汽车车身设计及制造工艺探究

汽车车身设计及制造工艺探究

连胜利

长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心 河北 保定 071000

摘要：随着科学技术的发展，我国的汽车行业有了很大进展，并逐渐朝着低碳环保，舒适性和安全性以及车身重量减轻化的方向发展，为了满足这一类的需求，车身设计开发与制造工艺的新技术相继的出现，为汽车行业的快速发展添加了新的动力。本文基于对汽车车身设计及其制造工艺的新技术进行探究讨论，予以相关人员参考借鉴。
关键词：汽车；车身；设计；制造工艺；新技术

1 引言
在汽车构造中，车身占据着非常重要的地位，随着人们对于汽车需求量的增加，需求不断个性化的提高，个性化，多样化的汽车车身设计已经成为时代的主流。进入21世纪以来，经济，科技迅猛发展，新材料，新技术，新能源不断出现让个性化，多样化并且高质量的车身设计成为了可能。根据有关的数据统计分析统计我们可以知道，客车轿车以及很多种专用的汽车的车身质量差不多占据了整个车质量的一半左右；火车这一类型的车身质量占据了差不多百分之十六到八分之三十之间，在车身的制造过程中，车身制造的费用还是挺高的。因此，不断优化车身设计对于整个车的设计来进具有重要的意义。

2 汽车车身设计技术分析
2.1汽车车身设计流程分析
现阶段，汽车主流厂商在进行汽车开发过程中，主要是利用多个阀门进行控制，并根据实际情况制定完善的通过原则，以保证各个环节的有效进行，为后续的开发奠定良好的基础。整个阶段可以分为预研立项阶段、概念设计阶段、详细设计阶段、试验阶段以及生产阶段，保证每一个阀门点充分发挥出自身的作用优势，进而有效的开展下一道工序，并实现各个阶段的研究开发，提升整车的质量提升，遵循现有的流程要求。
2.2车身设计的平台化与模块化
人们生活水平的提升促使人们对汽车的需求逐渐增大，大量的汽车企业应时代而生，导致市场压力增大，各大汽车厂商为提升自身的竞争力，加快新型车的研究，以满足人们的需求。车身设计的平台化与模块化发展是当前的重点内容，可以有效的缩短研发周期，帮助企业降低在研发环节的成本投入，充分发挥出技术优势，保证产品的性能质量。灵活应用新平台规划策略优势，扩大新型车型种类，促使企业提升自身的竞争力与经济效益，逐渐实现大平台化发展。
2.3车身新结构材料的创新应用
汽车车身用钢通常分为低碳钢（LSS）、普通高强度钢（HSS）、先进高强度钢（AHSS）、超高强度钢（UHSS）和热成型钢（PHS）五类，其中以相变强化为主的钢板统称为先进高强度钢板，通常强度范围为500-1500MPa，具有轻质、碰撞性、疲劳强度和成型性能好等优势，在白车身轻量化设计中广泛应用。汽车用钢中AHSS所占得比例逐渐上升，世界各国正致力于第三代AHSS的研究与开发。目前，主要应用于汽车的车身底板、行李架、车门内板等部件上AHSS有高强度IF钢、DP钢等。应用于保险杠、前/后纵梁、底板/顶盖横梁、车门防撞梁、门槛、ABC柱等部件上的AHSS有DP钢、CP钢、TRIP钢、马氏体钢等。铝合金材料在国外以及国内新能源车身中已获得广泛的应用。主要用于覆盖件（如发动机罩盖、车门、地板面板等）和结构件（如前后保险杠横梁、减振塔、前后纵梁、门槛梁等）。由于综合成本因素以及铝合金在成形性、力学性能、焊接性能上存在的问题，目前国内传统燃油车车身仍然以钢制为主。随着铝合金技术的发展，更多高性能低成本铝合金将不断取代钢材，应用于车身设计。非金属材料，如工程塑料、复合材料等广泛应用于车身设计中。工程塑料较多应用在汽车外覆盖件上，如翼子板、车门内板等。复合材料具有密度小、设计灵活、易成形、耐腐蚀等优势，并且能够达到和金属材料相近的性能，在车身加强件、发动机罩盖、后背门、后防撞梁等部件上获得应用。

