汽車車身加工工藝課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一 引言2</b></p><p>　　二 車身的組成部分2</p><p>　　三 汽車的發(fā)展史及車身的演變3</p><p>　　3.1技術(shù)開發(fā)時(shí)代4</p><p>　　3.2流線型的

2、誕生5</p><p>　　3.3適用型的發(fā)展5</p><p>　　3.4產(chǎn)業(yè)化時(shí)代6</p><p>　　3.5減少公害時(shí)代7</p><p><b>　　3.6未來汽車8</b></p><p>　　四 汽車車身新材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)9</p><p>　

3、　4.1車身新材料的種類9</p><p>　　4.1.1高強(qiáng)度鋼板9</p><p>　　4.1.2輕量化迭層鋼板10</p><p>　　4.1.3鎂合金10</p><p>　　4.1.4泡沫合金板11</p><p>　　4.1.5蜂窩夾芯復(fù)合板11</p><p>　　4.

4、1.6工程塑料11</p><p>　　4.1.7高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料12</p><p>　　4.2車身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀12</p><p>　　4.3新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)13</p><p>　　4.3.1新材料回收再用性的研究13</p><p>　　4.3.2減少材料的品種13</p>

5、<p>　　4.3.3降低成本13</p><p>　　4.3.4先進(jìn)的制造工藝的研發(fā)13</p><p>　　五 汽車車身制造技術(shù)14</p><p>　　5.1 內(nèi)高壓成形技術(shù)15</p><p>　　5.2 精密壓鑄技術(shù)16</p><p>　　5.3激光焊接技術(shù)16</p>

6、<p>　　5.4 機(jī)器人在車身的應(yīng)用16</p><p>　　5.5 涂膠在車身中的應(yīng)用18</p><p>　　5.6車身總成打孔整形技術(shù)應(yīng)用19</p><p><b>　　六 結(jié)語19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><

7、;p><b>　　汽車車身加工工藝</b></p><p>　　摘要：車身代表著汽車開發(fā)的水平，在汽車開發(fā)中占有主體地位。汽車行業(yè)多年來一直在促進(jìn)汽車的輕量化，而車身作為汽車三大部件之一，已越來越受到重視。減輕車身質(zhì)量主要有兩方面措施：一是改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)，努力采用輕型結(jié)構(gòu)；二是大量應(yīng)用輕質(zhì)材料。本文介紹了國(guó)內(nèi)外汽車制造在新型材料應(yīng)用方面的情況及發(fā)展趨勢(shì)，并簡(jiǎn)要介紹了汽車車身的制造工藝。&

8、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車車身；新材料；發(fā)展趨勢(shì)；加工工藝；制造技術(shù)</p><p><b>　　一 引言</b></p><p>　　汽車車身既是駕駛員的工作場(chǎng)所，也是容納乘客和貨物的場(chǎng)所。車身應(yīng)對(duì)駕駛員提供便利的工作條件，對(duì)乘員提供舒適的乘坐條件，保護(hù)他們免受汽車行駛時(shí)的振動(dòng)、噪聲，廢氣的侵襲以及外界惡劣氣候的影響，并保證完好無損地運(yùn)

9、載貨物且裝卸方便。汽車車身上的一些結(jié)構(gòu)措施和設(shè)備還有助于安全行車和減輕事故的后果。</p><p>　　車身應(yīng)保證汽車具有合理的外部形狀，在汽車行駛時(shí)能有效地引導(dǎo)周圍的氣流，以減少空氣阻力和燃料消耗。此外，車身還應(yīng)有助于提高汽車行駛穩(wěn)定性和改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件，并保證車身內(nèi)部良好的通風(fēng)。 </p><p>　　汽車車身是一件精致的綜合藝術(shù)品，應(yīng)以其明晰的雕塑形體、優(yōu)雅的裝飾件和內(nèi)部覆飾材料

10、以及悅目的色彩使人獲得美的感受，點(diǎn)綴人們的生活環(huán)境。</p><p><b>　　二 車身的組成部分</b></p><p>　　汽車車身結(jié)構(gòu)主要包括：車身殼體、車門、車窗、車前鈑制件、車身內(nèi)外裝飾件和車身附件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、冷氣、空氣調(diào)節(jié)裝置等等。在貨車和專用汽車上還包括車箱和其它裝備。</p><p>　　車身殼體是一切車身部件的安裝

11、基礎(chǔ)，通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連接的鈑件共同組成的剛性空間結(jié)構(gòu)?？蛙囓嚿矶鄶?shù)具有明顯的骨架，而轎車車身和貨車駕駛室則沒有明顯的骨架。車身殼體通常還包括在其上敷設(shè)的隔音、隔熱、防振、防腐、密封等材料及涂層。</p><p>　　車門通過鉸鏈安裝在車身殼體上，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，是保證車身的使用性能的重要部件。鈑等。這些鈑制制件形成了容納發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪等部件的空間。</p><p&

12、gt;　　車身外部裝飾件主要是指裝飾條、車輪裝飾罩、標(biāo)志、浮雕式文字等等。散熱器面罩、保險(xiǎn)杠、燈具以及后視鏡等附件亦有明顯的裝飾性。</p><p>　　車內(nèi)部裝飾件包括儀表板、頂篷、側(cè)壁、座椅等表面覆飾物，以及窗簾和地毯。在轎車上廣泛采用天然纖維或合成纖維的紡織品、人造革或多層復(fù)合材料、連皮泡沫塑料等表面覆飾材料；在客車上則大量采用纖維板、紙板、工程塑料板、鋁板、花紋橡膠板以及復(fù)合裝飾板等覆飾材料。</p

13、><p>　　車身附件有：門鎖、門鉸鏈、玻璃升降器、各種密封件、風(fēng)窗刮水器、風(fēng)窗洗滌器、遮陽板、后視鏡、拉手、點(diǎn)煙器、煙灰盒等。在現(xiàn)代汽車上常常裝有無線電收放音機(jī)和桿式天線，在有的汽車車身上還裝有無線電話機(jī)、電視機(jī)或加熱食品的微小爐和小型電冰箱等附屬設(shè)備。</p><p>　　車身內(nèi)部的通風(fēng)、暖氣、冷氣以及空氣調(diào)節(jié)裝置是維持車內(nèi)正常環(huán)境、保證駕駛員和乘客安全舒適的重要裝置。座椅也是車身內(nèi)部重要

