汽車車身設計與制造工藝技術實踐探析

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

汽車車身設計與制造工藝技術實踐探析

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

汽車車身生產是汽車生產中的重要環節，也是汽車生產新技術研究的主要內容。本文結合車身設計于制造新工藝技術進行分析，將計算機建模、新型車體成形與焊接技術應用作為研究的重點，為車身設計與制造技術發展提供理論支持。

汽車車身;設計建模;制造新技術

隨著我國社會中汽車數量的增加以及國產汽車研發工作的開展，我國汽車自主設計與制造已經成為了我國汽車行業技術研究的重要內容。車身部分是汽車總體結構中重要的組成部分，也是汽車設計與制造技術研究的重要組成部分。因此如何創新車身設計與制造工藝技術，繼而提高國產汽車整體技術水平就成為了我們技術研究的重要內容。在這一研究中，我們以車身設計與制造新技術應用為主要內容，開展技術專項研究。

1 車身設計技術創新研究

在車身設計技術研究中，傳統的設計技術已經不再適應新型汽車設計要求效率與質量。因此我們針對傳統技術特點，開展了新型設計技術發展研究。在實際的設計過程在其主要過程包括了以下環節。

（1）車身計算機建模設計技術應用

隨著計算機應用以及三維模型技術的發展，為車身建模技術創新提供了發展機遇。利用計算機三維模型技術進行車身建模，其工作效率與質量有了很大提升。現在汽車設計中我們常用的建模軟件是CAD/CATIA復合建模軟件系統。這一技術的建模過程包括了以下步驟（1）根據目標與數據形成三維視圖。這一過程就是將車身設計需要完成的目標以及車體形狀、車門、車窗等各類建木所需數據輸入軟件系統，進而形成三維圖像的過程。之后再根據三維視圖展現出的車體效果進行設計修改（2）建模成功。在三維視圖基礎上，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）模型數據測試。CAD/CATIA類軟件一般都具有運動和應力的分析與校核測試工作，進而可以針對數據形成校核參考數據，為設計數據質量提升提供支持。（4）最終完成建模過程并發布數據。建模人員將校核檢查數據內容進行分析，進而通過軟件操作對模型進行修改，即可形成最終模型數據。最后建模人員將數據凍結，并最終發布。

（2)車身設計應考慮的問題

在模型設計過程中，技術人員需要考慮的問題較為復雜。我們將這些屬性內容進行匯總分析，將其概括為以下幾點。一是生產性能，即車身在生產過程中利于生產操作、質量控制、成本控制的開展，同時為汽車上路后的維護、修理、零件更換等工作的開展。二是使用性能，即根據汽車設計用途（跑車、客車、越野等）、乘客使用性能、適應公路條件等使用性能進行設計。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。四是經濟與環保，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，在提高駕駛者經濟效益的同時，提高汽車環保性能。五是車身內外飾裝飾情況。即根據車身的內外結構以及行駛特點，確定汽車顏色、體型、流線性、雨刷等構件以及內部裝飾情況等內容。

2 車身制造新工藝技術應用

在車身制作過程中，其常用的技術包括了成形技術與焊接技術兩個主要技術內容。在新的技術應用引導下，其主要技術包括了以下發展。

2.1 車身成形新技術應用

由于傳統的車身成形技術已經不再適應當今新型車身結構與材料特點，因此在制造過程中利用新型成形技術，提高車身制造質量與效率，降低制造成本和成本產生，就顯得較為重要了。在實際的生產中，新型車身成形技術包括了以下兩種。

（1）車身內高壓成形工藝

與傳統成形技術相比較，內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，我們還發現這一技術的應用可以很好地減少車身制造中的耗材，降低車身整體重量。正因這一技術具有以上優勢，因此在北美等地區，這一技術經常被用于制造轎車的副車架、散熱器支架、底盤構件等復雜構件，其技術應用前景極好。但是需要注意的是由于這一技術的應用需要使用大噸位液壓機作為合模壓力機，同時在我國這一技術依然處于試用階段，因此其生產與研發成本依然較高。

（2）車身熱成形工藝

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

2.2 車體焊接新技術應用

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

（1）車身激光焊接工藝應用

將激光焊接技術應用于車身制造中，代替傳統的焊接技術可以很好的提高車身制造質量與美觀性。這主要是因為激光焊接技術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，同時焊接中產生的應力變形小。二是焊接精度高，可以進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行準確焊接。三是激光焊接對使用環境要求較小，使用適應性較強。四是激光焊接可以實現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，對技術人員操作與操作設備提出了一定要求。另一方面激光焊接設備成本較高，對使用造成一定壓力。

（2）車身等離子焊接工藝應用

等離子焊接在車身制造中的使用具有以下四個優勢。一是車身焊接強度得到了很大提升。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焊接方法。四是焊接效率快，提高了車身生產效率。目前這一技術已在我國一汽大眾在國產奧迪A 4 L焊接生產線上得以使用。

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

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