全铝车身技术开发与应用

全铝车身技术开发与应用长安欧尚汽车研究院轻量化技术专家伍成祁欧尚汽车2018（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会目录1.全铝车身的定义2.全铝车身技术开发及应用2018（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会1.全铝车身的定义全铝车身全承载式全铝车身非承载式全铝车身采用90%以上的铝合金材料制作的车身称为全铝车身???1.全铝车身的定义1.1全承载式全铝车身------承载整车全部载荷的整体式（全铝）车身称为全承载式（全铝）车身，原底盘中的车架已融入到车身当中。1.全铝车身的定义其发明效果：1.重量降低，2.生产效率提高,3.成本降低。轿车承载式车身结构是由文森卓•兰西亚于1925年发明的----特点：（1）将“车身”和“底盘”合二为一;（2）将“骨架”和“蒙皮”合为一体;（3）由钢板冲压而成的结构件和覆盖件组成承载式车身的基本结构。人称“内板+外板”的轿车承载式结构车身一直沿用至今快一百年了。1.全铝车身的定义客车承载式车身结构是由德国凯斯鲍尔于1950年发明的----特点：（1）将“车身”和“车架”合二为一；（2）依然采用“骨架”+“蒙皮”结构形式。其发明效果：1.重量降低，2.安全系数提高，3.增加车内乘客空间。1.全铝车身的定义1.2非承载式全铝车身------不承载整车全部载荷的（全铝）车身称为非承载式（全铝）车身，整车全部载荷由底盘中的车架来承担。此类车结构也叫全承载式（全铝）底盘。全铝底盘车架承载全部载荷1.全铝车身的定义------既然由全承载式（全铝）底盘的车架来承载整车全部载荷，那么，车身就没有必要来承载载荷，因此，此类车身也称非承载式车身，此车身可用。。。。。。。铝材做的木材做的塑料（复合）做的帆布做的2.全铝车身技术全铝车身技术1.铝材选用2.制造工艺3.结构设计1.板材选用2.型材选用3.铸材选用1.成形工艺2.连接工艺1.内板+外板结构2.骨架+蒙皮结构3.型材一体化结构定义：选用铝合金合适的材料通过合适的工艺手段达成全铝车身结构设计的目的。2.全铝车身技术（1.铝材选用）铝合金牌号抗拉强度MPa伸长率％焊接性能弯形性能适应部件备注1060-H1126022好好适应强度要求不高、拉深的构件纯铝99.6%3103-H1129525好好适应强度要求不高、拉深的构件5052-H11217015一般一般适应强度要求一般、弯形的构件加工硬化5083-H11227012一般一般适应强度要求高、弯形的构件5182-H11227528好好适应强度要求高、拉深的构件5754-H11220020好好适应强度要求高、拉深的构件6016-T422027好好适应强度要求高、拉深的构件烘烤强化2.1.1.板材选用：2.全铝车身技术（1.铝材选用）5182-T4/O5182-T4/O5182-T4/O6016-T45182-T46016-T45083-H1125052-H1123103-H1121060-H1125754-H112/O板材应用实例：2.全铝车身技术（1.铝材选用）铝合金牌号抗拉强度MPa伸长率％焊接性能弯形性能适应部件备注2014-T64157差差适应强度要求高的构件航空级5083-H11227012好好适应强度要求高、弯形的构件开口型材6005A-T62558好一般适应强度要求高且焊接性高的构件综合性高6061-T4/T626010一般一般适应强度要求一般、弯形的构件烘烤强化6063-T4/T62158一般差适应强度要求不高的构件6082-T4/T629010一般一般适应强度要求高、焊接性一般的构件7005-T635010差差适应强度要求高的构件航空级7075-T65306差差适应强度要求高的构件航空级2.1.2.型材选用：2.全铝车身技术（1.铝材选用）6082-T66082-T66061-T66082-T66063-T66005A-T66063-T66005A-T66082-T66082-T65083-H112型材应用实例：2.