汽車車身結構及設計(第六章)

1、汽車車身結構與設計北京理工大學機械與車輛學院林程 教授王文偉 副教授陳瀟凱 副教授2016第六章 車身結構設計現(xiàn)在的車身結構設計已經(jīng)由滿足車身結構的基本功能要求為主的功能設計逐步過渡到滿足車身結構的各項性能要求(如剛度性能、安全性、舒適性、可靠性與耐久性等性能) 為主的性能設計。主要內(nèi)容包括：1） 確定整個車身結構應由哪些主要載荷路徑和次要載荷路徑的構件組成、構件的幾何參數(shù)，以及如何布置和連接這些構件，使其成為一個連續(xù)的完整的受力拓撲結構。2）確定車身構件采取怎樣的截面形式，如何構成這樣的截面，及其與其他部件的配合關系；構件密封或外形的要求和殼體上內(nèi)外飾板或壓條的固定方法以及組成截面的各部分的

2、制造方法及其裝配方法等。3） 建立數(shù)字式全尺寸模型，形成初步的零件表，進行方案重量的初步估算，研究基本的裝配方法和制造方法，包括研究材料的選用和車身結構總成如何劃分為分總成和零件，車身裝配連接形式和裝配順序，確定定位參考系統(tǒng)和各種工藝孔等。4）在上述過程中，可利用CAE 方法同步進行車身結構性能的仿真與分析，包括剛度分析、模態(tài)分析、耐撞性分析、NVH 分析及耐久性分析等。第六章 車身結構設計第一節(jié) 概述一、車身結構拓撲設計車身骨架結構的拓撲設計(Topology Design) 是指車身結構中梁、柱等承載件的空間布置形式，是車身概念設計中首先要完成的工作。車身結構的拓撲空間受車輛總體外形和內(nèi)部

3、布置要求的約束。構件的布置是否合理，可以通過簡化模型的載荷計算分析進行判斷，在這個階段，要研究結構拓撲模型和定義初始的幾何尺寸參數(shù), 而拓撲模型是研究構件幾何參數(shù)(如構件截面、接頭參數(shù)和板料厚度等) 的基礎。車身和底架結構拓撲車身結構載荷傳遞路徑車身結構由構件及其接頭組成的車身骨架和板殼零件共同組成，是承受載荷和傳遞載荷的基本系統(tǒng), 其中骨架結構設計決定了載荷的傳遞路徑。車身前部敞開部分、散熱器框架、中段乘坐室部分、后部行李艙傳力特性。構件布置設計時，尤其要注意乘客室與前部敞開部分相連接區(qū)域剛度的加強，如縱梁到門檻的扭矩盒、前鉸鏈柱上端的前指梁、斜梁或接頭圓角的設計。結構件的布置應使通過前縱梁

4、的力流分散地過渡到前圍板區(qū)域及地板和門檻。車身結構載荷傳遞路徑在前縱梁的后面，即底架總成的中部，其支撐結構主要是門檻梁和與地板焊接在一起的橫梁。橫梁布置的位置往往取決于座椅的布置，主要用于加強左右門檻之間的聯(lián)系，固定座椅和加強地板的中間通道，并用于承受側(cè)向碰撞力。有利于提高地板的縱向抗彎能力，并便于地板下傳動軸和排氣管等的布置。地板總成的后部零件承擔著后懸架傳來的力，這些力主要由后縱梁和后地板分擔。后縱梁與乘客室的連接，原則上與前縱梁相同，即將載荷分流是有利的。車身結構載荷傳遞路徑乘客室上部的框架結構由側(cè)圍總成、前/ 后風窗框、前圍板/ 后隔板及車頂梁構成，并焊裝上頂蓋。側(cè)圍在車身整體彎曲剛性

5、中起重要作用。前圍板、后隔板分別與前、后風窗框相連，具有很高的車身橫向抗剪剛度。對于階梯背式車身，車尾的后隔板由上部后風窗隔板和后座椅支承板組成，用于承受車身扭轉(zhuǎn)時的剪力。對于方背式或快背式，在扭轉(zhuǎn)時的剪力則主要由后部的框架來承受。車身構件的應變能計算車身結構構件布置應使車身構成一個連續(xù)完整的受力系統(tǒng)與合理的載荷路徑，結構中的載荷路徑合理與否，可以通過應變能(Strain Energy) 的計算進行檢驗。結構在載荷作用下發(fā)生變形，于是各部分將儲存一定的應變能(彈性勢能)。結構的構件儲存應變能的多少是衡量它承擔載荷多少的標志，可以用比應變能(應變能/ 質(zhì)量, 又稱應變能密度) 來表示。某轎車車身

6、構件的比應變能1風窗上橫梁 2風窗下橫梁 3風窗橫梁加強板 4縱梁1 5副車架 6支撐板 7前輪罩及與A 柱連接板 8儀表板橫梁 9落水桶 10前圍板橫梁 11前座椅橫梁 12帶前圍板的前地板 13A 柱 14B 柱 15C 柱前板 16C 柱后板 17門檻 18通道 19后縱梁 20后座椅橫梁 21穩(wěn)定桿支座 22后地板 23D 柱與輪罩連接板24后輪罩 25后翼子板 26后內(nèi)板 27上后橫梁 28下后橫梁 29車尾后封板 30車頂框 31車頂 32風窗玻璃圖中實線為無風窗玻璃時，點畫線為有風窗玻璃時，水平虛線表示平均應變能。應變能分析從有限元分析軟件顯示的結構應變能圖，可大致看出車身結構中

7、各點的相對應變，并可由構件的應變能與結構總應變能之比來表示構件的“承載度”。車身扭轉(zhuǎn)時的總應變能為：如果總應變能小，則說明車身剛度足夠大，或材料沒有被充分利用，可以將比應變能小的構件取消或減薄板厚，以便減輕重量。應變能大的區(qū)域是高負荷區(qū)，一般這里變形也較大，因此對車身剛度影響較大，要考慮是否需要加強。為了最大限度地發(fā)揮材料的效用，應該盡可能使材料在結構中的分布與各處的應變能成比例，使比應變能均勻化。12xWT式中， 為對應Tx 的車身扭轉(zhuǎn)角。二、車身骨架結構設計車身骨架中的桿件可分為三類：1）功能所要求設計的，如門柱、窗柱、門檻、風窗框上下橫梁等；2）加強用的，如車頂橫梁、底板加強橫梁、車門防

8、撞鋼梁等；3）為安裝附件而設置的非承載件。如頂蓋上為安裝頂窗而設置的框架等。1）、2） 類是車身的主要承載件，應有足夠的剛度和強度，并構成一個連續(xù)完整的受力系統(tǒng)。(一) 車身骨架剛度設計車身特別是承載式車身幾乎承載了轎車使用過程中的所有載荷，車身的剛度特性具有舉足輕重的作用。車身剛度不合理，將直接影響車身的結構可靠性、安全性、NVH性能等關鍵性能指標。高剛度車身不僅有利于懸架的支持，使汽車系統(tǒng)正常工作，而且有利于改進振動特性。轎車車身剛度已成為車身行業(yè)內(nèi)公認的一項重要指標。通常認為車身結構有足夠的剛度，也就具有了足夠的強度，扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度應同時考慮，有時還要考慮車身尾部彎曲剛度。某轎車各主

