大梁式车身的校正.docx
《大梁式车身的校正.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大梁式车身的校正.docx（42页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
大梁式车身的校正
在之前的讲座中，我们已经对整体式车身的结构和碰撞后的校正方法进行了讲解。
在车身发展的历史中，最早出现的车身类型是大梁式车身，大梁式车身目前仍然被很多车型广泛采用，例如卡车及一些越野车。
从提高钣金技师的技术水平来看，了解车身的构造是很重要的，因此我们下面先简要介绍大梁式车身的构造和特点。
大梁式车身的发展历史
图1
在采用大梁式车身的车辆上，大梁式车架（也称为底盘）是汽车的底座，车身和发动机等主要零部件都固定在车架上。
大梁式车架有很长的应用历史，可以回溯到马车和人力车的时代。
大梁式车架（图1）通常是由2条强固的侧梁构成的，这2条侧梁由若干条横梁接在一起，横梁与侧梁一般成90°。
这种车架尽管构造简单，但很坚固。
大梁需要有足够的强度承受来自发动机的牵引力，来自悬架的冲击以及所有这些组件的重量，大梁的强度和刚度随着侧梁和横梁的尺寸、形状、数量以及材质不同而变化。
图2
在开发出整体式车身结构之前，所有的机动车都是大梁式车身的车辆。
即使在开发出整体式车身结构之后，货车、公共汽车等重型车辆以及一些越野车和轿车仍然在使用大梁式车身（图2）。
大梁式车架的类型
图3
大梁式车架的基本结构由2条侧梁和若干条横梁构成，但根据其形状可以分为多种类型（图3）。
另外，某些类型的大梁式车架并不包含2条侧梁或横梁。
（1）梯形大梁
图4
梯形大梁是原始的机动车大梁，有2个平行的侧梁，这2条侧梁通过几条横梁连接起来。
即使今天，梯形大梁式车架也是重型车辆上最常见的大梁类型。
通常，大型货车的车架使用C形截面的槽钢（图4），而丰田陆地巡洋舰（LandCruiser）等SUV的车架通常使用纵向和横向偏心的箱形槽钢（图5），即2个C形槽钢的结合。
图5
（2）边框式大梁
图6
边框式大梁（图6）在结构上类似于梯形大梁，它的车身结构介于梯形大梁和整体式车身之间，是一种开发用于轿车的梯形大梁。
边框式大梁的侧梁有一个大的偏心部分，从而沿车身的边框构成大梁。
部分侧梁的截面形状在不同的部位会发生改变，以保证拥有一个平而低的底盘。
这种边框式大梁最初广泛应用在皇冠S130（Crown）车型上，但这种大梁最终会被淘汰，被整体式车身结构所代替。
（3）脊背式大梁（图7）
图7
这种大梁构成车辆的主干，形状就像一个单一的箱式通道，其基本功能与其他形式的大梁相同。
这种大梁在早期的丰田运动型汽车2000GT上采用过。
（4）钢管式大梁（图8）
图8
这种大梁由焊接在一起的钢管件构成，其结构就像一个鸟笼，这种大梁不用于普通车辆。
因为底盘和车身是用钢管构造的，所以并不完全是大梁式车架。
这种结构通常用于赛车。
大梁式车身的构造
图9
大梁式车身的构造与整体式车身的构造基本相同（图9）。
整体式车身的车辆上安装有发动机和悬架系统等组件，为了承受与这些组件相关联的质量或应力，整体式车身包含极其坚固的前、后侧梁。
但是，大梁式车身不包含前、后侧梁，这是因为大梁式车身的车辆使用大梁来支撑发动机和悬架系统等组件的质量或应力。
因此，大梁式车身的构造很像整体式车身的构造，唯一的不同是拆掉了前、后侧梁。
图10
在整体式车身中，前翼子板隔板是一个重要的结构组件，用于将悬架安装到整体式车身。
