汽车概论--04-车身.ppt

1 研究总院先期技术研究所 2012.02.06 概 述 -车身 2 1、前言 2、车型及车身分类 3、车身构造 4、车身件号命名规则 5、白车身材料 6、车身试验 7、车身设计需要考虑的因素 目录 3 1.前言 车身主要包括BIW、闭合件和内外饰件,零件数量占整车一半以上,是汽车的 骨架,在整车结构中发挥着承上启下的作用; 承载式车身是一切总装件、发动机、底盘机构、电器元件的载体，是汽车 乘坐安全性和舒适性的保障； 车身既影响整车外观,又影响整车性能,是汽车的重要组成部分。 实践一再表明：整车生产能力的发展取决于车身的生产能力；汽车的更新换 代在很大程度上也决定于车身。凡此等等都足以说明，汽车工业发展到今天 成为重要的支柱产业，而重中之重则非车身莫属。 车身造型 车身结构 车身设计 车身制造工艺学 汽车人机工程学 汽车空气动力学 车身CAD/CAM/CAE 车身专业课程： 4 车型分类 大客车 越野车(SUV) 货车 面包车 MPV轿车 2.车型及车身分类 2.1 车型分类 根据汽车的用途的不同，汽车主要可分为六大类： 其他的分法，如轿车根据车身形状可以分为三厢、两厢和两厢半；根据排量不同又 可分为微车(0.6-1) 、经济型车(1.3-1.5) 、中级车(1.6-1.8) 、中高级车(2.0-2.8) 、豪 华轿车(3.0-4.2)和超豪华轿车(6.0)等。卡车又根据载重能力不同可分为微卡(10t)等。 5 2.2 车身结构分类 从结构和设计观点，按车身承载力的不同，车身可分为三类： 承载式车身: 其结构特点是没有车架，车体和车架溶为一体，底盘和发动机安装在车身上 ；整车结构紧凑、底盘低，如轿车； 非承载式车身: 其结构特点是有独立的车体和车架，车体与车架之间通过螺栓连接，车体可 以拆卸；整车结构大、底盘高，如卡车和大客车； 半承载式车身： 其结构特点介于承载式车身和非承载式车身之间，汽车有部分车架，且车体 与车架之间通过焊接的方式连接，车体不可拆卸；整车结构大小和底盘高度介 于轿车和客车之间，如面包车。 2.车型及车身分类 6 3.1 车身构成分类 车体：由冲压件焊接方式连接，不可以拆卸的车身部分，如地板、侧围等； 闭合件：由冲压件装配方式连接，可以拆卸的车身部分，如车门等。 内外饰：由塑料、橡胶件通过装配方式连接的，可以拆卸的一些总装散件和 功能件，如保险杠、仪表板、座椅、后视镜、洗涤器等。 3.车身结构 车体 内外饰 闭合件 7 3.2 车体构成 车体一般由冲压件焊接而成，在结构上可分为以下几个大的总成： A 顶盖总成B 侧围总成C 发动机舱总成 D 前地板总成E 后地板总成 A C B DE 3.车身结构 8 下车体 上车体 3.2 车体构成 从焊接工艺角度考虑，车体又可分为以下两个大类： 上车体（Upper Body）：包括顶盖总成和侧围总成 下车体（Under Body）：包括发动机仓总成、前地板总成和后地板总成 3.车身结构 9 3.3 闭合件构成 由冲压件构成，通过铰链、螺栓方式连接的，可以拆卸的车身部分； 这些零件的特点是属于外覆盖件，表面质量要求高，主要包括以下部分： 前后车门总成 前罩总成 行李箱总成 翼子板总成 3.车身结构 10 1、保险杠总成； 2、仪表台板总成（IP） ； 3、前后门板内饰总成； 4、控制箱总成； 5、顶盖内衬； 6、地毯总成； 7、立柱、门槛内饰总成； 8、消音隔热系统； 3.4 内外饰构成 由塑料、橡胶件构成，通过装配方式连接的，可拆卸的车身部分，内外饰主 要用途是满足车身外观和乘座舒适性等功能的需要，主要包括以下几个总成： 3.车身结构 11 3.6 按零件大小划分 在工艺上和质量管理上，由于零件的大小不同，该零件的模具制作成本、制 作周期和零件的质量要求不同，常根据零部件的大小来对零件进行分类， 见下表。 