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生在這個(gè)年代的汽車設(shè)計(jì)師和工程師是幸福的，幸福在于快速發(fā)展的汽車制造工藝技術(shù)可以支撐他們富有創(chuàng)造性的外觀和工程設(shè)計(jì)；生在這個(gè)年代的汽車設(shè)計(jì)師和工程師也可能是不幸的，不幸在于他們可能處在一個(gè)制造工藝技術(shù)落后的汽車企業(yè)，落后的制造工藝會(huì)扼殺掉他們新穎的創(chuàng)意設(shè)計(jì),扼殺掉一個(gè)好的產(chǎn)品的誕生。一家汽車企業(yè)具有先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，才能讓它的設(shè)計(jì)師、工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)思維上受到的約束更小，更容易誕生優(yōu)秀的產(chǎn)品；而設(shè)計(jì)師、工程師們的設(shè)計(jì)思維越寬廣，也會(huì)促進(jìn)制造工藝的進(jìn)步，兩者之間會(huì)形成一種良性的促進(jìn)關(guān)系。

汽車制造主要包含四大工藝：沖壓、焊接、涂裝、總裝。這四大工藝在目前的汽車制造中都處在一個(gè)需要快速革新的時(shí)代，比如超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、碳纖維、玻璃纖維等新材料對(duì)沖壓成型工藝帶來的挑戰(zhàn)，新材料對(duì)連接工藝帶來的挑戰(zhàn)、新材料連接之后對(duì)防腐、密封、噴漆帶來的挑戰(zhàn)、工業(yè)4.0對(duì)總裝效率帶來的改善。
 

先進(jìn)的沖壓成型工藝技術(shù)才是目前汽車輕量化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
 

隨著排放和能耗的法規(guī)越來越嚴(yán)格，汽車輕量化設(shè)計(jì)成為必然趨勢(shì)。當(dāng)然汽車輕量化的設(shè)計(jì)帶來的不僅僅只是油耗和排放物的降低，還能改善動(dòng)力以及操穩(wěn)性能，也能帶來安全性的提升。
 

新型低密度材料在汽車制造中的應(yīng)用是目前汽車輕量化設(shè)計(jì)中最有效的手段，比如超高強(qiáng)度熱成型鋼、鋁合金、碳纖維等，新材料的應(yīng)用也伴隨著新的沖壓成型工藝的出現(xiàn)。比如超高強(qiáng)度熱成型鋼的出現(xiàn)，讓近幾年的熱成型工藝逐漸成熟。而隨著輕量化設(shè)計(jì)的深入研究，以通用系、德系等為代表的為數(shù)不多的幾家技術(shù)實(shí)力深厚的企業(yè)讓熱成型材料在輕量化設(shè)計(jì)的應(yīng)用中做到了更精細(xì)化，比如熱成型TRB（不等厚壓制熱成型板）、TWB（激光焊接不等厚熱成型板）、PATCH（兩塊熱成型焊接一體成型）熱成型板的應(yīng)用，這些新材料技術(shù)應(yīng)用在車身性能關(guān)鍵區(qū)域既能提升車體性能，也能有效的降低車身重量。比如別克新君越和雪佛蘭邁銳寶XL在B柱、雪橇板、前壁板前橫梁等處運(yùn)用到了TRB和PATCH，相比采用一整塊等厚度熱成型板，重量可以降低20~30%，同時(shí)還能保證性能達(dá)到目標(biāo)值。
 

超高強(qiáng)度熱成型PWT板應(yīng)用在新君越的雪橇版上
 

超高強(qiáng)度熱成型PATCH板的應(yīng)用在新君越的B柱和前壁板前橫梁上

不等厚度壓制或者激光拼接的板材在普通鋼材總的應(yīng)用也很多，它也是汽車輕量化設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀案例，這種技術(shù)的運(yùn)用要求汽車工程師有很高的設(shè)計(jì)能力，以及企業(yè)掌握較高的仿真技術(shù)、制造精度要求，雪佛蘭在邁銳寶XL上就做過諸多的實(shí)例運(yùn)用，它們給邁銳寶XL的輕量化設(shè)計(jì)帶來了明顯的減重貢獻(xiàn)。
 

