汽車車身設計與制造工藝研究

熊禮明

（湖南湖大艾盛汽車技術開發有限公司，湖南 長沙 410082）

當前汽車行業已逐漸呈飽和趨勢，需通過新型技術和新型材料提升汽車的整體性能。工作人員在對汽車車身設計時，應依據其使用環境對車身進行分類加工，通過對車身的結構進行分析，采用新型材料對車身進行加工，提升車身的整體性能，依據成形技術和焊接技術提升汽車車身的穩定性。在對車身進行設計時，應將節能環保的理念滲透到加工工藝中，使汽車車身性能得到優化。

1 汽車車身設計問題探析

當前汽車作為人們出行的重要工具，技術的發展可提升汽車的性能。在對汽車車身進行設計時，應從多方面對問題進行考慮。首先應對其生產性能進行分析，在對車身加工生產過程中，以其操控性、質量性和經濟性作為主要目標，進行對車身工藝的設計。其次應對使用性能進行分析，依據車身的實際使用途徑進行具體設計，其包括客車、家用轎車、越野車等，并以形式道路作為輔助參考。再次對汽車安全性能進行分析，為乘客提供安全保障。最后以經濟環保為理念，使汽車具有節能環保等特性，提升乘客資源利用率。車身的設計是不僅可為客戶提供安全服務，還可依據其流線型的設置減少行駛過程中受到的空氣阻力，減小汽車的能源消耗。

2 汽車車身設計與開發

（1）汽車車身的設計流程。汽車車身設計首先需要依據對車型的定義，如原車型平臺，人機工程，造型風格等確認設計硬點，對車型的基本元素進行確立。其次利用計算機進行平面乃至立體的外觀、內飾模型構建，油泥模型加工、評審，反復迭代直到風格達成一致，對造型A面進行凍結。隨后通過對車身關鍵部位進行斷面的2D結構設計設計及斷面力學分析，進行性能對比、迭代，確立關鍵部位結構參數。再依據關鍵結構參數和造型A面形成初版的車身3D數據。

初版的車身3D數據還只是一個中間結果，接下來需要通過結構、力學、安全、NVH等一系列的標準要求或邊界條件分析、校核驗證，確保產品的性能、安全指標符合市場定義要求，最終才能定型車輛的3D數據模型。當然這個設計校驗的環節中少不了對沖壓、焊接、裝配、涂裝四大工藝的可行性和效率優化，以保障汽車能夠順利、高效的生產制造。

（2）汽車車身新形材料的應用。對車身整體設計流程進行分析后，應對車身構成材料進行研究。隨著技術的不斷發展，汽車車身結構技術已趨于成熟，因此在對車身進行優化時，應采取新型材料來完善車身整體結構。當前汽車在發展過車中，其整體性能的高低不僅取決于驅動系統和控制系統，其車身整體結構和車身材料也占據重要位置，通過對新型材料的應用，可提升汽車車身的穩定性。通過對IF鋼板、軟性鋼板、涵磷性鋼板等新新材料的引用可使優化車身結構。在進行對車身進行焊接時，需考慮焊接點的連接情況，為乘客提供安全保障，同時對汽車的外觀進行優化。

在選取零部件材料時，應對汽車車門、橫梁、ABC柱梁、保險杠、汽車發動機機蓋等進行選取。首先應要求其具有高性能動態力學特性，使其具有較高的可延展性和剛性，其次應具備可焊性，在對材料進行焊接時，易于焊接接點的形成，使其可進行穩定連接，最后應具備高靜態力學特性，增加汽車車身整體結構的可靠性。通過對零部件材料的選擇，經過加工工藝的制作，可提升車身內部的結構力，可對外力形成阻抗作用。在選取新型材料時，應以MS系列、PHS系列和HSLA系列的材料進行選取。