9、要部件的剛度貢獻率白車身在整車中的剛度貢獻率最大。如該車在扭轉(zhuǎn)剛度中，白車身的剛度貢獻率達64%，而前懸架橫梁、前風窗和后背門有超過10% 的貢獻率，其他部件(指儀表板、發(fā)動機蓋、保險板、護板、座椅等) 貢獻率很小, 為5%，而穩(wěn)定桿由于布置在前懸架前面，所以對整車的剛度貢獻率為負值。地板的中間通道構件地板的中間通道構件在實例中對整車的彎曲剛度貢獻率為8，扭轉(zhuǎn)剛度貢獻率為7，貢獻來自于它有約束通道橫向張開變形的通道橫向構件?？梢?，增加通道橫向構件能使通道更好地起到承載結構件的作用。(二) 桿件截面設計車身桿件大多是由薄板成型件組成的，桿件的截面形狀可分為閉口和開口兩類，截面形狀和尺寸對其截面特

10、性有很大影響。與桿件剛度有關的截面特性是慣性矩和極慣性矩（扭轉(zhuǎn)慣性積）等轎車車身桿件的截面形狀非常復雜，為了計算截面特性，首先要劃分區(qū)段(長l、厚度t)，用截面中的區(qū)段連接點的坐標值定義截面形狀，按公式進行計算。截面特性比較對于閉口截面，中線周長一定，板料厚度一定，極慣性矩Ip 與A 的平方成正比，而截面形狀無獨立意義， 所圍面積大小則很重要。圓形截面對抗扭最有利，矩形截面中，正方形抗扭能力最高，當矩形兩邊之比h / b 2 時， 扭轉(zhuǎn)剛度明顯下降。某轎車車身骨架的截面示例(三) 接頭設計車身結構中兩個以上承載構件相互交叉連接的部位稱為接頭。車身結構的內(nèi)力通過接頭傳遞，在傳力的過程中，接頭的變

11、形影響整個車身結構的變形。接頭剛度白車身結構總成是由承載構件、接頭和板殼焊接組成的。構件的截面特性、接頭的剛度和板殼的形狀、板厚都影響車身的剛度，而且接頭在很大程度上決定整個車身的剛度和振動模態(tài)，因而影響車身的NVH 性能和耐久性。一般選擇物理意義明確的接頭剛度作為設計參數(shù)，包括接頭各分支(腿) 的扭轉(zhuǎn)剛度、內(nèi)/ 外剛度、前/ 后剛度或上/ 下剛度。這三個設計參數(shù)影響車身的整體剛度，如內(nèi)/外剛度值對白車身結構的總體扭轉(zhuǎn)剛度影響較大。(四) 骨架結構中的應力集中當受力桿件的截面發(fā)生突變時，就會由于剛度突變而引起截面變化處的應力集中。是車身結構損壞的原因之一，因此在結構設計時，要避免截面急劇變化，

12、特別是要注意加強板和接頭設計時剛度的逐步變化。板厚對應力集中的影響縱橫桿件接頭設計設計接頭的形狀和連接強度，可采用角板等連接方式，以擴大連接的面積，減小應力集中。 接頭的鉚釘數(shù)量和布置、焊縫長短和布置都應恰當。理論上, 各桿截面的彎曲中心的軌跡最好相交于一點，以免產(chǎn)生附加載荷。三、車身板殼零件設計車身的大型板殼零件可分為兩類:1) 外覆蓋件：如車身頂蓋、發(fā)動機蓋外板、門外板、翼子板等。對這些零件的要求是：表面光滑，棱角線條清晰，與相鄰部件棱線吻合，完全符合造型要求，而且要有一定的剛度。2) 內(nèi)覆蓋件：如前圍板(發(fā)動機擋板)、地板、發(fā)動機蓋內(nèi)板、門內(nèi)板等, 即在車身外表面看不見的內(nèi)部大零件。這些

13、零件的剛度要足夠，零件上的裝配尺寸要準確。車身板殼零件加工車身板殼零件輪廓尺寸都較大，零件形狀多為空間復雜曲面，有各種各樣的截面和翻邊形式以及不規(guī)則的輪廓尺寸，使用的材料大多是具有良好拉延性能的優(yōu)質(zhì)鋼板，鋼板厚度為0.7 1.2mm。大量生產(chǎn)的準備周期長，投入成本高。板殼零件剛度設計板殼零件時，尤其要注意提高零件的剛度，并考慮如下幾點：板殼零件的剛度取決于零件的板厚及形狀、曲面和棱線等的造型，拉深成形過程中零件材料的冷作硬化對提高剛度有利，平直的零件造型是不可取的。可在內(nèi)部大型板件和不顯露的外覆蓋件上沖壓出各種形狀的加強筋。筋的剛度主要取決于它的形狀。為防止拉深時破裂，深度不宜太大，原則上應滿

14、足板料拉深成形所允許的條件。加強筋的布置四、車身結構耐撞性設計車身結構耐撞性實際上就是車身結構承受碰撞的能力、變形模式以及吸收碰撞能量等綜合能力的體現(xiàn)。車身結構的耐撞性設計的核心內(nèi)容就是要合理組織車身結構各部分的剛度。1、耐撞性設計的主要內(nèi)容車身結構剛度組織：合理布置車身的主要承載結構（如主要的梁結構和接頭結構），并合理配置它們的剛度。合理組織結構的吸能：主要吸能部件吸收主要的碰撞動能，次要吸能部件少量吸能，并使盡可能多的結構參與吸能，以提高材料的使用效率。合理組織碰撞載荷的傳遞：即合理設計碰撞載荷的傳遞路徑。車身結構剛性設計：車身結構剛性設計的目的是減小乘員艙在各種碰撞形式中的變形，保證乘員

15、生存空間。車身結構吸能設計：在正面和后面碰撞中，允許通過車身前部或后部結構的變形來緩沖撞擊，并減小碰撞過程中車身的減速度。考慮新材料和新工藝的使用，恰當?shù)貞每梢詭硇阅芨倪M、結構輕量化、節(jié)約成本等多種好處。2、正面碰撞時車身結構耐撞性設計當車身遭受正面撞擊時，前部的吸能緩沖區(qū)利用強韌的吸能材料盡可能多地通過變形吸收因撞擊產(chǎn)生的巨大能量，同時利用結構上的受力連續(xù)，未被吸收的沖擊能量被分散到整個車身, 使乘客艙的框架受力相對均勻，保持其完整性或僅發(fā)生微小的形狀變化，并以褶皺、加強筋等形狀預先設置出材料的變形趨勢，避開可能發(fā)生對乘員不利的危險變形，減少正面碰撞導致對駕駛艙的侵入和保持相對較低的碰撞

