汽車車身設(shè)計與制造工藝技術(shù)研究

鮑作棟 蹇小剛

摘要：當(dāng)前階段，伴隨人們生活水平的增強(qiáng)，我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車設(shè)計制造行業(yè)正朝著低碳、綠色、經(jīng)濟(jì)、美觀的方向發(fā)展，汽車的各項(xiàng)工藝也得到了顯著提升。為了在各個領(lǐng)域?qū)で筮M(jìn)一步的發(fā)展，研究車身設(shè)計和新的制造工藝尤為重要。本文主要分析科技進(jìn)步下的車身設(shè)計和制造工藝技術(shù)的研究，概述整體流程和設(shè)計要素，并闡述新材料在車身設(shè)計中的應(yīng)用，希望對相關(guān)行業(yè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：汽車;車身設(shè)計;制造工藝技術(shù);研究

到目前為止，汽車行業(yè)逐漸趨于飽和，在中國使用私家車進(jìn)行交通的人的比例正在增加，需要采用新技術(shù)、新材料來提高車輛的整體性能。在這種情況下，未來汽車設(shè)計制造的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是性能、環(huán)保等改革進(jìn)步，吸收先進(jìn)的設(shè)計理念，將優(yōu)勢明顯的最新技術(shù)應(yīng)用到汽車制造中，設(shè)計車身時，根據(jù)使用環(huán)境對車身進(jìn)行分類加工，分析車身結(jié)構(gòu)，采用新材料對車身進(jìn)行加工，提高整個車身的性能，在加工工藝中灌輸節(jié)能環(huán)保的理念，如何降低成本、減少污染，優(yōu)化車身性能以進(jìn)一步促進(jìn)我國社會主義建設(shè)進(jìn)程的健康發(fā)展，緩解人文社會進(jìn)步與自然環(huán)境之間的矛盾，已成為一個重要的研究重點(diǎn)。

一、汽車車身設(shè)計

（一）車身設(shè)計開發(fā)流程

整車開發(fā)過程是對整車開發(fā)過程中各個專業(yè)部門的職責(zé)和活動的描述，包括產(chǎn)品設(shè)計、概念設(shè)計、工程設(shè)計、產(chǎn)品制造等。如今，通常主流汽車制造商將整個車輛開發(fā)過程劃分為多個閥門點(diǎn)進(jìn)行控制，可交付成果和質(zhì)量目標(biāo)是每個閥門點(diǎn)必須要堅守的目標(biāo)，下一個閥點(diǎn)只有滿足相應(yīng)的要求才能進(jìn)入，整車開發(fā)流程是車身設(shè)計必須遵守的目標(biāo)，貫穿整車開發(fā)的全部過程。

（二）車身設(shè)計要素

耐用性、功能性、成本、安全性、工藝、NVH和重量等七個要素，是車身設(shè)計所包含的。其中，車身的性能以耐久性、安全性、NVH代表，車身設(shè)計質(zhì)量以最小的成本、重量和工藝投資提供相應(yīng)的車身功能，評價標(biāo)準(zhǔn)取決于這七個因素的平衡程度，以換取最大的安全性、NVH性能和耐用性。

（三）新材料在汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

汽車的輕量化設(shè)計伴隨人們對環(huán)境和能源消耗等越來越受到重視，車身設(shè)計不斷采用新材料，解決車身減重問題，面板和常規(guī)的設(shè)計理念實(shí)現(xiàn)了零件的改進(jìn)材料的厚度和車身的重量減輕。鋁合金的密度約為鋼的三分之一，單個零件的重量可以減輕約 50%，可100%回收，強(qiáng)度高，耐腐蝕性好。發(fā)動機(jī)蓋和行李箱蓋是比較成熟的鋁合金部件，鋁合金材料應(yīng)用于汽車車身，一般可減輕40%～60%的重量，通過弧焊、粘接和螺絲與車身連接是主要的鋁合金車身零件。但是，鋁合金材料與車身的比例并不大，主要原因是它比鋼材貴，因此需要材料成本來推動鋁合金在車身上的應(yīng)用。傳統(tǒng)鋼材的輕質(zhì)材料可以采用輕質(zhì)材料代替，如碳纖維、玻璃增強(qiáng)材料、鋁鎂合金、塑料和結(jié)構(gòu)泡沫材料。