這一代邁銳寶XL和新君越在動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、操穩(wěn)性能方面有了明顯的提升，很大一部分功勞要?dú)w于整車輕量化的設(shè)計(jì)。
 

邁銳寶XL上大量的激光焊接不等厚板材的應(yīng)用實(shí)例

近幾年，鋁合金在汽車輕量化設(shè)計(jì)上的運(yùn)用被企業(yè)和媒體都宣傳的很多，但是實(shí)際真正掌握了鋁合金車體零件的設(shè)計(jì)、成型工藝的廠家并不多，也僅有以通用為首的美系、奧迪、奔馳為首的德系掌握了各系鋁板的零件設(shè)計(jì)和成型工藝，包括鋁合金的鑄造、擠壓、冷沖壓和熱處理工藝技術(shù)等。其中通用在凱迪拉克CT6上對(duì)鑄造鋁合金結(jié)構(gòu)的實(shí)用可以被當(dāng)作目前行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)典范。
 

CT6對(duì)前后減震塔座、A柱立板、后縱梁等采用了鑄造鋁合金的集成模塊化設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)既提升了車身局部剛性的同時(shí)，還有效的實(shí)現(xiàn)了輕量化的設(shè)計(jì)。CT6車身上這樣的輕量化的集成模塊化結(jié)構(gòu)多大十幾處，將常規(guī)227個(gè)鋼制零件的數(shù)量變成了31個(gè)鑄造鋁合金件，模塊化的設(shè)計(jì)還能降低了零件管理成本，縮短了焊接的工時(shí)，提高了生產(chǎn)的效率。
 

冷連接技術(shù)的發(fā)展讓新材料的應(yīng)用不再受到熱連接限制
 

鋁合金，碳纖維，超綱強(qiáng)度鋼材、普通鋼材，因?yàn)槭艿讲牧蠠崴苄缘牟町愑绊?，?dǎo)致傳統(tǒng)的焊接技術(shù)無法用于他們之間的連接。而此時(shí)一些技術(shù)深厚的廠家就開發(fā)出來車身冷連接技術(shù)，比如SPR（拉鉚）、FDS（高速旋轉(zhuǎn)螺接）、結(jié)構(gòu)膠鏈接等。他們被大量應(yīng)用在鋼鋁連接、鋼和碳纖維，鋁和碳纖維的連接等。而掌握這些技術(shù)的也僅有目前推出過鋼鋁復(fù)合車身（實(shí)際上并沒有所謂的全鋁合金車身的車身）的一些廠家，比如通用、福特、捷豹路虎、奧迪、寶馬等。
 

相比傳統(tǒng)熱連接，冷連接中的結(jié)構(gòu)膠連接、SPR等還可以讓連接區(qū)域受力更均勻，對(duì)提升車身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、疲勞、耐久性都有益處，對(duì)車身被動(dòng)安全性也有一定提升。
 

結(jié)構(gòu)膠
 

在結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用上，通用在全球車企中處于領(lǐng)先地位，以CT6為例，結(jié)構(gòu)膠的使用是目前量產(chǎn)車之最，長達(dá)312米。在剛上市的全新一代探界者的下車體上，結(jié)構(gòu)膠的使用也達(dá)到了82米。結(jié)構(gòu)膠作為冷鏈接技術(shù)有著非常多的優(yōu)勢(shì)、比如可以讓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕量化的設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)電焊機(jī)需要一定的焊接操作空間，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留較大的焊接尺寸和必然空間，而結(jié)構(gòu)膠對(duì)連接操作空間要求較小，可以簡化連接區(qū)域結(jié)構(gòu)，所以對(duì)輕量化設(shè)計(jì)也有一定促進(jìn)作用。比如結(jié)構(gòu)膠連接時(shí)，因?yàn)檫B接區(qū)域受力更均勻、可以改善連接區(qū)域結(jié)構(gòu)耐久性、疲勞性，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度，對(duì)車身安全性也有一定的提升。比如還可以取代傳統(tǒng)熱連接或者與熱連接工藝協(xié)助提升結(jié)構(gòu)疲勞耐久等，而據(jù)陶氏化學(xué)這些結(jié)構(gòu)膠的專業(yè)提供商給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，結(jié)構(gòu)膠和點(diǎn)焊工藝同時(shí)使用時(shí)，可以將該區(qū)域的抗疲勞性能提升2倍。
 

