汽車車身設計質量控制方法與應用探討

劉春陽 劉軒

摘 要：社會生活水平的提升，帶動了人們對出行方式的需求，汽車逐漸普及到生活的方方面面，但人們對汽車車身設計的要求也得到了極大的提升。在汽車制造的過程中，汽車車身設計作為汽車生產的重要環節，必須要給予充分的重視，促使設計人員提出符合社會大眾需求的汽車車身設計，對汽車車身設計質量的控制帶來幫助。汽車車身設計質量控制對于汽車車身的質量控制有著重要的作用，如果汽車車身設計質量控制工作不到位的話，會導致汽車在之后的生產過程中難以有效地完成既定的目標，造成汽車在最終的使用過程中具有嚴重的問題，因而汽車設計人員及生產者必須要對汽車車身質量控制方法進行深入的研究，確保汽車車身質量控制工作的有效完成。

關鍵詞：汽車；車身設計；質量；控制

汽車車身是人們可以不經過任何實際操作，僅憑肉眼就可以看到的。標準的外觀會給人留下良好的第一印象。因而汽車車身也就成為了代表汽車整體質量的門面。與此同時，汽車車身也對汽車整體的質量起著重要的影響作用。根據相關資料顯示，約四成的汽車出現質量問題主要是因為在生產過程中，車身存在尺寸偏差。由此看來，車身設計的精確度除了對汽車的美觀度有影響外更會影響消費者的使用安全。為提升汽車的品牌質量，車身設計的質量必須得到生產商的重視。

1.車身的作用及結構特點

車身的主要作用是載運乘客或貨物，相當于臨時住所或流動倉庫，是一個受到質量和空間限制的活動建筑物，其詳細作用因車而異。就轎車車身而言其作用概括起來有以下幾點：實現整車功能；為乘客提供舒適的乘坐環境；為乘客提供安全保護；減少空氣力；增強轎車的美觀性。車身的特點主要體現在車身的涉及面廣、車身材料種類多、車身造型發展迅速等幾個方面。車身的結構特點主要在于組成車身外形的各個零部件（即所謂的車身覆蓋件）的材料薄、尺寸大、形狀復雜且多為自由曲面。

2. 控制車身質量的方法

2.1 控制好模具質量

模具的精確度，將直接影響實際工作中，汽車的尺寸精確度。通常情況下，目前的的模具在設計過程，通常會依賴于電子計算機設備。在進行模具設計工作時，應注意使用先進的設計工藝進行完善的模具結構設計。首先，應合理地對汽車進行數學模型方面的分析，之后在通過工藝手段，不斷完善模具，進而制造出合乎標準的汽車車身。

2.2 改進車身組裝工藝

鋼板是汽車車身零件的主要構成材料，因而傳統的車身組裝大都會采取點焊工藝。但隨著科技的進步，鋁合金已逐步應用到車身材料中，此時點焊工藝已不再適合，基于這一點，汽車制造企業開始應用一些新的車身組裝工藝，比如溶融焊接、機械聯接、壓接、摩擦攪拌聯接等。實踐證明，這些新型組裝工藝能夠產生與點焊工藝相當甚至高于點焊工藝的聯接強度，車身組裝效果良好。以機械聯接工藝下的自穿鉚接工藝為例，該工藝能夠對材質不同的金屬板件進行聯接，而且不會對零件表面產生任何破壞，作業環境好，能夠產生較高的聯接強度，不會產生熱輻射、火焰及飛濺的火花；當然，該工藝也存在一些缺陷及不足之處，比如對設備專業性要求較高、聯接件表面不平整、鉚釘尾部比零件表面高、鉚釘輸送不方便等問題。

2.3 加強車身表面分塊的合理化

合理的車身分塊對車身質量的影響也是非常大的。條件允許的情況下，盡可能選用大體積甚至一體化的零件。現階段，汽車整體頂蓋以及整體側圍在車身制造過程中都得到了普遍的應用，所謂整體側圍是集成了傳統意義上分散制造的A、B、C柱，門檻、頂蓋邊梁及后翼子板，實現了零件的一體化。而對于車身其它部位的零件，也應盡量采取一體化的設計方式。相比分塊組裝工藝，一體化結構的零件設計與組裝工藝能夠節省設計圖紙與相關費用成本、提高車身焊裝尺寸及表面精度、提高管理效率，確保汽車車身質量得到有效的控制。

3. 車身的作用及結構特點

車身的主要作用是載運乘客或貨物，相當于臨時住所或流動倉庫，是一個受到質量和空間限制的活動建筑物，其詳細作用因車而異。就轎車車身而言其作用概括起來有以下幾點：實現整車功能；為乘客提供舒適的乘坐環境；為乘客提供安全保護；減少空氣力；增強轎車的美觀性。車身的特點主要體現在車身的涉及面廣、車身材料種類多、車身造型發展迅速等幾個方面。車身的結構特點主要在于組成車身外形的各個零部件（即所謂的車身覆蓋件）的材料薄、尺寸大、形狀復雜且多為自由曲面。

二、汽車優化設計的發展趨勢

為了設計的更好、更優，我們對車身進行優化設計。具體的優化理論參閱其它有關文獻。在這里，只考慮在扭轉工況下進行截面尺寸的優化問題，選用截面空間的尺寸為優化設計變量，因而對車身作了部分簡化處理。骨架結構基本為矩形鋼焊接而成，尤其是腰梁、窗立柱、上大邊、門柱這些主要受力構件，這對簡化計算機模型，暫時忽略螺栓、鉚接等這類局部應力復雜區域的影響較為理想。蒙皮對整車剛度和強度都有一定的影響，但基本上不承受剪切力，可以忽略不計。車身實際變形中包括了前后懸架的彈性變形引起的整車結構的剛體位移。在計算中，剔除了這一變形。就是把懸架處理成大剛性桿，放松在鉸接點處的自由度。后懸架鋼板彈簧處采用鉸支，前懸架對不同工況采用不同的支撐方式處理。由于本身的側傾角很小，這樣作對內力的影響不大。在靠的很近的接頭處，采用節點合并。同時，在剛架系統中，用等截面替換變截面，用直桿代替曲桿，用剛接頭代替螺栓、鉚接結構。最后得到的車身計算模型同上。經過優化計算后，車身質量為1870kg。質量減輕10.9%，效果較好。

一種新車型的開發，往往要經過設計-試制-試驗-改進設計-試制-試驗等二次或多次循環，反復修改圖紙，完善設計后才能定型，設計周期長，質量差，消耗大。目前，隨著測試技術的發展和完善，在汽車設計過程中引用新的測試技術和各種專業的試驗設備，進行科學實驗，從各方面對產品的結構、性能和零部件的強度、壽命進行測試，同時，CAD/CATIA等繪圖軟件在工程設計中的推廣應用，使汽車設計技術飛躍發展，汽車結構參數及性能參數等的優化選擇與匹配，零部件的強度核算與壽命預測。目前已在車身設計領域發揮出重要作用。

結語

汽車車身的精確程度會對汽車中體質量產生很大的影響。為了保證使用者的生命安全，也為了是汽車更好的服務與使用者。在汽車車身設計和制造過程中，一定要嚴格控制車身的質量，盡可能的減小車身存在的誤差，這樣才能夠避免可能出現的種種問題，進而推動我國汽車行業的發展。

參考文獻：

[1]林忠欽，金隼，王皓，等.復雜產品制造精度控制的數字化方法及其發展趨勢[J].機械工程學報，2013（6）.

[2]韓雙，石磊.汽車車身制造過程質量控制分析[J].科技致富導向，2015（1）.