熊禮明

（湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410082）

當(dāng)前汽車行業(yè)已逐漸呈飽和趨勢，需通過新型技術(shù)和新型材料提升汽車的整體性能。工作人員在對汽車車身設(shè)計時，應(yīng)依據(jù)其使用環(huán)境對車身進(jìn)行分類加工，通過對車身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用新型材料對車身進(jìn)行加工，提升車身的整體性能，依據(jù)成形技術(shù)和焊接技術(shù)提升汽車車身的穩(wěn)定性。在對車身進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)將節(jié)能環(huán)保的理念滲透到加工工藝中，使汽車車身性能得到優(yōu)化。

1 汽車車身設(shè)計問題探析

當(dāng)前汽車作為人們出行的重要工具，技術(shù)的發(fā)展可提升汽車的性能。在對汽車車身進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)從多方面對問題進(jìn)行考慮。首先應(yīng)對其生產(chǎn)性能進(jìn)行分析，在對車身加工生產(chǎn)過程中，以其操控性、質(zhì)量性和經(jīng)濟(jì)性作為主要目標(biāo)，進(jìn)行對車身工藝的設(shè)計。其次應(yīng)對使用性能進(jìn)行分析，依據(jù)車身的實(shí)際使用途徑進(jìn)行具體設(shè)計，其包括客車、家用轎車、越野車等，并以形式道路作為輔助參考。再次對汽車安全性能進(jìn)行分析，為乘客提供安全保障。最后以經(jīng)濟(jì)環(huán)保為理念，使汽車具有節(jié)能環(huán)保等特性，提升乘客資源利用率。車身的設(shè)計是不僅可為客戶提供安全服務(wù)，還可依據(jù)其流線型的設(shè)置減少行駛過程中受到的空氣阻力，減小汽車的能源消耗。

2 汽車車身設(shè)計與開發(fā)

（1）汽車車身的設(shè)計流程。汽車車身設(shè)計首先需要依據(jù)對車型的定義，如原車型平臺，人機(jī)工程，造型風(fēng)格等確認(rèn)設(shè)計硬點(diǎn)，對車型的基本元素進(jìn)行確立。其次利用計算機(jī)進(jìn)行平面乃至立體的外觀、內(nèi)飾模型構(gòu)建，油泥模型加工、評審，反復(fù)迭代直到風(fēng)格達(dá)成一致，對造型A面進(jìn)行凍結(jié)。隨后通過對車身關(guān)鍵部位進(jìn)行斷面的2D結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計及斷面力學(xué)分析，進(jìn)行性能對比、迭代，確立關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)參數(shù)。再依據(jù)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和造型A面形成初版的車身3D數(shù)據(jù)。

初版的車身3D數(shù)據(jù)還只是一個中間結(jié)果，接下來需要通過結(jié)構(gòu)、力學(xué)、安全、NVH等一系列的標(biāo)準(zhǔn)要求或邊界條件分析、校核驗證，確保產(chǎn)品的性能、安全指標(biāo)符合市場定義要求，最終才能定型車輛的3D數(shù)據(jù)模型。當(dāng)然這個設(shè)計校驗的環(huán)節(jié)中少不了對沖壓、焊接、裝配、涂裝四大工藝的可行性和效率優(yōu)化，以保障汽車能夠順利、高效的生產(chǎn)制造。

（2）汽車車身新形材料的應(yīng)用。對車身整體設(shè)計流程進(jìn)行分析后，應(yīng)對車身構(gòu)成材料進(jìn)行研究。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車車身結(jié)構(gòu)技術(shù)已趨于成熟，因此在對車身進(jìn)行優(yōu)化時，應(yīng)采取新型材料來完善車身整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)前汽車在發(fā)展過車中，其整體性能的高低不僅取決于驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其車身整體結(jié)構(gòu)和車身材料也占據(jù)重要位置，通過對新型材料的應(yīng)用，可提升汽車車身的穩(wěn)定性。通過對IF鋼板、軟性鋼板、涵磷性鋼板等新新材料的引用可使優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行對車身進(jìn)行焊接時，需考慮焊接點(diǎn)的連接情況，為乘客提供安全保障，同時對汽車的外觀進(jìn)行優(yōu)化。

在選取零部件材料時，應(yīng)對汽車車門、橫梁、ABC柱梁、保險杠、汽車發(fā)動機(jī)機(jī)蓋等進(jìn)行選取。首先應(yīng)要求其具有高性能動態(tài)力學(xué)特性，使其具有較高的可延展性和剛性，其次應(yīng)具備可焊性，在對材料進(jìn)行焊接時，易于焊接接點(diǎn)的形成，使其可進(jìn)行穩(wěn)定連接，最后應(yīng)具備高靜態(tài)力學(xué)特性，增加汽車車身整體結(jié)構(gòu)的可靠性。通過對零部件材料的選擇，經(jīng)過加工工藝的制作，可提升車身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)力，可對外力形成阻抗作用。在選取新型材料時，應(yīng)以MS系列、PHS系列和HSLA系列的材料進(jìn)行選取。