14、裝置之一。座椅由骨架、座墊、靠背和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。座墊和靠背應(yīng)具有一定的彈性。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可使座位前后或上下移動(dòng)以及調(diào)節(jié)座墊和靠背的傾斜角度。某些座椅還有彈性懸架和減振器，可對(duì)其彈性懸架加以調(diào)節(jié)以便在駕駛員們不同的體重作用下仍能保證座墊離地板的高度適當(dāng)。在某些貨車駕駛室和客車車廂中還設(shè)置適應(yīng)夜間長(zhǎng)途行車需要的臥鋪。</p><p>　　為保證行車安全，在現(xiàn)代汽車上廣泛采用對(duì)乘員施加約束的安全帶、頭枕、氣囊以及汽車碰撞

15、時(shí)防止乘員受傷的各種緩沖和包墊裝置。</p><p>　　按照運(yùn)載貨物的不同種類，貨車車箱可以是普通欄板式結(jié)構(gòu)、平臺(tái)式結(jié)構(gòu)、傾卸式結(jié)構(gòu)、閉式車箱、氣、液罐以及運(yùn)輸散粒貨物(谷物、粉狀物等)所采用的氣力吹卸專用容罐或者是適于公路、鐵路、水路、航空聯(lián)運(yùn)和國(guó)際聯(lián)運(yùn)的各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的集裝箱。</p><p>　　三 汽車的發(fā)展史及車身的演變</p><p>　　車身是一個(gè)品牌

16、的標(biāo)志和象征，它代表著汽車開發(fā)的水平，在汽車開發(fā)中占有主體地位。</p><p><b>　　3.1技術(shù)開發(fā)時(shí)代</b></p><p>　　1885年，德國(guó)工程師卡爾?本茨(1844-1929)在曼海姆制造成一輛裝有0.85馬力汽油機(jī)的三輪車（如圖3-1）。德國(guó)另一為工程師戈特利布?戴姆勒(1834-1900)也同時(shí)造出了一輛用1.1馬力汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的四輪汽車（

17、如圖3-2），這便是現(xiàn)代意義上的汽車。他們倆被公認(rèn)為以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的現(xiàn)代汽車的發(fā)明者。1886年1月29日也被公認(rèn)為汽車的誕生日[1]。</p><p>　　圖3-1 奔馳1號(hào) 圖3-2 戴姆勒1號(hào)</p><p><b>　　3.2向生產(chǎn)型發(fā)展</b></p><p>　　在20世紀(jì)20年代左右，馬

18、車型汽車很難抵擋風(fēng)雨的侵襲，美國(guó)福特汽車公司在1915年生產(chǎn)出一種不同于馬車型的汽車，其外形特點(diǎn)很像一只大箱子，并裝有門和窗，人們稱這類車為“箱型汽車”。中國(guó)人引進(jìn)后與中國(guó)的轎子相比，的確有異曲同工的味道,因此，“轎車”的名字由此而生。早期的箱型汽車以美國(guó)的福特的T型車（如圖3-3）最為著名，這種車以其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、容易駕駛、價(jià)格低廉而受到歡迎，年產(chǎn)量達(dá)到30萬輛，在美國(guó)車壇上風(fēng)靡一時(shí)。</p><p>　

19、　圖3-3 1915年美國(guó)產(chǎn)福特T型汽車</p><p><b>　　3.2流線型的誕生</b></p><p>　　隨著生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)車速的要求也越來越高。箱型汽車是不夠理想的，因?yàn)樗淖枇Υ螅蟠蠓恋K了汽車前進(jìn)的速度。1934年美國(guó)的克萊斯勒公司生產(chǎn)的氣流牌小客車，首先采用了流線型的車身外形[2]。1936年福特公司在“氣流”的基礎(chǔ)上，加以精練，并吸收

20、商品學(xué)要素，研制成功林肯·和風(fēng)牌流線型小客車。</p><p>　　流線型車身的大量生產(chǎn)是從德國(guó)的“大眾”開始的。1933年德國(guó)的獨(dú)裁者希特勒要求波爾舍(1875-1951)設(shè)計(jì)一種大眾化的汽車，波爾舍博士設(shè)計(jì)了一種類似甲殼蟲外形的汽車（如圖3-4）。波爾舍最大限度地發(fā)揮了甲殼蟲外形的長(zhǎng)處，成為同類車中之王，甲殼蟲也成為該車的代名詞。由于第二次世界大戰(zhàn)的原因，甲殼蟲型汽車直到1949年才真正大批量生產(chǎn)，

21、并開始暢銷世界各地，同時(shí)以一種車型累計(jì)生產(chǎn)超過二千萬輛的記錄而著稱于世。</p><p>　　圖3-4 甲殼蟲型汽車</p><p><b>　　3.3適用型的發(fā)展</b></p><p>　　二戰(zhàn)時(shí)期發(fā)展起來的軍用吉普車代表了這一時(shí)期汽車的發(fā)展主流，以適用性為主，主要車型為箱型。</p><p>　　軍用吉普車是美

22、國(guó)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的奉獻(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)中，為適應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)需要，美國(guó)陸軍大尉羅伯特·哈馬依特開始潛心研制一種小型軍用越野車。1940年由美國(guó)威利斯—沃朗德公司生產(chǎn)了第一輛軍用小吉普[3]。盡管這以前德國(guó)人也有軍用越野車，但不叫“吉普”。</p><p>　　1942年，威利斯公司與福特公司合作，制成了新一代“福特G503GPW型”，發(fā)動(dòng)機(jī)容量為2200CC的吉普車。到了1944年，威利斯公司又開發(fā)了一種新型的民用

23、吉普車，被譽(yù)為“多用途車”，英文為General Purpose Car，縮寫為“GP”。由于“GP”的讀音與美國(guó)的一位漫畫家施格于1937年底創(chuàng)作的一幅漫畫中的形象“吉普”（一種神通廣大的空想小動(dòng)物，飛行時(shí)能發(fā)出“吉普！吉普！”的長(zhǎng)叫聲）的聲音很相似，又因?yàn)槊绹?guó)士兵對(duì)這種多用途小車十分喜愛，深信它會(huì)像“吉普”一樣神通廣大，戰(zhàn)無不勝，因此“吉普車”的名字就在全美傳開，直至風(fēng)靡全世界。</p><p>　　最初研制

