汽車車身設(shè)計與制造工藝技術(shù)實踐探析

張智峰 王大帥 劉冠男(沈陽理工大學(xué)，汽車與交通學(xué)院，遼寧 沈陽 110000)

汽車車身設(shè)計與制造工藝技術(shù)實踐探析

張智峰 王大帥 劉冠男(沈陽理工大學(xué)，汽車與交通學(xué)院，遼寧 沈陽 110000)

汽車車身生產(chǎn)是汽車生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，也是汽車生產(chǎn)新技術(shù)研究的主要內(nèi)容。本文結(jié)合車身設(shè)計于制造新工藝技術(shù)進(jìn)行分析，將計算機(jī)建模、新型車體成形與焊接技術(shù)應(yīng)用作為研究的重點，為車身設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展提供理論支持。

汽車車身;設(shè)計建模;制造新技術(shù)

隨著我國社會中汽車數(shù)量的增加以及國產(chǎn)汽車研發(fā)工作的開展，我國汽車自主設(shè)計與制造已經(jīng)成為了我國汽車行業(yè)技術(shù)研究的重要內(nèi)容。車身部分是汽車總體結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，也是汽車設(shè)計與制造技術(shù)研究的重要組成部分。因此如何創(chuàng)新車身設(shè)計與制造工藝技術(shù)，繼而提高國產(chǎn)汽車整體技術(shù)水平就成為了我們技術(shù)研究的重要內(nèi)容。在這一研究中，我們以車身設(shè)計與制造新技術(shù)應(yīng)用為主要內(nèi)容，開展技術(shù)專項研究。

1 車身設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新研究

在車身設(shè)計技術(shù)研究中，傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)新型汽車設(shè)計要求效率與質(zhì)量。因此我們針對傳統(tǒng)技術(shù)特點，開展了新型設(shè)計技術(shù)發(fā)展研究。在實際的設(shè)計過程在其主要過程包括了以下環(huán)節(jié)。

（1）車身計算機(jī)建模設(shè)計技術(shù)應(yīng)用

隨著計算機(jī)應(yīng)用以及三維模型技術(shù)的發(fā)展，為車身建模技術(shù)創(chuàng)新提供了發(fā)展機(jī)遇。利用計算機(jī)三維模型技術(shù)進(jìn)行車身建模，其工作效率與質(zhì)量有了很大提升?，F(xiàn)在汽車設(shè)計中我們常用的建模軟件是CAD/CATIA復(fù)合建模軟件系統(tǒng)。這一技術(shù)的建模過程包括了以下步驟（1）根據(jù)目標(biāo)與數(shù)據(jù)形成三維視圖。這一過程就是將車身設(shè)計需要完成的目標(biāo)以及車體形狀、車門、車窗等各類建木所需數(shù)據(jù)輸入軟件系統(tǒng)，進(jìn)而形成三維圖像的過程。之后再根據(jù)三維視圖展現(xiàn)出的車體效果進(jìn)行設(shè)計修改（2）建模成功。在三維視圖基礎(chǔ)上，操作人員使用CAD/ CATIA繪圖軟件建模功將三維模型組成三維立體模型。（3）模型數(shù)據(jù)測試。CAD/CATIA類軟件一般都具有運動和應(yīng)力的分析與校核測試工作，進(jìn)而可以針對數(shù)據(jù)形成校核參考數(shù)據(jù)，為設(shè)計數(shù)據(jù)質(zhì)量提升提供支持。（4）最終完成建模過程并發(fā)布數(shù)據(jù)。建模人員將校核檢查數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析，進(jìn)而通過軟件操作對模型進(jìn)行修改，即可形成最終模型數(shù)據(jù)。最后建模人員將數(shù)據(jù)凍結(jié)，并最終發(fā)布。

（2)車身設(shè)計應(yīng)考慮的問題

在模型設(shè)計過程中，技術(shù)人員需要考慮的問題較為復(fù)雜。我們將這些屬性內(nèi)容進(jìn)行匯總分析，將其概括為以下幾點。一是生產(chǎn)性能，即車身在生產(chǎn)過程中利于生產(chǎn)操作、質(zhì)量控制、成本控制的開展，同時為汽車上路后的維護(hù)、修理、零件更換等工作的開展。二是使用性能，即根據(jù)汽車設(shè)計用途（跑車、客車、越野等）、乘客使用性能、適應(yīng)公路條件等使用性能進(jìn)行設(shè)計。三是汽車的安全與可靠性，確保汽車行駛中駕駛者與公共交通安全。四是經(jīng)濟(jì)與環(huán)保，確保汽車在行駛中用油耗能與其他（如電力）動力耗能的降低，在提高駕駛者經(jīng)濟(jì)效益的同時，提高汽車環(huán)保性能。五是車身內(nèi)外飾裝飾情況。即根據(jù)車身的內(nèi)外結(jié)構(gòu)以及行駛特點，確定汽車顏色、體型、流線性、雨刷等構(gòu)件以及內(nèi)部裝飾情況等內(nèi)容。

