汽车车身设计及制造工艺新技术研究

陈超福

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

随着我国汽车饱有量的不断增大，新车型更换的周期也会越来越短，我国的汽车市场竞争也是越发的激烈，现阶段和未来的汽车工艺行业的发展面临着来自新能源汽车和以环境保护为主的压力，汽车工艺制造通过不断的技术创新和思维创新有效的提高汽车性能以保障汽车行驶时的舒适性以及安全性为主要设计理念，有效的降低汽车油耗和减少可燃气体的排放也是现代化汽车制造工艺所面临的一大挑战，提高资源利用效率加快产品的更换也是现在汽车业发展的方向。为了能达到这些要求，改良车身构架，减轻车身自身重量，优化车身开发和缩短车身生产周期以及有效的降低生产成本都是现代化汽车工艺制造业的一大挑战。

2 汽车车身设计技术

2.1 新车车身的设计开发流程

新车车身的设计开发流程是根据很多项目的节点进行区分的，我国现目前最主流的新车车身设计开发流程（如图1所示）。

其需要注意的是新车车身的设计，工艺很多书籍下发指令后就需要对软膜件焊进行新车车身可靠性的测验，同时在对新车车身的结构设计方面，要着重全面的考虑到车身的新材料以及新结构在其中应用。

2.2 新车车身结构新材料的运用

（1）新车车身新材料的运用。由于现代车门的盖车身附件结构技术已经相对成熟，仅仅是依靠结构优化对车门的质量进行全面优化，还不能完全达到理想的效果，其还需要通过对新材料的充分运用，这样才能促使车门达到减轻重量的要求。在这些新材料中其中包含了强度较高的IF钢板，软钢板，涵磷钢板和IS强度钢板等一系列新材料。比如；宝马E60（如图2所示）的车身车门的外板就是运用的BH强度钢板，这一材料的应用可以有效的替车身其自身强度。车身的骨架结构中所包括的安全性构件还包含了；车门防撞杆，顶盖横梁，和ABC柱，前后纵梁以及前后保险杠等构件。这些安全车身安全构件也是在复杂程度上有所不同的，同时，对车身进行焊接的部分也是相对较多的并且复杂，其主要目的是为了保护乘员的安全问题。这些零部件的材料应用需要满足一下条件；第一就是满足相对较高的静态力学性能，第二是满足材料可以较好的成型和焊接的性能，第三是要满足相对较高的动态力学性能，从这几个方面入手的话可以有效的防止其吸收能力以及入侵性。常常运用到的材料有下面几种；HSLA系列，MS系列，PHS系列，SAPH系列等钢板，都能有效的结合在车身的结构使用中。

图1 新车车身设计开发流程图

（2）新车车身的结构。新车车身结构主要可分为车身覆盖以及车身骨架这两个方面，其中车身覆盖又可以被分为四门两盖，分别为；车身顶盖和翼子板以及侧围的外板等等，这些零件有一些尺寸相对较大。可以以车门为例来说，介绍车身覆盖件的新结构。车身车门从新结构上来说主要实现了减少车辆重量，减少车辆自身重量可以依靠两种方法，一种是改变其车身结构，第二种就是可以减少车门内部零件的数量。现代化新型车的车门结构主要是应用了具有较高强度的铝合金或者较高强度的钢板以及其他材料的组合来有效的减轻车身重量，运用模块化（如图3所示）或者构架式的结构方式来进行制造。其中框架式的车身车门主要是由外钢板，内钢板以及车身框架这三部分所组成。其中，框架需要承受整个车身车门的载荷能力，可以提升车门的强度，在车门受到外部力量冲击时，主要是依靠车身框架和防撞杆对外部冲击力进行吸收减轻。模块化结构车门包含内板和外板，这样可以方便车门模块化的生产制造。车身车门的附件可以在内板和外板框架涂装整改完成后进行后续安装。这一车门的内板和外板都不是最主零要的承载件，同时，当车门遭受到外部因素力量的冲击时车身主要是依靠车身自身的框架进行承担外部撞击力量，这一车身车门的结构形式优点在于，可以有效的减少车门内部的零部件的使用，车门的内板和外板也可以应用较轻质的新型材料进行生产制造，可以有效的达到减轻车身重量的效果，这样有利于车门的装配和生产制造，促使生产制造费用成本降低，当车门发生损坏时，可以直接的更换受损的模块，这样也促使维修费用的降低，大大的节约了资金，有效的增加汽车制造工业的经济的使用效率。

3 制造工艺的新技术

3.1 新成形技术

（1）内部高压成形技术。内高压成形是属于液力成形这一范围，这项新技术的运用主要是通过对其内部加压以及对轴向外补料与加力，并且将原料压缩到模具型腔里面，这样就会形成所需要的各种零部件。在现如今，这项技术主要运用在车身整体成形薄壁多与变径管的铜管零部件。为了预防焊接过程中所造成的变形，通常运用电焊的方式，因此最终形成的零部件也不会是全封闭式的。汽车上面的内高压成形零件主要包含；散热支架，车身框架，底盘构架，副车架等等。在一汽与哈工互相合作建立内部高压成形生产流水线，主要是应用APT3500t内部高压成形设备针对汽车零部件进行制造，应用这种方式可以有效的降低制造成本，提升生产的质量。

图2 E60车门外板

图3 模块化车门

（2）热成形技术。车身热成形技术的主要特点在于板材材料上具有不变的温度场，在这项前提下，若板材的力学性能发生了变化，就会促进板材的应力场发生改变，并且将这项变化返回到温度场，因此，这项技术是通过板材内部的温度和应力互相作用的过程。比如；大众汽车的车型，就是将热成形的板材运用到前后保险杠的骨架上和AB柱等重点汽车部位，如果发生外力冲击，就可以降低对乘员的损害。

3.2 新焊接技术

（1）等离子焊接技术。等离子焊接技术是通过产生高强度的等离子束针对材料进行特殊的融化，其需要焊接的孔就会伴随着等离子弧的前移而封闭，从而有效的降低形变。这一焊接技术在实际生产运用中一般是在大众国产奥迪A4中应用，其主要的优势特点是；增加焊接的强韧度，车体的表面更加美化，生产的效率提升，有效的降低了设备的日常维护成本。

（2）气体保护焊接技术。气体保护焊是用外架气体作为电弧介质并且保护焊接区与电弧的电弧焊，简称气体保护焊。CO2气体保护焊是作为一种高效的焊接方式，以其焊接变形小和焊接成本相对较低的特征，在我国汽车业中取得了广泛的运用。但是CO2气体保护焊在实际应用中还存在许多问题；以CO2气保焊中应用最为广泛的短路过度形成为例，焊接电流和焊接回路电感的匹配不恰当，或者是焊丝干的延长度不适合，都有可能造成焊接电弧的不稳定，会影响焊接的质量。

（3）激光焊接技术。激光焊接技术的应用是通过将高强度的激光光束辐射到钢板的表面，促使二者之间发生作用，使金属通过激光融化冷却后结晶形成的焊接。激光焊接技术与传统焊接技术相比，速度较快，变形小等特点。尤其在现代激光技术中采用光纤传送技术，使得激光焊接技术应用的范围逐渐扩大。

4 结语

综上所述，对汽车车身的设计与制造新技术的研究，主要分为两个方面，分别是汽车车身设计技术与制造工艺技术。在对汽车车身设计技术主要是以车门为例的，对新车身的构造和材料进行阐述，对制造工艺新技术的成形技术与焊接技术进行分析，使得这些新技术在汽车制造中得以运用，促进汽车生产更加符合现代人的需求。