24、成功的吉普車，時(shí)速65英里，行程300英里，載重0.25噸，發(fā)動(dòng)機(jī)71馬力，是一種小型軍用越野車。主要用于輸送步兵營(yíng)所裝備的輕武器，也可作通訊、偵察和指揮車使用。當(dāng)時(shí)的美軍海軍陸戰(zhàn)隊(duì)給它的命名是“M38型”，如圖3-5所示。今天，伴隨科技日益進(jìn)步，吉普車的樣式、性能等都比過去有了長(zhǎng)足的發(fā)展。</p><p>　　圖3-5 M38型軍用吉普車</p><p><b>　　3.4產(chǎn)

25、業(yè)化時(shí)代</b></p><p>　　美國(guó)福特公司經(jīng)過幾年的努力，于1949年推出具有歷史意義的新型福特V8型汽車，如圖3-6所示。這種車改變了以往汽車造型的模式，使前翼子板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩，后翼子板和行李艙罩溶于一體，大燈和散熱器罩也形成一個(gè)平滑的面，車室位于車的中部，整個(gè)造型很像一只小船，所以人們把這類車稱為"船型汽車"。這種車是設(shè)計(jì)者首次把人體工程學(xué)應(yīng)用在汽車的設(shè)計(jì)上。強(qiáng)調(diào)以人為主

26、體的設(shè)計(jì)思想[4]。船型汽車不論從外形上還是從性能上來看都優(yōu)于流線型汽車，并且還較好地解決了流線型汽車對(duì)橫風(fēng)不穩(wěn)定的問題。從50年代開始一直到現(xiàn)在，不論是美國(guó)還是歐亞大陸，不管是大型車或者是中、小型車都采用了船型車身，從而使船型造型成為世界上數(shù)量最多的一種車型。</p><p>　　圖3-6 福特V8</p><p><b>　　3.5減少公害時(shí)代</b><

27、/p><p>　　船型汽車尾部過分向后伸出，形成階梯狀，在高速時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦流。為了克服這一缺陷，人們把船型車的后窗玻璃逐漸傾斜，傾斜的極限即成為斜背式。由于斜背式汽車的背部像魚的脊背，所以這類車稱為“魚型汽車”。</p><p>　　1952年，美國(guó)通用汽車公司的別克牌轎車開創(chuàng)了魚型汽車的時(shí)代。與流線型汽車相比，魚型汽車的背部和地面的角度比較小，尾部較長(zhǎng)，圍繞車身的氣流也比較平順，渦流

28、阻力也較小。另外魚型汽車基本上保留了船型汽車的長(zhǎng)處，車室寬大，視野開闊，舒適性良好。最初的魚型車是美國(guó)1952年生產(chǎn)的別克牌小客車，如圖3-7所示[5]。1964年美國(guó)的克萊斯勒順風(fēng)牌采用了魚型造型，自順風(fēng)牌以后，世界各國(guó)逐漸生產(chǎn)魚型汽車</p><p>　　圖3-7 1952年別克小客車</p><p>　　由于魚型車后窗玻璃傾斜太甚，面積增加兩倍，強(qiáng)度下降，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的缺陷。魚型車

29、還有一個(gè)潛在的重大缺點(diǎn)，就是對(duì)橫風(fēng)的不穩(wěn)定性。魚型車發(fā)動(dòng)機(jī)前置，車身重心相對(duì)前移，一般來講橫風(fēng)的風(fēng)壓中心和車身重心接近。但由于魚型車的造型關(guān)系，在高速時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種升力，使車輪附著力減小，從而抵擋不住橫風(fēng)的吹襲，發(fā)生偏離的危險(xiǎn)。魚型車的這一缺點(diǎn)，人們想了許多方法加以克服，例如人們?cè)隰~型車的尾部安上一只翹翹的“鴨尾”，以克服一部分揚(yáng)力，這便是“魚型鴨尾”式車型。</p><p>　　為了從根本上解決魚型汽車的升力問題

30、，人們?cè)O(shè)想了種種方案，最后終于找到了一種模型的設(shè)計(jì)方法。就是將車身整體向前下方傾斜，車身后部像刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力。第一次按楔形設(shè)計(jì)的汽車是1963年的司蒂倍克·阿本提，這輛汽車在汽車外形設(shè)計(jì)專家中得到了極高的評(píng)價(jià)。1968年，通用公司的奧茲莫比爾·托羅納多改進(jìn)和發(fā)展了楔形汽車。楔形造型得以在賽車上廣泛應(yīng)用，如20世紀(jì)80年代的意大利法拉利跑車（圖3-8），就是典型的楔形造型。楔形造型對(duì)于目前所考慮

31、到的高速汽車來說，無論是從其造型的簡(jiǎn)練、動(dòng)感方面，還是從其對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的體現(xiàn)方面，都比較符合現(xiàn)代人們的主觀要求，給人以美好的享受和速度的快捷感。</p><p>　　圖3-8 20世紀(jì)80年代的法拉利跑車</p><p><b>　　3.6未來汽車</b></p><p>　　汽車發(fā)展到魚型，關(guān)于空氣阻力的問題就已經(jīng)基本解決了，楔型繼承了這

32、一成果，并有效地克服了魚型車的升力問題，使汽車的行駛穩(wěn)定性有了顯著的提高，楔型成為目前較為理想的車身造型。未來汽車的造型必然是在楔型車的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。例如，把前窗玻璃和發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)一步前傾，尾部去掉階梯狀，成為真正的楔型[6]。車窗玻璃和車身側(cè)面齊平，形成一個(gè)平面，后視鏡等將通過合理的造型，以取得最低的風(fēng)阻力，或者由車內(nèi)的電視屏幕來代替?？傊磥砥嚨脑煨蛯⒏鼮槠交?、流暢?！　?lt;/p><p>　　未來汽車還有

33、向一車多用的趨勢(shì)發(fā)展，為了使一車多用，人們?cè)O(shè)想了一種組合式汽車。這種車有一個(gè)車頭部分(主要裝有動(dòng)力系統(tǒng))，既可獨(dú)立使用，也可以和不同的車箱連接，成為小貨車、旅游車、冷藏車以及賽車等，根據(jù)需要隨時(shí)更換。</p><p>　　在未來的汽車世界里還會(huì)出現(xiàn)一種叫做“空中公共汽車”的車輛，它具有陸空兩用的優(yōu)點(diǎn)，既可以和普通公共汽車一樣在陸上行駛，也可以開進(jìn)特殊的飛機(jī)上，作空中旅行，減少了乘客上下飛機(jī)的麻煩，如圖3-9所示為

