白車身結(jié)構(gòu)-奧迪產(chǎn)品知識培訓.ppt

奧迪產(chǎn)品知識培訓 車身,起源 Beginning 車型 Body Versions 基本結(jié)構(gòu) Basic Structure 輕量設計 Lightweight Design 碰撞 Crash 質(zhì)量 Quality 應力應變 Stress and Strain 涂裝 Paintwork 測試過程 Test Procedure,1886年1月16日，卡爾本茨（Carl Benz）被授予煤氣內(nèi)燃動力車輛專利，而在此的600年前，英國哲學家和學者Roger Bacon已經(jīng)做出了預言?！捌嚒钡母拍?，也就是自動交通工具（Self-propelled vehicle），早在中世紀的時候，已經(jīng)徘徊在先哲們的腦海里了。 當它出現(xiàn)的時候，并不是我們今天所熟知的“汽車”。第一輛汽車實際上就是一輛氣喘吁吁的單缸發(fā)動機的“破馬車”，并且剛開始的時候，它也一直就是這樣。發(fā)明家和工程師們制造出了發(fā)動機，以及研究出了推進方法，車架制造者提供了汽車的其他部分，這就是后來一系列技術(shù)革新進步的成功的起點。駕駛很快成為時尚，但是乘客卻希望遮風避雨。,與其說它是汽車，倒不如說是“馬車”,歷史起源,汽車的普及在歐洲卻需要更長一點的時間，歐洲的生產(chǎn)商主要生產(chǎn)底盤和推進系統(tǒng)，車身仍主要由手工制造。數(shù)百個公司為那些富人專門提供個性化的服務。 Citron為汽車制造又做出了新的革命，“7A La Traction”是第一輛具有整體承載式車身的汽車，這就意味著汽車車架和車身成為一個不可分割的整體，并且具有前所未有的穩(wěn)定性，當然對于這種情況而言，只有在今天使用鋼材或者鋁合金才能實現(xiàn)。,汽車流水裝配線是從福特T型車開始的,1901年，第一輛梅賽德斯（Mercedes）轎車出現(xiàn)了，它擁有一輛真正的轎車應擁有的所有的“裝飾”：前座、后座、翼子板以及可折疊的車頂。發(fā)動機前置，后輪驅(qū)動，車身大量使用了木材和鋼鐵材料。 在1908年之前，獨立的零部件都是由手工制作而成，亨利福特（Henry Ford）發(fā)明了流水線，在后來的19年內(nèi)，從那條流水線上生產(chǎn)出了1500萬輛T-model，在北美大陸，T型車成為主要的公眾交通工具。,歷史起源,大眾汽車（Volkswagen），人們認為它就是一輛能夠讓所有人都擁有的轎車。Ferdinand Porsche教授的革命性的設計已經(jīng)為1938年汽車大規(guī)模的生產(chǎn)做好了準備，但是因為第二次世界大戰(zhàn)，該設計并沒有推向市場。戰(zhàn)后，它作為歷史上最成功的轎車之一，開始了其成功故事。它曾經(jīng)是經(jīng)濟奇跡，直到今天，仍然源源不斷的從流水線生產(chǎn)出來。,第一個塑料車身從1953年開始由Chevrolet和Corvette大規(guī)模生產(chǎn)，這是十分有技巧性的一個進步，因為車身在其第五代時能夠抗腐蝕。否則，需要將鋼板沖壓成幾乎無窮種形狀，大約一年需要做4千萬次，而且鋼板容易腐蝕。,歷史起源,1982年Audi 100出現(xiàn)之后，情況就開始改善，鍍鋅鋼板有效的減少了腐蝕，同樣的，鋁合金的采用也經(jīng)受了時間的考驗。這種輕金屬在汽車生產(chǎn)的早期時代就已經(jīng)用來制造汽車的零部件了。