16、減速度，以保證乘員的安全。(1) 車身前部結構耐撞性設計在進行耐撞性設計時，應充分發(fā)揮主要吸能部件縱梁的作用，使它們吸收多數(shù)的碰撞動能。通常的碰撞事故中，車身前部和后部的大多數(shù)梁結構經(jīng)常發(fā)生的是軸向壓潰和彎曲的聯(lián)合變形。對于吸能而言，軸向壓潰被認為是效率最高的變形模式，彎曲變形是一種吸能效率較低的變形模式。薄壁梁軸向壓潰變形的產(chǎn)生預壓縮技術觸發(fā)結構薄壁梁的彎曲變形與塑性鉸產(chǎn)生塑性鉸的要素主要有兩個：一個是梁的某個部位受到彎矩的作用；另一個是彎矩的作用引起了屈服。因此, 為了防止產(chǎn)生塑性鉸變形，應當從如下方面采取措施：（1）減小受彎部位所受的彎矩；（2）通過設置加強板等方法增加受彎矩部位的彎曲剛

17、度。前端布置觸發(fā)結構為了減小受彎部位所受的彎矩，應盡量使薄壁梁的軸線為直線。在梁的前端布置觸發(fā)結構以降低第一個峰值壓縮載荷，可以減小受彎部位所受彎矩的最大值。也可以利用彎曲變形模式來提高汽車的耐撞性，如利用彎曲變形時產(chǎn)生的塑性鉸引導發(fā)動機艙中剛硬的動力總成向下移動，以減小因動力總成撞擊較薄弱的前圍板引起的對乘員艙的侵入。(2) 乘員艙的耐撞性設計一條是通過乘員艙底部縱梁和門檻梁向后傳遞, 這條路徑承受縱向力的能力最大。因此，通常在其前端布置主要的吸能部件, 如前縱梁。在碰撞中, 縱向力經(jīng)前縱梁、門檻梁和乘員艙底部縱梁向后傳遞。當前部結構的壓縮變形較大時，前輪參與碰撞，縱向力經(jīng)前輪、鉸鏈柱下部結

18、構和門檻梁向后傳遞, 這樣可以防止前部結構繼續(xù)變形而使動力傳動總成撞向乘員艙。另一條路徑是縱向力經(jīng)前指梁和鉸鏈柱、A 柱、車門及其抗側(cè)撞梁和門檻梁而向后傳遞。此路徑上較大的載荷會導致前門框的較大變 使碰撞后車門開啟困難，因此該路徑前部結構的吸能能力通常較小。載荷向后傳遞路徑考慮因素縱向的梁結構是乘員艙前部結構中的主要吸能部件。縱向壓縮剛度大的結構，在吸收相同碰撞動能的情況下，對后部支撐結構的作用力也大。如果乘員艙某個部位可以承受較大的縱向力，則可以在其前端布置縱向壓縮剛度較大的吸能結構或引導縱向壓縮力由此向后傳遞。在縱向力向后傳遞時，應盡量通過多個結構對其進行分流，一方面可以增強對前部傳遞來的

19、縱向力的支撐能力，另一方面可以降低對各分支結構剛性的要求。乘員艙設計剛度為了滿足為前部吸能結構提供牢固支撐的要求, 應將乘員艙設計得剛度大一些。如前縱梁與門檻梁間過渡結構的剛度、門檻梁的軸向壓縮剛度、A 柱與鉸鏈柱的接頭、A柱上接頭和鉸鏈柱下接頭承受縱向力的剛度。為了在偏置碰撞中更有效地發(fā)揮兩側(cè)結構的能力，采用彎曲剛度較大且與端部結構聯(lián)接剛度大的前風窗下橫梁和儀表板安裝橫梁。乘員艙結構剛度不應隨著變形的增加而突然減小，因為在碰撞速度更大的時候，需要通過乘員艙變形進一步吸收剩余的碰撞能量。3、側(cè)面碰撞時車身結構耐撞性設計由于發(fā)生側(cè)面碰撞時乘員艙允許的壓縮空間有限, 所以車身結構側(cè)面耐撞性設計應以

20、提高乘員艙剛度、減小乘員艙變形為主要目標。 在設計側(cè)向撞擊力在車身結構中傳遞的路徑時,，應注意幾點。1) 乘員艙橫向結構對側(cè)圍結構向車內(nèi)的運動或變形起到了重要的抵抗作用。2) 側(cè)圍結構自身的剛度對其向車內(nèi)的運動或變形也起到了重要的作用。3) 車門抗側(cè)撞梁和B 柱將側(cè)向撞擊力分流給側(cè)圍框架，并經(jīng)乘員艙的橫向結構傳遞到非撞擊側(cè)。如何將側(cè)圍結構組織成一個剛性的整體，對于減小車門對乘員艙的侵入非常重要。主要部件的耐撞性設計車門。通過設置抗側(cè)撞梁，可以將車門受到的載荷分散給兩側(cè)的立柱，減小車門受撞擊區(qū)域的變形。要防止碰撞過程中抗側(cè)撞梁出現(xiàn)受彎失穩(wěn)。車門抗側(cè)撞梁與車身結合為一體，有利于將車門所受的撞擊力有

21、效地傳給兩側(cè)的立柱。主要部件的耐撞性設計B柱。B柱抵抗向車內(nèi)彎曲變形的彎曲剛度非常重要，要設計得足夠大。B柱各截面形狀很復雜，在各截面處抵抗彎曲的能力是不同的，如果分布不合理，在撞擊中B柱會產(chǎn)生受彎失穩(wěn)。通常B柱中段受到的彎矩較大。為防止因局部進入塑性變形階段而產(chǎn)生塑性鉸，通常采取加強措施。主要部件的耐撞性設計門檻梁。側(cè)撞時門檻梁的變形主要是向車內(nèi)側(cè)的彎曲變形。為防止這種變形，門檻梁中部受到側(cè)向撞擊力后向車內(nèi)變形的彎曲剛度大小和分布都很重要，可以使用加強板、填充發(fā)泡材料等。主要部件的耐撞性設計接頭結構。為了防止出現(xiàn)鉸鏈效應，應當提高接頭結構的剛度，以使側(cè)面撞擊載荷可以通過接頭結構傳遞給其他主要

22、承載結構。為了提高接頭結構抵抗來自分支的彎矩的能力，應當提高接頭結構在此分支方向的彎曲慣性矩或通過更換材料提高其允許的最大正應力。通?？梢圆扇〉拇胧┌ǜ淖兘孛嫘螤?、改變板厚、布置加強板和使用填充材料等。另外，也可以考慮工藝方面的措施，如使用激光拼焊技術、激光焊接技術等。主要部件的耐撞性設計乘員艙底部橫向結構。在側(cè)面碰撞中，乘員艙橫向結構對側(cè)圍結構起到了支撐的作用，起主要作用的是橫向的梁結構，如頂蓋橫梁、前風窗下橫梁、儀表板安裝橫梁和地板橫梁等。從車身結構抗側(cè)面碰撞設計要求的角度，應當提高它們的剛度并防止在受到軸向載荷時發(fā)生彎曲失穩(wěn)。4、后面碰撞時車身結構耐撞性設計低速的后面碰撞：減少因維修帶