34、瑞士Rinspeed公司展出的Rinspeed Splash水陸空三棲汽車。　　</p><p>　　圖3-9 Rinspeed Splash水陸空三棲汽車</p><p>　　不僅如此，電腦被廣泛地運(yùn)用在汽車上，也將是未來汽車的重要標(biāo)志。將來的汽車裝上電腦指揮系統(tǒng)?？梢园疡{駛員的意志和外界行駛條件結(jié)合起來轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后集中輸送到微處理器，經(jīng)過分析計(jì)算后，向車輛的各個(gè)部分發(fā)出指令[

35、7]。使汽車更為安全可靠。甚至可以出現(xiàn)無人駕駛的“智能”汽車。 　　</p><p>　　將來還會(huì)出現(xiàn)更多造型奇特、性能卓越的汽車。例如，履帶式氣墊車，用充氣的橡膠履帶來代替汽車的輪子，可以在泥濘道路或沼澤地自由行走。無輪步行式汽車，是仿照動(dòng)物行走的特征制造的，裝有四條腿，下坑洼、涉泥濘都非常靈活?？傊磥砥嚤任覀儸F(xiàn)在想象要豐富得多。</p><p>　　四 汽車車身新材料的應(yīng)用及發(fā)展趨

36、勢(shì)</p><p>　　現(xiàn)代汽車車身除滿足強(qiáng)度和使用壽命的要求外，還應(yīng)滿足性能、外觀、安全、價(jià)格、環(huán)保、節(jié)能等方面的需要。在上世紀(jì)八十年代，轎車的整車質(zhì)量中，鋼鐵占80％，鋁占3％，樹脂為4％。自1978年世界爆發(fā)石油危機(jī)以來，作為輕量化材料的高強(qiáng)度鋼板、表面處理鋼板逐年上升，有色金屬材料總體有所增加，其中，鋁的增加明顯；非金屬材料也逐步增長(zhǎng)，近年來開發(fā)的高性能工程塑料、復(fù)合材料，不僅替代了普通塑料，而且品種繁多

37、，在汽車上的應(yīng)用范圍廣泛。 </p><p>　　4.1車身新材料的種類 </p><p>　　4.1.1高強(qiáng)度鋼板 </p><p>　　從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50％，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸深度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭兀?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～

38、3倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料[8]。到2000年，其用量已上升到50%左右。中國(guó)奇瑞汽車公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼用量為262kg，占車身鋼板用量的46%，對(duì)減重和改進(jìn)車身性能起到了良好的作用。 </p><p>　　低合金高強(qiáng)度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強(qiáng)度1F冷軋鋼板等，車身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)

39、雜程度來選擇鋼板品種。 含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車外板、車門、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15％～25％；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20％；具有良好的點(diǎn)焊性能； 烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡(jiǎn)稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板

40、既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一； 冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，如經(jīng)烤漆后其強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。適用于形狀復(fù)雜且要求強(qiáng)度高的車身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車門加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等； 超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005％）中加入適量的鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用</p&g

41、t;<p>　　4.1.2輕量化迭層鋼板 </p><p>　　迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25％～65％。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有57％。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車身底板等部件。 </p><p><b>　　鋁合金 </b></p&g

42、t;<p>　　與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車身減輕了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平[9]。全新奧迪A8通過使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身

43、的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類車型的鋼制車身車重減少50%。由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，深受環(huán)保人士的歡迎。 根據(jù)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。 </p><p><b>　　4.1.3鎂合金 </b></p><p>　　鎂的密度為1.8g/c

44、m3，僅為鋼材密度的35％，鋁材密度的66％。此外它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用[10]。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含 3.7%的鎂。近年來鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20％。 </p><p>　　鑄造鎂合金的車門由成型鋁材制成的門框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車

45、門，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板、儀表盤、方向盤等。 </p><p>　　4.1.4泡沫合金板 </p><p>　　泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g／cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀[11]。

46、泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。 </p><p>　　4.1.5蜂窩夾芯復(fù)合板 </p><p>　　蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同

47、，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料[12]。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車車身上獲得較多應(yīng)用，如車身外板、車門、車架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%~60%，且易于沖壓成型。 </p><p>　　4.1.6工程

48、塑料 </p><p>　　與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。二十世紀(jì)七十年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類、緩沖材料等塑料在汽車工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開發(fā)的LTD試驗(yàn)車，塑料化后的車身取得了輕量化方面的明顯成果。 </p><p>　　中國(guó)工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、

49、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工程塑料在汽車上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)八十年代的水平。如上海桑塔納轎車塑料用量?jī)H為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車為2.4kg/輛，而日本轎車平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛[13]。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最大的汽車用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑

50、料生成線和試驗(yàn)檢測(cè)儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。 </p><p>　　4.1.7高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料 </p><p>　　高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用，美國(guó)開展的最好。 </p><p&

51、gt;　　二十世紀(jì)八十年代后期，復(fù)合材料車身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車門、車頂板、導(dǎo)流罩、車廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國(guó)汽車復(fù)合材料的用量約占本國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量的33％左右，并繼續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，復(fù)合材料作為汽車車身的外覆件來說，無論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車身外覆件的使用向汽車的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。圖2為法國(guó)SORA公司為雷諾汽車公司開發(fā)的全復(fù)合材料

52、轎車車身和重型卡車駕駛室。上海通用柳州汽車公司和東風(fēng)公司計(jì)劃推出全復(fù)合材料車身的家庭用小轎車。 </p><p>　　4.2車身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀 </p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外車身輕量化的研究方向是開發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國(guó)大眾九十年代末開發(fā)的路波TDI車型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。 </p>

53、;<p>　　TDI所有車身部件都是輕質(zhì)金屬制成的，包括前擋泥板、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和尾門，其中尾門的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車的內(nèi)部設(shè)備許多也是輕質(zhì)金屬制成的，如，座椅的框架由鋁制成，方向盤的內(nèi)骨架是鎂制成[14]。乘客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。 為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。 </p><p

54、>　　路波TDI的自重為830kg，包括417kg（50.5％）的鋼、136kg輕質(zhì)金屬（16.4％，包括3.7kg的鎂）、116kg塑料（14.0％）。在保證車身抗扭剛度、使用壽命和安全性的前提下，車身的重量減輕了50kg，汽車的總重減輕了154kg。由于汽車自重大幅度減輕，使得百公里油耗降至2.99升，總能量消耗只是傳統(tǒng)汽車的一半。這意味著二氧化碳的排放量也將減少一半，碳?xì)浠衔锏呐欧帕拷档剿姆种?，是典型的環(huán)保型轎車，也是世

