汽车车身工艺.docx

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汽车车身工艺

汽车车身工艺及新材料的发展

汽车车身制造工艺技术的重要性

汽车车身作为汽车上三大部件之一己经显得非常重要，从质量上看，轿车、客车的车身己占整车（40~60）%，货车车身也达（20~30）%,从制造成本上看，车身占整车的百分比还要超过这些数值的上限值，而且随着科学技术的发展和物质生活水平的提高，人们追求汽车的安全、舒适、新颖和豪华等特色大多要通过汽车车身来实现。

车身的设计与制造需要综合运用造型艺术、人机工程、材料学、冲压、焊接、装饰、防振隔音、采暖通风等各方面的知识。

它的发展状况足以反映一个国家的工业水平。

常见的工艺方法

一、冲压工艺

二、焊接工艺

三、装配工艺

四、涂饰工艺

五、注塑工艺

（见车身工艺检查作业指导书有很详尽的对这些比较传统工艺方法进行了描述，大家如果不很了解可以仔细学习一下。

）

汽车减重的途径

减轻汽车车身重量，可以减少燃油消耗，装配更多的装备，提高汽车性能。

为了减少汽车重量，工程师主要从材料、工艺和结构上想办法。

现代汽车上比较先进的工艺方法及材料介绍

亠、拼焊工艺

过去的冲压工艺首先把钢板剪裁成冲压板料，然后冲压成为冲压件，再将各个冲压件焊接成所需要的部件。

一种新的工艺方式则将这种顺序颠倒过来，它称为“拼焊”，就是将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊起来的一种钢板，这种拼焊钢板可以冲压加工。

采用拼焊钢板可以按照汽车的不同部位对应采用不同的板材，更好地发挥其作用。

例如在负荷大的地方采用较厚的高强度钢板，而在其他部位则使用较薄的高强度钢板。

拼焊采用激光焊接，经过激光焊接的拼焊钢板允许进行冲压加工，经冲压成型而成为车身上的冲压件。

拼焊钢板的应用简化了生产工艺、改善了构件性能、减轻了重量。

汽车上采用“拼焊”的部件常有侧而框架、车门内板、车身底板、立柱等。

1、我们实践当中见到如哈飞赛马，前II;］竹架件由于碰撞的要求用不同料厚的钢板采用激光焊接，其结构强度相对就比较好。

2、上海大众在充分研究了汽车行业发展宏观环境与消费者市场需求的基础上，率先推出了

多功能轿车途安

精细工艺：

提供多重安全保护

在安全性能方面，途安凭借精细的工艺有着出色的表现。

途安的车身大量应用高强度钢板及激光焊接等先进的制造工艺，大大提高了车身整体

强度和刚度以及车身的碰撞安全性。

尤英是长达41米的激光焊接，使整个车身焊缝达到分子结合，铸就了途安的“钢筋铁件”，在最权威的欧洲NCAP撞击与安全性能测试中，获得了安全性能最髙分五颗星。

与此同时，途安在细节之处也充分体现了上海大众一贯的安全理念。

途安在车门内安

装有呈对角线布置的侧而防撞板，一旦发生正而碰撞或者追尾碰撞时，侧而防撞板就会向

上或者向下弯折而不会插入A、B和C立柱内，避免车门被侧面防撞板堵塞，提供了更好

的安全保护。

对于前排正副驾驶员，途安还专门设汁了主动式头枕，以降低在碰撞过程中对颈椎损伤的风险。

另外，途安还在保险杠和翼子板的设汁中充分考虑了碰撞时对行人的

保护，获得了行人保护最高级别奖，体现了对生命的呵护与人文关怀。

二、高强度钢板

为了使钢材能尽量减少重量又能保持一定的强度，冶金工程师经过多方试验发现在低碳钢内加微量元素如規（Xb）或者钛（Ti）,生成这些微量元素的碳化物，经外理可使轧制钢板的拉拉强度达420牛顿/毫米平方，能够深拉延，变形性好，可制成很薄的钢板，钢板厚度可小到0.5毫米以下。