目前，在生產(chǎn)的全鋁車身轎車只有奧迪公司和捷豹公司生產(chǎn)的轎車。,在將來，車身的制造有更多的近乎苛刻的要求，更高的穩(wěn)定性，更輕的重量，制造的簡易性等。是的，在一輛轎車到達其生命周期終點的時候，應該能夠利用舊車制造出一輛新車出來，并且不需要太費力。但是當我們將第一輛轎車與今天的豪華轎車相比，我們就能預見到將來車身技術(shù)進步有著更為精彩的未來。,歷史起源,不同的車型根據(jù)他們的車身和用途來區(qū)分，雙排座轎車是大多數(shù)轎車所采用的形式，它的主要特征是最多有四個側(cè)面車門以封閉車內(nèi)空間。 雙排座轎車可以細分為階背式和溜背式轎車（也稱為緊湊型轎車）。 旅行車也有一個封閉的車身，與雙排座轎車有所不同的是，在車后門處有一個載物空間。 雙門車一般有兩個全尺寸的車門。 運動型轎車也具有封閉車身，一般兩門兩座。,緊湊型轎車屬于雙排座轎車,典型的階背式轎車,有實用后門的旅行車,雙門車，短車頂?shù)呐苘?車型,敞篷轎車1在大多數(shù)情況下，是從雙排座轎車和雙門車的車身演化而來的。它們采用可折疊的車頂來封閉車內(nèi)空間。越野車2是一種多功能車。 另外一種十分流行的車型是廂式車 3 ，如果一輛車被定位為“乘坐者之車”，其乘員就不能超過9人，并且他們搭載的行李與車身形狀無關(guān)。另外還有大型豪華轎車4 、帶隔壁后部活頂豪華轎車5和活頂轎車6 。,無頂蓬的敞篷轎車,雙門運動跑車,夏朗，廂式車，提供多種內(nèi)飾選擇,車型,整體承載式車身,絕大多數(shù)現(xiàn)代轎車都具有一個整體承載式車身7，這種結(jié)構(gòu)的車身本體屬于車架的一部分，適于大規(guī)模流水作業(yè)。 它包括預成型的零部件和由0.81mm厚的鋼板做成的中空殼體。在結(jié)構(gòu)上，承載部件的厚度應該大于0.3mm 。每個部件在平均5000個點上通過點焊與車身結(jié)構(gòu)相聯(lián)接。在此之后，車身個性部件比如擋泥板、機艙蓋、車門和后艙蓋等，用螺栓連接固定在車身上。 整體承載式車身在剛度、使用強度、維修、重量和制造經(jīng)濟性之間提供了最好的折衷方案，而且在發(fā)生事故的時候，也是一個被動安全因素。,整體承載式車身提供更高的安全性,車體,摩托賽車和大功率運動賽車的支承結(jié)構(gòu)是管制承載構(gòu)架，此結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制造十分復雜，因為許多設計的管結(jié)構(gòu)不能夠由機器人來一體焊接。當轎車在惡劣的穩(wěn)定性和扭轉(zhuǎn)強度的行駛條件下，管制承載結(jié)構(gòu)比整體承載式結(jié)構(gòu)更優(yōu)越。,摩托賽車，如同運動型賽車和方程式賽車一樣，單殼體結(jié)構(gòu)式車身的表現(xiàn)毋庸多言，車身的支承單元是由高強度、輕質(zhì)量的復合材料做成的，比如，碳素纖維。,管制承載構(gòu)架,單殼體結(jié)構(gòu)設計,梯子形車架,梯子形車架結(jié)構(gòu)在今天已經(jīng)成為絕大多數(shù)多功能車和越野車的基本結(jié)構(gòu)。鋼體結(jié)構(gòu)為發(fā)動機、傳動器和底盤提供了基座，車體安排在上面，不起支撐的作用。