55、界上批量生產(chǎn)的最經(jīng)濟(jì)轎車之一。 </p><p>　　4.3新材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　4.3.1新材料回收再用性的研究 </p><p>　　研究汽車新材料的最終處置問題至關(guān)重要，從某種程度上講，關(guān)系到它的生存與發(fā)展。目前，汽車上約占自重25％的材料無法回收再用，其中三分之一為各種塑料，三分之一為橡膠，還有三分之一為玻璃、纖維。鑒于這種情況，世界各

56、國(guó)都花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行材料的回收再生問題的研究?，F(xiàn)在可以通過三種途徑進(jìn)行回收：顆粒回收，重新碾磨；化學(xué)回收，高溫分解；能源回收，將廢棄物作為燃料。 </p><p>　　德國(guó)在回收塑料等材料的法規(guī)是世界上最為完善的，其管理方式非常明確，即首先是避免產(chǎn)生，然后才是“循環(huán)使用”和“最終處理”。1991年規(guī)定回收塑料中的60％必須是機(jī)械性回收，另有40％可以機(jī)械回收，也可以采用填埋或能量回收的方式。通過十年的努力

57、，現(xiàn)在的回收率已高達(dá)87％。日本是循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法最全面的國(guó)家，其目的是建立一個(gè)資源“循環(huán)型社會(huì)”。為此，日本對(duì)廢舊塑料的回收利用一直保持積極態(tài)度。此外，日本還大力支持以廢塑料為主的工業(yè)垃圾發(fā)電事業(yè)。計(jì)劃到2010年在全國(guó)建立150個(gè)廢塑料發(fā)電設(shè)備。 </p><p>　　4.3.2減少材料的品種 </p><p>　　未來汽車在工程塑料類型的選擇上將會(huì)發(fā)生巨大的變化。目前汽車使用的塑料由幾十

58、種高分子材料組成，當(dāng)前世界各大汽車公司致力于減少車用塑料的種類，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。 </p><p>　　4.3.3降低成本 </p><p>　　制約汽車車身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。作為主要新材料的高強(qiáng)度鋼、玻璃纖維增強(qiáng)材料、鋁和石墨增強(qiáng)，其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多

59、新材料進(jìn)入批量生產(chǎn)。如玻璃纖維增強(qiáng)材料將在成本上成為鋼材的有力競(jìng)爭(zhēng)者，雖然它的重量減輕有限，但價(jià)格卻能為用戶接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車工業(yè)上很難有所作為。 </p><p>　　4.3.4先進(jìn)的制造工藝的研發(fā) </p><p>　　采用新材料與先進(jìn)的制造工藝是相輔相成的，汽車工業(yè)正在努力開發(fā)新的制造方法，對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。例如：適用于輕量化設(shè)計(jì)的連

60、接工藝今年來有所發(fā)展，如德國(guó)某汽車公司在大批生產(chǎn)的轎車上采用CO2激光束焊接，與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，焊接成的高強(qiáng)度鋼板車身的強(qiáng)度提高了50％。又如，一些復(fù)合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國(guó)雷諾公司采用新的A級(jí)表面精度的SMC模壓技術(shù)和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車殼體重量比普通SMC工藝下降了30％[15]。 </p><p>　　五 汽車車身制造技術(shù)</p&g

61、t;<p>　　汽車行業(yè)多年來一直在促進(jìn)汽車的輕量化，而車身作為汽車三大部件之一，已越來越受到重視。減輕車身質(zhì)量主要有兩方面措施：一是改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)，努力采用輕型結(jié)構(gòu)；二是大量應(yīng)用輕質(zhì)材料。鋁合金的體積質(zhì)量是鋼材體積質(zhì)量的1/3，采用鋁合金材料制造汽車車身，在保證其具有與鋼材同樣強(qiáng)度和剛度的前提下，可以減輕車身質(zhì)量60%左右，從而達(dá)到減少燃料消耗、降低環(huán)境污染的目的。其次，鋁合金材料可反復(fù)回收利用，回收重熔鋁合金所需能量?jī)H是

62、生產(chǎn)新鋁合金所需能量的5%。再生鋁合金材料可以保持原有材料的性能，所以鋁合金材料的回收使用得到人們的普遍重視。相對(duì)于一般鋼材，鋁合金材料具有較高的比強(qiáng)度，雖然彈性模量低，但有很好的擠壓性，能得到復(fù)雜截面的構(gòu)件，從結(jié)構(gòu)上補(bǔ)償部件的剛度，因而可在滿足剛性及強(qiáng)度等多方面力學(xué)性能下，大大降低材料的消耗及構(gòu)件的質(zhì)量，從而降低產(chǎn)品的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外汽車制造業(yè)中鋁合金的使用已超過總體材料的10%，Audi8、Audi2等全鋁汽車已商業(yè)化并進(jìn)人

63、我國(guó)市場(chǎng)。</p><p>　　鋁合金材料因表面有一層致密的氯化物保護(hù)膜，其表面無需進(jìn)行鍍層處理即可獲得滿意的抗腐蝕性。電鍍、熱鍍鋅的鍍層處理，不僅工藝復(fù)雜、成本高，還嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，采用鋁合金材料是21世紀(jì)汽車制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，但在焊接鋁合金的過程中，必須充分掌握鋁合金的焊接工藝，才能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。鋁合金車身空間框架結(jié)構(gòu)由擠壓桿件、沖壓板件和精密壓鑄件通過焊接而成，采用此結(jié)構(gòu)車身質(zhì)量可減輕47%，車身

64、整體由于設(shè)計(jì)和構(gòu)件截面的改進(jìn)使抗扭、抗彎能力也顯著增加。大眾汽車公司和美國(guó)內(nèi)卡蘇爾姆鋁業(yè)公司于1999年聯(lián)合開發(fā)制造的Au2型全鋁轎車，都采用了鋁合金空間框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)除了具有質(zhì)量輕，適于多品種小批量生產(chǎn)、換型容易、減少零部件數(shù)量和工時(shí)、縮短生產(chǎn)周期、降低總成本的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠非常有效的吸收沖擊能，提高防撞性，對(duì)乘坐人員提供最佳的安全保護(hù)。美國(guó)福特公司也采用了空間框架技術(shù)，其他公司也在開發(fā)轎車鋁合金車身框架。比如保時(shí)捷、凱迪拉克、勞斯