（四）汽車車身的結(jié)構(gòu)組成

車門在整個車身中所占的比例較大，設(shè)計時需要采用新的結(jié)構(gòu)、新的材料來減輕重量，而汽車的車身一般由下車身、前座艙、側(cè)壁、頂蓋和門蓋組成。橫梁結(jié)構(gòu)一般為當(dāng)今汽車車門的主體結(jié)構(gòu)，以減輕車門的重量，一般配備高強(qiáng)度鋼板、鋁合金等硬質(zhì)材料。由于施加在車身上的大部分載荷由車身框架承擔(dān)，因此可以增加整個框架的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)施加外力時，框架在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳導(dǎo)外部沖擊力并能吸收沖擊力。安裝車門時，可采用裝配式結(jié)構(gòu)，提高工作效率，安裝過程比較簡單，實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，可以有效提高門結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過在制造車身時采用新材料對車門進(jìn)行加工，旨在減輕車門內(nèi)外板的重量，實(shí)現(xiàn)整個車身的輕量化。新材料的后期組裝和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的減少，提高了工作效率，降低了制造成本，如果門的一部分損壞，員工可以更換內(nèi)外板，更換模塊可以降低維護(hù)成本，提高汽車的使用價值。

二、汽車車身制造工藝研究

（一）成形技術(shù)

在加工車身時，采用熱成型技術(shù)和高壓成型技術(shù)對車身進(jìn)行加工。與沖壓工藝相比，內(nèi)高壓成型技術(shù)是液壓成型工藝之一，可以減少模具數(shù)量，減輕重量，提高材料的剛性和強(qiáng)度，減少零件數(shù)量，以及獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。通過應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，可以對車身內(nèi)部進(jìn)行加壓，并相應(yīng)地補(bǔ)充或加強(qiáng)模型。原材料在壓縮過程中被加工并填充到模具中，一旦模具充滿材料，就可以完全飽和，在恒壓模式下繼續(xù)加壓，測量壓力值，使材料的飽和度最大化，根據(jù)模型的形狀，可以獲得相應(yīng)的部件及其整體性能。在傳統(tǒng)的加工工藝中，在加工中空變截面零件時，通常是對半加工，先對半加工，再按照焊接技術(shù)加工成整體，再通過內(nèi)部高壓成型技術(shù)一體成型。在采用高壓成型技術(shù)加工汽車車身內(nèi)部零件時，主要包括底盤車架、副車架、整個車身框架和車身散熱支架。熱成型技術(shù)可以對其進(jìn)行檢測，并為板材提供恒溫位置。板材內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，當(dāng)板材內(nèi)部結(jié)構(gòu)力發(fā)生變化時可以給出反饋，從而施加熱板材料的應(yīng)力，該技術(shù)允許板材與內(nèi)部結(jié)構(gòu)融合以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

（二）焊接技術(shù)

在焊接車身不同部位時，根據(jù)材料和性能的不同，車身通常采用氣保焊技術(shù)、等離子焊接技術(shù)、激光焊接技術(shù)進(jìn)行焊接和組裝。利用氣體作為電弧傳播的介質(zhì)是氣體保護(hù)焊技術(shù)，形成與電弧焊相對應(yīng)的焊縫區(qū)域和保護(hù)。在工作過程中，一般選用性價比高的CO2氣體作為氣體保護(hù)，提高工作效率，可以降低工作成本。等離子焊接技術(shù)可以利用等離子弧中小孔的穿透能力來精確加工材料。焊孔的位置在焊接材料時，以等離子弧的運(yùn)動為基礎(chǔ)，可有效防止材料變形。可以提高焊接韌性，在使用過程中，通過亂焊工藝減少焊接面變形，減少二次處理工序，保持美化，提高工作效率。激光焊接技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是以激光束為主要能源作用于車身表面，是熔焊技術(shù)的一種，使金屬材料熔化，通過冷卻結(jié)晶與車身融合，提高工作效率。

結(jié)語：綜上所述，通過車身設(shè)計分析，整體設(shè)計以整個車架和結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，采用新材料制造加工，提高整車整體性能。通過等離子焊接技術(shù)、氣保焊技術(shù)、激光焊接技術(shù)與車身穩(wěn)定連接，提高車身硬度。在車身技術(shù)加工中，采用內(nèi)部高壓成型技術(shù)和熱成型技術(shù)完成車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的加工，未來的開發(fā)過程將需要改進(jìn)技術(shù)優(yōu)化和新材料探索，以優(yōu)化車輛開發(fā)技術(shù)，提高車輛的整體質(zhì)量

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