2 車身制造新工藝技術(shù)應(yīng)用

在車身制作過程中，其常用的技術(shù)包括了成形技術(shù)與焊接技術(shù)兩個主要技術(shù)內(nèi)容。在新的技術(shù)應(yīng)用引導(dǎo)下，其主要技術(shù)包括了以下發(fā)展。

2.1 車身成形新技術(shù)應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的車身成形技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)今新型車身結(jié)構(gòu)與材料特點，因此在制造過程中利用新型成形技術(shù)，提高車身制造質(zhì)量與效率，降低制造成本和成本產(chǎn)生，就顯得較為重要了。在實際的生產(chǎn)中，新型車身成形技術(shù)包括了以下兩種。

（1）車身內(nèi)高壓成形工藝

與傳統(tǒng)成形技術(shù)相比較，內(nèi)高壓成形工藝可以提高變徑管、彎曲軸線異型截面空心和薄壁多通管等加工難度較高零件的生產(chǎn)效率，減少了零件加工中焊接變形問題，同時有助于零件截面封閉的提高。同時在研究中，我們還發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)的應(yīng)用可以很好地減少車身制造中的耗材，降低車身整體重量。正因這一技術(shù)具有以上優(yōu)勢，因此在北美等地區(qū)，這一技術(shù)經(jīng)常被用于制造轎車的副車架、散熱器支架、底盤構(gòu)件等復(fù)雜構(gòu)件，其技術(shù)應(yīng)用前景極好。但是需要注意的是由于這一技術(shù)的應(yīng)用需要使用大噸位液壓機(jī)作為合模壓力機(jī)，同時在我國這一技術(shù)依然處于試用階段，因此其生產(chǎn)與研發(fā)成本依然較高。

（2）車身熱成形工藝

熱成形與冷成形技術(shù)相比較，其技術(shù)特點在于在加工的構(gòu)件上形成一個變化著的溫度場，進(jìn)而使構(gòu)件組織和力學(xué)性能產(chǎn)生一定變化。在這種情況下構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力與溫度場既是共存又會產(chǎn)生相互藕合的形狀變化。這種技術(shù)主要用于車體板材構(gòu)件加工中。

2.2 車體焊接新技術(shù)應(yīng)用

焊接技術(shù)也是車體加工中最為常見的制造技術(shù)，但是傳統(tǒng)的焊接技術(shù)存在工作量大、控制精度差以及殘余應(yīng)力大等特點。因此新型焊接技術(shù)的應(yīng)用就顯得極為重要。

（1）車身激光焊接工藝應(yīng)用

將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于車身制造中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接技術(shù)可以很好的提高車身制造質(zhì)量與美觀性。這主要是因為激光焊接技術(shù)在車身焊接中具有以下四個主要特點。一是焊接速度快、深度大，同時焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力變形小。二是焊接精度高，可以進(jìn)行微小位置的高精度焊接，同時對于難以焊接位置也可以進(jìn)行準(zhǔn)確焊接。三是激光焊接對使用環(huán)境要求較小，使用適應(yīng)性較強(qiáng)。四是激光焊接可以實現(xiàn)多光束同時或多工位加工方式，提高了焊接的精確度。但是在使用中激光焊接也存在以下兩方面問題，一方面激光焊接使用精度較高，對技術(shù)人員操作與操作設(shè)備提出了一定要求。另一方面激光焊接設(shè)備成本較高，對使用造成一定壓力。

（2）車身等離子焊接工藝應(yīng)用

等離子焊接在車身制造中的使用具有以下四個優(yōu)勢。一是車身焊接強(qiáng)度得到了很大提升。二是焊接變形小，提高了車體的美觀性。三是等離子焊接車身防腐性高于傳統(tǒng)焊接方法。四是焊接效率快，提高了車身生產(chǎn)效率。目前這一技術(shù)已在我國一汽大眾在國產(chǎn)奧迪A 4 L焊接生產(chǎn)線上得以使用。

[1]王磊師德欽李國亮.汽車車身設(shè)計及制造工藝新技術(shù)研究[J].河南省汽車工程學(xué)會會議論文集.2013-09-27.

[2]何小吉李紅雷.淺析汽車車身設(shè)計方法[J].黑龍江科技信息.2010(21).