65、萊斯、沃爾沃、梅賽德斯、奧迪及法拉利某些型號(hào)的汽車也已經(jīng)使用鋁車身覆板。</p><p>　　5.1 內(nèi)高壓成形技術(shù)</p><p>　　鋁合金的沖壓加工比鋼板難度大，目前還沒有大批量生產(chǎn)的汽車完全采用鋁板。由于材料的回彈增加和裂縫的出現(xiàn)，使鋁板在沖壓時(shí)難度更大。如果使用專為鋁板設(shè)計(jì)的模具，這種影響會(huì)減少，但成本很高。此外，采用鋁板沖壓的生產(chǎn)率比鋼板沖壓要低一些，因?yàn)殇X板易損傷，而且模具由

66、于廢屑和被弄臟需要頻繁清洗。從而導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率降低，制造成本增加。為此，人們提出采用內(nèi)高壓成形技術(shù)來生產(chǎn)汽車鋁合金框架結(jié)構(gòu)。</p><p>　　內(nèi)高壓成形技術(shù)是近年才出現(xiàn)的一種成形新技術(shù)，并且是目前國(guó)際上的一個(gè)研究前沿。各種連接件根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，既可以用內(nèi)高壓成形法一次成形，也可先用一般擠壓方法制成型材，然后用內(nèi)高壓成形法矯形，通過內(nèi)部加壓和軸向加力補(bǔ)料把管坯壓入到模具型腔使其成形[16]。</p>

67、<p>　　由于內(nèi)高壓成形性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)的自由度大，一個(gè)內(nèi)高壓成形件可以代替由幾個(gè)零件焊接成形的工件，因此避免了焊接產(chǎn)生的扭曲和變形，具有較高的尺寸精度和力學(xué)性能。其主要優(yōu)點(diǎn)為：減輕質(zhì)量、節(jié)約材料。與沖壓焊接的組合件相比，內(nèi)高壓成形件可減重20%~30%，并且僅需要一套模具，而沖壓件大多需要多套模具。統(tǒng)計(jì)分析，內(nèi)高壓成形件比沖壓件平均降低成本15%~20%，模具費(fèi)用降低20%~30%。</p><p&g

68、t;　　在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多的是封閉結(jié)構(gòu)。其主要原因是封閉結(jié)構(gòu)與開放結(jié)構(gòu)型材相比具有更高的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)載荷的能力，以及更高的比強(qiáng)度。在減輕質(zhì)量、緊固裝配零件、提高尺寸精度、降低成本、提高成形性能和設(shè)計(jì)自由度等要求下，內(nèi)高壓液壓成形汽車構(gòu)件中的管型件和中空件備受關(guān)注。德國(guó)、美國(guó)及日本已開始將該技術(shù)應(yīng)用于汽車、航空航天等制造領(lǐng)域，其成形壓力已達(dá)500MPa，曾有報(bào)道稱最高達(dá)1500MPa。內(nèi)高壓成形特別適合于成形性能差或高強(qiáng)度的材料成形，

69、如鋁合金、鎂合金、鈦合金、不銹鋼和高強(qiáng)度低合金鋼，并且還能成形復(fù)合材料，這對(duì)于減輕零件質(zhì)量是非常有幫助的。德國(guó)、美國(guó)于20世紀(jì)90年代初率先開始在工業(yè)生產(chǎn)中采用了內(nèi)高壓成形技術(shù)制造汽車輕體構(gòu)件，我國(guó)則起步較晚，盡管目前已有1000多家生產(chǎn)鋁型材的國(guó)有企業(yè)，擁有2000多臺(tái)擠壓機(jī)，但無論從擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量還是從擠壓生產(chǎn)的效率和標(biāo)準(zhǔn)化程度來看，都與世界先進(jìn)水平存在較大差距。哈爾濱工業(yè)大學(xué)是國(guó)內(nèi)唯一一家開展內(nèi)高壓成形的單位，但用內(nèi)高壓成形制造汽

70、車、飛機(jī)等機(jī)器零件在國(guó)內(nèi)還是空白。</p><p>　　5.2 精密壓鑄技術(shù)</p><p>　　鋁合金車身框架結(jié)構(gòu)的連接件多用鑄造成形，所用鑄造方法以半固態(tài)壓鑄等一些先進(jìn)的高精度壓鑄方法為主。半固態(tài)壓鑄技術(shù)目前有兩種成形工藝：流變成形工藝和觸變成形工藝。前者是將液態(tài)金屬送入特殊設(shè)計(jì)的壓射成形機(jī)筒中，由螺旋裝置施加剪切使其冷卻成半固態(tài)漿料，然后進(jìn)行壓鑄。后者是將固態(tài)金屬?；蛩樾妓腿肼菪龎荷?/p>

71、成形機(jī)中，在加熱和受剪切的條件下使金屬顆粒變成漿料后壓鑄成形[17]。目前，國(guó)內(nèi)外工業(yè)應(yīng)用的半固態(tài)金屬鑄造主要是指觸變鑄造，在車身框架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。觸變鑄造作為一種精密成形方法，成形后工件強(qiáng)度高，且能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的一次成形。利用它可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)各種無切削或極少切削的零件，減少零件數(shù)量。</p><p>　　半固態(tài)壓鑄成形工藝的關(guān)鍵是有效制取半固態(tài)合金漿料、精確控制固液組分的比例及半固態(tài)成形過程自動(dòng)化控制的研

72、究開發(fā)。目前，國(guó)外市場(chǎng)已有專用于半固態(tài)成形的鋁合金原材料供應(yīng)，而國(guó)內(nèi)還是空白，因此開發(fā)該系列材料也是當(dāng)務(wù)之急。</p><p><b>　　5.3激光焊接技術(shù)</b></p><p>　　激光焊接作為一種高質(zhì)量、高精度、低變形、高效率、高速度的焊接方法，日益受到人們的關(guān)注。激光加工是一種功能多、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高的加工方法，具有熱量集中、HAZ小、焊縫及切口成形美觀、

73、焊后殘余變形和殘余應(yīng)力較小等優(yōu)點(diǎn)，適合于熱敏感材料的焊接和切割，并且加工過程中不產(chǎn)生x射線[18]，符合環(huán)保要求，在汽車工業(yè)中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。?990年豐田汽車公司首次將此技術(shù)應(yīng)用于汽車車身制造以來，該技術(shù)在日本和歐美等汽車制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，通用、奔馳、大眾等汽車公司紛紛開發(fā)和應(yīng)用激光焊接技術(shù)，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。鋁合金激光加工的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)激光束極高的表面初始反射率，而且鋁合金激光焊存在容易產(chǎn)生氣孔、合金元素易燒