23、來的費用。當碰撞速度較大時，希望降低車身的減速度以降低乘員受傷害的可能，并希望乘員艙的變形小。將后部結構設計得軟一些，即通過設置吸能結構緩沖撞擊可以實現(xiàn)這些要求。為了防止后面碰撞中由于后部結構變形對燃油箱的擠壓，通常將燃油箱布置在壓縮變形區(qū)之外。當車輪參與碰撞時，后輪前面一條新的、剛度較大的載荷路徑開始參與對撞擊的抵抗，車身后部結構的壓縮量一般不再明顯增加，所以許多轎車的燃油箱被布置在后輪的前面。后面碰撞力向車前方傳遞的路徑后部撞擊力向車前方傳遞的路徑通常主要有兩條， 第一條由后保險杠，經(jīng)后縱梁傳遞給門檻梁；第二條由后車輪后部結構，經(jīng)后車輪傳遞給門檻梁。對于第二條載荷路徑，由于當輪胎參與碰撞后

24、， 它與其前面軸向剛度較大的門檻梁接觸，導致對撞擊的抵抗明顯增加，所以碰撞吸能區(qū)通常被布置在后車輪后部，而將后輪作為變形限制器加以利用。后縱梁是后部結構的主要吸能部件，還要考慮備胎的影響。車身輕量化使后部長度有變短的趨勢，應當提高后部結構吸能的效率，還要控制后縱梁的變形模式，防止發(fā)生嚴重的彎曲變形。5、滾翻時車身結構耐撞性設計車頂變形引起乘員生存空間喪失是滾翻事故中乘員傷害的主要原因之一。因此，針對滾翻進行耐撞性設計時，減小車頂?shù)淖冃问窃O計的重點。翻滾時地面給車頂?shù)妮d荷都是通過車門立柱及相應接頭傳遞到剛度相對較大的車身底部和前、后圍結構。為了減小車頂結構在滾翻中的變形，應當通過立柱、車頂邊梁/

25、 橫梁和相應接頭結構組成的框架整體抵抗車頂受到的載荷。合理組織框架的拓撲、合理匹配框架各部分的剛度、防止失穩(wěn)、提高立柱和車頂邊梁/ 橫梁的彎曲/ 軸向剛度以及接頭對各分支彎矩的抵抗剛度。6、低速碰撞時車身結構耐撞性設計為了在低速碰撞時減少因撞車帶來的維修費用，應當在汽車前端設置低速吸能區(qū)。低速吸能區(qū)一般由能量吸收式保險杠構成，也可以在其后部和前縱梁之間再布置低壓縮剛度的結構，與主要結構的連接是可拆卸的方式。吸能式保險杠由保險杠外板、能量吸收體和骨架構成。能量吸收體的種類有泡沫材料、蜂窩材料、波紋管和筒狀油液緩沖器等。7、撞行人時車身結構耐撞性設計為了減輕對行人的傷害，應當對車身結構相應部位進行

26、軟化或在其周圍使用能量吸收材料。具體措施包括：為減輕行人與汽車一次碰撞的傷害，應當對保險杠、前散熱器罩和發(fā)動機艙蓋前端等部位進行軟化。為減輕行人與汽車二次碰撞的傷害，應在發(fā)動機艙蓋和風窗玻璃周圍使用能量吸收材料。五、車身結構的防腐設計車身結構的防腐設計是保證車身防腐性能的關鍵，直接影響其防腐措施的效果。設計要使結構能阻止腐蝕介質(zhì)侵入或積存在結構縫隙間、凹形構件和封閉結構內(nèi)部，在容易積存水的部位應設置排水孔，設計成易排水、易干燥的結構。典型的防腐結構設計第六章 車身結構設計第二節(jié) 車身結構材料車身結構所用材料傳統(tǒng)的車身結構所用材料主要為普通低碳鋼板，隨著輕量化要求越來越高，高強度鋼、鎂鋁合金、復

27、合材料等新型輕量化材料在車身結構中的應用越來越多。白車身鋼板材料的合理選用，對車身產(chǎn)品的性能設計和產(chǎn)品制造工藝起著重要的作用。除了必須保證適當?shù)膹姸鹊绕囀褂靡笸?，更重要的是必須滿足成批或大量生產(chǎn)冷沖壓工藝和裝配工藝的要求。諸如鋼材沖壓性能、化學成分、金相組織、力學計能、表面質(zhì)量、板厚公差精度及產(chǎn)品結構的幾何形狀等，都影響制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量。低碳鋼力學特性彈性變形的上限就是材料屈服的開始。一般零件最大許用應力必須比屈服點適當?shù)鸵恍?。彈性模量E是材料剛度的度量（單位為MPa）。到了屈服點就是塑性變形的開始，應變增大加快；塑性變形的最高點即強度極限，在這之前有一段硬化區(qū)。強度極限和斷后伸長率既反

28、映了變形能力，也是能量吸收能力的一個度量（如撞擊能量的吸收）。此外，材料特性還與變形速度有關。材料塑性變形與沖壓工藝冷沖壓鋼板是以金屬的塑性變形為基礎的加工方法，材料的沖壓成形性能主要是指可塑性。伸長率是衡量塑性變形能力的指標。塑性和強度是互相矛盾而此消彼長的，可以通過選用冷加工、熱處理及合金化等方法來尋求強度和塑性的合理匹配。不同結構的沖壓件對材料的要求是不同的，如對于變形工序（如壓彎、拉深、成形、翻邊等），一般要求較低的屈服點，目的是減少材料在沖壓后的回彈。對于沖裁工序，為了獲得良好的剪裁截面，反而希望屈服點稍高一些。對于變形復雜的工序（如深拉深，或拉深與翻邊成形復合工序），則對材料性能具

29、有更多、更嚴格的指標要求。汽車冷沖壓用鋼板汽車冷沖壓用鋼板分為冷軋鋼板和熱軋鋼板。熱軋鋼板是在溫度大于800時軋制而成的，它的可加工性不如冷軋鋼板，板材厚度一般在1.26.0mm之間。板厚為1.21.4mm的熱軋鋼板主要用于車身下部構件、內(nèi)護板、車門內(nèi)板等，大于1.6mm以上的用于結構加強板和鉸鏈等。冷軋鋼板開始也是熱軋的，然后在酸洗槽中去氧化皮，在常溫下由軋機軋制而成的。由于冷軋鋼板比熱軋鋼板沖壓加工性能好，可以保證嚴格的厚度公差，且表面美觀，在汽車上應用較多。車身沖壓件的成形分類及鋼板型號的選擇我國汽車行業(yè)將沖壓成形工藝劃分為深拉深成形、脹形- 深拉深成形、淺拉深成形、彎曲成形和翻邊成形五

30、大類。3、表面鍍鋅鋼板為了防止腐蝕，提高車身材料的抗高溫、抗氧化能力，對鋼板進行表面處理非常重要。在各類環(huán)境中，鋼的腐蝕率約為鋅的330倍。有些轎車車身幾乎全部的重要沖壓件都采用鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板具有優(yōu)異的防腐性，表面美觀，但焊接性和涂裝性不如未經(jīng)鍍層處理的鋼板好。當涂層超過 ，就不易保證其成形性和焊接性。由于潤滑性，深拉深時的加工更加困難。通過不同的鍍層的方法（電鍍鋅方法或熱鍍鋅方法，合金電鍍方法或合金化熱鍍方法）會得到不同的鍍鋅鋼板性能。其中，合金電鍍鋅鋼板具有各項性能均為優(yōu)或良的綜合性能，可大量應用。二、高強度鋼高強度鋼（High Stress Steels，HSS）是在普通碳素鋼的基礎上