（3）汽車車身的結(jié)構(gòu)組成。汽車車身一般由下車體、前艙、側(cè)圍、頂蓋及門蓋等總成組成，車門在整體車身中占比較大，在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)以新結(jié)構(gòu)和新型材料對其進(jìn)行減重。當(dāng)前汽車車門的主要結(jié)構(gòu)一般為橫架梁結(jié)構(gòu)，并配備強(qiáng)度較高的鋼板、鋁合金和其他硬性材料來對車門形成減重，以高強(qiáng)度鋁合金車門為例，其主要由外層鋁合金板、內(nèi)層鋁合金板和框架組成。車身受到的荷載力大部分由車身框架承擔(dān)，因此可提升整體框架的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其受到外力撞擊時，框架可將外來沖擊力進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳導(dǎo)，并進(jìn)行沖擊力進(jìn)行吸收。在對車門進(jìn)行安裝時，可通過其組裝結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行模塊化生產(chǎn)，提升工作效率。在對車門進(jìn)行安裝時，因其安裝工工藝較為簡便，可在車門整體框架安裝完畢后進(jìn)行安裝，工作人員在對進(jìn)行優(yōu)化，可有效提升車門結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。工作人員在進(jìn)行安裝時，應(yīng)考慮其車門整體受力環(huán)境，當(dāng)其受到外力撞擊時，車門的內(nèi)外板不作為沖擊力承接點(diǎn)，車門框架是承接外來沖擊力的主要部位，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定力可抵消相應(yīng)的沖擊力。在對車身進(jìn)行制造時，車門可選用新型材料進(jìn)行加工，減輕車門的內(nèi)板和外板的重量，達(dá)到整體車身的減重。通過對新材料進(jìn)行后期裝配和減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提升工作效率，降低制造成本，當(dāng)車門發(fā)生部分損毀時，工作人員可對其進(jìn)行內(nèi)外板的更換，以模塊的替換方式，減小維修費(fèi)用，可提升汽車的使用價值。

3 汽車車身制造工藝研究

（1）成形技術(shù)。在對汽車進(jìn)行加工時采取系統(tǒng)內(nèi)高壓成形技術(shù)和熱成形技術(shù)對車身進(jìn)行加工。內(nèi)高壓成形技術(shù)屬于液壓成形工藝中的一種，其與沖壓工藝相比，可減輕重量、減少模具數(shù)量、減少零部件數(shù)量，并可提升材料的剛性和強(qiáng)度等，在經(jīng)濟(jì)方面也具有一定優(yōu)勢。通過此技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對車身內(nèi)部進(jìn)行加壓，并可對模型進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)料與加力，通過將原料進(jìn)行加工，以壓縮工藝將其填充到模具內(nèi)部，當(dāng)模具內(nèi)部被材料填滿時，可通過恒壓模式對其繼續(xù)施壓，通過壓力值的測定，使其材料達(dá)到最大飽和度，按照模型的形狀可得到相應(yīng)的零部件，并提升其整體性能。傳統(tǒng)的加工技術(shù)在進(jìn)行對空心變截面零件進(jìn)行加工時，一般對其進(jìn)行分半式加工，先加工成兩個半片，依據(jù)焊接技術(shù)對其進(jìn)行焊點(diǎn)加工，使其構(gòu)成一個整體，使用內(nèi)高壓成形技術(shù)可對空心式結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行整體成型，可提升工作效率。當(dāng)前汽車車身內(nèi)部零件以內(nèi)高壓成形技術(shù)進(jìn)行加工時，主要包括副車架、底盤構(gòu)架、車身整體框架、車身散熱支架等。

熱成形技術(shù)可為板質(zhì)材料提供恒溫場所并可對其進(jìn)行檢測，當(dāng)板質(zhì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)力發(fā)生變化時，依據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化可進(jìn)行反饋，使板質(zhì)材料所受的熱應(yīng)力進(jìn)行改變，對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性形成恒量控制，通過此技術(shù)可將板質(zhì)材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行融合，使其結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）焊接技術(shù)。在對車身各零部件進(jìn)行焊接時，依據(jù)材料和特性的不同，一般由等離子焊接技術(shù)、氣護(hù)焊接技術(shù)和激光焊接技術(shù)等，對車身進(jìn)行焊接式組裝。等離子焊接技術(shù)通過對等離子電弧的小孔穿透能力的使用，可對材料進(jìn)行精確加工，在進(jìn)行對材料焊接時，其焊接孔位依據(jù)等離子電弧的移動，對路徑進(jìn)行封閉式處理，可有效防止材料發(fā)生形變。在進(jìn)行使用過程中，可提升焊接的韌性，通過無差別焊接工藝可降低焊接表面的形變，保持其美化度，減小二次處理的工藝，提升其工作效率。氣護(hù)焊接技術(shù)將氣體作為電弧傳播的介質(zhì)，并對焊接區(qū)域和電弧焊形成相應(yīng)的保護(hù)。在進(jìn)行工作過程中，一般選取性價比較高的CO2氣體作為氣體保護(hù)，可減低工作成本，提升工作效率。激光焊接技術(shù)作為熔融焊接技術(shù)的一種，其以激光束為主要能源，作用于車身表面，使金屬材質(zhì)進(jìn)行熔化，通過冷卻結(jié)晶與車身相融合，其具有速度快，作用范圍小等優(yōu)點(diǎn)，可提升工作效率。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對汽車車身設(shè)計進(jìn)行分析，在進(jìn)行整體設(shè)計中，以整體框架和結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，采用新形材料對其進(jìn)行生產(chǎn)加工，提升車身的整體性能。在對車身進(jìn)行技術(shù)加工時，采取內(nèi)高壓成形技術(shù)、熱成形技術(shù)完成汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的加工，通過等離子焊接技術(shù)、激光焊接技術(shù)和氣護(hù)焊接技術(shù)可使零部件與車身進(jìn)行穩(wěn)定銜接，提升車身的堅固性。在未來發(fā)展過程中，應(yīng)提升技術(shù)的優(yōu)化和對新型材料的探索，使汽車發(fā)展技術(shù)得到優(yōu)化，提升汽車的整體質(zhì)量。