客车模块化设计和制造研究

万继新

（东风汽车有限公司东风客车公司，湖北 十堰 442012）

1 课题背景

目前全国有接近100家客车整车厂，基本上每个省都有。就2010年情况来看，销售客车总量排前10名的客车生产企业销售的客车占了全年客车销售市场的74%[1]。大多数客车企业的年销售数量在1000辆左右，少数客车企业甚至处于半开工、半停产状态。只有少数客车企业生产的大型客车能超过自己全年整车生产总量的10%，绝大多数企业都是以生产中、小型客车为主[1]。

大多学者和客车企业管理者认为，从现阶段到以后很长一段时间是我国客车事业发展的黄金时期；销售数量徘徊在1500辆/年左右的客车整车企业，应以6～8m客车市场作为自己企业重点攻克的对象，结合最新的客车结构法规要求，制造出总价低、结构强的客车，为县域及以下区域客运服务[2]。

我公司是生产制造大、中型客车的整车企业。目前年生产、销售整车约2200辆。整车主要包括：6m系列城市客车、公路客车，6.6m系列城市客车、公路客车，7m系列城市客车、公路客车，7.1m系列城市客车、公路客车，7.3m系列城市客车、公路客车，7.6m系列城市客车、公路客车，7.9m系列城市客车、公路客车，10.5m系列城市客车、公路客车，其中6m和7m系列车型可以改制为校车。

经过总结，我公司每年销售中型客车占全年销售额的90%，6～7.3m5个系列的整车占销售总额的80%以上。依据每月订单情况，在线滚动混流生产。由于车型的频繁切换和夹具的不通用，给生产带来很大的负面影响。

经过上述5系列车通用6m底盘、轴距和油箱、变速器检修孔等在车身坐标位置相同的分析，笔者提出同底盘平台产品上装骨架模块化设计的想法，以减少生产中物料和管理工作量，规范生产流程。

2 模块化设计

整车骨架分为传统的整车六大片：前、后围骨架，车身左、右侧围骨架，车身地板骨架（含支持牛腿或斜梁）及车顶[3]。下面主要以车身骨架为例，对模块化设计和制造作阐述。

1）以6m车侧围骨架作为通用骨架，同平台其它的车在车身侧围骨架与后围骨架结合处，以选装模块作为配置变化，在考虑封闭环设计和封闭环腰梁接头形式的同时，可以增加一块整体后侧窗，还可以对校车增加安全门等结构[4]。

2）同一平台的新老产品的外观差别主要体现在车身前后围造型。如果旧产品退市，则存在对同一平台产品前后围造型同时更改切换成新款的情况，故将前围骨架独立出来，同一个系列产品生命周期内以一种前围骨架作整体合围装配件。车身后围依据不同的车型，有带行李舱和不带行李舱的；有的车型还包含后对开门，故也将后围骨架独立出来，每一个选配件制作成单独的模块，根据不同车型的需要选配[5-8]。

3）地板骨架由于城市客车和公路客车等因需求原因导致结构要求变化比较大。下面以地板骨化设计为例，作模块化设计和制造的阐述。地板骨架由于底盘轴距相同，油箱和发动机以及变速器坐标固定，不同车型只是有长后悬和短后悬区别。目前地板骨架总体有三种常用样式，如表1所示。通过优化模块化设计，将上述各种地板骨架拆分成如下4块[9]。

表1 地板骨架三种常用样式

①前地板平台骨架。由于各个车型驾驶室布局基本不变，只是选择不同的发动机时，发动机舱罩发生变化，因此，可以保持前平台骨架通用设计，不同的车型在车身合围后选装不同的发动机舱罩。优化后的前地板平台骨架如图1所示。

②乘客区前地板骨架。以6m选装平地板带后行李舱乘客区地板骨架为基础，将去掉行李舱骨架的那一部分作优化通用设计（预留轮毂包制作结构）。作为同平台车的通用件，优化后的乘客区前地板骨架见图2。