31、加入少量合金元素制成的。這種鋼板的生產(chǎn)成本與普通碳素鋼板相近，但由于合金元素的強化作用卻使其抗拉強度比普通鋼板高得多。汽車用鋼按照其強度可分為軟鋼、高強度鋼、超高強度鋼。根據(jù)國際鋼鐵協(xié)會的定義，將屈服強度小于210MPa 的鋼稱為軟鋼，屈服強度在210 550MPa 的鋼稱為高強度鋼(HSS)，屈服強度高于550MPa 的鋼稱為超高強度(UHSS) 或先進高強度鋼(AHSS)。汽車用鋼伸長率和屈服強度的關系高強度鋼特性高強度鋼是車身輕量化后保證碰撞安全的最主要材料，高強度鋼的用量直接決定著車身輕量化的水平。使用高強度鋼的具體優(yōu)點如下：（1）加工硬化（或應變硬化率）比普通鋼板高，可以吸收更多的沖

32、擊能量，因此用于底架的前后縱梁等處和要求高強度、耐久性部位，可以提高汽車的安全性。（2）可減輕零件的重量。若鋼板的強度提高4050MPa，車身外板制件的板厚可減小1015，車身內(nèi)部制件的板厚可減小20左右。（3）用于車身外部件，除了可減薄零件的厚度外，由于具有烘烤硬化性，在經(jīng)過油漆烘烤后，還可以增強零件表面硬度，提高外表面制件的抗凹陷性能。高強度鋼應用國際鋼鐵協(xié)會于19942002年先后開展了超輕車身（ULSAB）、超輕覆蓋件（ULSAC）、超輕車身-先進車身概念（ULSAB-AVC）研究項目，以車身輕量化為目標，通過車身的整體設計來實現(xiàn)車身輕量化的最大潛能。在ULSAB項目中，高強度鋼使用達

33、到了64%，而在ULSAB-AVC項目中，幾乎100%的部件都是用了高強度鋼，約有80%為先進高強度鋼。20082010年，國際鋼鐵協(xié)會又完成了FSV項目，其開發(fā)的白車身結構中，97%為HSS和AHSS，與對標車型相比減重102kg（對標車重290kg），減重比例約為35%。FSV項目中采用的各種高強度鋼三、鋁合金鋁合金的分類及其特點：作為有效的結構材料，純鋁有很好的防腐性能，但力學性能太低。當加入少量的其他合金元素后，物理性能就會大大提高。鋁合金是轎車上應用最廣泛的輕質(zhì)金屬材料。鋁合金的密度大約為鋼鐵的1/3，其有良好的吸振性能，在減輕重量的同時，可以明顯提高碰撞安全性，使得汽車前部的變形區(qū)

34、在碰撞時會產(chǎn)生褶皺，吸收大量的沖擊力，從而保護了后面的乘坐區(qū)。已超過鑄鐵成為僅次于鋼的第二大汽車材料。鋁合金材料及特性鑄造鋁合金是直接用鑄造方法澆注或壓鑄成零件或毛坯的鋁合金，其合金元素的含量比較高。主要用于制造殼體類零件和發(fā)動機部件以及保險杠、輪輞、發(fā)動機框架及制動盤等非發(fā)動機結構件。變形鋁合金是經(jīng)熔煉鑄成鑄錠后, 再經(jīng)過擠壓加工形成的各種型材、棒材、管材和板材。變形鋁合金中合金元素含量比較低。主要用于制造保險杠、發(fā)動機蓋、車門、行李艙蓋等車身外覆蓋件，車輪的輪輻、輪轂罩、車輪外飾罩、熱交換器、車身骨架、座椅骨架、車廂地板等結構件以及儀表板等裝飾件。變形鋁合金按其成分和性能特點可以分為不能熱

35、處理強化鋁合金和可熱處理強化鋁合金。前者具備良好的耐蝕性，故稱為防銹鋁。后者合金元素含量比防銹鋁高一些， 通過熱處理能顯著提高力學性能。鋁合金在車身結構中的應用要在大量生產(chǎn)的車身結構中應用還需要很好地解決如下問題：由于鋁材抗拉強度、屈服強度和彈性極限都比鋼低，能否滿足相當于鋼車身的安全性、耐久性和NVH 性能。由于材料的伸長率大大低于鋼材，零件能否采用沖壓成形的加工方法。由于導電性、導熱性比鋼高很多，能否采用高速連接的電焊加工方法。鋁成本是鋼的5 6 倍，能否做到將車輛的成本控制在一個合理的范圍內(nèi)。若在限制成本的情況下要完全達到鋼車身的剛度和強度等性能，而且要滿足大量生產(chǎn)要求，制造加工必須是快

36、速、經(jīng)濟的。(1) 鋁板零件的成形性由于鋁板的伸長率比鋼低，鋁沖壓零件的拉深深度不能太深，彎曲半徑也必須大一些，一般取內(nèi)徑不得小于板厚。由于結構性能的要求，鋁沖壓件的板厚平均是鋼零件的1.5 倍，所必需的彎曲半徑可能要增加不少，因此用于夾持的焊接翻邊就需要寬些。對于鋁沖壓件，一般要求拐角處最小半徑是該部位拉深深度的1.75 倍。(2) 鋁車身結構的焊接鋁是一種高活化元素，容易氧化形成一層薄而硬的高電阻膜。這個氧化層使鋁具有很高的抗腐能力，但為了能夠適應電阻點焊，必須控制薄膜的厚度，并使薄膜有清潔的表面。現(xiàn)在鋁板生產(chǎn)時可以同時進行表面處理，控制氧化物的形成，使鋁的電阻點焊成為可能。鋁的高導電性和

37、高導熱性不利于電阻點焊，因為高導電性造成的熱量使鋁融化形成電容焊，而高的導熱性使熱量從焊點發(fā)散出去。由于焊點的抗剪強度遠高于抗拉強度，因此應盡量使焊點承受剪切。鋁焊點承受剪切載荷的能力大約相當于鋼焊點的50%。(3) 鋁結構的其他連接方法焊- 膠連接。這是一種用膠粘劑輔助點焊的連接方式。膠粘劑敷于選擇好的點焊部位的翻邊中間，點焊時可穿透膠粘劑。自鉆鉚接。有多種機械緊固件用于輔助點焊連接，如鉚釘連接、鉚接- 粘結、壓鉚和自鉆鉚接等，其中自鉆鉚接的強度超過點焊，使連接強度有了很大改進。在具有表面保護層的高強度輕質(zhì)材料中應用，能夠?qū)崿F(xiàn)不同金屬材料的連接。(4)奧迪全鋁合金車身結構1993年，法蘭克福

38、車展上首次提出ASF概念，這是真正意義上的全鋁車身。1994年，日內(nèi)瓦車展上全鋁車身奧迪A8首次向全球推出第一代ASF車身。如今，奧迪的ASF技術，已經(jīng)運用于A8、TT、R8等眾多量產(chǎn)車型上。ASF車身在構造上遵循了仿生學原理，車身骨架由鋁合金擠壓型材和壓鑄零件構成。比如應用于車頂和車身側(cè)翼的鋁板都是互相咬合連接的，就像一副骨架中的每塊骨頭一樣，汽車的各個部件都將最輕的重量和最優(yōu)化的性能集于一身。奧迪TTTT車身結構在奧迪TT轎車車身結構中，采用全鋁車身，鋁材質(zhì)量140kg，占車身總質(zhì)量的69%。其中，鋁薄板63kg，占31%；鋁鑄件45kg，占22%；鋁擠壓材32kg，占16%。奧迪TT1.