,梯子形車架主要用于商用車,車體,空氣動力學,車身設計另外一個因素是空氣動力學，優(yōu)秀的車身空氣動力學設計能夠有效地降低車輛在行進過程中空氣對于車身運動的阻力。車輛在運行過程中，車速越快，空氣阻力也就越大。 汽車公司在新車型研發(fā)過程中，必須對車身設計進行細致的設計和全面的試驗，以保證最佳的空氣動力學效果。當然改善了空氣動力性能的同時，也會提升車輛的燃油經(jīng)濟性。,奧迪空間框架結(jié)構(gòu)（Audi Space Frame）,奧迪空間框架結(jié)構(gòu)技術(shù)（ASF）在奧迪公司的很多車型上都得到了成功的應用。車架的部件全部由高強度鋁合金以高壓吸塑、真空整裁或片狀結(jié)構(gòu)制造，并以小鋼釘以非單一的焊接方式焊接而成，采用了先進的水壓模制8技術(shù)。,奧迪空間框架結(jié)構(gòu)技術(shù)目前雖然制造成本較高，但是采用此技術(shù)能夠提高車身強度，降低車身質(zhì)量，同時給整車帶來更高的經(jīng)濟性和運動性能。另外，鋁材可以完全回收利用，具有重大的環(huán)保意義，我們相信Audi Space Frame有著更為美好的明天。,車體,為降低轎車的重量，到目前，人們廣泛采用鋁來制作車門和發(fā)動機罩蓋等部件。鋁9已經(jīng)被用于制造高性能賽車的車身。作為最早大批量生產(chǎn)的輕金屬車身的車型， Audi A8在汽車史上寫下了濃墨重彩的一頁。眾所周知的ASF(Audi Space Frame)提倡由不同的截面輪廓構(gòu)成的車身結(jié)構(gòu)，其中，帶平面的部件也能夠支持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。由各種合金鑄造而成的部件用于機械應力非常高的地方。整個車身采用輕金屬可以減重50%。 但是輕量不僅僅通過使用類似鋁或者鎂10等輕金屬來實現(xiàn)，新的制造技術(shù)能夠運用高抗拉強度的鋼板來制造車身，在降低了鋼板厚度的同時能夠提供同樣的穩(wěn)定性。 車身上使用輕金屬能夠減少車輛的總重量，相應的，也減少了油耗。鋁抗腐蝕，能夠完全回收并以最小的損失重復使用。,LUPO 3L的車身包含3種材料,材料應用,輕量設計,輕量設計,車身的重量在經(jīng)過嚴格采用輕量設計技術(shù)后能夠顯著地減少，而且輕量化措施并不僅限于車身設計，在底盤和內(nèi)飾的設計中也能用到。 合成材料11在車身的制造上變得越來越重要了，許多部件，比如保險杠，擾流板，水箱，輪轂座墊片，輪轂蓋等在今天都是由塑料材料制成的，與車身側(cè)圍模具和保險杠護欄的能量吸收單元材料相同。即使對于白車身、附加部件如發(fā)動機罩，車門和擋泥板，塑料制品也變得越來越重要了。 在車身上使用輕金屬會顯著的降低整車的重量，而且塑料能夠抵抗彈射的石子和自然腐蝕的侵蝕，同時，還能十分方便的制造出復雜形狀的部件，另外，這些部件維修簡便。根據(jù)受損程度的不同，部件或是簡單更換，或是在受損部位用粘合劑粘牢即可。,鋁,鎂,塑料在輕量設計中的使用,輕量設計,一輛新車保護乘員的能力要汽車產(chǎn)商在不同的碰撞條件下進行實車測試，這些就是碰撞試驗。許多安全因素需要在每一款新車上作匹配?！巴獠堪踩浴毙枰M行轎車所有的外部測試，以減少在發(fā)生意外的情況下對車外行人造成傷害的幾率?！皟?nèi)部安全性”包括減少在發(fā)生事故的情況下，對乘員造成的傷害。一方面，包括一個硬性乘員單元，確保乘員的生存空間，另一方面，車身的其他部件需要在可控的方式下發(fā)生變形，以在發(fā)生事故的情況下吸收盡可能多的能量。