类型模具制作周期成本质量要求制造难度制造商 大型外覆盖件长高高大国外 大型内覆盖件长高高较大国外或者台湾 中型结构件较长高高较大国内著名厂家 小型结构件短低较高低一般供应商自制 3.车身结构 12 BIW 大型外覆盖件 大型内覆盖件 中型结构件 小型结构件 3.6 按零件大小划分 3.车身结构 13 4.1 白车身件号命名规则 工程化时需要将部件和零件按照它们所属的装配关系变成“组”及其下属的“分 组”号码，每个零部件及其图样都给定一个编号，以便于对全部图样进行管理， 参见QC/T 265-2004 汽车零部件编号规则。 白车身编号 侧围 5401000-x01 5402000-x01 顶盖 5701000-x01 发动机仓总成 5302000-x01 前地板总成 5102000-x01 后地板总成 5104000-x01 行李箱总成 6301000-x01 前罩总成 8408100-x01 后门车总成 6211000-x01 6212000-x01 前车门总成 6111000-x01 6112000-x01 4.车身件号命名规则 14 4.2 内外饰件号命名规则 侧围内饰 5401xxx-x01 5402xxx-x01 顶盖内饰 5702xxx-x01 发动机仓内饰 5305xxx-x01 5304xxx-x01 前地板内饰 5108xxx-x01 后地板&行李箱内饰 5109xxx-x01 前罩内饰 5014xxx-x01 后门车内饰 6202xxx-x01 前车门内饰 6102xxx-x01 前后保险杠 2803xxx-x01 2804xxx-x01 4.车身件号命名规则 内外饰编号 15 5.1 材料的类型 根据材料化学成分和加工工艺的不同 冷轧钢板：白车身的绝大部分材料采用冷轧钢板。冷轧钢板的延伸率范围较广 (28%-42%)，抗拉强度从250-270MPa不等，适用于车身内外蒙皮和各种结构件。 热轧钢板：车用热轧钢板延伸率范围从27%-39%不等，抗拉强度从270-440MPa不 等。与冷轧钢板相比，热轧钢板材料价格低、强度高、但表面质量较差，适用于厚 度在1.8mm以上的结构件和支架等。 镀锌钢板：其基材为普通冷轧钢板或者高强度板，基本力学性能与基材相同；镀锌 钢板主要特点是用于防锈蚀，缺点是可焊接性能较普通钢板差，对模具质量要求很 高，并且材料价格高于普通钢板，主要运用于车身外观件、易磨损件（与运动机构 相连接）、涂装难以达到的件（注：高档轿车采用镀锌钢板比例大些）。 5.白车身材料 16 高强钢板：其强度高于普通钢板，但延伸率低于普通钢板，采用高强度钢板可减轻 车身重量。主要用于车身上受力较大的结构和与安全相关的结构中，如车身前后碰 撞横梁、Door Beam、发动机仓边梁和一些车身连接板、安装板和加强件等。由于 高强度钢板材料比较贵，且对模具的使用寿命有影响，所以经济型车采用高强度钢 板较少。 采用高强度钢板可提高车身安全性和外覆盖件的抗凹陷性，但高强度钢板因材料 强度增加、力学性能下降，更易产生破裂、尺寸和形状精度不良的倾向。易发生破 裂的主要原因是总延伸率、r值和n值低的缘故。尺寸、形状精度不良主要是屈服和 拉深强度高，在冲压成形后的残余应力和回弹大等原因造成的。 5.白车身材料 17 高强钢板的定义： 5.白车身材料 高强钢：550MPaTS210MPa 超高强钢： TS550MPa B steel 内板 外板 白车身，悬挂件 辊压成形 常规冲压 热成形 1 1 2 2 3 3 4 4 TWIPTWIP 按照屈服强度按照屈服强度（YSYS）定义）定义 18 激光拼焊钢板：是由不同厚度的两块或两块以上钢板，采用激光焊接在一起,然后 进行冲压成形 。