在这些薄钢板上通过电镀等工艺，涂复锌合金后再涂复一层塑料，既有钢的高强度又有锌、塑料等材料的耐腐蚀性，总质量（重量）又等同于铝合金，十分适宜汽车使用。

目前这种具有耐腐蚀镀层的高强度钢板己应用在现代轿车上。

三、泡沫金属

“泡沫金属”是20世纪90年代末才出现的新型材料，但应用速度很快，有些新车型已经采用了这种材料。

“泡沫金属”主要指泡沫铝合金，它由粉末合金制成。

通常的粉末合金是用粉末压制成形，或用金属粉未及塑料的混合物注射模制成形。

在除掉分型剂及增塑剂之后，将压制的坯件烧结（一种温度在1000°C左右的热处理方式），使它们具有一定的特性。

烧结的性质及应用范围在很大程度上取决于孔隙率的大小。

泡沫铝合金密度很小，当承受很大的外力而变形压缩后，当外力撤去，凭着它自身的弹性可恢复到原来的形状，有点象橡胶。

专家认为，若外来总能量假定为100%,泡沫铝合金变形量为它的60%时，可承受外来总能量的60%o由于它木身具有一定的强度，可以经过多次这样的变形循环而不会损坏。

“泡沫金属”的重量很轻，密度只是铝合金材的1/4以下，热膨胀系数与铝合金材料一样，热导率又相当低，加上它的变形恢复性能极佳，又有一定的强度，因此受到汽车业的重视，可以在轻量化及安全性方面显示优势。

目前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有发动机舱盖、行李厢盖、

翼子板等。

在安全性设计中，将泡沫金属用作吸收碰撞能量的主要材料是十分适宜的。

因为目前汽车的安全设计不但要考虑乘用人的安全，还要考虑到其外车辆及行人的安全，即当一旦发生碰撞时既可最大程度地保护自己又要最大程度地保护他人，因此在车身易发碰撞区域采用泡沫金属是一种很好的选择。

现在己有一种“三明治”式的夹心零部件，部件里面用“泡沫金属”材料，外而再包裹上很薄的其它硬质金属材料，这样使表而具有一定的硬度,牢固耐磨，内部又能吸收变形能量。

“泡沫金属”的种类也是比较多，除了泡沫铝合金外，还有泡沫锌合金、泡沫钢等等，用处各异。

“泡沫金属”在汽车上的应用前景十分诱人。

泡状合金”不怕恶性车祸

能自我愈合的材料可以保证汽车在无裂缝的状态下行驶，但它无法修复恶性车祸造成的创伤。

在汽车受创比较严重时，就需要“泡状合金”来发挥作用了。

美国一家著需的材料科学实验室正在研制一种由耙、银、铜和磷混合而成的记忆金属“泡状合金”，这种新材料具有自动还原性能。

与修复液弥合汽车裂纹不同，这种材料受到撞击后，能够自动还原。

就像人们熟知的记忆金属一样，如果用锤子敲砸由这种材料制造的挡泥板，板体会变形，但它可以在一左时间后自动恢复原状。

这一新材料的发明者克里斯和雷格宣称，这种新型材料对汽车的皱褶区特别适用，它可以使汽车更加安全，这是苴他防撞金属所不能比拟的。

“自我愈合”材料和“泡状合金”材料有可能成为今后研发生产具有自我修复功能的车身的关键材料，也可解决航空航天材料领域的安全隐患问题。

怀特教授认为，“自动愈合”材料投入实际应用的首选目标，应该是宇宙飞船、人造关节和桥梁支架等方而

四、汽车工程塑料

塑料经常被用于装饰件及某些车身部件上。

不过，汽车工程人员希望能把塑料应用在整个车的外壳上。

戴姆勒-克莱斯勒公司研制了一款CCV复合材料概念车，它采用一种几乎全塑的车身外壳。

该车的车身材料含有玻璃增强纤维，用来加强车身的刚度和硬度，还含有稳定剂、冲击延展剂、颜色添加剂等。

CCV全塑车身是目前世界上最大的注塑件,要求模具精度高、成型表而平整，而且要控制住塑性材料的流动性，板块粘合要求绝对可靠，CCV解决了这些技术难题，它通过新结构、新技术、新工艺，开创了全塑车身的发展之路。

道化学公司最近宣布，他们研制岀一种聚氨酯泡沫技术，可以替代皮革等材料，供生产汽车座垫和其他内饰件使用。

据报道，该技术使用一种弹性体层，覆盖在模塑泡沫上。

该弹性体可代替传统使用的材料，如织造品或者皮革，下而的泡沫仍用作内垫，以便舒适和耐用，因而用这种技术生产的汽车座垫更便于洗涤和修复。

此外，聚氨酯弹性体还为生产车辆内饰件如座垫和和头靠，提供了更耐用、高质量、软接触的材料。

工程塑料车身板材无漆方案

对于车身板材，GE髙新材料用“无漆”方式免去了二次喷漆操作的需要，从而降低了系统成本。

高级LEXAN7SLX薄膜为汽车制造商提供了一种“免漆”方式，这种方式可以产生A级表而水平，其深度光泽深受顾客青睐"GE的薄膜可以经受长时间的紫外线的照射而不褪色，与同类薄膜相比，它具有更强的防刮伤能力和化学稳左性。

汽车爱好者们很快就可以发现这项令人鼓舞的技术得到应用。

在车顶组件中应用了LEXANSLX薄膜技术的smart?