但是，在大梁式车身的车辆上，前翼子板隔板（图10）只是一种内板（前翼子板安装于其上），用螺栓或点焊与下隔板固定在一起。
大梁与车身的连接
图11
大梁式车架与车身由螺栓、螺母以及橡胶衬套连接在一起（图11）。
通常，会使用8～12套螺栓、螺母以及橡胶衬套来连接（图12）。
由于车身安装在橡胶衬套顶部，所以可以实现缓冲，驾驶时会感到比较舒适。
图12
橡胶衬套分为2种类型（图13）：
一种是压缩型，起到衬垫的作用；另一种是剪切型，由内套环和外套环组成。
当大梁式车身的前部发生撞击时，如果大梁受到较大的碰撞，则惯性将使车身移动，这可能会使车身安装螺栓以及安装螺栓的区域受到损伤。
图13
大梁式车身的新概念
以丰田公司为例，丰田秉承设计高能量吸收和高强度车辆的理念，致力于提高车辆的被动安全性，从而达到保护乘客的目的。
例如，通过对车身增加加强板来增强强度，并将底盘前部和后部设计溃缩区域来吸收碰撞能量。
新型大梁式车身的设计也采用了这种理念。
1.对大梁的改动
图14
大梁的前部通过轴向压缩吸收撞击能量，而大梁后部则通过拱起的弯曲来吸收撞击能量。
大梁前部有一个撞击溃缩区域，可以通过类似于手风琴的轴向压缩来吸收撞击能量（图14）。
图15
组成底架的中心大梁具有较大的横截面积（图15），并使用了高强度钢，以增强刚度和强度。
此外，大梁中心部分的跨度也已加宽（图16），以承受来自侧面撞击的冲击力。
图16
2.对车身的改动
提高了车身中间位置的强度和刚度。
为增强整个车身的刚度，防止车身在侧面撞击时发生变形，扩大了车身上中柱和车门槛板的截面积，增加或加大、加厚了加强板（图17）。
另一方面，还使用较薄的车身外板以减轻车辆总质量。
图17
大梁损伤
1.大梁损伤和变形
如果大梁式车身的车辆前部或后部受到撞击，则大多数撞击力都会在大梁变形过程中被吸收掉。
大梁式车身变形的一个特点，就是即便撞击来自车身前部，但是整个大梁都有可能发生变形，造成这种现象的原因是大梁与车身相互独立。
此外，撞击对大梁前部造成的损伤可以一直传递到后部，这是因为大梁纵梁是由整块材料构成的。
大梁的变形种类包括垂直弯曲、横向弯曲、轴向压缩、扭曲以及菱形变形，通常这些类型的变形不会单独出现，而是以复合损伤的形式出现。
（1）垂直弯曲（图18）
图18
当大梁前部或后部受到撞击时，大梁将发生垂直弯曲，垂直弯曲主要发生在大梁的应力集中部位。
（2）横向弯曲（图19）
图19
当大梁前部或后部在正向或侧向受到撞击时，将发生横向弯曲，在大梁的应力集中部位或大梁横梁连接部位发生变形。
（3）轴向压缩（图20）
图20
当大梁正前方或正后方受到撞击时，将发生轴向压缩变形。
边框型大梁的前部或后部，以及梯形大梁的前部将通过轴向压缩来吸收撞击力。
（4）扭曲变形（图21）
图21
当只有一个车轮受到严重冲击时（例如当一个车轮碾过一块大石头），大梁将发生扭曲变形。
边框型大梁将部分扭曲，边框连接点成为扭曲的支点。
采用梯形大梁的车辆当只有一个车轮受到冲击时，经常会产生整体扭曲。
（5）菱形变形（图22）
图22
菱形变形也称作“平行变形”，此类变形通常在偏移撞击的过程中发生，这时仅一边的纵梁在前方和后方受到撞击。
很多菱形变形都是在梯形大梁上发生的，因为梯形大梁的纵梁是由整块材料构成。
大多数撞击事故都属于偏移撞击。
2.大梁变形和尺寸
尺寸就是两点之间的距离，因此大梁的尺寸测量涉及到精确测量大梁的各点之间的距离。
尺寸测量的目的是通过将尺寸测量结果与标准值进行比较，或通过比较大梁左右两边的差异，以获知大梁的受损程度。
通过尺寸测量结果可以了解大梁的变形状况，这对于采取有效方式修复大梁非常重要。