當(dāng)然，在新材料和傳統(tǒng)材料的熱連接上，部分技術(shù)先進(jìn)的企業(yè)也攻克了鋁合金在熱連接過程中的熔融問題，比如通用開發(fā)了全球領(lǐng)先的鋁點(diǎn)焊技術(shù)。為了改善焊接車身外觀件的鍍鋅蒸汽飛濺問題，通用開發(fā)了全新的遠(yuǎn)程鍍鋅激光焊接技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以提升焊接效率3~5倍，減少50%焊接操作工位。目前這兩項(xiàng)熱連接技術(shù)的專利均屬于通用。
 

等離子釬焊、激光釬焊、Arplas（阿普拉斯）焊接等技術(shù)也被通用和德系部分國際一線廠家掌握，并且運(yùn)用在了新產(chǎn)品上。
 

激光釬焊
 

凱迪拉克CT6的鋁電阻點(diǎn)焊
 

自動(dòng)化和先進(jìn)的涂裝技術(shù)將涂裝的環(huán)保和噴涂質(zhì)量帶上了新高度
 

涂裝是檢驗(yàn)一座工廠是否環(huán)保的照妖鏡，油漆以及液態(tài)涂膠的揮發(fā)制或多或少存在一定的污染性，這就要求工廠的工人穿戴整齊的防靜電服和防護(hù)口罩，工廠的排放也需要做特殊的廢氣處理，所以大煙囪成為了涂裝車間的標(biāo)志性特征。而現(xiàn)在一些先進(jìn)的智能環(huán)保級(jí)工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化的機(jī)器人噴涂作業(yè)，比如上汽通用的金橋工廠、通用武漢二工廠、捷豹路虎的常熟工廠等。而且目前通用的這兩座工廠通過采用干式文丘里、高效廢氣處理系統(tǒng)等行業(yè)先進(jìn)環(huán)保設(shè)備，大幅降低VOC有機(jī)揮發(fā)物的排放，讓涂裝車間幾乎實(shí)現(xiàn)了污染零排放，傳統(tǒng)的混凝土高煙囪在這兩座工廠的涂裝車間也成為過去式，達(dá)到了世界級(jí)環(huán)保水平。
 

自動(dòng)化噴涂技術(shù)改善了生產(chǎn)效率的同時(shí)，也能改善了噴涂質(zhì)量，提升了防腐和NVH相關(guān)性能。比如為了改善地板的震動(dòng)和噪音，需要在地板上設(shè)計(jì)阻尼墊，過去傳統(tǒng)的阻尼墊都是瀝青材質(zhì)，只能通過人力操作。而現(xiàn)在新的液態(tài)可噴涂隔音墊LASD的出現(xiàn)讓噴涂完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且LASD更環(huán)保，與傳統(tǒng)瀝青阻尼墊相比隔音、減震效果也增加一倍。這樣的先進(jìn)噴涂技術(shù)已經(jīng)被上汽通用引入到了上海金橋和武漢二工廠等先進(jìn)工廠中。
 

