引言

隨著人們對(duì)環(huán)保要求的不斷提高,未來(lái)汽車行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中要提升競(jìng)爭(zhēng)力,就要通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力,在確保行車安全性及舒適性的同時(shí),能夠有效降低油耗與有毒氣體的排放,進(jìn)一步推動(dòng)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1汽車車身設(shè)計(jì)的新技術(shù)研究

1.1汽車車身設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程

從目前來(lái)看,主流汽車企業(yè)在車身設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)將整個(gè)過(guò)程分成多個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)施管控,同時(shí)針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都制定了控制標(biāo)準(zhǔn)及通過(guò)原則,從而保證每個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。一般情況下,全新整車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)主要分為如下幾個(gè)階段:預(yù)研立項(xiàng)階段、概念設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段、生產(chǎn)認(rèn)證、量產(chǎn)階段等。只有確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)都順利通過(guò)才可以進(jìn)入到下一個(gè)階段。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,不同階段交叉且同步進(jìn)行,項(xiàng)目管理人員需要對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)質(zhì)量、開(kāi)發(fā)成本以及開(kāi)發(fā)進(jìn)度進(jìn)行有效協(xié)調(diào)及管控。

1.2車身設(shè)計(jì)的平臺(tái)化以及模塊化

現(xiàn)階段汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,對(duì)車輛各方面要求越來(lái)越高,汽車廠商也在加快新車型的開(kāi)發(fā)。應(yīng)用車身設(shè)計(jì)的平臺(tái)化以及模塊化,不僅能夠有效減少新品的研發(fā)時(shí)間,降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本,提升規(guī)模化效益,同時(shí)能夠大大降低新品開(kāi)發(fā)所面臨的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),提升新品的可靠性、安全性。

1.3汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1.3.1車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路分析

（1)車身橫梁設(shè)計(jì)。車身的橫梁主要包括車身頂蓋橫梁、底板橫梁兩部分,車身橫梁在很大程度上決定著車身側(cè)碰的性能,也直接影響車身的安全性能。

(2)車身縱梁設(shè)計(jì)。車身的縱梁主要包括前艙縱梁、汽車頂蓋邊梁、上邊梁、地板縱梁等,縱梁影響車身彎曲性能以及正碰性能,決定著汽車的安全性能。

(3)車身立柱設(shè)計(jì)。一般情況下,汽車車身立柱結(jié)構(gòu)都處在汽車的前后端,其不但要承載汽車車身,同時(shí)也要抵抗汽車側(cè)面撞擊。

(4)車身環(huán)狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。車身是有機(jī)整體,要確保車身結(jié)構(gòu)相互之間的有效連接才可以形成堅(jiān)固的整體。

(5)車身斷面設(shè)計(jì)。車身斷面設(shè)計(jì)分布在車身設(shè)計(jì)各個(gè)區(qū)域,由于其主要用于車身載荷的傳遞,一般會(huì)設(shè)計(jì)成封閉式結(jié)構(gòu)。結(jié)合以往分析資料可知,隨著汽車車身斷面形狀逐漸趨向于圓形,其抗扭性能逐漸增強(qiáng)。若車身斷面形狀為矩形且長(zhǎng)寬比例<1/2,車身斷面的抗扭性能會(huì)明顯降低。

(6)車身連接位置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。汽車車身最主要的就是通過(guò)點(diǎn)焊焊接的方式將各個(gè)部位進(jìn)行有效連接,形成整體。

(7)車身安裝點(diǎn)的設(shè)計(jì)。在車身安裝點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)一定要結(jié)合汽車特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行,有效提升車身安裝點(diǎn)與固定點(diǎn)位置的強(qiáng)度及剛度,確保其穩(wěn)定性,提升汽車車身的安全性。

1.3.2車身設(shè)計(jì)案例分析

以車門(mén)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。車門(mén)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考量指標(biāo)之一就是輕量化,可采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式、減少車門(mén)零部件數(shù)量等方式實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)階段車門(mén)材料主要采用高強(qiáng)度鋼或鋁合金以及兩種材料的組合,主要結(jié)構(gòu)形式包括框架式、模塊化兩種。

(1)框架式車門(mén)主要包括內(nèi)板、外板、框架等部分。此種車門(mén)主要通過(guò)框架和內(nèi)板進(jìn)行承載,用于承受車門(mén)整體載荷,有效提升車門(mén)剛度。一旦車門(mén)受到外部碰撞,通過(guò)框架以及防撞桿能夠?qū)⑴鲎擦τ行铡?