39、8 TFSI的整備質(zhì)量僅1240kg，TT2.0 TDI的質(zhì)量1370kg，平均油耗只不過5.3L/100km。四、鎂合金鎂是比鋁更輕的金屬材料，密度只有鋁的2/3，鐵的2/9。但與鋁合金相比，鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分，但是在輕量化的驅(qū)動下，鎂合金的應用受到世界各大汽車生產(chǎn)企業(yè)的重視。鎂合金除具有較小的密度外，還有較高的比強度、比彈性模量和剛性，比強度約為鋁的1.8倍。有較高的穩(wěn)定性，穩(wěn)定的的收縮率，鑄件和加工件尺寸精度高。具有良好的阻尼系數(shù)，良好的減震降噪性能。電磁屏蔽性好，尤其適用于電磁干擾嚴重的電動汽車。與塑料相比，可回收性能好；切削加工性能極好；鑄造成形性能好，鎂合金鑄件最小壁厚可

40、達0.6mm，而鋁合金為1.21.5mm。鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金。汽車用的鎂合金材料目前以鑄造鎂合金為主，占汽車用鎂量的90%以上。變形鎂合金包括型材、板材等延性鎂合金，在車身上的應用有很大的潛力。五、復合材料復合材料是指將兩種或兩種以上化學性質(zhì)和物理性質(zhì)不同的物質(zhì)結合起來而制得的一種多相固體材料。復合材料通常由基體和增強體復合而成。復合材料按性能分類，可分為功能型復合材料和結構型復合材料。按基體分類，可分為高分子基(PMC)、金屬基(MMC) 和陶瓷基(CMC) 復合材料。按增強相的種類、形狀分類，可分為顆粒狀、層狀和纖維增強復合材料。纖維增強復合材料應用最多。復合材料用于車身的

41、優(yōu)點n質(zhì)量輕。復合材料的密度小，如玻璃纖維增強材料的密度為1.6 2.4 g/ cm3，用它制作車身可大大減輕質(zhì)量。n耐腐蝕，車身壽命長。復合材料均有不生銹、耐酸等耐蝕性好的特點,特別是玻璃纖維增強材料，幾乎同玻璃一樣具有不生銹和耐腐蝕的能力。具有高韌性和抗沖擊能力。如福特轎車用復合材料制造車身前部, 使碰撞力不再出現(xiàn)鋼結構車身中大的尖峰值復合材料用于車身的優(yōu)點n保溫隔熱性好。除碳纖維增強材料外，復合材料的導電、導熱能力差，所以能起到很好的保溫、隔熱作用。n成形性好。由于纖維增強材料(FRP) 的流動性和層壓性好，使車身表面可制成形狀各異的曲面, 既滿足車身外形的藝術造型要求，又減小了空氣阻力

42、。n車身部件大型化。應用復合材料可以制造集許多單一零件和功能于一體的多功能部件，或大型整體部件，從而減少零部件數(shù)量，簡化車身裝配工序，提高部件剛性和造型整體性。n著色性好。n材料利用率高。在車身上使用最多的復合材料是玻璃纖維增強材料(GFRP，俗稱玻璃鋼) 和碳纖維增強材料(CFRP)。玻璃纖維GFRPGFRP 與金屬材料相比：具有質(zhì)量輕，比強度、比剛度高，耐蝕性好等優(yōu)點。使用GFRP 的零部件主要有：車身外覆蓋件，如發(fā)動機蓋、車頂蓋、行李艙蓋、前圍護板、燈罩及保險杠等；車內(nèi)板制件，如輪罩(擋泥板)、門窗內(nèi)裝飾框等。碳纖維CFRP碳纖維由人造絲、瀝青、聚丙烯等原料制成。與GFRP相比，CFRP

43、密度低，抗拉強度高，耐蝕性、耐磨性好，有一定的減振和隔振性能（只是耐沖擊性、耐熱性較差）。CFRP用于汽車上是比較理想的，故廣泛應用于汽車的各類板件、殼體件，各種支架、托架和許多重要的結構件。寶馬公司2011 年發(fā)布的純電動轎車i3 采用CFRP 車身結構，使得整車質(zhì)量僅1250kg，比傳統(tǒng)純電動汽車減輕了250 350kg，同時實現(xiàn)了最高級別的碰撞安全保護。第六章 車身結構設計第三節(jié) 車身結構制造工藝性一、車身結構的劃分鋼結構車身大多是由數(shù)百個用普通低碳鋼板沖壓成形的零件裝配而成的，其裝配過程是：沖壓零件合件分總成總成。在進行車身設計時，需要相應地畫出零件圖、合件圖、分總成圖、車身焊接總成圖

44、和車身裝配圖。將車身整體形狀分成數(shù)塊能夠制造和裝配起來的零件稱為分塊。分塊決定了車身零件的形狀和輪廓尺寸，對車身零件的沖壓工藝和裝配工藝有很大影響，而且還影響車身結構的輕量化。轎車車身總成結構的劃分車身零件分塊考慮因素車身零件大型化：一般在鋼板寬度足夠、沖壓工藝允許以及設備條件具備的情況整體沖壓的門框外板下，應盡可能使零件分塊大些。車身零件分塊考慮因素分塊對制造精度的影響：不正確的車身零件分塊將影響產(chǎn)品的裝配精度，如門與門框之間的間隙要求，前、后風窗框的配合尺寸等，將會難以保證。如果結構是由內(nèi)、外板兩層組成的，則分塊時應使內(nèi)層及外層的分塊線錯開，其中一層若為整體沖壓結構，則能更好地控制裝配精度

45、。分塊線應盡可能與外部造型線相適應，并避免在圓弧面上分塊。二、車身生產(chǎn)工藝轎車車身的生產(chǎn)主要包括四大生產(chǎn)工藝：沖壓、焊裝、涂裝和裝配。承載式車身工藝如下：車身沖壓工藝：沖壓是指通過安裝在壓力機上的模具對板料施加外力，使板料產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定尺寸、形狀和性能的零件的加工方法。白車身焊裝工藝：是用焊接機器人或多點焊機把空心鋼板構件（車身骨架）與車身外板焊接成整體，個別部分也可用粘接、鉚接 或機械連接方式連接起來的方法。車身涂裝工藝：是指將涂料均勻涂覆在車身覆蓋件表面上并干燥成膜的工藝方法。車身裝配工藝：以車身為裝配基礎件，在生產(chǎn)線（總裝配線）上完成裝配車身內(nèi)外飾件和車身附件的方法。(

