1、汽车车身制造工艺基础第一节 车身结构基础第二节 车身制造工艺特点第三节 车身制造工艺第四节 车身制造技术发展第一章 汽车车身制造概述第一节 车身结构基础一、车身及其名词术语图1-1 轿车车身结构图 车身是供驾驶员操作，以及容纳乘客和货物的场所。主要作用是为乘员提供安全、舒适的乘坐环境，隔绝振动和噪声，不受恶劣气候的影响。它包括车身本体和装饰件、开启件、机构件、附件及其他可拆卸结构件，其结构组成如下图所示。图1-2 轿车车身相关术语1-前框架 2-发动机舱盖 3-左前翼子板 4-右前翼子板 5-左前车门6-右前车门 7-左后车门 8-右后车门 9-行李箱盖 10-油箱盖1.白车身 白车身通常是指
2、已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身，它主要是由车身本体、开启件及其他可拆卸结构件组成的总成，如图1-2、图1-3所示。经过涂装后的白车身称为涂装车身。图1-3 货车驾驶室相关术语 车身本体是车身结构件（又称车身骨架）与覆盖件焊接或铆接后不可拆卸的总成，如图1-4和图1-5所示。车身骨架主要为保证车身的强度和刚度而构成的空间框架结构，由梁（杆）和支柱等焊接而成，它使车身形成一个整体式结构，起主体承载作用。图1-4 轿车车身骨架 图1-5 大客车车身骨架2.车身外装件 车身外装件是指车身外部起保护或装饰作用的一些部件，以及具有某种功能的车身外附件，主要包括前后保险杠、车外后视镜、附件等。3.车身内装件
3、 车身内装件是指车内对人体起保护作用的或起装饰作用的部件，以及具有某种功能的车内附件，主要包括仪表板、座椅及安全带等。4.车身电气附件车身电气附件是指除用于发动机和底盘以外的所有电气及电子装置，如各种仪表及开关、前照灯、尾灯、指示灯、雾灯、照明灯等。二、车身的类型按承载形式的不同，可将车身分为非承载式车身、承载式车身和半承载式车身。图1-6 非承载式车身1.非承载式车身非承载式车身结构的优点：（1）除了轮胎与悬架系统对整车具有缓冲吸振作用外，车身与车架的悬置还可以起到辅助缓冲，适当吸收车架的扭转变形和降低噪声的作用。这既延长使用寿命，又提高了乘坐舒适性。（2）底盘和车身可以分开装配，然后总装在
4、一起，既可简化装配工艺，又便于组织专业化协作。（3）车架作为整车的基础，便于汽车上各总成和部件的安装，同时也易于更改车型和改装成其他用途的车辆。（4）发生撞车事故时，车架还可以对车身起到一定的保护作用。非承载式车身结构的缺点：（1）由于设计计算时不考虑车身承载，故必须保证车架有足够的强度和刚度，这会导致整车自重增加。（2）底盘和车身之间装有车架，使整车高度增大。（3）车架是汽车上最大且质量最重的零件，因此必须具有大型的压力机以及焊接、工夹具和检验等一系列较复杂昂贵的制造设备。2.承载式车身图1-12 承载式轿车车身结构承载式车身优点：1）由于承载式车身是空间框架结构，可以充分利用车身承担载荷，
5、因此具有整体刚度大、重量轻和整车高度低等优点。2）其生产效率高，是现代轿车中常见的结构。但是承载式车身也有一些承载式车身缺点：1）由于取消了车架，来自传动系统和悬架的振动和噪声将直接传给车身，而车厢本车身也有一些缺点又是易于形成空腔共鸣的共振箱，因此会恶化乘坐舒适性。2）改型比较困难。承载式客车车身根据客车车身承载度不同，将车身分为两类。1.半承载式：是指客车车身与车架刚性相连，车身部分承载的结构形式。非承载和半承载式车身都属于有车架车身结构。2.全承载式客车车身骨架及底架是由异形管制成的格栅式结构，没有单独的车架，局部格栅上可有覆板。三、车身的典型结构 图1-14 车身冲压件 轿车的白车身一
