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探讨上钢下铝车身特点及连接新技法

发布日期:浏览量:3032

导读:随着车身结构及车身的发展,目前,车身主要分为钢车身、钢铝混合车身、全铝车身、复合材料车身(主要以碳纤维应用为主),铝材在车身应用中多出现在车身各个部位,没有明确的区域模块化设计划分。

为什么没有将材料进行模块化的划分呢?今天,螺丝君,带大家一起来看下上钢下铝的车身结构特点,一探究竟。

说到上钢下铝,我们就不得不提及爱驰 U5,这种结构特点如何呢?为什么其他车企在全铝车身结构上,并没有对材料进行上下划分呢? 

一、上钢下铝车型材料分布

爱驰U5的白车身铝合金材料占比超过52%,钢材占比为47.6%,下车身以压铸铝+型材+板材结构形式,上车身以热成型+高强钢结构形式(与传统车身结构几乎一致,可最大限度的在成熟的结构进行设计)同时有少量的玻璃纤维材质,扭转可达31500Nm/°相对传统车身提高进一倍,可有效提高车身安全性。  

二、全铝车身材料分布

全铝车身在材料分布上铝材分布在车身各个位置,大部分车型在AB柱处通常会采用热成型钢以应对车身碰撞。

前后减震塔及前后纵梁多以铸件来提高车身扭转,如下图奥迪A8在AB柱采用热成型钢结构,在CD柱及顶盖处应用铝材,相对上钢下铝可更大限度实现车身轻量化。

蔚来ES8,更是全铝车身的极致,铝材占比百分之96.4%,在车身AB柱处依旧采用铝材,且A柱为压铸件,白车身重335kg。

在这个级别车型,将重量进行最大限度的降低,实现更优的燃油经济性。

通过上述3种车身结构,可以看出全铝车身主要分为 3种,爱驰系列将材料进行模块化设计,具有成本、技术成熟度的优势,可承接成熟的上车身结构,下车身进行轻量化优势的扩展。

奥迪类车身结构并没有对材料进行特别的划分,相对属于在合适的位置使用合适的材料,局部材料多样性灵活性特点,也对车身结构设计提供了多变性,这也依靠车企设计技术底蕴,对于在全铝车身具备多款车型的企业是一种较好的选择,蔚来类车身结构可最大实现轻量化,同时满足车身安全碰撞要求。
一切的设计,都依托于产品定位、销量、成本、生产等一系列因素,不能以点带面进行设计。 

三、上钢下铝如何连接呢?

在爱驰 U5的上钢下铝车身结构中,采用了SPR、FDS、CMT、螺栓连接以及其他非标紧固件连接工艺。

在全铝或钢铝混合车身连接中,SPR一直是连接的主力军,但是SPR对双侧空间的需求是一个重点因素,因此,对于空间不足处通常以仅需单侧连接的FDS进行连接,而FDS的剪切性能更优且可进行不同材质的连接,(对于热成型的连接优于SPR)对于SPR及FDS不可实现的连接则会选择CMT连接,对于关键碰撞区域,为了提升车身强度则会选择螺栓连接。

爱驰前减震塔及传统车扭力盒都采用铸件,可以很好的集成零件,提升扭转、弯曲刚度等性能,前铸件与车身周边主要通过FDS连接,因为搭接的纵梁及水箱横梁及上边梁都已经构成密封空间,门槛梁铸件(真空压铸)通过SPR与FDS与车身门槛梁及轮罩连接,在前纵梁区域伴有套筒,实现与底盘连接。

FDS仅需要单侧空间,通常用在于密闭空腔的型材连接,在AB柱处通过FDS实现与门槛的连接,如上图,B柱区域为1.6mm的热成型钢板与厚度2.5mm的6082铝型材门槛梁连接。实现上下车身的关键连接。 

四、螺丝君的经验总结

对于售价不是很高及产量相对较低的车型,上钢下铝是轻量化一个不错的方案。

全铝车身的发展,在进10年渐渐的向钢铝混合发展,主要更可以发挥材料的特性又可以实现轻量化的发展,但一切都需要综合考虑车企背景、产品定义、技术成熟度、生产背景、平台衍生、维修性等一系列问题。

来源:GAF螺丝君

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