3 车身制造新工艺技术
        在车身制作过程中，其常用的技术包括了成形技术与焊接技术两个主要技术内容。在新的技术应用引导下，其主要技术包括了以下发展。
        3.1车身成形新技术应用
        由于传统的车身成形技术已经不再适应当今新型车身结构与材料特点，因此在制造过程中利用新型成形技术，提高车身制造质量与效率，降低制造成本和成本产生，就显得较为重要了。在实际的生产中，新型车身成形技术包括了以下两种。
        （1）车身内高压成形工艺
        与传统成形技术相比较，内高压成形工艺可以提高变径管、弯曲轴线异型截面空心和薄壁多通管等加工难度较高零件的生产效率，减少了零件加工中焊接变形问题，同时有助于零件截面封闭的提高。同时在研究中，我们还发现这一技术的应用可以很好地减少车身制造中的耗材，降低车身整体重量。正因这一技术具有以上优势，因此在北美等地区，这一技术经常被用于制造轿车的副车架、散热器支架、底盘构件等复杂构件，其技术应用前景极好。但是需要注意的是由于这一技术的应用需要使用大吨位液压机作为合模压力机，同时在我国这一技术依然处于试用阶段，因此其生产与研发成本依然较高。

        （2）车身热成形工艺
        热成形与冷成形技术相比较，其技术特点在于在加工的构件上形成一个变化着的温度场，进而使构件组织和力学性能产生一定变化。在这种情况下构件内部应力与温度场既是共存又会产生相互藕合的形状变化。这种技术主要用于车体板材构件加工中。
        3.2车体焊接新技术应用
        焊接技术也是车体加工中最为常见的制造技术，但是传统的焊接技术存在工作量大、控制精度差以及残余应力大等特点。因此新型焊接技术的应用就显得极为重要。
        （1）车身激光焊接工艺应用
        将激光焊接技术应用于车身制造中，代替传统的焊接技术可以很好的提高车身制造质量与美观性。这主要是因为激光焊接技术在车身焊接中具有以下四个主要特点。 一是焊接速度快、深度大，同时焊接中产生的应力变形小。二是焊接精度高，可以进行微小位置的高精度焊接，同时对于难以焊接位置也可以进行准确焊接。三是激光焊接对使用环境要求较小，使用适应性较强。四是激光焊接可以实现多光束同时或多工位加工方式，提高了焊接的精确度。但是在使用中激光焊接也存在以下两方面问题， 一方面激光焊接使用精度较高，对技术人员操作与操作设备提出了一定要求。另一方面激光焊接设备成本较高，对使用造成一定压力。
        （2）车身等离子焊接工艺应用
        等离子焊接在车身制造中的使用具有以下四个优势。一是车身焊接强度得到了很大提升。二是焊接变形小，提高了车体的美观性。三是等离子焊接车身防腐性高于传统焊接方法。四是焊接效率快，提高了车身生产效率。

4 结语
综上所述，在新的环境背景下，对于车身的设计和制造工艺的研究都是大势所趋，我们应该能够对这些方面给予足够重视，对现阶段的技术和制造供给给予完善和优化，进而提升竞争能力，满足人们更高的要求，但是这是一个过程，不可一蹴而就，我们需要对其进行不段的完善和优化，进而实现最优化的生产，为人们的生产和生活创造福利。

参考文献：
[1]张智峰，王大帅，刘冠男.汽车车身设计与制造工艺技术实践探析[J].化工管理，2017（08）.
[2]王小川，孙琦，秦信武.白车身新材料应用及制造工艺发展研究[J].汽车工艺与材料，2018（03）：10-15.