6、般由大量的车身冲压零件焊接而成，如图1-14所示。如上图所示，白车身主要由前车身、地板、侧围、顶盖及后部车身等部分组成。第二节 车身制造的工艺特点汽车车身属于大型薄壁结构，由于生产纲领不同，其生产方式有很大区别，以车身大型覆盖件的冲压和壳体的装焊为例，根据不同的生产纲领，可分为以下3种类型的生产方式。生产方式1.单件生产2.成批生产3.大量生产（1）小批生产：年产量在3003000辆。（2）中批生产：年产量在300030000辆。（3）大批生产：年产量在30000150000辆。由于生产类型不同，其工艺特点及生产组织方式有很大区别。第三节 车身制造工艺一、车身冲压工艺车身冲压件主要是指车身的内
7、、外覆盖件，如驾驶室顶盖、发动机罩、车门、挡泥板等。这些冲压件是由薄钢板在双轴向拉伸应力的作用下产生变形而成为曲面覆盖件的。生产车身冲压件的工艺方法很多，简要介绍如下。1.双动压力机拉伸成型。用这一工艺方法生产的轿车车身冲压件的件数、工序数和压力机的规格见表1-1。序号冲压件名称零件数/每辆车工序数/每件压力机吨位（t）工作台面积（mm2）1顶盖、挡泥板、车身侧围板、地板、保险杠、发动机罩8123660010003500 x20004000 x20002车门外板、行李舱盖板、仪表板、车轮罩、车身前、后边板、后窗与行李舱盖连接板等2026564005002500 x15002500 x17003
8、行李舱托架、覆盖版、中门柱、前门柱等约50363004002150 x12002150 x15004车门铰链、前挡泥板2030262501500 x1000表 1-1 轿车车身冲压件拉伸的数据二、车身装焊工艺 装配焊接是车身制造中最重要的环节之一，它直接影响车身质量、生产率和经济性。提高装配精度和焊接质量是车身制造的核心工作。焊接是一种不可拆卸的连接方法，在车身制造中获得了极为广泛的应用。表1-2列出了汽车生产中所采用的焊接方法及其典型应用实例焊接方法典型应用实例接触焊点焊悬挂电焊钳（手工或机械手）车身总成，车身侧围分总成间定焊机小型零部件多点焊压床式多点焊机车身地板总成C形多点焊机车门、发动
9、机罩、行李舱盖总成凸焊 螺母、小支架缝焊悬挂缝焊钳车身顶盖流水槽固定焊机汽油箱总成闪光对焊 后桥壳管、车轮轮辋电弧焊CO2气体保护焊半自动车身总成自动后桥壳、消声器氩弧焊车身顶盖后两侧接缝手工电弧焊厚料零部件埋弧焊重型后桥壳气焊氧乙炔焊车身总成补焊钎（铜、银）焊铜和钢件锡焊散热器特种焊微弧等离子焊车身顶盖后角板电子束焊齿轮激光焊车身底板摩擦焊后桥壳管与凸缘转向器表1-2 现代汽车生产中采用的焊接方法及其典型应用实例三、车身涂装工艺车身的表面涂装，不仅起着防腐蚀、防氧化、提高使用期限的作用，而且是美化车身的主要工艺手段。车身涂装属于多层涂装，由于各种汽车使用条件和环境不同，车身的涂装工艺也各不相
10、 同，但概括起来可分为以下三个基本体系：涂装体系1.第一涂装体系：涂三层烘三次体系，即底漆涂层中间涂层面漆涂层，三层分别烘干。2.第二涂装体系：涂三层烘二次体系，涂层次数同上，但底漆层不烘干，涂中间涂层后一 起烘干，因而烘干次数由三次减为两次。3.第三涂装体系：涂两层烘两次体系，即底漆涂层面漆涂层，分别烘干，无中间涂层。第四节 车身制造技术的发展 一、车身新材料与新工艺的应用1.车身材料发展 为兼顾轻量化与碰撞安全性，普通钢板和管材用量逐渐减少，而高强度钢用量增加。同时，铝合金和塑料及其复合材料的用量也增加较快，但价格问题制约其进一步扩大应用。表1-3简单列出了车身常用材料的性价比。表1-3车