跑车于2003年荣获了汽车工程师协会的革新大奖。

对于汽车制造商来说，LEXAN7SLX薄膜的出现无需新喷漆生产线的投资，并消除了由此带来的排放问题。

此外一一通过取代金属板材一一LEXAN7SLX薄膜可以将车重降低至40$到50%»该薄膜也适用于很多的车身外板，与各种衬底都非常搭配，而且可以通过处理应用于大型的模内转印技术中。

同时，对于偏爱喷漆车身板材的汽车制造商来说，GE的喷漆工程热塑车身板材一直引领全球，至今已用于全世界9家汽车制造商的19种汽车平台上。

事实上，GE比其他任何树脂供应商生产的工程热塑车身板材都要多。

GE的产品通过传统的喷漆方式可以为客户定制喷漆方式。

禽线方式包括可喷漆的一一或是预着色注模一一XEN0Y?

树脂板材。

在线和线上的喷漆车身板材也可用非导体NORYLGTX?

树脂或导体产品制造，从而免除primers的需要。

GE工程塑料车身板材的另一重要优点就是降低重量。

比如，用NORYLGTX或XENOY树脂制造的模制挡泥板，与钢材相比，最多可降低多达40%的重量。

这些板材可以防止凹痕，小齿缺和腐蚀，同时抗热能力和化学稳左性都很髙，可以模制成各种复杂形状，而这往往是金属材料很难做到的。

五、设计公司如何即将面对新技术革命带来的挑战

1、设计公司应加强与工艺模具公司的合作

我们认为，设计公司应加强与工艺模具公司的合作，同时,作为一个设计公司，其自身必须具有一定的工艺能力和水平。

完全依赖于模具公司的工艺指导，只能使自己的设计园囿在原有的低水平的工艺层次上。

对于涂装工艺涂装对车身结构设计的要求不是很多，主要是一些流水、涂胶、减震、防锈处理和车身定位支撐等方而的问题。

对于车身设计工程师来说，熟悉涂装工艺和生产线的流程，增加一些涂装实践知识也是不可缺少的。

关于材料车身材料的确定对某些设计公司来说，往往觉得是很遥远的事情，他们一直认为材料应该由制造厂家自己来确定，或者委托模具设计公司确定。

对于车身结构设计来说，材料的确定是必不可少的。

材料直接关系车身的模态、刚度、强度以及碰撞等，车身有限元分析的前提就是材料特性的确定。

我们曾听说过国内某车型的开发项目，整车碰撞模拟都通过了，而车身材料却仍无从着手的的奇怪现象。

进行结构设计，常常会遇到某些承力较大的部位和零部件（如地板纵梁和横梁、悬架固定座等），在结构、厚度等不能有效解决车身强度和刚度的时候，零件材料特性的选择往往成了解决问题的关键。

材料的合理选择和使用，在解决零件的成型性、防锈防腐蚀、降低车身重量和成本都会带来极大的益处。

在涂装过程中，车身某些部位（如五门一盖、焊接形成的内腔等）不能上面漆，甚至不能上电泳漆，这些部位往往成了车身整体防腐蚀的薄弱点。

在采用特殊材料（如单面镀锌或双面镀锌钢板等）后，车身防腐蚀性能就会有显著提高。

2、注意国内外新型材料在汽车设计方面的应用

研究开发新型涂层材料

表而涂层材料是表面技术解决工程问题的重要物质基础。

当前发展的涂层新材料，有些是单独配制或熔炼而成的，有些则是在表而技术的加工过程中形成的，后一类涂层材料的诞生，进一步显示了表而工程的特殊功能。

轿车涂装技术中新发展的第五代阴极电泳涂料（ED5）,其泳透力比前几代进一步提高，有机溶剂、颜料含量降低，且不含有害金属铅,代表了阴极电泳涂料的发展趋势。

以聚氯乙烯树脂为主要基料与增塑剂配成的无溶剂涂料，构成了现代汽车涂装中所用的抗石击涂料和焊缝密封胶，有效地防止了车身底板和焊缝出现过早腐蚀，并保证了车身的密封性。

粘结固体润滑涂层材料，在解决航空航天等军工高科技领域特殊工况条件下的机械磨损、润滑、粘着冷焊等摩擦学问题中发挥了重要作用，并在民用真空机械、低温设备上有广阔的用途。

3、注意国内外先进制造工艺的研发在汽车方面的应用

先进的制造工艺的研发

采用新材料与先进的制造工艺是相辅相成的，汽车工业正在努力开发新的制造方法，对传统的工艺进行更新。

例如：

适用于轻量化设计的连接工艺今年来有所发展，如德国某汽车公司在大批生产的轿车上采用CO2激光束焊接，与传统的焊接工艺相比，焊接成的高强度钢板车身的强度提高了50%。

