汽车车身设计与制造工艺研究

熊礼明

（湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，湖南 长沙 410082）

当前汽车行业已逐渐呈饱和趋势，需通过新型技术和新型材料提升汽车的整体性能。工作人员在对汽车车身设计时，应依据其使用环境对车身进行分类加工，通过对车身的结构进行分析，采用新型材料对车身进行加工，提升车身的整体性能，依据成形技术和焊接技术提升汽车车身的稳定性。在对车身进行设计时，应将节能环保的理念渗透到加工工艺中，使汽车车身性能得到优化。

1 汽车车身设计问题探析

当前汽车作为人们出行的重要工具，技术的发展可提升汽车的性能。在对汽车车身进行设计时，应从多方面对问题进行考虑。首先应对其生产性能进行分析，在对车身加工生产过程中，以其操控性、质量性和经济性作为主要目标，进行对车身工艺的设计。其次应对使用性能进行分析，依据车身的实际使用途径进行具体设计，其包括客车、家用轿车、越野车等，并以形式道路作为辅助参考。再次对汽车安全性能进行分析，为乘客提供安全保障。最后以经济环保为理念，使汽车具有节能环保等特性，提升乘客资源利用率。车身的设计是不仅可为客户提供安全服务，还可依据其流线型的设置减少行驶过程中受到的空气阻力，减小汽车的能源消耗。

2 汽车车身设计与开发

（1）汽车车身的设计流程。汽车车身设计首先需要依据对车型的定义，如原车型平台，人机工程，造型风格等确认设计硬点，对车型的基本元素进行确立。其次利用计算机进行平面乃至立体的外观、内饰模型构建，油泥模型加工、评审，反复迭代直到风格达成一致，对造型A面进行冻结。随后通过对车身关键部位进行断面的2D结构设计设计及断面力学分析，进行性能对比、迭代，确立关键部位结构参数。再依据关键结构参数和造型A面形成初版的车身3D数据。

初版的车身3D数据还只是一个中间结果，接下来需要通过结构、力学、安全、NVH等一系列的标准要求或边界条件分析、校核验证，确保产品的性能、安全指标符合市场定义要求，最终才能定型车辆的3D数据模型。当然这个设计校验的环节中少不了对冲压、焊接、装配、涂装四大工艺的可行性和效率优化，以保障汽车能够顺利、高效的生产制造。

（2）汽车车身新形材料的应用。对车身整体设计流程进行分析后，应对车身构成材料进行研究。随着技术的不断发展，汽车车身结构技术已趋于成熟，因此在对车身进行优化时，应采取新型材料来完善车身整体结构。当前汽车在发展过车中，其整体性能的高低不仅取决于驱动系统和控制系统，其车身整体结构和车身材料也占据重要位置，通过对新型材料的应用，可提升汽车车身的稳定性。通过对IF钢板、软性钢板、涵磷性钢板等新新材料的引用可使优化车身结构。在进行对车身进行焊接时，需考虑焊接点的连接情况，为乘客提供安全保障，同时对汽车的外观进行优化。

在选取零部件材料时，应对汽车车门、横梁、ABC柱梁、保险杠、汽车发动机机盖等进行选取。首先应要求其具有高性能动态力学特性，使其具有较高的可延展性和刚性，其次应具备可焊性，在对材料进行焊接时，易于焊接接点的形成，使其可进行稳定连接，最后应具备高静态力学特性，增加汽车车身整体结构的可靠性。通过对零部件材料的选择，经过加工工艺的制作，可提升车身内部的结构力，可对外力形成阻抗作用。在选取新型材料时，应以MS系列、PHS系列和HSLA系列的材料进行选取。