74、損、裂紋的敏感性較大等問題。焊接鋁鎂合金時(shí)，易出現(xiàn)裂紋的臨界鎂含量是2%。日本在這方面的研究起步較早，研究的側(cè)重點(diǎn)是鋁合金激光焊接的熔化特性、氣孔和裂紋的成因機(jī)理、焊接缺陷對(duì)力學(xué)性能的影響及激光焊接鋁合金的等離子體現(xiàn)象等，而我國(guó)還處于落后地位。</p><p>　　5.4 機(jī)器人在車身的應(yīng)用</p><p>　　工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于整車制造中。機(jī)器人操作與人工操作相比較，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：①

75、工藝過程穩(wěn)定。②工藝質(zhì)量高。③重復(fù)精度高。④可進(jìn)行復(fù)雜的工藝操作。⑤可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。缺點(diǎn)是：①投資大。②要求專業(yè)編程人員。③維護(hù)費(fèi)用高。</p><p>　　機(jī)器人操作與傳統(tǒng)設(shè)備，如固定焊機(jī)相比較，具有下列優(yōu)點(diǎn)：①可實(shí)現(xiàn)柔性加工，當(dāng)進(jìn)行兩種以上車型共線生產(chǎn)時(shí)，投資大大降低。②在整車制造的4大車間：沖壓、車身、油漆和總裝車間中，機(jī)器人可用于搬運(yùn)、焊接、涂敷和裝配工作[19]。</p><p&

76、gt;　　工業(yè)機(jī)器人可和不同的加工設(shè)備配合，幾乎可以做整車生產(chǎn)中的所有工作。利用機(jī)器人可以大大提高生產(chǎn)節(jié)拍減少工位，提高車身質(zhì)量。</p><p>　　目前世界上應(yīng)用比較廣泛的包括FANUC、ABB和KUKA等公司的機(jī)器人。在桑塔納系列轎車制造中，采用了ABB公司的機(jī)器人；在上海帕薩特和波羅的制造中，采用了KUKA公司的機(jī)器人；在上海別克和賽歐的制造中，采作了FANUC公司的機(jī)器人；在上海帕薩特和波羅的制造中，采

77、用了SEF公司的機(jī)器人進(jìn)行激光焊接。</p><p>　　機(jī)器人搬運(yùn)。由機(jī)器人操縱專用抓手或者吸盤，來抓取零件，將零件移動(dòng)位置。機(jī)器人可以快捷、準(zhǔn)確地移動(dòng)大型零件，放置到位，而不會(huì)損壞零件表面。例如，在沖壓生產(chǎn)線各壓機(jī)間采用機(jī)器人來搬運(yùn)零件，可以加快節(jié)拍，避免人員受傷的危險(xiǎn)，進(jìn)行全封閉生產(chǎn)。</p><p>　　機(jī)器人點(diǎn)焊。由機(jī)器人操縱各種點(diǎn)焊焊鉗，實(shí)施點(diǎn)焊焊接。機(jī)器人可以操縱大型焊鉗，對(duì)

78、地板等零件進(jìn)行點(diǎn)焊，或者進(jìn)行復(fù)雜位置的焊點(diǎn)的焊接[20]。通過換槍站可以更換焊鉗，進(jìn)行各種位置的點(diǎn)焊。焊點(diǎn)的質(zhì)量高，而且質(zhì)量穩(wěn)定。焊接速度快，例如在補(bǔ)焊時(shí)，在一個(gè)工位內(nèi)，在節(jié)拍為128s內(nèi)，由5臺(tái)機(jī)器人可以焊接多達(dá)190個(gè)焊點(diǎn)。</p><p>　　機(jī)器人弧焊。由機(jī)器人操縱弧焊焊炬，可以很方便地進(jìn)行仰焊、立焊等各種位置的弧焊。通過傳感器，可以跟蹤焊縫，控制弧長(zhǎng)。但是機(jī)器人弧焊對(duì)零件匹配要求較高，當(dāng)零件間縫道不均勻

79、或者不平整時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷。</p><p>　　激光焊接。由機(jī)器人操縱激光加工鏡組，進(jìn)行激光焊接。激光源可以采用CO2激光器或者YAG激光器。激光焊接設(shè)備很復(fù)雜，要求機(jī)器人重復(fù)精度較高，一般要高于±0.1mm。</p><p>　　機(jī)器人螺栓焊接。由機(jī)器人操縱螺栓焊槍，可以進(jìn)行空間全方位的螺柱焊接。例如，在一個(gè)工位內(nèi)，在節(jié)拍為150s內(nèi)，由4臺(tái)機(jī)器人可以焊接90個(gè)螺栓。&l

80、t;/p><p>　　機(jī)器人粘結(jié)劑和密封劑的涂敷。點(diǎn)焊膠、支撐膠、PVC密封等通過機(jī)器人操縱涂敷槍可以精確地控制粘結(jié)劑流量，進(jìn)行各種復(fù)雜的形狀和空間位置的涂敷。涂敷速度且穩(wěn)定。</p><p>　　機(jī)器人裝配。由機(jī)器人抓取零件，精確地裝配到位，尤其在總裝車間裝配前后風(fēng)窗玻璃，能夠保證裝配質(zhì)量。</p><p>　　機(jī)器人還可以進(jìn)行卷邊、測(cè)量、檢驗(yàn)和自動(dòng)噴漆等。</

81、p><p>　　但是，目前各個(gè)公司的機(jī)器人都需要各自不同的編程語言和不同的外設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，造成應(yīng)用時(shí)必須由專門的程序員編程，必須通過專門的轉(zhuǎn)換接口才能連接其他公司的外設(shè)。這些在一定程度上制約了機(jī)器人的推廣應(yīng)用。</p><p>　　5.5 涂膠在車身中的應(yīng)用</p><p>　　車身車間的各個(gè)工藝塊大量采用了涂膠工藝。車身車間所采用的膠水從功能上可以分為：密封膠、折邊膠、點(diǎn)焊

