车身轻量化实现途径

Ø 比如：某轿车原车门采用框架式结构，现改为模块化车门，进行模块化设计和生产， 其零件数量减少，内外板厚度减小。不仅可实现轻量化，而且装配工艺性增强。
框架式结构
模块化车门
第8章 汽车车身轻量化
8.2 车身轻量化实现途径
3. 采用新工艺实现车身轻量化
先进轻量化成形工艺和连接技术是车身轻量化的保障。轻质材料在减轻车身重量的 同时，也对汽车工艺提出了新的要求， Ø 例如，用新材料制造的零件进行组装结合时，会遇到接合技术问题；采用高强度钢，
车身常用轻质材料的特性
第8章 汽车车身轻量化
8.2 车身轻量化实现途径
轿车车身材料应用案例1
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8.2 车身轻量化实现途径
轿车车身材料应用案例2
Ø 不同轿车车身所用材料虽有不同，甚至存在很大差异，但各部位所要求的性能 应基本相同。
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8.2 车身轻量化实现途径
车身总成、车身侧围等分总成 小型板类零件
焊 多点焊 压床式多点焊机 车身底板总成 电
阻
C形多点焊接
车门、发动机盖总成
焊 缝焊
悬挂式缝焊机 车身顶盖流水槽
固定式缝焊机 油箱总成
凸焊
螺母、小支架
CO2气体保护焊 电
弧 亚弧焊
焊 手工电弧焊
车身总成 车身顶盖后两侧接缝 厚料零部件
气焊 氧—乙炔焊
车身总成补焊
第8章 汽车车身轻量化
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Ø 不论是车身分总成还是总成装配，机器人焊接技术已广泛应用在车身焊接工艺中。
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8.2 车身轻量化实现途径
Ø 总之，实现车身轻量化主要有三种途径：结构、材料和工艺。 Ø 轻量化车身结构的优化设计是前提，高强度轻质材料的应用是手段，先进轻
量化成型和连接技术是保障，三者之间相互联系、相互影响，使车身轻量化 趋于完美实现。
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近年来钢材的品质和性能大大提高，以及新的制造技术和加工工艺的开发， 钢材仍是大批量生产汽车车身的主要材料。
典型轿车用材百分比
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Ø 高强度钢：板薄、强度刚度大； Ø 铝合金、镁合金：密度小，强度大，吸能性好； Ø 工程塑料：密度小，耐腐性能好； Ø 复合材料：密度、强度人为可控，吸能性更好。
来汽车材料的主要发展方向。 Ø 最智慧的轻量化：“以合适的价格把合适的材料运用到合适的位置”。
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u 碳纤维复合材料主要是用在豪华车车身上，福特和保时捷生产的GT型赛车发动机机罩已 全部采用碳纤维材料，宝马公司将M6型轿车的顶篷全部采用碳纤维。
u 国内车用碳纤维复合材料目前尚处于技术探索和积累阶段，原材料成本高及加工效率低， 阻碍着碳纤维材料的推广应用。
结构，使部件薄壁化、中空化、小型化和复合化，对汽车零部件进行结构和工艺改 进，从而实现了零部件的精简、整体化和轻质化。
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Ø 实际上，结构轻量化是最容易实施，也是花费成本最低的一种设计手段。不仅是车 身，底盘动力等零部件的设计都可以大量运用结构轻量化设计。而综合考虑整车性 能进行的多目标优化，是目前结构轻量化研究的一大热点所在。如：模块化集成设 计、结构拓扑优化。
材料厚度更薄，传统的MAG焊接工艺将面临无法解决的焊接难题。 Ø 目前先进的成型工艺主要有高强度钢热成型、内高压成形、激光拼焊和液压成型等。
而先进的连接工艺包括铆接、粘结、焊接等。
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车身制造常用焊接方法及应用实例
焊接方法
典型应用实例
单点焊 点
悬挂式点焊机 固定式点焊机
福特GT型赛车
保时捷GT型赛车
宝马M6型轿车
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碳纤维车身的宝马i3
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2. 采用合理化结构实现车身轻量化
从20世纪90年代以来，汽车轻量化技术得到了迅速发展，其中又以车身轻量化结 构设计与轻质材料的研究发展最为迅速，成为实施汽车轻量化技术的主要手段。 Ø 但轻质材料的应用存在研发成本高，时间长，工艺不成熟等问题。 Ø 而车身结构轻量化主要是通过对车身整体及零部件进行结构分析和优化，改进车身
钎焊 锡钎焊
特 微弧等离子焊 种 焊 激光焊
水箱 车身顶盖后角板 车身底板
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Ø 车身本体是由十几个大总成和数百个薄板冲压件，经点焊、弧焊、激光焊、钎焊、 铆接、机械连接以及胶接等工艺连接成的复杂薄板结构件。
Ø 白车身所涉及的零件多、工艺复杂且设备类型繁多，车身制造对焊接工艺、装焊夹 具、质量控制等有较高要求。
铝合金在某轿车上应用
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全铝车身的豪 华型捷豹轿车
全铝车身的法 拉利高级跑车
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轻量化材料的应用是汽车轻量化最基础、最核心的手段。 Ø 从技术路径来看，碳纤维复合材料、铝镁合金、先进高强钢是目前车企探索的三
大方向，这三ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料替代当前的主流材料低碳钢，可分别减重60%、40%、25%。 Ø 碳纤维复合材料由于密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优越特性，被认为是未
第8章 汽车车身轻量化
《汽车车身结构与设计》
8.2 车身轻量化实现途径
实现车身轻量化的三种途径:
1）采用新材料； 2）优化车身结构； 3）采用先进的制造工艺。
材料
结构
工艺
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8.2 车身轻量化实现途径
1. 采用新材料实现车身轻量化
采用轻量化材料的原则： 在不降低整车性能的前提下，使用轻量化材料，结合新的制造技术和加工 工艺的开发，替换原有车身零部件的材料，从而达到轻量化的效果。 轻量化材料必须是高强度的轻质材料，即强重比高的材料，同时，还必须 在适于成型、可变性吸能、耐腐性、焊接、表面处理等方面具有出色的性能。