汽車車身設計及制造工藝新技術研究

陳超福

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

隨著我國汽車飽有量的不斷增大，新車型更換的周期也會越來越短，我國的汽車市場競爭也是越發的激烈，現階段和未來的汽車工藝行業的發展面臨著來自新能源汽車和以環境保護為主的壓力，汽車工藝制造通過不斷的技術創新和思維創新有效的提高汽車性能以保障汽車行駛時的舒適性以及安全性為主要設計理念，有效的降低汽車油耗和減少可燃氣體的排放也是現代化汽車制造工藝所面臨的一大挑戰，提高資源利用效率加快產品的更換也是現在汽車業發展的方向。為了能達到這些要求，改良車身構架，減輕車身自身重量，優化車身開發和縮短車身生產周期以及有效的降低生產成本都是現代化汽車工藝制造業的一大挑戰。

2 汽車車身設計技術

2.1 新車車身的設計開發流程

新車車身的設計開發流程是根據很多項目的節點進行區分的，我國現目前最主流的新車車身設計開發流程（如圖1所示）。

其需要注意的是新車車身的設計，工藝很多書籍下發指令后就需要對軟膜件焊進行新車車身可靠性的測驗，同時在對新車車身的結構設計方面，要著重全面的考慮到車身的新材料以及新結構在其中應用。

2.2 新車車身結構新材料的運用

（1）新車車身新材料的運用。由于現代車門的蓋車身附件結構技術已經相對成熟，僅僅是依靠結構優化對車門的質量進行全面優化，還不能完全達到理想的效果，其還需要通過對新材料的充分運用，這樣才能促使車門達到減輕重量的要求。在這些新材料中其中包含了強度較高的IF鋼板，軟鋼板，涵磷鋼板和IS強度鋼板等一系列新材料。比如；寶馬E60（如圖2所示）的車身車門的外板就是運用的BH強度鋼板，這一材料的應用可以有效的替車身其自身強度。車身的骨架結構中所包括的安全性構件還包含了；車門防撞桿，頂蓋橫梁，和ABC柱，前后縱梁以及前后保險杠等構件。這些安全車身安全構件也是在復雜程度上有所不同的，同時，對車身進行焊接的部分也是相對較多的并且復雜，其主要目的是為了保護乘員的安全問題。這些零部件的材料應用需要滿足一下條件；第一就是滿足相對較高的靜態力學性能，第二是滿足材料可以較好的成型和焊接的性能，第三是要滿足相對較高的動態力學性能，從這幾個方面入手的話可以有效的防止其吸收能力以及入侵性。常常運用到的材料有下面幾種；HSLA系列，MS系列，PHS系列，SAPH系列等鋼板，都能有效的結合在車身的結構使用中。

圖1 新車車身設計開發流程圖

（2）新車車身的結構。新車車身結構主要可分為車身覆蓋以及車身骨架這兩個方面，其中車身覆蓋又可以被分為四門兩蓋，分別為；車身頂蓋和翼子板以及側圍的外板等等，這些零件有一些尺寸相對較大。可以以車門為例來說，介紹車身覆蓋件的新結構。車身車門從新結構上來說主要實現了減少車輛重量，減少車輛自身重量可以依靠兩種方法，一種是改變其車身結構，第二種就是可以減少車門內部零件的數量。現代化新型車的車門結構主要是應用了具有較高強度的鋁合金或者較高強度的鋼板以及其他材料的組合來有效的減輕車身重量，運用模塊化（如圖3所示）或者構架式的結構方式來進行制造。其中框架式的車身車門主要是由外鋼板，內鋼板以及車身框架這三部分所組成。其中，框架需要承受整個車身車門的載荷能力，可以提升車門的強度，在車門受到外部力量沖擊時，主要是依靠車身框架和防撞桿對外部沖擊力進行吸收減輕。模塊化結構車門包含內板和外板，這樣可以方便車門模塊化的生產制造。車身車門的附件可以在內板和外板框架涂裝整改完成后進行后續安裝。這一車門的內板和外板都不是最主零要的承載件，同時，當車門遭受到外部因素力量的沖擊時車身主要是依靠車身自身的框架進行承擔外部撞擊力量，這一車身車門的結構形式優點在于，可以有效的減少車門內部的零部件的使用，車門的內板和外板也可以應用較輕質的新型材料進行生產制造，可以有效的達到減輕車身重量的效果，這樣有利于車門的裝配和生產制造，促使生產制造費用成本降低，當車門發生損壞時，可以直接的更換受損的模塊，這樣也促使維修費用的降低，大大的節約了資金，有效的增加汽車制造工業的經濟的使用效率。

