车身是一个由四百个左右经冲压、辊压等成型的部件通过焊接、螺栓、胶结等方式连接在一起并经过涂装的复杂的零部件,其生产过程如图1-25所示。
图1-25 汽车车身生产过程示意图
车身是汽车其他所有部件的承载体,同时更要为整车提供各种最基本的性能,以及满足整体美观性、成本、轻量化的要求。其设计一般需要遵循以下要求:
1.车身自身结构合理性要求
车身设计时必须考虑自身结构设计的合理性和结构的完整性。如零部件及总成的分块合理性,零部件之间的搭接、匹配合理性,细节局部结构设计合理性和主流化,零部件的美观性、稳定性和刚性,整体结构的稳定性、美观性等。
2.轻量化要求
轻量化作为汽车行业最重视也最重要的一项技术,对节能减排具有重要意义,越来越为整车厂所重视。车身重量占整车重量的四分之一左右,其轻量化水平高低直接决定了整车的轻量化水平,因此在车身设计的时候必须充分考虑轻量化要求,主要内容及指标包括:车身重量、面密度、轻量化系数、高强钢比例、热成形技术应用、结构最优化、板件厚度合理性、集成化模块化、轻质合金应用、先进轻量化工艺应用等。
3.承载性要求
车身的主要作用之一是用来安装汽车上的其他部件,包括动力总成、底盘部件、内外饰部件、开闭件部件、电气部件等。因此,其设计必须考虑其他部件的安装需求,包括安装空间、安装点布置、安装强度、孔面匹配精度和美观性要求。
4.工艺合理性要求
车身必须满足冲压、焊装、涂装、总装的相关工艺性要求。
(1)冲压 车身部件要满足冲压成型要求,包括成型性、冲压件精度(如回弹)、拉延充分性、模具定位、强度及成本、大件冲压序数限制、材料利用率等要求等。
(2)焊装 车身部件必须满足焊接过程相关要求,包括定位、生产线通过性、焊枪通过性、焊点空间、焊接总厚度、厚薄板顺序和总层数、焊接质量对部件要求。
(3)涂装 车身需要经过电泳、涂胶密封、喷涂面漆之后才能够满足使用要求,其必须满足涂装过程对车身的相关要求,包括:涂装滑橇定位、涂装线通过性、电泳充分性、涂胶PVC喷涂喷蜡方便性和可达性、面漆质量要求等。
(4)总装 涂装之后,车身进入总装生产线装配其他部件,其需要满足总装线通过性要求,如马墩支撑、总装吊具对车身的要求等。
5.碰撞性能要求
碰撞性能作为汽车最重要的性能之一,在设计时必须予以重点考虑。而车身作为汽车最关键的碰撞部件之一,其必须满足碰撞相关性能要求,主要有车体结构稳定性、碰撞变形量、入侵速度和加速度等要求。
6. NVH性能要求
汽车必须具有良好的NVH性能,保证在行驶过程中噪声最小、振动最小、乘坐最舒适、没有异响。车身要具有良好的NVH性能,包括扭转刚度、弯曲刚度、模态(基频、一阶扭转、一阶弯曲)、局部模态、关键点动刚度、大件动刚度、噪声传递函数(VTF)、部件静刚度、外板刚度等。
7.强度及耐久疲劳
汽车设计必须考虑其可靠性,车身作为汽车主要承力部件,其设计必须考虑可靠性要求,包括车身多种工况下的静强度(垂直、转向、制动、起步、单轮起跳等)、道路耐久疲劳性能等。
8.防腐性能
现在的车身材料主要是钢材,其在使用过程中不可避免会产生腐蚀,因此车身设计必须充分考虑防腐性能要求,主要包括:内腔电泳充分性要求、外观边角防腐要求、镀锌板应用部位及比例要求、焊缝密封胶/点焊密封胶/PVC喷蜡等防腐工艺的应用等。
9.成本要求
成本作为整车的一项重要指标,同样也是车身设计时要考虑的一项重要指标,在设计之初就要考虑车身重量、材料利用率、各种材料应用比例等。