機(jī)器人噴涂
 

目前在國內(nèi)，通用的金橋工廠和武漢二工廠因?yàn)楣I(yè)級(jí)以太網(wǎng)的應(yīng)用以及大規(guī)模自動(dòng)化機(jī)器人設(shè)備的使用，已經(jīng)達(dá)到了智造級(jí)水平，一間總裝車間的柔性可以拓展到適應(yīng)7款不同車型的生產(chǎn)，總裝效率也將傳統(tǒng)每小時(shí)生產(chǎn)25臺(tái)的效率提升到65臺(tái)，提升效率的同時(shí)也節(jié)約了廠房、土地以及生產(chǎn)設(shè)備的投入。
 

工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)在總裝技術(shù)中的應(yīng)用，還有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是通過智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可追溯總裝過程中的每一個(gè)關(guān)鍵螺栓、螺母等緊固件的扭矩信息，構(gòu)建起世界級(jí)數(shù)字化裝配體系，讓每一輛車的裝配環(huán)節(jié)都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測、追蹤以及后期產(chǎn)品售后管理，為生產(chǎn)和售后管理提供了快速查詢的數(shù)據(jù)庫。
 

綜 述
 

造型師說：這個(gè)車身腰線我需要更尖銳、更立體。
 

車身工程師說：這個(gè)沖壓技術(shù)我們還沒掌握，做不了。
 

整車性能集成工程師說：這款車我們需要性能達(dá)到鋼炮級(jí)的加速水平，油耗控制在百公里6L以下，所以車身，底盤、動(dòng)力都要進(jìn)行大幅度的輕量化設(shè)計(jì)來減重。
 

車身、底盤和動(dòng)力工程師說：鋁合金和碳纖維的應(yīng)用技術(shù)我們還沒掌握，做不了。
 

銷售說：這款車賣的太好了，需要加快生產(chǎn)效率。
 

總裝工程師說：我們已經(jīng)是工人三班倒了，工廠智能化不夠，效率提升不了。
 

這些看起來有著濃重悲劇色彩的對(duì)話場景在國內(nèi)一些傳統(tǒng)的汽車工廠里可能會(huì)經(jīng)常發(fā)生，但是隨著先進(jìn)制造工藝技術(shù)被引入到國內(nèi)像通用金橋和武漢二工廠這樣先進(jìn)的智造級(jí)工廠，讓它們的優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)得到了他們先進(jìn)制造技術(shù)的支持，這些工程設(shè)計(jì)中的悲劇事件發(fā)生的概率就越來越少。
 

通用近20年來制造工藝水平不斷的攀升，一方面源于企業(yè)的精致工藝精神和研發(fā)流程的不斷完善，以及現(xiàn)代化工業(yè)水平的進(jìn)步；另一方面源于消費(fèi)市場的個(gè)性化發(fā)展需求對(duì)設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域發(fā)起的挑戰(zhàn)，使得通用這樣全球性的企業(yè)需要主動(dòng)去開發(fā)一些前瞻性的產(chǎn)品引領(lǐng)市場的走向，從而推動(dòng)制造水平不斷提升。
 

先進(jìn)的制造工藝支撐下，在這些工廠里誕生了越來越多的優(yōu)秀產(chǎn)品誕生，比如通用近兩年推出的凱迪拉克CT6、新一代君越、全新一代探界者等。CT6是2015年ECB年度最佳車型之一，全新一代君越的內(nèi)飾和動(dòng)力總成是2016年沃德十佳、探界者是通用旗下最暢銷的SUV，這些行業(yè)獎(jiǎng)勵(lì)的獲得以及市場優(yōu)秀的表現(xiàn)，都離不開先進(jìn)生產(chǎn)工藝的支持。先進(jìn)的生產(chǎn)力決定了企業(yè)的高度，從營銷引導(dǎo)到技術(shù)引領(lǐng)，通用為代表的汽車品牌已經(jīng)為國內(nèi)汽車企業(yè)樹立了未來汽車工業(yè)發(fā)展的標(biāo)桿。
 

部分內(nèi)容來源：網(wǎng)頁
 

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