3 制造工藝的新技術

3.1 新成形技術

（1）內部高壓成形技術。內高壓成形是屬于液力成形這一范圍，這項新技術的運用主要是通過對其內部加壓以及對軸向外補料與加力，并且將原料壓縮到模具型腔里面，這樣就會形成所需要的各種零部件。在現如今，這項技術主要運用在車身整體成形薄壁多與變徑管的銅管零部件。為了預防焊接過程中所造成的變形，通常運用電焊的方式，因此最終形成的零部件也不會是全封閉式的。汽車上面的內高壓成形零件主要包含；散熱支架，車身框架，底盤構架，副車架等等。在一汽與哈工互相合作建立內部高壓成形生產流水線，主要是應用APT3500t內部高壓成形設備針對汽車零部件進行制造，應用這種方式可以有效的降低制造成本，提升生產的質量。

圖2 E60車門外板

圖3 模塊化車門

（2）熱成形技術。車身熱成形技術的主要特點在于板材材料上具有不變的溫度場，在這項前提下，若板材的力學性能發生了變化，就會促進板材的應力場發生改變，并且將這項變化返回到溫度場，因此，這項技術是通過板材內部的溫度和應力互相作用的過程。比如；大眾汽車的車型，就是將熱成形的板材運用到前后保險杠的骨架上和AB柱等重點汽車部位，如果發生外力沖擊，就可以降低對乘員的損害。

3.2 新焊接技術

（1）等離子焊接技術。等離子焊接技術是通過產生高強度的等離子束針對材料進行特殊的融化，其需要焊接的孔就會伴隨著等離子弧的前移而封閉，從而有效的降低形變。這一焊接技術在實際生產運用中一般是在大眾國產奧迪A4中應用，其主要的優勢特點是；增加焊接的強韌度，車體的表面更加美化，生產的效率提升，有效的降低了設備的日常維護成本。

（2）氣體保護焊接技術。氣體保護焊是用外架氣體作為電弧介質并且保護焊接區與電弧的電弧焊，簡稱氣體保護焊。CO2氣體保護焊是作為一種高效的焊接方式，以其焊接變形小和焊接成本相對較低的特征，在我國汽車業中取得了廣泛的運用。但是CO2氣體保護焊在實際應用中還存在許多問題；以CO2氣保焊中應用最為廣泛的短路過度形成為例，焊接電流和焊接回路電感的匹配不恰當，或者是焊絲干的延長度不適合，都有可能造成焊接電弧的不穩定，會影響焊接的質量。

（3）激光焊接技術。激光焊接技術的應用是通過將高強度的激光光束輻射到鋼板的表面，促使二者之間發生作用，使金屬通過激光融化冷卻后結晶形成的焊接。激光焊接技術與傳統焊接技術相比，速度較快，變形小等特點。尤其在現代激光技術中采用光纖傳送技術，使得激光焊接技術應用的范圍逐漸擴大。

4 結語

綜上所述，對汽車車身的設計與制造新技術的研究，主要分為兩個方面，分別是汽車車身設計技術與制造工藝技術。在對汽車車身設計技術主要是以車門為例的，對新車身的構造和材料進行闡述，對制造工藝新技術的成形技術與焊接技術進行分析，使得這些新技術在汽車制造中得以運用，促進汽車生產更加符合現代人的需求。