对于大梁的变形，通常是首先单独分析测量所得的每个尺寸，然后将其中4个点作为一个方形进行分析。
（1）垂直弯曲（图23）
图23
当发生此类变形时，大梁的高度会与标准值出现相当大的偏差。
应力集中部位的垂直弯曲使长度缩短，因此大梁的对角线尺寸就会改变。
（2）横向弯曲（图24）
图24
当发生此类变形时，对角线尺寸和方框形状都会发生部分改变，此时使用中心规可以较容易地确定受损情况。
尽管大梁的变形状况取决于撞击程度和撞击的角度，但此类变形不会显著影响大梁的长度和宽度。
（3）轴向压缩变形（图25）
图25
当发生此类变形时，大梁的长度会显著改变。
如果大梁同时受到垂直或横向力时，则其高度、宽度以及对角线等尺寸都会改变。
（4）扭曲变形（图26）
图26
当发生此类变形时，大梁的高度会发生显著变化，这会使纵梁左右两边分别发生高低变形。
与标准值相比较，一边纵梁的前部或后部如果垂直向下变形，另一边的纵梁则会垂直向上变形。
使用中心规可以很容易地核实受损情况，扭曲变形将使大梁外形变为类似于飞机螺旋桨的形状。
（5）菱形变形（图27）
图27
当发生此类变形时，大梁的对角线尺寸和方框形状都会显著改变，这将导致整个大梁平行地产生变形。
由于大型卡车的梯形大梁的纵梁比较直，这样就会产生标准的菱形变形，但如果是陆地巡洋舰（LandCruise）车型，由于其纵梁是偏心类型，大梁将会在发生菱形变形的同时伴随发生扭曲或横向弯曲。
大梁校正
就车身校正的基本操作和流程来说，大梁式车身与整体式车身相同，即在测量和目测基础上判别损伤，然后用大梁校正台进行校正，并更换无法修理的零件。
要检验大梁变形的类型和精确掌握变形程度，必须使用相关量规进行尺寸测量，并目视检查受损程度。
尽管大梁式车身的损伤形式与整体式车身不同，但对大梁进行尺寸测量和分析测量结果的方法与整体式车身的方法完全相同，大梁式车身的损伤类型和特点已经在之前讲座中的“大梁变形和尺寸”文章中介绍过。
因为大梁没有整体式车身的车门槛板上的裙边，所以想要固定大梁就必须使用特殊工具和方法，但是基本紧固方法与用于整体式车身的方法相同，即通过液压缸和链条固定支撑车身并紧密锁定，固定大梁的方法会在后面的文章中讲解。
因为大梁由极厚的金属材料制成，想要拉拔大梁，除了采用常规的拉拔工具和操作方法外，还必须使用液压缸来帮助拉拔。
作为常规的拉拔方法，“同时多向拉拔操作”在大梁式车身的拉拔中也会采用，这与整体式车身的拉拔操作相同。
如果想要更换大梁部件，部件的焊接方法和零件供应形式不同于整体式车身。
但是，遵循标准尺寸正确地定位部件和牢固地焊接等要求，与整体式车身的要求相同。
1.大梁校正的基本要素
图28
大梁校正的基本要素包括大梁、大梁校正台以及拉塔（图28）。
要进行有效的校正操作，就必须将3个基本要素很好地结合起来，否则校正台的拉拔力将无法有效地传递到大梁，或不能进行有效的校正操作，还有可能损坏大梁或其他设备并导致严重事故。
因此，为了改变由拉塔产生的拉拔力的力量和方向，就有必要改变固定大梁的方法和固定点的数量。
2.固定大梁
（1）使用链条和刚强框架来固定大梁（图29）
图29
这是固定大梁的传统方法。
尽管链条固定大梁的方法最简单，但是链条无法在所有方向上固定大梁，因为链条无法在所有方向上均保持刚度，同时链条不能抵抗惯性力矩。
此外，由于链条和大梁之间的接触面积很小，与链条接触的大梁区域有可能发生变形，因此链条固定大梁的方法很难使大梁校正的3个基本要素保持良好的平衡。