(2)模塊化結(jié)構(gòu)車門(mén)通過(guò)將車門(mén)分解成不同模塊提升生產(chǎn)的便捷性與效率。模塊化結(jié)構(gòu)車門(mén)的內(nèi)外板不是主要承載件,車門(mén)以及外部載荷的撞擊都是通過(guò)車身框架來(lái)承受。模塊化結(jié)構(gòu)車門(mén)的優(yōu)點(diǎn)在于:可以通過(guò)輕質(zhì)材料制作車門(mén)內(nèi)外板,能夠有效降低整體質(zhì)量,從結(jié)構(gòu)以及材料兩方面實(shí)現(xiàn)輕量化:模塊化結(jié)構(gòu)更有利于車門(mén)的生產(chǎn)及裝配,也便于對(duì)車門(mén)進(jìn)行模塊更換和維修,有效降低生產(chǎn)與維修費(fèi)用。

1.4汽車車身新材料應(yīng)用分析

(1)汽車車身一般采用鋼材制作,較為常用的鋼材主要包括低碳鋼(LSS)、普通高強(qiáng)度鋼(HSS)、熱成型鋼(PHS)、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)以及超高強(qiáng)度鋼(UHSS)等。特別是高強(qiáng)度鋼板(一般強(qiáng)度在500～1500MPa)優(yōu)勢(shì)較為明顯,例如輕質(zhì)、較強(qiáng)的抗疲勞強(qiáng)度、較好的碰撞性能,此種材料在車身輕量化設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛。現(xiàn)階段汽車用鋼中先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用量不斷增加,各方都在加大先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。對(duì)于不同部位先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的使用有所差異,具體情況如表1所示。

(2)新能源車已經(jīng)成為了現(xiàn)階段和今后汽車發(fā)展的主要方向,在新能源車開(kāi)發(fā)中,鋁合金材料是最主要的材料之一,更多地應(yīng)用在相關(guān)結(jié)構(gòu)件(例如前后保險(xiǎn)杠橫梁、前/后縱梁、門(mén)檻、減振塔等)以及覆蓋件(例如車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、地板面板等）中。

(3）非金屬材料在汽車車身設(shè)計(jì)方面也有較廣泛的應(yīng)用,例如工程塑料、復(fù)合材料等都已大量應(yīng)用到了車身設(shè)計(jì)中。例如車門(mén)內(nèi)板、翼子板等都應(yīng)用了大量的工程塑料進(jìn)行制造。另外,復(fù)合材料在車身設(shè)計(jì)方面具有更加廣泛的應(yīng)用,由于其具有密度小、設(shè)計(jì)靈活、容易成型、具有較強(qiáng)的耐腐性能,在車身加強(qiáng)件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后背門(mén)、后防撞梁等方面都有所應(yīng)用。

2汽車車身制造工藝的新技術(shù)研究

2.1新成型工藝分析

2.1.1熱成型技術(shù)分析

車身制造過(guò)程中最常采用的制造工藝是沖壓,傳統(tǒng)沖壓大多采取冷沖壓方式。隨著技術(shù)水平的提升,熱成型技術(shù)逐漸應(yīng)用到了車身制造中。相較于冷沖壓來(lái)說(shuō),熱成型的車身板料處在紅熱狀態(tài)下,形成的鋼板具有較好的強(qiáng)度,能夠應(yīng)用在A柱、B柱、C柱、車門(mén)防撞梁等結(jié)構(gòu)件中,具有良好的安全性。

2.1.2內(nèi)高壓成型技術(shù)分析

內(nèi)高壓成型技術(shù)是指利用內(nèi)部增壓以及軸向增力,將管狀坯料壓入模具型腔中,從而制造出不同類型的零部件。與沖壓成型技術(shù)相比,內(nèi)高壓成型技術(shù)可以有效提升材料的利用率、減少零件的數(shù)量、進(jìn)一步提升零件的強(qiáng)度以及剛度,此種成型技術(shù)可以應(yīng)用到所有具有腔體的車身結(jié)構(gòu)制造中。

2.2新連接工藝分析

2.2.1等離子焊接技術(shù)

利用形成的高強(qiáng)度等離子束將材料熔化,同時(shí)隨著等離子弧的有效推進(jìn)能夠?qū)⑿枰附拥目钻P(guān)閉,這樣可以有效減小變形。此種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效提升焊接的強(qiáng)度以及韌性,防止焊接變形的發(fā)生。

2.2.2膠接技術(shù)

利用膠粘劑和被連接件間的化學(xué)反應(yīng)使材料進(jìn)行有效連接,此種技術(shù)的有效應(yīng)用能夠提升部件的抗疲勞性、隔音性以及減振性。

2.2.3激光焊接技術(shù)

通過(guò)高強(qiáng)度激光束對(duì)于需要焊接的鋼板表面進(jìn)行激光,使兩者通過(guò)激光熔化以及結(jié)晶冷卻實(shí)現(xiàn)焊接。

2.2.4摩擦焊接技術(shù)

利用工件端面相互運(yùn)動(dòng)以及相互摩擦所產(chǎn)生的熱量,使端部實(shí)現(xiàn)熱塑性狀態(tài)后迅速頂鍛完成焊接。摩擦焊接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料的焊接,如不同硬度、高硬度材料或零件的焊接,焊縫強(qiáng)度高于母材的焊接。此種焊接技術(shù)具有焊接效率高、節(jié)約材料等優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了汽車車身設(shè)計(jì)和制造工藝方面的新技術(shù)。隨著技術(shù)水平的進(jìn)一步提升,會(huì)出現(xiàn)更多新技術(shù),將其應(yīng)用到汽車車身設(shè)計(jì)及制造中能夠有效推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。