汽车车身设计及制造工艺探究

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汽车车身设计及制造工艺探究

摘要:到目前为止,越来越多的人在中国选择自己的汽车。当前市场的消

费群体规模越来越饱和,未来汽车设计和制造的进步将集中在性能和环保方面的

改革和进步。时至今日,随着时代的进步,先进设计理念的创新发展和具有明显

优势的现代技术在汽车制造中的应用已成为当务之急。如何降低成本、减少污染,促进我国社会主义建设进程健康发展,缓解人类社会发展与自然环境的矛盾,是

后续研究活动的重点和难点,同时也引起了社会各界的关注。

关键词:汽车车身;车身设计;制造工艺;新技术

1、汽车的车身设计

1.1汽车车身设计的技术应用

在车身设计中运用现代计算机技术和3D建模软件技术,对提高车身设计的

效率和质量起到了重要作用。首先,将设计好的车身的各种数据(车身形状、门型、窗型等)输入到软件中,形成3D图像,在最初构建的3D图像中对车身设计

进行修正;其次,CAD绘图的使用将修改构建的三维图像结合起来形成三维模型,然后对三维模型进行数据测试(运动分析与修正、应力分析与修正)进行车身设

计校准数据质量支持;最后由设计者对标定数据进行确认、修正、分析,最终形

成模型数据,然后将数据冻结并发布。

1.2汽车车身设计的考虑问题

在设计车身时,设计师必须综合考虑各种问题,以确保他们设计的车身能够

满足现代汽车的要求。首先,需要考虑汽车的生产能力。在制造车身的过程中,

必须考虑质量控制和成本控制、生产过程中的工作过程、汽车的保养、更换零件

的方便性等。其次,考虑使用性能问题。车身应针对不同的用途(乘用车、汽车、越野车、跑车等)、性能等方面进行设计。第三,考虑汽车的安全性。在设计汽

车时,要保证汽车的安全性和可靠性,而汽车在行驶过程中的安全性非常重要。

低。第四是考虑汽车节能环保。在设计现代汽车时,您需要确保汽车节能(低油耗、低排放),同时确保汽车低碳环保。第五,考虑汽车的结构。在设计车身时,应根据汽车的行驶特性来确定车身的内外结构和装饰(车身的颜色和形状等)。

2、汽车车身制造新工艺技术的应用策略分析

2.1车身新材料的运用

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。

2.2新车身成形技术的应用策略

2.2.1车身内高压成形工艺的应用

与传统的车身成型技术相比,内高压成型工艺的应用优势非常突出,可以有

效提高各种加工难度高的零件的生产效率和生产精度,减少加工变形现象。例如:

异径管、弯轴形空心管、薄壁多向管等,同时可以为零件断面的封闭加工提供便

利条件。此外,车身制造过程中可采用内部高压成型工艺,显著减轻车身重量,

降低生产材料成本。因此,这项技术深受业内人士的喜爱。目前,在北美等地区,汽车副车架、散热器支架、底盘件等复杂零件的生产制造采用内部高压成型技术,但在实际使用这种制造技术时,在我国会发挥相当大的技术作用,起步会比较晚,还在测试阶段,所以它的缺点是相对其他车体需要大量的生产和研发成本。

2.2.2车身热成形工艺的应用

与冷成型技术相比,车身热成型工艺的主要特点是可以在加工的汽车零部件

中形成随时变化的温度场。相互耦合的形状变化进一步提高了汽车零部件的加工

精度和生产质量。目前,车身钣金件的加工普遍采用车身热成型工艺。

2.3新车体焊接技术的应用策略

2.3.1车身成型方面的新技术

随着大众对汽车要求的提高,传统车身制造技术已无法满足车身结构设计要求,因此必须针对先进材料特点以及车身结构,提出新型的车身成型技术,在车

身制造期间使用新型成型技术锻造车身,保证锻造工作质量达到要求的前提下,

不会出现工作效率下降的状况,围绕工作要求合理的应用成型技术制造车身锻造

的成本。在生产活动进行期间,车身成型技术包含车身热成型工艺、车身内高压

成型工艺,前者在应用中围绕加工构件形成具备一定规律变化的温度场,由构件

力学性能与组织产生一定变化,温度场与内部应力会出现相互耦合变形的改变,

由此改变构件的力学性能,车体板材构件加工一般会使用车身热成型工艺;后者

利用内高压成型工业提高弯曲轴线异型截面空心、变径管与薄壁多通管等零件加

工的生产效率,同时提高零件截面封闭程度,有效解决焊接变形问题。在工作中

还可以发现相关技术可以有效的削减车身锻造使用的材料,进而达到控制生产成

本的目的。

2.3.2车体焊接方面的新技术

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