但是，对于大梁只有较小变形的校正，以及学习拉拔力如何作用于固定点，链条固定则是一种有效的方法。
通过使用链条和刚强框架，能理想地实现基本固定。
下面对链条固定方法中的要点进行介绍。
①每个固定点需要2条链条成90°方向固定
当对大梁施加拉拔力时，将在固定大梁的链条上产生与拉拔力相反方向的反作用力。
如果固定链条与拉拔链条不是位于一条直线上，则大梁将旋转，直到链条形成一条直线，这样就产生了惯性力矩。
所以，当大梁的另一端被其他链条固定住时，如果拉拔力量的方向改变，则大梁将会旋转，直到链条形成一条直线为止（这样就会使拉拔方向偏离所需的方向）。
为防止大梁旋转，必须将每个固定点用2条链条成90°方向固定。
通过这2条链条的拉拔力平衡，将会产生所需的固定力（合力）。
通过使用这种方法在4个位置固定大梁，可以防止大梁在校正过程中出现不必要的移动。
②在纵向固定大梁
图30
如果不使用刚性部件进行拉拔操作，则拉拔力就不会有效地传递到大梁，因为拉拔力量会被悬架弹簧吸收。
如（图30）所示，如果用链条将车架对角地固定在支架上，并对车架进行水平拉拔，那么大梁在惯性力矩的作用将会向下移动（这样会移动大梁，使固定链条和拉拔链条形成一条线），这是因为校正基本要素不平衡。
要遏制大梁向下移动的趋势，就必须使用刚性支架或千斤顶从底部支撑大梁。
通过使用刚性支架从底部支撑大梁可以遏制大梁向下移动的趋势，这样可以防止拉拔力的损耗，此外还可以防止拉拔方向的改变。
（2）使用底盘夹具或专用大梁附件固定大梁
要以较高精度测量尺寸以便有效地修理大梁，就必须将大梁正确地固定到大梁校正台上，可以使用底盘夹具或专用附件将大梁固定到大梁校正台上。
①使用底盘夹具固定大梁
除了在校正过程中将拉拔力正确地传递到大梁上，使用底盘夹具将大梁正确地固定到大梁校正台上的另一个目的是防止拉拔力影响到大梁未受损部位和已经修理好的部分，防止造成二次损伤。
但是，由于大梁的结构与整体式车身的结构不同，想要使用底盘夹具将大梁固定到大梁校正台上时会遇到以下问题：
大梁底部没有整体式车身具有的裙边，因此无法使用底盘夹具；侧梁跨度过窄，因此无法将底盘夹具安装到大梁上（某些大梁校正台可以用于跨度较窄的大梁）。
图31
我们应对大梁进行改良以便于安装底盘夹具（图31）。
如果侧梁有足够跨度以供使用底盘夹具，则可以在侧梁底部焊接2块L型钢板，然后使用底盘夹具固定大梁；如果侧梁没有足够跨度以供使用底盘夹具，则可以将1根坚固的箱形钢梁沿垂直于侧梁方向放置于底盘夹具上，然后在侧梁底部焊接2块L形钢板并焊接到箱形钢梁上。
总之，无论采取哪种方法，将大梁的未受损部位正确地固定到大梁校正架上都非常重要。
②使用大梁附件固定大梁（图32）
图32
大梁校正台制造商生产出不同种类的大梁附件，这些附件让大梁能够较容易地固定到大梁校正台上。
如果必须对大梁施加较大的拉拔力，或者必须实施多方向拉拔，则采取大梁附件和底盘夹具固定大梁的方法非常重要。
3. 大梁校正
大梁式车身校正类似于整体式车身校正，必须根据精确的尺寸测量和受损分析来进行校正。
校正大梁与校正整体式车身不同的是，大梁式车身的车架与车身必须分别校正。
尽管操作基本相同，但是大梁式车身的校正方法和顺序相对复杂些。
图33
（图33）指出了校正大梁和车身时需要注意的一些要点，图中讲到的车身安装螺栓就是将车身与大梁连接到一起的螺栓，施加到大梁（或车身）上的力通过这些螺栓传递到车身（或大梁）。
在事故中，施加到大梁（或车身）上的力会通过车身安装螺栓传递并对车身（或大梁）造成损坏（由此造成的车身损伤是评估损伤的重要检查点）。