（3）汽车车身的结构组成。汽车车身一般由下车体、前舱、侧围、顶盖及门盖等总成组成，车门在整体车身中占比较大，在进行设计时应以新结构和新型材料对其进行减重。当前汽车车门的主要结构一般为横架梁结构，并配备强度较高的钢板、铝合金和其他硬性材料来对车门形成减重，以高强度铝合金车门为例，其主要由外层铝合金板、内层铝合金板和框架组成。车身受到的荷载力大部分由车身框架承担，因此可提升整体框架的内应力，当其受到外力撞击时，框架可将外来冲击力进行结构内部的传导，并进行冲击力进行吸收。在对车门进行安装时，可通过其组装结构，对其进行模块化生产，提升工作效率。在对车门进行安装时，因其安装工工艺较为简便，可在车门整体框架安装完毕后进行安装，工作人员在对进行优化，可有效提升车门结构的稳定性。工作人员在进行安装时，应考虑其车门整体受力环境，当其受到外力撞击时，车门的内外板不作为冲击力承接点，车门框架是承接外来冲击力的主要部位，通过内部结构稳定力可抵消相应的冲击力。在对车身进行制造时，车门可选用新型材料进行加工，减轻车门的内板和外板的重量，达到整体车身的减重。通过对新材料进行后期装配和减少生产环节，提升工作效率，降低制造成本，当车门发生部分损毁时，工作人员可对其进行内外板的更换，以模块的替换方式，减小维修费用，可提升汽车的使用价值。

3 汽车车身制造工艺研究

（1）成形技术。在对汽车进行加工时采取系统内高压成形技术和热成形技术对车身进行加工。内高压成形技术属于液压成形工艺中的一种，其与冲压工艺相比，可减轻重量、减少模具数量、减少零部件数量，并可提升材料的刚性和强度等，在经济方面也具有一定优势。通过此技术的应用，可实现对车身内部进行加压，并可对模型进行相应的补料与加力，通过将原料进行加工，以压缩工艺将其填充到模具内部，当模具内部被材料填满时，可通过恒压模式对其继续施压，通过压力值的测定，使其材料达到最大饱和度，按照模型的形状可得到相应的零部件，并提升其整体性能。传统的加工技术在进行对空心变截面零件进行加工时，一般对其进行分半式加工，先加工成两个半片，依据焊接技术对其进行焊点加工，使其构成一个整体，使用内高压成形技术可对空心式结构部件进行整体成型，可提升工作效率。当前汽车车身内部零件以内高压成形技术进行加工时，主要包括副车架、底盘构架、车身整体框架、车身散热支架等。

热成形技术可为板质材料提供恒温场所并可对其进行检测，当板质材料的内部结构力发生变化时，依据其内部结构的变化可进行反馈，使板质材料所受的热应力进行改变，对结构稳定性形成恒量控制，通过此技术可将板质材料和内部结构进行融合，使其结构达到稳定状态。

（2）焊接技术。在对车身各零部件进行焊接时，依据材料和特性的不同，一般由等离子焊接技术、气护焊接技术和激光焊接技术等，对车身进行焊接式组装。等离子焊接技术通过对等离子电弧的小孔穿透能力的使用，可对材料进行精确加工，在进行对材料焊接时，其焊接孔位依据等离子电弧的移动，对路径进行封闭式处理，可有效防止材料发生形变。在进行使用过程中，可提升焊接的韧性，通过无差别焊接工艺可降低焊接表面的形变，保持其美化度，减小二次处理的工艺，提升其工作效率。气护焊接技术将气体作为电弧传播的介质，并对焊接区域和电弧焊形成相应的保护。在进行工作过程中，一般选取性价比较高的CO2气体作为气体保护，可减低工作成本，提升工作效率。激光焊接技术作为熔融焊接技术的一种，其以激光束为主要能源，作用于车身表面，使金属材质进行熔化，通过冷却结晶与车身相融合，其具有速度快，作用范围小等优点，可提升工作效率。

4 结语

综上所述，通过对汽车车身设计进行分析，在进行整体设计中，以整体框架和结构为基准，采用新形材料对其进行生产加工，提升车身的整体性能。在对车身进行技术加工时，采取内高压成形技术、热成形技术完成汽车内部结构的加工，通过等离子焊接技术、激光焊接技术和气护焊接技术可使零部件与车身进行稳定衔接，提升车身的坚固性。在未来发展过程中，应提升技术的优化和对新型材料的探索，使汽车发展技术得到优化，提升汽车的整体质量。