又如，一些复合材料的SMC壳体的材料较厚，大约为2.5〜3mm,限制了轻量化的幅度。

法国雷诺公司采用新的A级表面精度的SMC模压技术和低密度填料，减薄了零件

厚度，使轿车壳体重量比普通SMCT艺下降了30%。

4、注意国内外先进制造工艺及新材料的研发在汽车方面应用带来车身设计方法的革命

车身设计方法的革命

据欧洲汽车界人士预测，在今后十年中，轿车自身质量还将减轻20%,除了大量采用复合材料和轻质合金外，车身设计方法也将发生重大变化。

由于大量采用新型材料，传统的车身结构及其设计方法可能不再适用，取而代之的是一种基于生物学增长规律的形状优化设计法，这种设计方法即能减少零件质量，又延长了零件的使用寿命。

此外，采用新的设计方法还能使车身零件数大幅度减少。

如某车型的零件数己由400个减少到75个，质量减轻30%。

美国克莱斯勒汽车公司尚未投放市场的概念车由于采用了创新的优化设计法，使整车自重降至544kgo这说明轻量化设计具有极大的潜力。

附件:

汽车车身阴极电泳前处理工艺

1.工艺流程：

脱脂一〉水洗〉表调〉磷化〉纯水淸洗〉阴极电泳

2.工艺规范:

2.1药剂

工序

工艺温度

药剂

药剂特点

1.脱脂

50-60°C

SHT301-SM脱脂剂

弱碱，高效脱脂

2.水淸洗

常温

自来水

3.表而调整剂

常温

SHT601

胶体钛高活性，高硬度水，抗污性，磷化膜细密

4.磷化

40-50aC

SHT2100-100三元体系磷化剂

锌镭银三元体系磷化型材髙“P”比,含镭银的磷化膜，抗碱性强，与阴极电泳具有最优秀配套性

5.水淸洗

常温

自来水

6.纯水淸洗

常温

脱离子水

表而洁净

7.阴极电泳

阴极电泳漆

髙耐腐蚀性厚膜型

2.2工艺参数

工位需称

处理温度

处理时间

浓度

化验

补加

热水洗

70-75r

60秒

欲脱脂

55—60匸

60秒

FAL：

12-18PI

_次/班

每In?

加SHT301-SM脱脂剂3Kg,游离碱度升高两点

脫脂

50-551

180,秒

FAL：

12-18Pt

_次/班

每In"加SHT301-SM脱脂剂3Kg,游离碱度升高两点

水洗

常温

60秒

水洗

常温

60秒

表调

常温

180秒

PH=7.5-9

_次/班

每InP加SHT601-SC表调剂4Kg,pH升高0.5

磷化

35-45

180秒

FA：

0.6-1

TA：

18-26PI

一次/2小

时

每lm3加SHT2100-100磷化剂1.8Kg,游离酸度升髙0.2点，总酸度升髙

1点

一次/2小

时

每lm3加SHT-N55中和剂1.3Kg,游离酸度降1点

AC：

1.3-3.5Pt

一次/I小

每lm3加SHT-C31促

时

进剂浓度升髙4点

水洗

常温

60秒

水洗

常温

180秒

水洗

常温

60秒

水洗

常温

60秒

3・保养项H表

工位爼称

保养项目

频率

保养方法

脱脂

常规

1次/天

检查液面，淸除杂质异物

喷头

1次/周

拆下清洗

槽液

1次/年（或根据污染情况）

淸洗槽液

表调

常规

1次/天

检查液而，淸除杂质异物

喷头

1次/周

拆下淸洗

槽液

1次/季度

淸洗槽液

磷化

常规

1次/天

检查液而，髙位过滤

喷头

1次/周

拆下淸洗

槽液

1次/年

淸洗槽液

热交换器

1次/月

2〜5%稀硝酸淸洗

4.常见故障及扫

滁

4」脱脂槽

常见故障

产生原因

排除方法

除油能力差

浓度低温度低

补加脱脂剂提高温度

固态脂除不掉

温度低

提高温度或者预擦

槽液变为黑色，液而浮汕

槽液含油量过多

更换槽液

4.2表调槽

常见故障

产生原因

排除方法

表调能力差

浓度低

补加表调剂

槽液发黑

杂质积累过多

更换槽液

4.3磷化槽

常见故障

产生原因

排除方法

磷化膜均匀泛黄

游离酸度过高促进剂浓度过低温度过低总酸度过低

补加SHT-N55补加SHT-C31提高温度

提髙总酸度

磷化膜泛兰彩色，挂灰

停线

游离酸度过低

补加B组分

表调效果差

补加表调剂

二次水锈或工序间干斑

尽量减轻二次水锈，适当降低酸洗温度

正常参数时膜差

污染老化

更换槽液