车身设计及制造工艺新技术研究_杨伟国.pdf
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1、AUTO TIME 131 AUTOMOBILE DESIGN|汽车设计 时代汽车车身设计及制造工艺新技术研究随着人们经济水平日益提升,对汽车的要求越来越高,汽车更新换代时间不断加快,汽车竞争市场日益激烈。在当前大力倡导低碳环保的环境下,新能源汽车逐渐成为汽车行业发展的主力军,为了进一步推动汽车行业的健康发展,还需要在车身设计与制造工艺两方面加快新技术的研发与应用,确保汽车满足节能减排与舒适安全的需求。1汽车车身设计新技术1.1计算机辅助造型设计技术随着汽车技术的不断发展与改进,人们审美能力与需求的不断提高,汽车造型也随着时代潮流变化而不断更新,由最初的箱型逐渐朝着多元化的流线型造型演变。汽车
2、造型设计师需要确保设计出的汽车造型不仅满足汽车驾驶功能需求,还需要符合人们的审美要求。现代汽车造型设计不仅要体现在功能方面的发展变化,还需要推动科技、生活、文化观念、审美等方面的有机结合。随着计算机图形学与几何设计的不断发展,在车身造型设计中引入计算机辅助系统(CAD/CAM 软件),借助计算机构建车身三维数字化模型。计算机辅助造型技术主要应用在车身造型的草图设计与自由曲面设计中,一是草图设计,主要是满足设计师传统手绘习惯衍生出的造型技术,是传统 CAD 系统与工业设计的桥梁,借助人机交互技术模拟设计手绘,并采用草图重建技术建立草图CAD 系统对车身造型进行设计。二是自由曲面设计,车型造型的自
3、由曲面设计是计算机辅助造型设计中的重要内容,曲面特征设计是自由曲面设计的重要环节,其包括基本车身表面设计、车身移动特征设计与串通图形设计。通过计算机辅助造型设计可以减少汽车模型制作步骤,降低工作强度,提升模型制作的精准度,为后续工艺制作提供数学模型。1.2环状结构车身设计技术汽车车身结构设计是在造型设计基础上开展的车身强度与功能设计,最终目的是设计出合理的车身结构型式。车身结构设计是整个车身开发设计的关键所在,结构设计需要兼顾造型设计要求、结构性能与强度要求。良好的结构设计可以在减少汽车整体质量的基础上改善整车性能,降低制造成本1。环状结构车身设计的目的是实现高性能、低成本与轻量化为一体的车身
4、结构,在汽车杨伟国清华大学苏州汽车研究院(吴江)江苏省苏州市215200摘 要:我国在不断实现碳中和与碳达峰的发展目标中,汽车行业的发展迎来新局面。节能减排、轻量化、安全舒适成为当前汽车主要发展方向,为了满足这些需求,在汽车车身设计与制造工艺方面逐渐研发出新技术,为汽车行业的发展增添新动力。本文分别对车身设计新技术与制造工艺新技术进行分析,并探究新技术在新能源汽车中的应用,及时掌握新能源汽车的发展趋势,以便推动汽车行业可持续发展。关键词:车身设计制造工艺新技术Research on New Technologies for Body Design and Manufacturing Proce
5、ssesYang WeiguoAbstract:In Chinas continuous realization of the development goal of carbon neutrality and carbon peaking,the development of the automotive industry has ushered in a new situation.Energy saving,emission reduction,lightweight,safety and comfort have become the main development directio
6、n of automobiles.In order to meet these needs,new technologies have been gradually developed in the design and manufacturing process of automobile bodies,adding new impetus to the development of the automotive industry.This paper analyzes the new technology of body design and manufacturing process,a
7、nd explores the application of new technology in new energy vehicles,so as to grasp the development trend of new energy vehicles in a timely manner,and so as to promote the sustainable development of the automotive industry.Key words:body design,manufacturing process,new technology132 AUTO TIMEAUTOM
8、OBILE DESIGN|汽车设计车身设计中工程师需要确保车身拓扑结构、框架设计适应不同车身材料变化。环状结构车身设计中需考虑连续性、连通性与性能要求,一是连续性要求,确保车身钣金焊接构成的封闭环状结构任意部位具备半封闭或封闭截面,减少截面突变现象的发生,进而避免刚度降低。在环状结构路径连接处与接头部位确保截面在荷载传递上完全对接。二是连通性要求,车身骨架沿着较短路径可以形成闭环结构,环状结构不局限于方形或圆形,也可以是立体空间或平面,只有具备封闭结构且具有较强的整体刚度与变形协调能力,才能够达到防御效果,促使荷载快速分流。三是性能要求,车身骨架在满足环状结构连通性与连续性要求的基础上还需要实
9、现抗压、抗扭、抗弯与抗变形等性能。车身环状结构如图 1 所示。图1车身环状结构1.3车身新材料设计技术在汽车行业与科技发展过程中,越来越多的新型材料技术应用在汽车车身中,如软钢板、镁铝合金、高强度钢与复合材料等。这些新型材料的使用可以实现汽车车身轻量化,达到节能减排效果。例如,在现代化车门盖车身附件结构技术发展不断完善与成熟的过程中,如果单纯依靠结构优化对车门质量进行提升,还无法达到最佳效果。需要加强新材料的应用,确保车门达到轻量化要求。宝马 E60 车门外板使用的BH 钢材料,不仅具有高强度性能,还具有抗拉、抗变形效果。车身骨架结构中的安全性构件主要包括顶盖横梁、车门防撞杆、前后纵梁、ABC
10、 柱、前后保险杠等,这些确保车身安全的构件复杂程度不同,但具有确保乘车人员安全的同一目的。而这些零部件的材料采用的是新型材料技术,在新型材料应用中可以有效满足一下几方面的需求:一是新型材料可以满足车身相对较高的静态力学性能需求;二是新型材料可以满足快速成型与良好焊接性能;三是新型材料可以满足车身较高的动态力学性能需求。在车身设计中通常应用的新型材料包括低碳钢、高强度钢、镁铝合金、非金属复合材料等,这些新型材料技术应用在车身设计中,能够在满足车身性能的同时,可以达到轻量化需求。2汽车制造工艺新技术2.1车身制造新成形技术消费者经济水平的不断提升,对汽车要求也随之提高,传统的汽车制造工艺无法满足当
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