全铝车身技术（1.铝材选用）铝合金牌号抗拉强度MPa伸长率％焊接性能弯形性能适应部件备注ZL118-T62901差----适应强度要求一般的铸造构件，减振塔ZL205A-T64703差----适应强度要求高的铸造构件，发动机体ZL305-T42908差----适应强度要求一般的铸造构件，座椅骨架ZL401-T11952差----适应强度要求低的铸造构件，仪表台架2.1.3.铸材选用：铸造减振塔铸造方向盘铸造仪表台架2.全铝车身技术（1.铝材选用）铸造座椅铸造纵梁铸造悬架臂铸造减振座铸造缓冲座铸造电机壳铸材应用实例：2.全铝车身技术（2.制造工艺）2.2.1.成形工艺：成形工艺板材冲压成形型材挤压成形铸材压铸成形铝材型材弯曲成形2.全铝车身技术（2.制造工艺）2.2.2.连接工艺：连接工艺焊接工艺铆接工艺螺接工艺扣接工艺FDSFSWTOXSRPTIGMIG铝材FDR2.全铝车身技术（3.结构设计）1外板（覆盖件）2内板（结构件）点焊连接点焊连接3外板（覆盖件）2.3.1.内板+外板结构：特点：1.轻量化（车身与底盘合并；骨架与蒙皮合并）2.效率高（整车全由板材冲压快速成形，由点焊快速连接）2.全铝车身技术（3.结构设计）铝结构2.3.1.内板+外板的结构：钢结构简单的以铝代钢钢结构铝结构E/G（弹性模量）210/79（剪切模量）（弹性模量）70/26（剪切模量）刚度K1K2=K1壁厚1mm3mm重量11在形状结构、外尺寸不变的情况下：只有把壁厚增加3倍时，它们的刚度才相等。2.全铝车身技术（3.结构设计）应用实例：2.3.1.内板+外板的结构：2.全铝车身技术（3.结构设计）应用实例：2.3.1.内板+外板的结构：这些全铝车身与钢车相比，都是简单的以铝代钢、材料替换而已，还是原来的内板+外板的结构，其刚度值得去思考？2.全铝车身技术（3.结构设计）骨架蒙皮2.3.2.骨架+蒙皮的结构：蒙皮骨架特点：1.轻量化（车身与底盘合并为全承载式车身结构，轻量化效果好）2.效率低（相对内外板结构，生产效率低）2.全铝车身技术（3.结构设计）2.3.2.骨架+蒙皮的结构：钢骨架钢蒙皮铝蒙皮铝骨架钢结构铝结构E/G（弹性模量）210/79（剪切模量）（弹性模量）70/26（剪切模量）刚度K1K2=K1壁厚1mm1.2mm重量10.6优化骨架截面结构优化骨架型材截面结构的情况下，轻量化效果才有可能。2.全铝车身技术（3.结构设计）应用实例：骨架+蒙皮的全铝飞机结构。低地板全铝车身公交车高地板全铝车身长途客车低地板全铝车身+全铝底盘公交车2.3.2.骨架+蒙皮的结构：装载40T的全铝底盘2.全铝车身技术（3.结构设计）应用实例：2.3.2.骨架+蒙皮的结构：骨架+蒙皮全铝车身全铝骨架型材底盘全铝骨架型材底盘骨架+蒙皮全铝车身现有乘用车尝试采用骨架+蒙皮的结构形式！！2.全铝车身技术（3.结构设计）2.3.3.型材一体化的结构：钢骨架钢蒙皮钢结构铝结构E/G（弹性模量）210/79（剪切模量）（弹性模量）70/26（剪切模量）刚度K1K2=1.4K1壁厚2mm1.5mm重量10.9优化骨架截面结构优化骨架型材截面结构的情况下，即增加了强度又减轻了重量。骨架+蒙皮合并为型材一体化结构特点：1.轻量化一般2.结构刚性好2.全铝车身技术（3.结构设计）2.3.3.型材一体化的结构：型材一体化底盘大梁结构型材一体化全铝车身厢体结构型材一体化高铁全铝车身型材一体化城轨、地铁全铝车身。型材一体化底盘大梁结构应用实例：2.全铝车身技术（3.结构设计）全铝车身三种典型结构对比：全铝车身结构刚性轻量化工艺性适应问题1.内板+外板结构刚性最差差生产效率高乘用车、小型车普遍刚性不够2.骨架+蒙皮结构刚性好最好生产效率差客车、中大型车连接方式效率低3.型材一体化结构刚性最好一般生产效率中高铁、中大型车轻量化效果一般4.未来的全铝车身结构---值待你们+我们一起去创新！！解决上述的问题？？？谢谢大家关注!2018.6.重庆长安欧尚汽车研究院欧尚汽车2018（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会