適合大批量生產(chǎn)模式。

3 北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司蒙皮工藝技術(shù)現(xiàn)狀

該公司1986年引進(jìn)德國(guó)Neoplan公司預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)，當(dāng)時(shí)引進(jìn)的預(yù)應(yīng)力蒙皮技術(shù)是人工火焰加熱，手動(dòng)張拉，電阻點(diǎn)焊固定，經(jīng)過(guò)20余年的小改小革，加熱方式由人工火焰加熱變?yōu)槌绦蚩刂齐娂訜?，手?dòng)張拉變?yōu)闅鈩?dòng)張拉，電阻點(diǎn)焊固定沒變，少部分車型側(cè)蒙皮板采用了單邊滾壓成型，粘接蒙皮試驗(yàn)過(guò)，沒能推廣?？傊?，我們的蒙皮技術(shù)還是停留在20年前的水平，在國(guó)內(nèi)處于落后狀態(tài)，蒙皮水平亟待提高。

4 北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司未來(lái)蒙皮工藝技術(shù)路線

北方客車定位于中高端大中型客車，未來(lái)3-5年的發(fā)展目標(biāo)是2500-5000臺(tái)，這就決定了我們北方客車的技術(shù)定位，也就是定位于高端技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)車身蒙皮技術(shù)領(lǐng)域，從國(guó)際和國(guó)內(nèi)目前客車蒙皮技術(shù)水平上來(lái)看，預(yù)應(yīng)力+成型蒙皮板+粘接的蒙皮技術(shù)是先進(jìn)技術(shù)的體現(xiàn)，是未來(lái)客車蒙皮技術(shù)潮流。

前面已經(jīng)提到了，目前國(guó)內(nèi)主流客車廠因?yàn)榧夹g(shù)、能力和產(chǎn)量等因素制約，在車身蒙皮技術(shù)領(lǐng)域只采用了部分先進(jìn)技術(shù)，只有青年汽車的蒙皮技術(shù)相對(duì)比較先進(jìn)，但它也存在缺點(diǎn)就是粘接后不能馬上移動(dòng)車輛，需要停置12小時(shí)后才能移動(dòng)車輛，因?yàn)檐囕v轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，蒙皮板和車身骨架之間會(huì)有輕度位移，造成粘接膠在固化過(guò)程中產(chǎn)生剪切，破壞分子鏈結(jié)構(gòu)，造成粘接強(qiáng)度下降。

我們未來(lái)的側(cè)蒙皮工藝技術(shù)方案是電加熱預(yù)應(yīng)力+滾壓成型蒙皮板+單組份聚氨酯膠粘接+邊緣分段CO2點(diǎn)焊的蒙皮技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是預(yù)應(yīng)力均勻、外觀平整、邊緣規(guī)整、無(wú)需停置，適合流水線作業(yè)。（車頂蒙皮不是關(guān)注重點(diǎn)，沿用現(xiàn)有工藝不變，這里不再論述。）

4.1 側(cè)蒙皮工藝結(jié)構(gòu)示意圖

側(cè)蒙皮工藝結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

4.2 蒙皮板滾壓成型蒙皮板成型和剪裁

調(diào)整滾壓成型機(jī)參數(shù)，按圖2所示截面尺寸加工蒙皮板。

按側(cè)墻骨架結(jié)構(gòu)圖紙中標(biāo)注的燃油箱、車門框和散熱水箱的位置，在滾壓蒙皮板上畫出起始位置（前端點(diǎn)焊位置中心連線）和切口線，并按起始位置0.1%比例后移切口線，再用裁剪工具將干涉部分翻邊切掉，完成粘前準(zhǔn)備。

4.3 粘接劑技術(shù)參數(shù)

隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，聚氨酯粘接劑的粘接性能已經(jīng)達(dá)到能夠用于汽車車身結(jié)構(gòu)粘接的程度，經(jīng)過(guò)借鑒NEOPLAN公司使用的Sikaflex-221單組分聚氨酯粘接劑的性能參數(shù)，我們選用山東東方化工廠的山泉牌HA-140粘接膠粘接蒙皮板。

4.4 CO2點(diǎn)焊工藝要求

用CO2局部點(diǎn)焊是為了固定側(cè)蒙皮板位置，防止車輛移動(dòng)過(guò)程車身骨架和蒙皮板之間產(chǎn)生相對(duì)位移，保證膠體固化過(guò)程沒有外力襲擾，保證膠體粘接性能。

在圖1中所示的“A”點(diǎn)和“C”點(diǎn)位置，每間隔30～40mm焊5～10mm大小焊點(diǎn)，“C”點(diǎn)位置間隙大于1.5mm時(shí)，需要加墊片焊接，以避免因間隙過(guò)大焊穿蒙皮板。

5 結(jié)束語(yǔ)

蒙皮技術(shù)水平?jīng)Q定整車涂裝質(zhì)量和外觀裝配質(zhì)量，還影響到涂裝材料成本和工時(shí)成本。所以，提高蒙皮技術(shù)水平和工藝水平非常重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚婉萍，張曉明.粘接工藝在客車應(yīng)力蒙皮上的應(yīng)用[J].客車技術(shù)與研究，2000.4.