唐遠(yuǎn)志，李峰，劉學(xué)明，滿(mǎn)路明

（1.湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，湖北十堰442002；2.深圳市駿騰發(fā)焊接設(shè)備有限公司，廣東深圳315174）

車(chē)身是汽車(chē)重要的三大總成之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大，以往的文獻(xiàn)鮮有介紹，缺乏系統(tǒng)研究，本文介紹了對(duì)藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身結(jié)構(gòu)與工藝性所作的分析，以饗讀者。

1 車(chē)身骨架及覆蓋件

未涂漆的車(chē)身稱(chēng)為白車(chē)身，白車(chē)身由車(chē)身骨架和覆蓋件總成兩部分組成。

1.1 車(chē)身骨架

藍(lán)鳥(niǎo)轎車(chē)為承載式車(chē)身。如圖1所示的藍(lán)鳥(niǎo)轎車(chē)車(chē)身骨架，由兩側(cè)圍、地板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、空氣盒、行李隔板、后圍等裝焊而成。車(chē)身骨架的鋼板厚度為1mm。

1.1 剛性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

圖1 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身骨架

從總體看，車(chē)身骨架由車(chē)身前部、中部和后部組成。車(chē)身中部由前、后柱及門(mén)中立柱組成六立柱結(jié)構(gòu)、頂棚圈梁和底板圈梁組成二圈梁結(jié)構(gòu)。這種六立柱、二圈梁結(jié)構(gòu)使車(chē)身中部為“鳥(niǎo)籠結(jié)構(gòu)”。車(chē)身中部為剛性結(jié)構(gòu)，而車(chē)身前部和后部為彈性結(jié)構(gòu)，這樣能確保乘員安全。

藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身骨架梁的截面有開(kāi)口式和閉口式，閉口斷面的剛性比開(kāi)口斷面強(qiáng)得多，因此多采用閉口結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身梁的3種截面結(jié)構(gòu)

為保護(hù)翻車(chē)安全，藍(lán)鳥(niǎo)轎車(chē)車(chē)身頂蓋前梁、后梁、兩側(cè)梁、空氣盒、均采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，即采用三層鋼板制成，見(jiàn)圖2。頂蓋經(jīng)拉伸工藝?yán)渥饔不?，?qiáng)度明顯提高。

為了加強(qiáng)地板的剛度，在整個(gè)地板上遍布梯形斷面的加強(qiáng)筋，筋的高度在8～10mm內(nèi)，它同時(shí)也起到防止振動(dòng)與噪聲的作用。輪罩采用高強(qiáng)度耐磨材料制造。

為減少震動(dòng)、噪聲，藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身底板等處粘貼大量的非金屬隔振材料；對(duì)焊縫表面進(jìn)行涂膠。

1.2 保證精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車(chē)身門(mén)洞、前后懸置孔、前后風(fēng)窗口、前后蓋及前后燈安裝面的裝配尺寸，是保證車(chē)身精度的關(guān)鍵部位。兩側(cè)圍是車(chē)身的核心總成，其上有車(chē)身門(mén)洞、前后懸置孔。側(cè)圍尺寸精度和位置精度高低，影響到整車(chē)精度。為保證門(mén)洞尺寸精度，側(cè)圍采用一塊鋼板整體沖壓制成，并在側(cè)圍前、后柱分別開(kāi)設(shè)2個(gè)夾具定位孔。前后風(fēng)窗口在總裝夾具上形成，在專(zhuān)門(mén)的窗口定位裝置對(duì)窗口精確定位，以保證風(fēng)窗玻璃的裝配，用專(zhuān)用校樣檢具檢測(cè)。

裝焊時(shí)要保證懸置孔、前后蓋、前后燈安裝面的相對(duì)位置。

車(chē)身骨架精度3D檢測(cè)點(diǎn)布置，是圍繞車(chē)身精度的關(guān)鍵部位而設(shè)計(jì)的。

1.2 車(chē)身覆蓋件

覆蓋件就是覆蓋在車(chē)身表面的部件，由四門(mén)兩蓋、翼子板組成，通常起到美觀和遮風(fēng)擋雨的作用，外板用厚度0.6mm的鋼板，內(nèi)板厚1mm。

車(chē)門(mén)下半部外貼有塑料材料，可保護(hù)車(chē)門(mén)漆面，同時(shí)與前后保險(xiǎn)杠構(gòu)成整車(chē)保險(xiǎn)杠周邊化，這是一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板內(nèi)凹有意制造一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)（圖3），以備撞車(chē)時(shí)可使發(fā)動(dòng)機(jī)罩順利折疊，以保護(hù)前排乘員安全。

圖3 藍(lán)鳥(niǎo)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板內(nèi)凹

2.2 車(chē)身零部件聯(lián)接結(jié)構(gòu)

藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身零件聯(lián)結(jié)有點(diǎn)焊和包邊2種。

2.2.1 點(diǎn)焊焊縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車(chē)身結(jié)構(gòu)工藝性主要是焊接結(jié)構(gòu)工藝性。藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身各覆蓋總成之間的聯(lián)結(jié)一般有搭接、對(duì)接結(jié)構(gòu)，搭接為多數(shù)，搭接強(qiáng)度要好于搭接。通過(guò)點(diǎn)焊焊接連接在一起。車(chē)身既有使用價(jià)值又有藝術(shù)價(jià)值，因此焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：