其特点主要是同一个零件有不同厚度，由于激光拼焊钢板材料较 贵，对模具要求很高，所以经济型车一般不采用。 由拼焊板生产的汽车车身零部件 5.白车身材料 19 激光拼焊钢板： 案例：由拼焊板生产的门内板无铰链加强板，可实现轻量化。 5.白车身材料 拼焊板（1件）传统的门内板总成设计（2件） 控制拼焊线的移动是关键 20 5.2 材料的规格 根据材料化学成分和加工工艺的不同，可分为不同的规格（以宝钢材料为例）： 冷连轧低碳钢板： DC01(一般用途)、DC03（冲压用）、DC04（深冲压）、 DC05（特深冲压）、DC06（超深冲压） 冲压用冷连轧钢板： BLC(一般用途)、BLD（冲压用）、BUSD（深冲压）、 BUFD（特深冲压）、BSUFD（超深冲压） 热连轧钢板： SPHC(一般用途)、SPHD（冲压用）、SPHE（深冲压） 热镀锌钢板: DC51D+Z(一般用途)、DC52D +Z（冲压用）、DC53D +Z（深冲压）、 DC54D +Z（特深冲压）、DC56D +Z（超深冲压） 电镀锌钢板: BLCE+Z(一般用途)、BLDE+Z（冲压用）、BUSDE+Z（深冲压）、 BUFDE+Z（特深冲压）、BSUFDE+Z（超深冲压） 高强度钢板： B170P1（冲压用）、B210P1(一般用途)、B250P1（结构用）、 B180P2(一般用途)、B220P2（结构用） 5.白车身材料 21 5.3 材料的选用原则 材料强度特性的选用原则： 材料的选择首先要满足零件的强度要求，而材料的强度和延伸率又是相对应的 ，强度越好，延伸率越低，延伸率太低又会造成零件成型困难，所以在选用材料时 要综合考虑零件对强度和延伸率的要求。对厚度超过1.8mm的零件建议尽量用热 轧板等，这样能提高零件的强度。 材料外观特性的选用原则： a）外观件：选用表面质量较高的材料，如侧围、翼子板、车门外板等。 b）内部结构件：选用表面质量比较低材料，如前后地板、车门内板、侧围内板 以及其他的一些结构件。 材料尺寸的选用原则： 材料的厚度选用要根据零件的性能要求而定，太薄不能满足强度要求，太厚又 增加了成本和车身重量，所以料厚选取一定要适中。 另外热轧板厚度误差比较大 ，选材料前要考虑好材料的偏差走向。 5.白车身材料 22 5.4 材料选用举例 大型外观覆盖件材料的选用 大型外观覆盖件主要包括侧围外蒙皮、车门外蒙皮、翼子板、前罩板外板和顶盖 等，这类零件外形尺寸大、形状复杂、外观质量要求高（除顶盖外均为A级面），一 般选用拉延性能比较好的冷轧薄钢板。面包车以及微型轿车等低档车，一般选用 DC04冷轧钢板，如果形状特别复杂（比如侧围，顶盖等）可以选用拉延性能更好的 DC06冷轧钢板，对于中档以上轿车或者部分经济型轿车，大型外覆盖件（除顶盖外 ）一般选用防腐蚀性能良好的镀锌钢板（例如前车门）。 侧围外蒙皮（DC06,t=0.8） 前门外蒙皮（BUSDE+Z(t=0.75, 0/35)） 5.白车身材料 23 5.4 材料选用举例 大型内覆盖件材料的选用 大型内覆盖件主要指侧围内蒙皮、前地板、后地板、前壁板及车门内蒙皮等，这 类零件外形尺寸大，形状复杂，但零件表面质量要求不高，一般采用延展性比较好 的材料，如DC04，DC06等。 后地板（DC06, t=0.8） 前璧板（DC04,t=0.8） 5.白车身材料 24 5.4材料选用举例 中小型结构件材料的选用。 这类零件一般外型较小，形状较简单，属于受力件，尽量采用强度较高的材料， 如DC01等，如果形状复杂可采用DC03，或者DC04等。 换档加强件（DC03） 前侧梁加长段加强件（DC03） 螺母板及各种支架材料的选用。 由于白车身的支架受力较大，一般选用强度较高、材料比较厚的冷轧钢板或者热 轧板。 后排座椅安全带安装加强件（SPHC） 备胎安装支架（DC01） 油箱后支架（SPHC） 5.