,碰撞試驗,人們用計算機模擬的方法得到了穩(wěn)定性和變形的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)進行了各種無數(shù)的沖擊試驗而得到的知識為乘員提供了更高的安全性。注意：被動安全特征能夠減少危險，但是永遠不能完全消除危險的發(fā)生。,碰撞,在有限元單元模擬中（有限單元，一種計算機模型，用于確定部件的變形和應變），制造商利用高性能計算機檢測新設計的車型的防撞性能。在CAE 12模型制作之后，將轉(zhuǎn)變成為有限元（FE）模型。 車身結(jié)構(gòu)由最簡單的幾何體單元組成的網(wǎng)絡構(gòu)成，單元節(jié)點數(shù)能達到80 000個。計算機將這些節(jié)點連接起來，并把材料的厚度以及其他特性參數(shù)輸入程序，進行極其復雜的計算，然后就能夠確定出在遭受來自各個方向和變化的作用力時候，模擬車身的變形行為。通過這種方式，就能夠短時間內(nèi)在不破壞實車的前提下檢測不同作用力的相互作用方式。,為在計算機上模擬碰撞，車身用最小的有限元單元網(wǎng)格來進行劃分,碰撞,車身質(zhì)量對于駕駛性能、舒適性、噪聲級別，當然也包括壽命長度，都有影響。只有設計和制造工作相互協(xié)調(diào)工作，才能實現(xiàn)良好的質(zhì)量。由鋼板制成的數(shù)百個獨立部件通過大約5000個焊點焊接在一起。,Cubing，就是定位焊點的過程，焊點的焊接應該訓練機器人來完成,車身質(zhì)量,點焊13 ，尤其是用電鍍鋼板進行焊接，需要一些參數(shù)，諸如：電極功率、預熱時間、焊接時間以及對于每個焊點所需高精度的電流保持時間。有時候，每個焊點需要單獨控制，焊接本身也需要在毫米精度內(nèi)準確定位。象這種要求苛刻的焊接只能使用焊接機器人來完成。,機器人正在精確定位焊點,車身的制造,車身質(zhì)量,激光焊接現(xiàn)在變得越來越重要了，激光能夠?qū)⒐饽芗谐蔀榧毼⒌纳渚€，可以通過光纖傳輸，實現(xiàn)柔性制造和遠程加工，完成高精度的焊接。同時工件焊接變形小，可以進行高深寬比的焊接。焊接過程由計算機進行智能控制，保證焊接質(zhì)量。 激光技術(shù)已經(jīng)為輕量設計（精密焊接翻邊）和更高的強度開啟了新的大門。,激光焊接,車身質(zhì)量,在設計階段，衡量車身質(zhì)量一個起決定作用的標準是維修的簡易性。決定性是指：在什么類型的事故中，什么部件受損，用什么材料，多快才能維修完畢。 維修的簡易性對于客戶的要求有兩方面的影響，一方面，零部件的成本以及實施維修的影響是決定性的因素；第二，其全程保險的等級受到各種模式的維修方式的簡易程度的制約。,車身質(zhì)量,雖然計算機技術(shù)正在飛速發(fā)展，然而在汽車的生命周期內(nèi)，作用在車身上的應力應變只能部分的加以確定。正因為如此，制造商將他們的汽車置于真實的運行條件下進行充分的測試。與零部件和底盤所處的真實條件下進行的測試有所區(qū)別的是，車身質(zhì)量受到測試過程中，在規(guī)定的路面上運行的確定行駛里程的影響。人們建立了大量的測試站點14以進行類似的測試。除了機械作用之外，濕度和鹽分的影響也需要測試。實際的測試也需要這些，在真實交通條件下駕駛也往往遇上通過水域或者鹽水的路況。