此外，在校正过程中，施加到大梁（或车身）上的拉拔力通过这些螺栓传递，并可能对车身（或大梁）造成损伤（这是防止产生二次损伤的重要检查点）。
（1）大梁钢板的变形类别
大梁钢板的变形类别包括弯曲和折曲2种。
①钢板弯曲是指大梁钢板在较宽的区域内连续出现平缓变形的状态，通常仅从目视检查很难确认这类损伤。
弯曲钢板可以通过校正恢复至原始状态，而不会造成严重的永久变形。
②钢板折曲是指大梁钢板在较小区域内出现急剧压褶的状态，通过目视检查能较容易发现这类损伤。
折曲钢板不能通过校正恢复至原始状态，且在拉拔过程中可能造成裂纹或加工硬化，修复后的车身将不能按照原厂设计初衷那样吸收撞击的冲击力。
对于结构件来说，只有在其处于原厂设计外形时才能展现出100％的性能，如果部件在事故中变形，或者如果变形部件修理后重新使用，它们就无法展示出与最初设计意图一致的性能。
因此，存在折曲的钢板必须更换。
以（图34）所示的折曲钢板为例，折曲钢板的外侧会承受较大的拉伸应力，延展的钢板出现结构变形。
当折曲超出钢板的延展极限时，钢板上将出现裂纹（外观颜色变白），这种现象常常在用于制造大梁的高强度钢板（延展极限较低）和厚钢板（钢板外侧部分的延展率较大）上出现。
图34
（2）禁用热矫正（图35）
图35
丰田禁止使用热矫正的方法来修理损伤车辆的大梁钢板。
车身和大梁必须满足高强度、高刚度以及耐久的要求，为了满足这些要求，丰田汽车上使用了高强度钢板和防锈钢板。
为了增强材料强度，高强度钢板中加入了合金元素，并进行了特殊的热处理。
为了防止生锈，钢板表面镀有锌合金。
如果车身大梁材料（包括车门防撞钢梁）使用了氧乙炔进行热矫正处理，则金属的结晶结构会改变，从而降低了钢板强度。
热矫正导致强度降低，这种现象在高强度钢板中尤为明显，结果是车身将不能按照设计初衷那样吸收撞击的冲击力。
另外，热矫正过程中会燃烧掉用于防锈的锌合金涂层，钢板表面会被氧化，车身的防锈功能因此受到影响。
基本校正操作示例
校正大梁的基本操作类似于校正整体式车身，即采取推压和拉拔的操作。
下面以图例的方式对大梁校正的基本推压和拉拔操作进行讲解。
正如大家所知道的，单个基本操作不能有效地校正整个大梁，必须将各种基本操作结合起来运用才能实现有效的校正操作。
图36
（1）推压操作1（结合液压缸和附件，图36）
2）推压操作2（结合液压缸和钢材，图37）
图37
要使液压缸呈90°推压大梁，应将槽型钢板置于大梁校正台上，以作为液压缸的基座。
（3）推压操作3（结合拉塔与液压缸，图38）
图38
使用链条连接拉塔和校正台，以限制拉塔的移动，将拉塔作为液压缸的基座。
（4）拉拔操作1（避开障碍，图39）
图39
虽然是拉拔操作，但是推压力作用于大梁背面。
（5）拉拔操作2（避开障碍，图40）
图40
虽然是拉拔操作，但是推压力作用于大梁背面。
（6）拉拔操作3（钢板焊接到车架上，以作为附件使用，图41）
图41
拉拔夹具不能直接安装到大梁上。
因此，必须将数片钢板焊接到大梁上作为拉拔附件（钢板的厚度应比大梁稍厚），这样就能适当地安装夹具。
在本例中，数片钢板被分别焊接到大梁顶部和底部。
这样就可以校正大梁的扭曲变形。
（7）拉拔操作4（向下拉拔，图42）
图42
①将L形钢板焊接到大梁顶部，以防止对大梁造成二次损坏，同时可以将拉拔力传递到更广的区域。
②在每个固定链条上方放置一根圆管，以确保链条平稳移动。
③将固定链条放在地面上，然后采用由液压缸和链条组合作用的伸张拉拔法向下拉拔大梁。
（
（8）拉拔操作5（向下拉拔，图43）
图43
使用滑轮装置将向前拉拔的力转换为向下拉拔的力，以便向下拉拔大梁。