46、一) 車身沖壓工藝沖壓是一種優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的加工方法，生產(chǎn)效率高，操作簡便，便于實現(xiàn)機械化與自動化生產(chǎn)。它能制造出其他金屬加工方法所不能或難以加工的、形狀復雜的零件，且材料利用率高、節(jié)能。沖壓件表面質(zhì)量較好，便于后續(xù)表面處理。沖壓件有較好的互換性。但是沖壓生產(chǎn)的模具制造費用高，不宜用于單件和小批量的零件生產(chǎn)。1、沖壓工序的分類沖壓的基本工序分為材料的分離和成形兩大類。分離工序是沖壓過程中使沖壓零件與板料沿一定的輪廓線相互分離，并滿足一定的斷面質(zhì)量要求的工序。成形工序是板料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，以獲得所要求形狀和尺寸精度的零件的工序。車身制造工藝中常用的分離工序車身制造工藝中

47、常用的成形工序2、車身沖壓件的工藝分析沖裁：是利用沖裁模使材料從彈塑性變形開始，最后斷裂分離的一種沖壓分離工序， 它包括落料、切邊、沖孔等工序。從板料上沖下所需形狀的零件或毛坯稱為落料，在零件上沖出所需形狀的孔稱沖孔。2、車身沖壓件的工藝分析拉深：是利用拉深模將已沖裁好的平面毛坯壓制成各種形狀的開口空心零件。拉深所使用的模具與沖裁模不同，其凸模與凹模沒有鋒利的刃口，而具有較大圓角半徑，且拉深間隙稍大于板料的厚度，這樣拉深時便于金屬的流動。車身零件的拉深方向要保證凸模能完全進入凹模，不得有凸模達不到的負角。車身零件的拉深深度要恰當，爭取一次拉深成形。對于具有反拉深的覆蓋件，應盡可能加大這部分的圓

48、角半徑。要滿足加強筋不破裂的條件。L1為成型后剖面展開的材料長度， ，L為成形前剖面的材料長度； 為材料允許的伸長率。10.75LLL1Labc2、車身沖壓件的工藝分析彎曲：將板料、管料和型材完成具有一定曲率、一定角度和形狀的沖壓工序。薄板彎曲時，變形區(qū)外層金屬纖維承受拉深變形，隨著相對彎曲半徑 r/t（r為彎曲半徑， t為板厚）的減小，彎曲變形程度逐漸增大，外層邊緣纖維拉深變形不斷增大，當r/t減小到使外層金屬纖維拉深變形超過材料允許的變形程度時，外層纖維會出現(xiàn)裂紋，即彎裂現(xiàn)象。彎曲工藝實例彎曲件的回彈回彈是彎曲件質(zhì)量的主要問題之一。在外載作用下，彎曲產(chǎn)生的變形都由塑性變形和彈性變形兩部分組

49、成。當外載卸除后，彎曲件的塑性變形被保留下來，而彈性變形則完全消失，這時彎曲件會發(fā)生與加載時變形完全相反的變化，與模具相應形狀不一致，這種現(xiàn)象稱為彎曲件的回彈。在彎曲區(qū)壓制加強肋以增加完全變形區(qū)的剛度和塑性變形程度，在材料選用上采取彈性模數(shù)大、屈服極限小、力學性能比較穩(wěn)定的材料。其次，在模具設計時修正凸?；虬寄９ぷ鞑糠中螤詈统叽纾构ぜ貜椓康玫窖a償。骨架件和外覆蓋件的沖壓工藝車身骨架件的作用在于提高車身的剛度，并連接或固定內(nèi)飾件及其他零件。骨架件的特點是形狀復雜、沖孔多、零件易回彈及扭曲。因此，確定骨架件的工藝方案時，應根據(jù)它的特點設計，如合理安排沖孔的順序和考慮整形工序等。車身外覆蓋件的外

50、表面質(zhì)量要求嚴格，要注意采取有效措施，以避免隆起、起皺、劃傷、壓痕等外表面缺陷，確定合適的沖壓方向和合理布置拉延筋，盡量避免預切工序。(二) 車身焊裝工藝裝焊時，底架總成和側(cè)圍總成分別在各自的拼裝臺上焊裝，然后送到白車身裝配線上進行白車身拼裝。一個完整的白車身通過三段生產(chǎn)線完成裝配，第一段是底架總成焊接；第二段是側(cè)圍總成及頂蓋等其他相關零件與底架總成的焊裝；第三段是白車身安裝件（前、后罩，門和翼子板等可拆卸件）的安裝。車身焊接方法在傳統(tǒng)的汽車車身上廣泛采用的焊接方法是電阻焊。焊接時，搭接在一起的薄板（2或3層）通過兩個電極互相壓在一起，強大的電流通過電極的傳導，由金屬電阻產(chǎn)生的熱量熔化金屬，再

51、通過壓緊力將熔點互相連接在一起。電阻焊包括點焊、凸焊和縫焊等。點焊在薄板結構中應用最多，一輛轎車車身上的焊點多達30004000個。凸焊應用也很廣，車身上的固定件，如螺釘、螺栓、螺母與板件的焊接，或某些支架與板件的焊接，都可以采用凸焊形式。凸焊焊接的品質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，但被焊件需要預先加工凸起部分。縫焊多用于要求密封的部位。電焊型式(1) 點焊點焊是將車身板件已有的搭接接頭夾置于兩電極之間，同時壓緊、通電，利用電阻熱能熔化板材，故焊點的形成過程是熱- 機械(力) 聯(lián)合作用的焊接過程。點焊過程因機械化、自動化程度高、焊接速度快(通用點焊機焊接速度達60 點/ min，快速點焊機可達600 點/

52、min)，非常適合自動生產(chǎn)線的要求。點焊接頭時應注意由于鋼板焊點的剪切強度大大高于抗拉強度和分離強度, 所以應該努力使焊點承受剪切。在設計車身零件的連接形式時，應保證懸掛式焊鉗或固定式焊極對連接部位的接近方便性，因此連接件的結構形狀和接頭形式的選擇極為重要。對于難以接近的接頭， 必須采用特殊形狀的電極。被焊接的板料厚度的比值不應大于2.5 3，否則焊核將偏移向薄板一邊，容易擊穿。點焊焊點的布置在產(chǎn)品的合件或總成圖上要規(guī)定焊點的直徑和點距。最佳的焊點直徑約為 ，t為板厚（mm）。由于點焊時焊接電流不僅僅在兩個焊極之間流動，而且流過鄰近的焊點，點距越小，則分流電流就越大，焊接品質(zhì)就不容易保證。為了