在正式大規(guī)模生產(chǎn)之前，測試小組的測試項目要涵蓋在高速公路和鄉(xiāng)村道路上數(shù)百萬公里的路試，要經(jīng)歷各種極端的天氣或者路況，以測試單個部件，同時也包括整車的性能。,測試程序中包括在鹽水里面的淋泡,在裝車付運之前每輛轎車的水密性必須要經(jīng)過檢查,車身測試,高質(zhì)量噴漆的美學考慮實際上應該置于第二位，防腐蝕是需要考慮的最重要的因素。 第一輛從流水線生產(chǎn)下線的轎車，T型車，只有一種顏色-黑色。今天油漆的生產(chǎn)商可以提供超過2000種不同的油漆15和明暗16的組合，都應用在自動涂裝線上?，F(xiàn)在水溶性漆17的發(fā)展十分迅速，每年光為德國的汽車制造業(yè)就節(jié)省了大約40000噸有毒溶劑的使用。涂裝包括不同的涂層，清洗，脫脂，磷化后的白車身為車身提供了第一層的涂層，車身浸入清洗盆之后，再浸入浸浴盆，經(jīng)過兩次沖洗和干燥的循環(huán)后，涂料就可以打磨了。然后，有幾種方法來保證焊縫和地板的密封，填充的填料在150下進行烘干。在表層打磨和清洗之后，干凈的漆將“濕對濕”地噴到車身上，兩層涂料都在130下烘干。,噴漆現(xiàn)在完全自動化,噴涂系統(tǒng)和防腐蝕,涂裝,涂裝,車身面漆主要有普通本色漆、金屬漆和珠光漆等幾種。 本色漆主要有白色、黑色、紅色和黃色等顏色，通過添加銀粉，可以分別得到珍珠白、酒紅、碳黑和金黃等表現(xiàn)力更強的顏色。,金屬漆是指Metallic Paint，漆里摻配金屬粉末。金屬漆具有非常高的硬度，不容易被刮傷；而且車身顏色明亮，在光線的折射下，從不同的角度觀察車輛會得到更為豐富的車身顏色以及車身輪廓的變化。 珠光漆是在漆里面添加云母粒，車身反光具有一定的方向性，可以看到色彩斑斕的車身顏色變化。,密封是基本的，因為車身的不同部件承受著不同的力，地板，前端和發(fā)動機艙比其他部件更容易受負載和天氣條件變化的影響。尤其是水會加速微觀組織和未保護金屬表面的腐蝕過程。密封條和下底板用合成的密封劑進行防護，另外，板面也用有機或者合成樹脂保護，車身空腔里充滿了臘。,噴涂系統(tǒng),在車身空腔預熱灌臘封存之前必須預熱,車身密封,最安全的保護鋼板免受腐蝕的措施就是電鍍，電鍍并不是將一層鋅沉積在鋼板上，而是與之反應，生成一個穩(wěn)定的結(jié)合層，能夠?qū)Ρ砻鎿p傷起到保護作用。 車身保護得越好，其保持穩(wěn)定性的時間就越長，就能夠更好的提供穩(wěn)定性。當然不同的安全措施也對維持轎車的價值有益，并且保證二手車持續(xù)穩(wěn)定的轎車性能。,車身正浸入電泳液上底漆,電鍍,與所有關(guān)于質(zhì)量保證的建設性和技術(shù)性的措施一樣，為給顧客創(chuàng)造一個高質(zhì)量、長壽和安全的產(chǎn)品，需要建造試驗臺架和在真實條件下進行無數(shù)次試驗 除了在測試場所進行的測試循環(huán)外，在所謂的彎曲試驗臺架上進行車身的剛性試驗一直以來也是整個測試程序中十分重要的部分。車身剛度對于安全性、舒適性以及耐久性都是重要的影響因素。偏轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)越小，車門和機艙蓋的彈性變形就越小。振動特性18也很重要。 無論測試循環(huán)、計算機模擬和彎曲試驗臺架會揭示出什么不足，仍然是遜色的理論，而且很顯然不能揭示所有的事實真相。整車質(zhì)量或許只有在極端“真實壽命”條件下進行十分細致的試驗才能確定。