（9）拉拔操作6（向下拉拔，图44）
图44
要有效地向下拉拔大梁，必须使力与大梁呈90°，方向向下。
此时，拉拔链座必须在大梁正下方放置。
如果大梁正下方没有固定点，请将坚固的钢材置于大梁校正台下方以充当固定点。
（10）拉拔操作7（向下拉拔，图45）
图45
如果大梁正下方没有固定点，可以将链条置于大梁校正台下方以充当固定点。
（11）拉拔操作8（向上拉拔，图46）
图46
使用置于校正台上的拉塔作为固定点，然后使用液压缸和链条向上拉拔大梁。
各种损伤类型校正示例
为了有效地分析大梁承受的复杂损伤并对其进行有效校正，需要将损伤类型（根据变形情况和尺寸数值）和校正方法按模式进行分类。
在分析损伤类型的过程中，可以不将整个大梁当作单个整体，而将其视为由数个区域组成的整体。
在此需要提到区块的概念。
区块是指组成损伤分析基础的立方元，1个立方元由2个长度、2条对角线和4个高度组成。
宽度方向的一面由多个区块共享，各个区块有共同标准的作用。
通过分析受损类型并分别对每个区块进行校正，可以简化大梁校正的过程。
下面，简要介绍校正大梁的步骤和要点（图47）。
图47
（1）评估整个大梁的受损类型和受损程度。
（2）逐区块评估大梁的受损类型和受损程度。
（3）确定固定大梁的方法和位置。
（4）按顺序校正每个区块：
长度、对角线（宽度）和高度。
（5）校正每个区块，在将区块校正为合理尺寸后，固定好大梁。
（6）检查整个大梁是否已经校正好。
各种损伤类型采用的校正方法
1. 校正垂直弯曲的要点（图48）
图48
（1）将大梁未受损伤部位的后半部分水平放在大梁校正台上，以作为尺寸测量的标准。
要使相应区域的固定效果达到最好，固定点之间的跨度必须尽可能宽。
（2）在大梁拉拔操作过程中，拉拔方向必须与大梁损伤点和其原始位置的连线形成一条直线（理想的拉拔方向是通过多个方向拉拔组合而成）。
在此情况下，向前拉拔力将充当主要拉拔力，大梁前端的向上推力以及A点的向下拉拔力作为附加拉力。
（3）通过向前拉拔折曲的大梁，向下的拉力作用于折曲点A（该力的作用是使拉拔方向、固定点以及车架形成一条直线）。
此外，通过向下拉拔A点，可以有效校正大梁的折曲。
2. 校正横向弯曲的要点（图49）
图49
（1）将大梁未受损部位的后半部分水平放在大梁校正台上，以作为尺寸测量的标准。
要使固定相应区域的效果达到最好，固定点之间的跨度必须尽可能宽。
（2）在大梁拉拔操作过程中，拉拔力的方向与大梁损伤点和其原始位置连线形成一条直线。
（理想的拉拔方向是通过多个方向拉拔组合而成）。
在此情况下，由于大梁前端整体以A点为支点向一边倾斜，因此大梁的前端必须向两侧拉拔。
（3）当右侧梁的固定点A充当大梁的折曲支点时，该点受到了很大的力，因此必须小心谨慎以防止二次损伤。
（4）如果侧梁前端和B点之间的侧梁已折曲，则必须以每个折曲点作为支点施加拉拔或推压力。
3. 校正轴向压缩变形的要点（图50）
图50
（1）将大梁未受损部位的后半部分水平放在大梁校正台上，以作为尺寸测量的标准。
（2）在大梁拉拔操作过程中，通过对压缩受损的侧梁施加拉拔力可以校正大梁，这与校正整体式车身侧梁的方法相同。
但是由于大梁的钢板较厚，尽可能多地使用夹具连接到大梁上会更为有效，这样可以增强并分散拉拔力。
（3）大多数情况下，轴向压缩变形会伴随有垂直弯曲或横向弯曲。
校正这些弯曲的方法基本上与上面介绍的垂直弯曲和横向弯曲的校正方法相同。
如果对大梁的损伤导致大梁缩短，则需要相当大的拉拔力才能校正它。
要集中拉拔力并防止二次损伤，则必须将大梁正确固定。
升级会员 