1）具有隱蔽性

為美觀起見(jiàn)，焊點(diǎn)不暴露車(chē)身外表面，特別是覆蓋件表面和外露的骨架表面。

設(shè)計(jì)焊縫結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮其位置須避開(kāi)人們視線(xiàn)范圍。如焊縫應(yīng)設(shè)在被車(chē)門(mén)等覆蓋件遮蓋的位置：門(mén)框、窗框、地板等位置，覆蓋件焊縫設(shè)在雨水槽、裝飾條遮蓋的位置。

圖4 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身側(cè)圍與頂蓋、地板焊縫結(jié)構(gòu)

圖4為轎車(chē)側(cè)圍與頂蓋、地板的焊縫結(jié)構(gòu)圖。從圖4aA-A中可以看出側(cè)圍與地板的搭接有2處：一個(gè)在車(chē)身底部；另一個(gè)在側(cè)圍門(mén)檻中部。置于車(chē)身底部一般人們視線(xiàn)不能觸及，所以不影響外觀，在側(cè)圍門(mén)檻中部在車(chē)門(mén)關(guān)閉遮蓋后也不影響外觀。地板U型結(jié)構(gòu)與側(cè)圍U型結(jié)構(gòu)對(duì)點(diǎn)焊形成2個(gè)剛度較大的截面為矩形縱梁，增加了車(chē)身整體的剛度。圖4aB-B中，頂蓋與側(cè)圍的搭接邊巧妙設(shè)計(jì)在雨水槽中，雨水槽外邊遮蓋了搭接邊，既不影響焊接操作，又具有隱蔽性，外表美觀。圖4bH-H中，地板與側(cè)圍的搭接邊向內(nèi)傾斜是為了避開(kāi)人的視線(xiàn)。同時(shí)又不影響車(chē)身下端與地面的高度。圖4bCC和圖4bE-E中，在頂蓋前后端下方設(shè)有加強(qiáng)梁，既提高了頂蓋的強(qiáng)度和剛度，又為安裝內(nèi)飾提供了固定螺母基礎(chǔ)和定位銷(xiāo)。

2）便于點(diǎn)焊操作

焊縫一般選在兩聯(lián)結(jié)板料的邊緣，不宜遠(yuǎn)離構(gòu)件邊緣，這樣焊槍容易操作。藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身空氣盒與前圍板焊縫結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5，圖5B-B焊縫為聯(lián)結(jié)板料的邊緣。圖6所示工藝孔方便焊槍臂進(jìn)入。

圖5 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身空氣盒與前圍板焊縫結(jié)構(gòu)

圖6 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身側(cè)圍與后圍板焊縫結(jié)構(gòu)

3）焊點(diǎn)布置

焊點(diǎn)不是越密焊接強(qiáng)度越高。因?yàn)辄c(diǎn)距越小，焊接時(shí)的分流越大，焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度反而下降。薄板零件焊接時(shí)，焊點(diǎn)點(diǎn)距常設(shè)為40～60mm。應(yīng)用多點(diǎn)焊機(jī)焊接時(shí)，點(diǎn)距不能小于50mm。

2.2.2 包邊聯(lián)接結(jié)構(gòu)

在車(chē)身中四門(mén)兩蓋是車(chē)身的外表開(kāi)啟件，裝配后要與周邊零件保持圓滑過(guò)渡和均勻的裝配間隙，以達(dá)到良好的互換性。因此要求門(mén)蓋外表光滑平整，沒(méi)有壓痕、凹陷、凸包、折邊翹曲等缺陷，且要保證尺寸精確、穩(wěn)定。

四門(mén)兩蓋是由內(nèi)板、外板經(jīng)過(guò)包邊壓合而成的，其特點(diǎn)是外表美觀、無(wú)點(diǎn)焊壓痕。外板包內(nèi)板。藍(lán)鳥(niǎo)側(cè)門(mén)、行李箱蓋包邊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。如發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板之間采用包邊結(jié)構(gòu)（圖3）。包邊壓合結(jié)構(gòu)放大圖如圖8所示，包邊工藝是在模具上完成的。

圖7 藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身側(cè)門(mén)、行李箱蓋包邊結(jié)構(gòu)

圖8 包邊壓合結(jié)構(gòu)放大圖

4 結(jié)束語(yǔ)

藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身六立柱、二圈梁結(jié)構(gòu)是轎車(chē)身典型結(jié)構(gòu)；其剛性、精度、安全性、降噪、減振均較好；其車(chē)身焊縫布置合理，具有隱蔽性；工藝性好，便于點(diǎn)焊操作。藍(lán)鳥(niǎo)車(chē)身結(jié)構(gòu)分析為自主品牌車(chē)身的設(shè)計(jì)提供了借鑒。

[1]唐遠(yuǎn)志，汽車(chē)車(chē)身制造工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]濮良貴，紀(jì)名綱.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].7版.北京∶高等教育出版社，2001.