（3）汽車車身的結構組成。汽車車身一般由下車體、前艙、側圍、頂蓋及門蓋等總成組成，車門在整體車身中占比較大，在進行設計時應以新結構和新型材料對其進行減重。當前汽車車門的主要結構一般為橫架梁結構，并配備強度較高的鋼板、鋁合金和其他硬性材料來對車門形成減重，以高強度鋁合金車門為例，其主要由外層鋁合金板、內層鋁合金板和框架組成。車身受到的荷載力大部分由車身框架承擔，因此可提升整體框架的內應力，當其受到外力撞擊時，框架可將外來沖擊力進行結構內部的傳導，并進行沖擊力進行吸收。在對車門進行安裝時，可通過其組裝結構，對其進行模塊化生產，提升工作效率。在對車門進行安裝時，因其安裝工工藝較為簡便，可在車門整體框架安裝完畢后進行安裝，工作人員在對進行優化，可有效提升車門結構的穩定性。工作人員在進行安裝時，應考慮其車門整體受力環境，當其受到外力撞擊時，車門的內外板不作為沖擊力承接點，車門框架是承接外來沖擊力的主要部位，通過內部結構穩定力可抵消相應的沖擊力。在對車身進行制造時，車門可選用新型材料進行加工，減輕車門的內板和外板的重量，達到整體車身的減重。通過對新材料進行后期裝配和減少生產環節，提升工作效率，降低制造成本，當車門發生部分損毀時，工作人員可對其進行內外板的更換，以模塊的替換方式，減小維修費用，可提升汽車的使用價值。

3 汽車車身制造工藝研究

（1）成形技術。在對汽車進行加工時采取系統內高壓成形技術和熱成形技術對車身進行加工。內高壓成形技術屬于液壓成形工藝中的一種，其與沖壓工藝相比，可減輕重量、減少模具數量、減少零部件數量，并可提升材料的剛性和強度等，在經濟方面也具有一定優勢。通過此技術的應用，可實現對車身內部進行加壓，并可對模型進行相應的補料與加力，通過將原料進行加工，以壓縮工藝將其填充到模具內部，當模具內部被材料填滿時，可通過恒壓模式對其繼續施壓，通過壓力值的測定，使其材料達到最大飽和度，按照模型的形狀可得到相應的零部件，并提升其整體性能。傳統的加工技術在進行對空心變截面零件進行加工時，一般對其進行分半式加工，先加工成兩個半片，依據焊接技術對其進行焊點加工，使其構成一個整體，使用內高壓成形技術可對空心式結構部件進行整體成型，可提升工作效率。當前汽車車身內部零件以內高壓成形技術進行加工時，主要包括副車架、底盤構架、車身整體框架、車身散熱支架等。

熱成形技術可為板質材料提供恒溫場所并可對其進行檢測，當板質材料的內部結構力發生變化時，依據其內部結構的變化可進行反饋，使板質材料所受的熱應力進行改變，對結構穩定性形成恒量控制，通過此技術可將板質材料和內部結構進行融合，使其結構達到穩定狀態。

（2）焊接技術。在對車身各零部件進行焊接時，依據材料和特性的不同，一般由等離子焊接技術、氣護焊接技術和激光焊接技術等，對車身進行焊接式組裝。等離子焊接技術通過對等離子電弧的小孔穿透能力的使用，可對材料進行精確加工，在進行對材料焊接時，其焊接孔位依據等離子電弧的移動，對路徑進行封閉式處理，可有效防止材料發生形變。在進行使用過程中，可提升焊接的韌性，通過無差別焊接工藝可降低焊接表面的形變，保持其美化度，減小二次處理的工藝，提升其工作效率。氣護焊接技術將氣體作為電弧傳播的介質，并對焊接區域和電弧焊形成相應的保護。在進行工作過程中，一般選取性價比較高的CO2氣體作為氣體保護，可減低工作成本，提升工作效率。激光焊接技術作為熔融焊接技術的一種，其以激光束為主要能源，作用于車身表面，使金屬材質進行熔化，通過冷卻結晶與車身相融合，其具有速度快，作用范圍小等優點，可提升工作效率。

4 結語

綜上所述，通過對汽車車身設計進行分析，在進行整體設計中，以整體框架和結構為基準，采用新形材料對其進行生產加工，提升車身的整體性能。在對車身進行技術加工時，采取內高壓成形技術、熱成形技術完成汽車內部結構的加工，通過等離子焊接技術、激光焊接技術和氣護焊接技術可使零部件與車身進行穩定銜接，提升車身的堅固性。在未來發展過程中，應提升技術的優化和對新型材料的探索，使汽車發展技術得到優化，提升汽車的整體質量。