53、獲得更高的結構焊接強度，必須控制最佳的焊點距。焊點布置離板邊太近會使加熱了的金屬被擠壓向一邊，從而削弱焊接強度。焊接翻邊的寬度一般取6t +8mm 最佳。焊點不應布置在圓角拐彎處或不甚平整的部位。盡可能少采用三層板的焊接結構。大型點焊結構的焊點應盡可能布置得對稱些。5.5 t對應不同板厚的焊接要求(2) 凸焊凸焊與點焊相比，其不同點是預先在板件上加工出凸點，或利用焊件上能使電流集中的型面、倒角等作為焊接時的相互接觸部位。焊接時靠凸點接觸，提高了單位面積上的壓力與電流密度，有利于將板件表面氧化膜壓破，使熱量集中，減小分流，減小了焊點中心距，一次可進行多點凸焊，提高了生產(chǎn)效率，并減小了接頭的翹曲變

54、形。在車身上，一般是將凸焊螺母(有凸點的螺母) 焊在薄板上，這樣在裝配時只需要擰緊螺栓即可，提高了裝配工效。（3）縫焊縫焊是用一對滾盤電極代替點焊的圓柱形電極，與工件作相對運動，在焊輪連續(xù)或斷續(xù)滾動并通以連續(xù)或斷續(xù)電流脈沖時，形成了一個個熔核相互搭疊的密封焊縫的焊接方法。(4) 釬焊釬焊是利用熔點比母材低的釬料(車身焊接中常用銅) 和母材一同加熱，在母材不熔化的前提下，釬料熔化并潤濕及填充兩母材連接處的間隙，形成釬縫。與熔化焊相比，由于釬焊加熱溫度較低，焊件的組織和力學性能變化較小，變形不大，接頭平整光滑，外表美觀，可連接不同的材料，生產(chǎn)率高，但釬焊焊縫的強度比較低。（5）CO2氣體保護焊CO

55、2氣體保護焊是利用CO2氣體作為保護氣的氣體保護電弧焊，其焊接熱量來自焊絲與工件間的電弧。因CO2氣體密度比空氣大，受電弧加熱后體積膨脹，所以CO2氣體保護焊在隔絕空氣、保護焊接熔池和電弧方面的效果相當好。CO2氣體保護焊具有焊接成本低、焊接效率高、適用范圍廣等優(yōu)點，而且抗銹能力較其他焊接方法強，焊縫含氫量低，抗裂性好。由于是明弧，便于觀察和控制焊接過程，有利于實現(xiàn)焊接過程的機械化和自動化，焊后不需清渣。焊接薄板時，比氣焊速度快，尤其是變形小，薄板可焊到1mm左右，間隙可小于0.5mm。(6) 激光焊接激光焊接屬于熔融焊接，以激光束為能源，沖擊在焊件接頭上。激光束可由平面光學元件（如鏡子）導引

56、，隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光焊接又屬非接觸式焊接，作業(yè)過程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，填料金屬偶有使用?？珊覆馁|(zhì)種類范圍大，亦可相互接合各種異質(zhì)材料。激光焊接的優(yōu)點激光焊接十分靈活，只需單面激光接觸, 而不再是雙面點焊。因此可用于地板與地板梁等焊槍難以伸及的閉口截面處的焊接。經(jīng)激光焊接形成的接頭強度高，可以提高車身結構強度和剛度。激光焊接的速度很快，最快可以達到20m/ min，提高了焊接效率。由于激光焊接是非接觸式焊接，一般距離鋼板10cm 以上，非常適合柔性化生產(chǎn)。激光拼焊可以將若干不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進行自動拼合和焊

57、接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿足零部件對材料性能的不同要求。激光焊接的缺點由于激光焊聚焦光斑小，對焊接結構的精度要求較高，因此提高了對焊接夾具的設計要求，從而也提高了投資。激光焊接設備本身的價格不菲，初期投資較大。如果產(chǎn)量受車型銷售影響無法大幅度提高，則激光焊接對于大規(guī)模、高速生產(chǎn)的優(yōu)勢則無法得到發(fā)揮。一旦產(chǎn)生焊接缺陷，其質(zhì)量的檢測和返修都較其他焊接方法困難。 3、車身裝焊生產(chǎn)線現(xiàn)代轎車白車身的裝焊生產(chǎn)線均已實現(xiàn)自動化，由焊接機器人完成，無需人工操作。焊接機器人：重復精度一般要達到1mm，弧焊機器人的重復精度一般要達到0.5mm。因此，沖壓件的質(zhì)量必須嚴格受控，至少每批工件的尺寸精

58、度應一致，夾具要能保證工件裝夾后的精度滿足機器人的工作要求。裝焊夾具：為了保證其裝焊質(zhì)量，在焊接過程中，零件不致錯位，特別是孔洞的尺寸、形狀和相互位置，必須采用適當?shù)难b配夾具予以保證。裝焊生產(chǎn)線：必須具有一定的柔性，讓多個車型能共線生產(chǎn)，從而降低成本。車身裝焊線主要分為貫通式和環(huán)形式兩大類。(三) 車身涂裝工藝涂裝是指將涂料均勻涂覆在車身覆蓋件表面上并干燥成膜的工藝。涂裝對汽車車身起防腐蝕保護和裝飾作用。車身涂料涂覆在車身表面時，能生成堅韌、耐磨、附著力強、具有各種顏色而且防銹、耐潮濕、耐高溫等多種功能的涂膜，某些涂料還能其防振消聲、隔熱作用。涂裝工藝體系汽車車身涂裝屬于多層涂裝，由于各種汽車

59、的使用條件不同，涂裝工藝也各不相同。國內(nèi)外汽車車身涂裝工藝可分為以下三個基本體系。涂三層烘三次體系，即底漆涂層+中間涂層+面漆涂層，三層分別烘干。外觀裝飾性要求較高的乘用車車身一般都采用這一涂裝體系。涂三層烘兩次體系，即底漆涂層+中間涂層+面漆涂層，底漆層不烘干，涂中間涂層后一起烘干。外觀裝飾性要求不太高的旅行車和大客車車身及輕型載貨汽車的駕駛室一般采用這一涂裝體系。涂兩層烘兩次體系，即底漆涂層+面漆涂層，無中間涂層，兩層分別烘干。中型、重型載貨汽車的駕駛室一般采用這一涂裝體系。典型的乘用車車身涂裝工藝1、前處理其目的是去除被涂件構成物之外的所有異物，使車身表面清潔并形成一層均勻的磷化膜，以保

60、證涂層具有良好的防腐蝕性能和裝飾性。處理方式主要有噴射式和浸漬式，現(xiàn)多為以浸漬為主、噴射為輔的處理方式。前處理最重要的工序是磷化，按組成磷化液的磷酸鹽分類，有磷酸鋅系、磷酸錳系和磷酸鐵系。磷化處理是利用磷酸的離解（平衡）反應在清洗（脫脂）過的金屬底材表面上析出不溶性的磷酸金屬鹽（磷化膜）的技術。磷化膜的功能是提高涂布在其上的涂膜（電泳涂膜）的附著力和耐腐蝕性。2、電泳(涂底漆)電泳涂裝工藝由電泳、清洗、吹干和烘干(涂膜固化) 等工序組成。此工藝采用一種專業(yè)涂料(簡稱電泳涂料)，將有導電性的被涂物浸在電泳涂料槽中作為陰極(或陽極)，再設置與它相對應的陽極(或陰極)，在兩極間通一定時間的直流電，在