因此，制造商把測試小組和車型送到地球上氣候和路況最惡劣的地區(qū)去做各種試驗。,車身的剛度必須在振動臺架上演示出來,沒有一個試驗能夠取代真實條件下的測試,車身測試,奧迪產(chǎn)品知識培訓 車身,1敞篷轎車（Cabriolet） 所有沒有固定車頂，而采用帆布車頂?shù)霓I車都可以稱為敞篷轎車 2越野車（Off-road car） 越野車一般都有堅固的箱型斷面車架，最小離地間隙高于平均值 3廂式車（Van） 它具有與中產(chǎn)階級私家轎車相同的車身尺寸。它最多能搭乘8名乘員，或者各種可折疊座椅的組合，也能 為行李提供空間 4大型豪華轎車（Stretched limousine） 大型豪華轎車具有擴展的乘員空間，最多可以有六個門，一般用于展示 5帶隔壁后部活頂豪華轎車（Landaulet） 這種車也用于展示，在后部有一個可折疊的車頂 6活頂轎車（Roadster） 活頂轎車在完美主義者眼里才是真正的運動型跑車的典范，開放的乘坐空間、兩座、沒有車窗。意大利跑 車制造商將活頂轎車也稱為“Barchetta”（小船） 7整體承載式車身（Self-supporting body） 這種車身是一種標準設計，它由空心的鋼板構(gòu)件和車外板通過焊接機器人或者四點焊接機器焊接在一起， 根據(jù)車型的不同，在120-200米的翻邊上需要超過5000個焊點。車身個性化部件，比如車門、前翼子板、 發(fā)動機罩、行李箱蓋都必須用螺釘緊固在車身上，有些部件可能用塑料制造，而不是鋼，比如前翼子板或 頂蓋,名詞解釋,奧迪產(chǎn)品知識培訓 車身,8水壓模制技術(shù)（Hydro form） 利用水壓模制技術(shù)可以改善傳統(tǒng)車身沖壓部件應力分布不均的缺陷，而是采用高水壓對鋁材進行壓制，得 到應力分布均勻的車身部件，能夠減輕車身重量，并且提高車身剛度 9鋁（Aluminum） 鋁具有低比重和高壽命的優(yōu)點，它有著廣泛的應用場合，可以作為純鋁使用，也可作為很多合金的基金屬。 從四噸的礬土中可以提煉出兩噸的氧化鋁，從后者可以繼續(xù)提煉出一噸的純鋁。電解過程需要2萬千瓦的能量 10鎂（Magnesium） 鎂很容易腐蝕，一般作為鎂鋁合金基金屬使用，也是通過電解方式得到 11合成材料（Synthetic materials） 塑料是把石油、天然氣、石灰石、水和空氣等原料，按照一定的工藝制造過程進行合成得到的 12計算機輔助工程（ CAE:Computer Aided Engineering） CAE能夠幫助設計者工作更有效率，設計和車身形狀的細節(jié)做成可視化的效果，在實際制造之前就 可以進行 更改 13點焊（Spot welding） 點焊使得鋼體車身的大規(guī)模制造成為現(xiàn)實，而且車身也可以作為焊接電阻的一種形式，電流通過電阻可以產(chǎn)生 熱量，在焊接過程中，電壓只有幾個伏特，但是電流卻大約有600012000安培，車身不同部件焊點之 間的 結(jié)合力在3500 12000牛頓范圍內(nèi),名詞解釋,14測試站點（Test sites） 汽車公司一般都會建立本公司的測試站點，例如大眾汽車公司的測試站點就建在Laeburger Heide的南側(cè)， 各種可能的路況條件都要進行測試。汽車公司會采取嚴格的安全限制，確保任何有關(guān)車型的信息、圖片以 及其他秘密的研發(fā)情況不會泄密 15油漆（Paints） 油漆包括3/4的溶劑和1/4的粘合劑，色素含