浅谈汽车车身设计与制造工艺新技术

浅谈汽车车身设计与制造工艺新技术

杨磊

（长城汽车股份有限公司河北保定071000）

摘要：随着社会经济的发展，我国的汽车行业有了很大进展，在汽车生产中，汽车车身的设计与制造是非常重要的环节，也是汽车生产新技术研究的主要内容。文章主要阐述了汽车车身相关设计方法及新工艺的应用，希望对车身相关从业人员予以借鉴参考。

关键词：车身；设计；新技术

引言

汽车车身是由数百件冲压件组成，这些组件通过焊接、铆接或机械联接等方式的加工，最后成为完整车体。在汽车加工技术中，焊装是主要加工方法，其工艺质量的高低直接影响到汽车的外形以及整体美观。合理的焊装工装，可有效地提升汽车整体产品质量，进一步提高装焊工艺水平，同时，也可以大大降低生产者劳动强度，提升企业劳动生产率。所以，汽车生产企业提高汽车制造工艺水平，就必须重视汽车焊装工艺设计与工装设计水平，通过提高客户对汽车产品满意度，增加产品市场竞争力。

1车身的设计开发流程

当前主流汽车厂商通常将整车开发过程分为多个阀门进行管控，并对每个阀门制定了通过原则，以确保每个阶段开发活动满足要求，可以进入到下一个阶段。全新整车设计开发一般分为预研立项阶段、概念设计阶段、详细设计阶段、设计验证阶段、生产认证与量产阶段。每个阀门点都有相应的核心工作和通过原则，只有满足相应的要求，才能进入下一个阀点。各个开发阶段相互交叉、同步进行，通过项目管理团队对整车开发质量、成本、进度进行协调管控。车身设计开发是整车开发的一个重要组成部分，遵循整车开发流程并贯穿整车开发的全过程。

2车身新结构新材料的运用

2.1汽车钢板工艺性能要求

对于汽车钢板工艺的性能要求主要包括良好的成型性能、良好的焊接性能、喷涂性能、高强性能、足够的抗凹陷性能以及强硬的刚度。只有满足这些条件才能形成冲浪流线型的车辆外观，良好的喷漆处理效果，抵抗外界冲击能力，吸收冲撞能量。从一定意义上来讲，对于汽车钢板的表面质量要求主要体现在无缺陷、清洁度以及适宜的粗糙度。

2.2车身新结构

车身概念设计阶段通常会根据总布置和造型进行主体架构的设计构想，再进行详细结构设计。概念设计阶段运用先进的仿真分析方法，不需要详细的3D几何模型就可构建前期概念有限元模型，进行大量有较大差异的方案分析并逐渐优化，按照先整体后局部的设计思路，在概念设计阶段确定车身整体框架结构。通过大量典型的闭环结构应用并配合接头的优化设计使整个车身框架构成一个整体，载荷的传递更顺畅更直接，可以大大提高车身弯扭刚度，疲劳耐久和碰撞性能。

2.3工程塑料车身

随着社会科学的不断发展和进步，塑料在汽车上的运用越来越普遍且逐渐呈现出多元化的发展方向。不仅仅是汽车的结构，还包括车身都对塑料进行了强化利用。同时，很多汽车材料制造厂商也会根据汽车的实际需求开发出相应的复合材料，尤其是对于一些可回收的工程塑料。GE塑料是近几年已经推出的制作车身壁板的树脂型材料，这样的材料具有一定的环保性和经济性，能够在一定程度上代替传统的钢材材料，不仅可以减轻车辆本身的重量，还能为车身的喷漆提供基础和保障，轻便的多功能的树脂型材料可以实现车身壁板的在线喷漆。根据相关的调查，树脂材料能够使得车身质量减轻50%以上，同时车身质量的减轻能够在一定程度上节约汽车燃料，降低使用者的经济支出，同时减少废气的排放。另外，生物工程塑料的有效引入和试点使用也在一定程度上对车身进行了优化改良。其所采用的原料并不是石油而是植物，这主要是由于植物本身就带有一定的颜色，能够在一定条件下呈现出色调和光滑性。从一定意义上来讲，这样的质感已经超过了ABS树脂等车身材料，同时大多数新型材料还具有一定的耐久性和抗震性。