③乘客区后地板骨架（与后围骨架配合的部分骨架）。对于根据城市客车和公路客车以及不同用途的车型做专用设计（见图3）供合围选装，优化后的乘客区后地板骨架示意图如图3所示。

④车型调整骨架。不同车型地板骨架长度在乘客区地板骨架和各个选装模块之间以座椅梁调节补充（以工艺文件下发不同车型的补充材料规格），见图4，并对不同车型底盘（针对长后悬）加牛腿腹板。

3 生产制造

1）设计部门对产品工艺部门下发各个模块化的6大片骨架图纸、各个模块的设计图和合围骨架的总成图。工艺部分将各个模块作工艺分解，完成各个模块中零部件的尺寸材料等清单并指导车间下料。

零部件尺寸材料的清单包括序号、图号、零件名称、材料规格、零件数量、参考下料尺寸（mm）和版本号[10]。

2）车间实际实施过程[3，8]如图5所示。我公司同一平台产品采用相同的底盘配置（仅纵大梁在后悬和前悬上有差别），底盘上各个检修口在车身坐标上的位置相同，而且同一平台的客车外观一致，这也给模块化设计和制造带来了方便。

①顶盖骨架焊接。顶盖骨架焊接工位可以选择不同的骨架长度或者增加类似图4中所述的模块，以满足不同车型（车长）的需求。只是通风窗位置和喇叭安装预埋板、扶手预埋板等在车身坐标上的位置不变。传统的顶盖焊接总成是顶骨架焊接总成包含前圆弧曲顶部分的方式，而且每个车型各自开发一个模具，无法通用。顶盖焊接总成分解图见图6。

②侧围焊接总成和地板焊接总成与顶盖焊接总成实施相同。

③前围焊接总成。由于同一平台的前围结构相同，前围焊接总成实施效果相对更加明显。材料库的各种成型零部件在工装上经过拼装（图7）组合形成的前围焊接总成见图8。该前围焊接总成含前内圆弧曲顶。工艺简单，所需要场地小，组装转运方便。

④后围焊接总成。实施过程同前围焊接总成（图9）。

⑤合围。先对上面完成的侧围骨架、地板骨架和顶骨架实施合围（图10），合围后的车身骨架（不含前后围焊接总成）整形后，吊装前后围焊接总成进行二次合围、焊接（图11）。经过再次整形后，进行下道工位补充焊接。由于用户特殊需求，需要补充焊接的预埋板。

5 结束语

前人多是对整个客车行业或者具体的车型作分析总结；而我公司在客车技术方面投入了大量力量，对现有车型通过技术摸底，提出了同平台车型模块化设计和制造的思想，希望能帮助大多数中小型客车企业提高客车生产效率。通过将传统的整车六大片骨架进行模块化设计，大大降低了工装周转的频率，有效改善了材料下料混乱的局面。经过实施，提高了交付期，效果非常明显。

[1]苏州市奥杰汽车技术有限公司.客车市场调研分析报告[R]，2011.4.

[2]汽车工业学会.2010年国内客车市场发展形势分析[J].农业装备与车辆工程，2011，（2）

[3]宋新萍.汽车制造工艺学[M].北京：清华大学出版社，2011.5.

[4]王秋林，屈丹，闫亚坤.客车封闭环腰梁接头形式对侧翻安全性的影响[J].吉林大学学报：工学版，2011，（4）

[5]张玉津，郭于阳.客车车身的模块化概念设计[J].客车技术与研究，2001，23(6):10-12.

[6]赵慧.铁路客车车体模块化设计及应用[J].城市轨道交通研究，2008，（5）

[7]罗永革，冯樱.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2011.7.

[8]许香穗，蔡建国，重庆大学.成组技术[M].北京：机械工业出版社，2005.7.

[9]贾治平.浅谈客车模块化设计[J].铁道车辆，1993，（3）

[10]唐桂荣.关于铁路客车模块化设计的探索[J].中国标准化，1998，（6）