82、膠、支撐減振膠；從主基材上可分為：橡膠類、環(huán)氧類、塑溶膠。各種膠在車身中應(yīng)用能夠進(jìn)一步提高車身的安全性、舒適性、耐久性，同時(shí)也滿足了經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上日益提高的要求。這些產(chǎn)品具有以下共性：</p><p>　　1） 附著在油面鋼板上。</p><p>　　2） 良好的耐水洗脫性。</p><p>　　3） 固化于電泳烘房?jī)?nèi)或中頻加熱裝置中。&

83、lt;/p><p>　　4） 產(chǎn)品對(duì)后續(xù)的油漆工藝無不良影響。</p><p>　　車身車間采用的膠水及其有關(guān)性能見表5-1。</p><p><b>　　表5-1</b></p><p>　　5.6車身總成打孔整形技術(shù)應(yīng)用</p><p>　　為提高總裝車間后燈、前橋支撐、后橋支撐等需精確

84、定位的部位的定位精度，避免沖壓和車身累積誤差的影響，車身設(shè)計(jì)采用了在車身總成進(jìn)行打孔的技術(shù)[21]。前后橋采用機(jī)械固定式打孔技術(shù)，在車身總拼和后蓋生產(chǎn)線對(duì)后燈匹配區(qū)域采取了ISRA打孔整形工藝，從而克服了累計(jì)制造公差的影響，達(dá)到了該安裝孔位在整車上±0.20mm的苛刻設(shè)計(jì)公差要求。</p><p>　　總成打孔整形技術(shù)的原理及設(shè)備。總成打孔整形技術(shù)是德國(guó)大眾PP-V的一項(xiàng)專利，主要由ISRA測(cè)量系統(tǒng)、打

85、孔整形槍及SEF機(jī)器人組成。ISRA是一種新型的測(cè)量技術(shù)，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（照相機(jī)等），數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（PC等），數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)匹配形面進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行比較分析，從而決定最佳的位置、角度及方向，并將結(jié)果反饋給SEF機(jī)器人，由SEF機(jī)器人控制打孔整形槍（見圖5-1）完成在零件上的打孔整形過程。由于SEF機(jī)器人具有比普通機(jī)器人高得多的精度（±0.1mm），從而保證了整套系統(tǒng)的高精度。打孔整形槍

86、壓力及速度需要根據(jù)板厚及孔的大小進(jìn)行復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)方程式計(jì)算，從而保證零件順利地從槍的沖模中脫出，控制回彈變形。</p><p><b>　　圖 5-1</b></p><p><b>　　六 結(jié)語</b></p><p>　　在汽車車身中采用鋁合金空間框架結(jié)構(gòu)，從目前來看，其制造成本較傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)高，但其使用后的經(jīng)濟(jì)效益和社

87、會(huì)效益良好。在減輕車身質(zhì)量后，還可大幅度降低能耗、減少排放。目前，我國(guó)在輕質(zhì)材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料、陶瓷等汽車新材料方面的焊接技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距。為了保證焊接質(zhì)量，提高民族汽車工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，研究鋁合金車身等材料的加工技術(shù)及焊接工藝是非常迫切的工作。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫詠今. 汽車車身結(jié)

88、構(gòu)的發(fā)展動(dòng)向[J]. 世界汽車, 1995,3 (06) .28-36</p><p>　　[2] 林華. 汽車車身的發(fā)展[J]. 汽車維修, 1997,12 (03) .59-65</p><p>　　[3] 劉君. 當(dāng)代汽車車身設(shè)計(jì)淺析[J]. 科技信息(科學(xué)教研), 2007,9 (20) .89-93</p><p>　　[4] 柳文. 汽車車身及附件的發(fā)展

89、[J]. 汽車維修, 1996,12 (04),112-116</p><p>　　[5] 汪衛(wèi)東. 汽車車身設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 汽車與配件, 2005,21 (27) .18-25</p><p>　　[6] 張滿福. 汽車車身材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 汽車研究與開發(fā), 2000,3 (04) .36-42</p><p>　　[7] 蔡立群. 汽車車身的

90、鋁化及其成型[J]. 世界汽車, 1995, 7(04).23-29</p><p>　　[8] Naka T，Nakayama Y，Uemori T，et al Effects of temperature on yield locus for 5083 alum inum alloy sheet[J].Journal of Materials Processing Technology,2003,140(1-

91、3):494～499.</p><p>　　[9] 敖炳秋. 輕量化汽車材料技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)[J]汽車工藝與材料, 2002,(Z1) . 67-72 </p><p>　　[10] 魯春艷. 汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其實(shí)施途徑[J]上海汽車, 2007,24(06) .39-45 </p><p>　　[11] 馬鳴圖,楊洪,魏莉霞. 汽車輕量化和塑料復(fù)合材料的

92、應(yīng)用[J]新材料產(chǎn)業(yè), 2007,33(09) . 112-117 </p><p>　　[12] 陳軍. 鎂合金在汽車工業(yè)中的應(yīng)用分析[J]材料研究與應(yīng)用, 2010,11(02) . 163-169</p><p>　　[13]H.Huh,J i Ho L im,Joung Han Song,et a .l Side Impact Analysis of an Auto-body wi

93、th 60TR IP Steel for Side M embers,IPC-12,Bangkok,Tailand,T02,2003.</p><p>　　[14] 楊沿平,郝夏艷,唐杰. 我國(guó)汽車節(jié)油現(xiàn)狀及對(duì)策分析[J]湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2008, (02) . </p><p>　　[15] 張濟(jì)洲. 汽車的輕量化設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2004, (01

94、) .</p><p>　　[16] 黃天澤. 美國(guó)汽車車身先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展動(dòng)向[J]. 汽車工業(yè)研究, 1999,113-120</p><p>　　[17]Chen Fuh-kuo,Huang Tyng-B in.Deep drawing of square cup s with magnesium alloy AZ31Sheets[J].International Journal o

95、f Materials Tools&M anufacture,2003,43:1553～1559.</p><p>　　[18] 徐景昌,楊光,劉玉文. 汽車車身沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 汽車工程, 1994,44 (01) .179-185</p><p>　　[19] 華林,趙仲治. 汽車車身沖壓成型技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 汽車技術(shù), 1995,13 (12) .133

96、-140</p><p>　　[20] 郭年壽,胡小悠,王柏齡,張磊. 轎車車身制造技術(shù)的發(fā)展[J]. 天津汽車, 2008,27 (02) .68-75</p><p>　　[21] 于翔,王忠儀. 車身制造加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 世界汽車, 1997, 31(01) .128-135</p><p><b>　　汽車車身加工工藝</b>