11、身用各种轻量化材料性能比较表材料密度/（g/cm3）抗拉强度/MPa 弹性模量/GPa 价格/(英镑/kg)加工耗能指数钢7.830012002100.30.56.3（软钢）铝合金2.62.7150680700.61.11.8镁合金1.7100380450.81.4(推算)1SMC1.22.830200121.21.6 GMT1.21.4601203102.63.2 RTM复合材料1.21.6 8122.24.02.车身成形与连接工艺发展（1）激光成形和内高压成形：液压成形是一种板料柔性成形技术。它采用液态的水、油或黏性物质作传力介质，代替制性的凹模和凸模，使坯料在传力介质的压力作用下，贴合凸
12、模或凹模而成形，是用于形状复杂、强度高、成形性能差的材料的理想成形方法。（2）激光拼焊板：拼焊板技术主要用于汽车工业，近几年发展很快。原来是为解决板材宽度不足的问题，目前则大量用于将不同强度和不同厚度或不同表面处理状态的零件毛坯通过激光焊连成一体，然后一次冲压成形，降低了模具数量和后续工序数，提高了效率，也有利于今后的回收。（3）Tox连接：Tox连接是可塑性薄板的不可拆卸式冲压点连接技术的国际注册名称，中文注册名称为”托克斯”。采用托克斯气液增力缸式冲压设备及托克斯标准连接模具，在一个气液增力的冲压过程中，依据板件本身材料的挤压塑性变形，而使两个板件在挤压处形成一个互相镶嵌的圆形连接点，由此
13、将板件点连接起来。工艺发展 连接前 连接中 连接后图1-29 Tox连接原理图二、车身生产自动化与柔性制造技术的应用随着电子技术、计算机技术、机器人技术和人工智能技术的迅速发展，车身制造技术也进入了快速发展阶段。1.机器人技术图1-30车身冲压自动化线图1-31 车身焊接自动化线图1-32 汽车装配机器人2.柔性生产装配线柔性生产装配线就是指能够同时满足一个或多个系列汽车产品生产要求，可以灵活改变夹具及运行方式，以适应无法预知的产品更新变化后的同类汽车产品装配需要的生产线。图1-33 宝马汽车柔性装配线3.模块化装配模块化装配不仅可以大大减少总装线上的装配时间、降低生产成本、提高产品的可靠性，
14、而且便于实现自动化装配，图1-34所示为模块化装配线。图1-34 模块化装配线国外的德尔福是模块化供应的倡导者和领先者，德尔福公司首先提出了模块化的新概念，并率先向奔驰公司在美国生产的M级车供应前座舱模块。二、车身尺寸精度与质量控制技术车身精度主要是指车身零件的尺寸精度、形位精度和装配精度。也就是说，除了零件的外形精度要求外，还须有安装硬点的装配尺寸精度要求。图1-35为国内某整车生产厂的车身制造激光在线测量系统，采用机器人式在线检测装置对焊接车身部件进行100%非接触式激光测量，对生产过程的工艺状态实时掌控，从而实现对产品质量的过程控制。图1-35 车身激光在线检测（1）车身制造“2mm工程”汽车产品2mm工程就是从系统的观点出发，对汽车产品采用车身制造综合误差指数(Continuous Improvement Indicaor)，即六倍均方差“6”来控制车身制造质量，从而用最经济的制造成本提高汽车产品的整体质量。（2）车身产品尺寸管理为了保证产品质量，国外各大汽车公司都设有尺寸管理部门，其主要任务是将客户对产品质量的要求转变为尺寸目标，包括GD&T(Global Dimensioning and Tolerance，总体尺寸和精度)，将精度目标分派到各级，制订定位参考策略并进行精度优化等。