白车身材料 25 特殊结构件材料的选用 为了满足碰撞法规，车身某些部位需要采用高强度钢板，如轿车的前后碰撞横梁 ，车门的防侧碰横梁等部位。 前门防撞横梁(t=1.5) 前碰撞横梁外板（t=1.25） 为了减轻整车重量，车身某些部位采用激光拼焊板。 前纵梁内板(激光拼焊板,前段( DC01,t=1.8), 中段(DC04,t=3.0), 后段(DC04,t=1.8) ) 后地板(激光拼焊板,前段( DC01,t=0.8), 中段(DC04,t=1.6), 后段(DC04,t=0.8) ) 暖风机压力室板（DC54D+ZF(t=0.8,35/35)） 为了防腐蚀，车身某些容易积水部位采用镀锌钢板。 5.白车身材料 26 6.车身试验 概述 为了保证汽车使用的可靠性，在开发中要考虑能否满足相关的试验要求 ，这些试验有一定的标准，有国标、行标、企标，目前这些标准的相关试 验都能进行计算机模拟，这样可以降低开发风险，缩短开发周期。 车身强度试验是以整车满载质量为加载力计算 车身刚度试验 前悬上下振动车身疲劳试验 前悬转向横向力车身疲劳试验 前悬前后制动力车身疲劳试验 后悬上下振动车身疲劳试验 后悬转向横向力车身疲劳试验 后悬前后制动力车身疲劳试验 车身扭转刚度试验 车身弯曲刚度试验 背门加力开闭疲劳试验 背门完全开闭疲劳试验 前罩盖侧向加载疲劳试验 前罩盖完全开闭疲劳试验 前罩盖加力开闭疲劳试验 旋转门边上加载疲劳试验 旋转门垂直加载疲劳试验 旋转门加力开闭疲劳试验 旋转门完全开闭疲劳试验 背门在锁止位置的扭转刚性试验 背门在开启位置的扭转刚性试验 前罩盖铰链固定点刚性试验 前罩盖扭转刚性试验 前罩盖弯曲变形刚性试验 前罩盖弹性变形刚性试验 闭合件刚度试验 车身强度（疲劳）试验闭合件强度（疲劳）试验 车身模态试验 27 车身闭合件试验 前门电动摇机电机安装点刚性 后门刚性（全开） 中门加力开闭疲劳试验 背门铰链固定点刚性 6.车身试验 28 7.1 造型 7.2 总布置 7.3 成本因素 7.5 工艺要求 7.4 法规要求 7.6 专利规避 7.车身设计需要考虑的因素 29 7.1 造型-造型趋势 汽车造型在形式上更趋简洁化、整体化，在风格上突出创作感、张力感，强调线条的 雕刻感和曲面的张力，强烈的视觉冲击。 前保险杠不再有明显的突出，逐渐融入车身成为一体。 前护栅由独立于前罩盖与保险杠之间到合于前罩盖再到融于前保险杠的造型之中。 为适应行人碰撞法规的要求，前罩盖的高度逐渐增加。 前大灯为多灯组合式设计，即将远光、近光、转向灯、位灯全设计进一个大灯罩内。 A柱更加倾斜并由分割的两部分合为一部分，由车门的上边框改变为侧围的一部分。 B柱隐藏使车窗连成整体，车窗的下沿线有提高的趋势。侧围浮雕线逐渐减少，尽量保 持造型面简洁、整体。 后保险杠与车身没有明显的分界，形态也更成为了一体，且尾灯的位置逐渐提高。 7.车身设计需要考虑的因素 30 7.1 造型-造型与车身结构 造型对车身结构的影响很大，主要表现在以下两个方面。 直接影响车身零件形状，比如外部覆盖件的形状是根据造型确定的，如车门 、侧围、顶盖、翼子板、前罩板、行李箱盖等零件； 限制了车身结构的空间，比如、立柱的空间大小由造型确定。 7.车身设计需要考虑的因素 造型之美往往来自功能之优，功能之优也恰恰符合造型之美。 31 7.2 总布置因素 为了满足一定乘坐空间、乘坐舒适性和一些汽车性能指标要求，需要 在开发初期做总体布置，这些布置对车身结构有一定影响，如： 驾驶员视角要求，影响A立柱结构； 踏板位置要求，影响前壁板结构； 人体R点位置要求，影响座椅和地板顶盖结构； 油箱和消音器布置，影响地板结构； 安全带布置影响地板和侧围结构； 接近和离去角影响前后保险杠和