3制造工艺的新技术

3.1汽车涂装工艺

对于汽车车身的涂装处理工艺主要有七个方面。他们分别是：前处理、底漆、涂胶、中涂、面漆、检查修整和后处理。前处理，主要是指通过脱脂或磷化处理，对汽车的车身表面的油污进行一定的处理，使汽车车身的表层多了一层多孔的磷化薄膜，增加了汽车的防锈能力，同时也增加了汽车的基材和底气之间的附着力。底漆的作用主要是用来保护汽车车身良好的耐腐蚀性。涂胶的作用就是指在汽车车身焊缝和轮罩等部位进行封胶，这样对汽车车身起到一个防风防尘和降噪的功能。中途的主要目的是为了增加底气和面漆之间的附着力。面漆通常是指涂层的最外一层是汽车车身颜色和装饰表现的最直接层，主要是为了装饰汽车车身以及提高汽车车身的耐腐蚀性。检查修整的目的主要是对涂装过程中的一些缺陷进行细微调整，从而使得汽车车身达到美观的目的。

3.2新成形技术

（1）内高压成型技术。内高压成形工艺属于液力成形技术范畴，其工作原理是通过内部加压和轴向加力补料，把管状坯料压人到模具型腔，使其形成各种所需零部件。与传统冲焊零件相比，内高压成型具有材料利用率高、减少零件数量、提高强度与刚度等优点。理论上，所有带腔体的车身结构件都可以采用内高压成型技术。据统计，北美生产的车辆中有50%的结构件采用内高压成形技术。（2）热成型技术。与冷冲压相比，热成形过程中板料是在红热状态下冲压成形的。先将常温下强度为500～600MPa的硼合金钢板送入加热炉内加热到880～950℃，使之奥氏体化，然后送入内部带有冷却管道的冲压模具上冲压成形，在成形同时由模具表面将钢板冷却、淬火，使之发生相变，把奥氏体转变成马氏体，零件强度可以达到1500MPa，可广泛用于A柱、B柱、C柱、车门防撞梁等安全结构件。近年来，热成型技术得到进一步发展，可在传统热成型零件基础上设置软区，在设定的软区位置获得较低的刚度和硬度，可改善碰撞性能和连接性能，避免碰撞时焊点开裂。

3.3车身焊装的工艺设计

在焊装工作之前，应有详细焊装工艺文件来指导焊装工艺开展，保证每一批次焊装工艺质量，提高焊装效率。焊装工艺设计的焊装工艺卡，是指导焊装工艺装配与焊接的工作依据，同时，针对不同零部件焊装衔接工作，就根据焊装工艺要求、生产设备自动化程度、输送距离等，确定焊接每一道工序的生产时间，从而确保焊接工序科学有序地开展。汽车车身焊装工艺设计的要点主要有：一是焊装工序卡制定：根据车身设计要求，对焊装工艺的每一道工序提出详细要求，并对整个工艺流程中每个部件的装配与焊接顺序提出要求。二是提出满足一中规定的工序内容所需的通用焊接设备清单，清单应包含设备规格、型号和台数等。三是为完成满足产品特殊要求的工序、工步，确定专用设备仪器清单及其规格型号，提出相应的技术条件。四是为了保证焊装工艺满足要求，需重视监督检查，通常情况下，应设立首末件检验，检查和验证焊装工作质量，保证下一工艺或生产工序顺利进行。五是基于上述工艺设计的内容，可绘制出装焊车间的初步平面布局规划。

结束语

综上所述，汽车车身新技术的研究，主要可分为汽车车身设计技术和制造工艺技术这两个方面。随着整车开发流程的不断改善，仿真分析方法的不断创新提升，以及新的工艺技术突破，车身平台化模块化是大势所趋，先进高强钢、铝合金、复合材料的使用将会越来越普及，高性能车身开发周期将会越来越短。

参考文献

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[3]张启森.汽车材料及汽车车身维修工艺[J].汽车维修,2016(10):20-22.