汽车专业英语 教学课件 作者 宋进桂_ 12.doc

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1、第12章汽车制造12.1车辆结构的设计与制造为了有效而经济地适应不同的汽车生产批量，汽车工业采用各种各样的制造工艺。为了研究出成本最低的生产方案，必须将工具的投资与给定批量的可变的成本相平衡。对于批量很小的生产，减小投资非常重要。通常，这种情况会出现在年产量不足千辆的专用车行业。在这种情况下，为了减小工具与设备的投资，可允许采用更贵的材料和长的生产周期。对于中等批量的生产（约25000件/年），重要的前提是实现自动化。对于大批量生产（例如汽车，对六年生产周期的总产量为数百万辆），固定成本被分摊到所生产的几百万辆汽车上。因此，减小可变成本非常关键，采用较低成本的材料和快速的生产周期对产品的

2、成功至关重要。这样，利用可变成本来管理工具与设备的投资的需要对车身的设计方式产生了重要的影响。为此，出现了若干种汽车车身结构设计，其中包括非承载式（车身在车架上）、单壳体式结构、空间构架和整体式车身设计。车身设计的原始方法（将车身放在车架上）今天还广泛应用于货车上。这种方法非常适合于大批量生产，因为它基本上属于一个将车身结构件连接到（但却独立于）底盘的系统。在单壳体式结构中，车身结构通过挤压件和比较简单的冲压件即压制成形件来制造。这就形成了一种非常简单，具有连接底盘、前端件和覆盖板件的连接点的“浴盆”形结构。由于这种方法减少了冲压件和铸件的数量，因此也就减少了成形和铸造使用的昂贵的模具和

3、铸型。所以说，单壳体式车身结构是一种投资最低的车身设计方法。在空间构架设计方法中，车架元件一般用挤压法来制造。这些挤压件通常用铸件（叫做“节点”）连接在一起。这样，这种车架就可用于承受载荷并为外车身板件提供连接点（图12-1）。这种车身设计方法最适合于小批量到中等批量的汽车生产。在整体式车身设计中，车身主要是由连接在一起的冲压件构成，这样，车身和底盘被整合成了一个结构件（图12-2）。今天这种方法已经成为制造大批量生产的汽车的一种普通方法。在整体式车身设计方法中，通常，通过将两个独立的冲压件拼合成箱式断面结构，来获取要求的刚度和强度。最近几年，越来越多地采用液压成形管材来替代某些冲压和焊

4、接薄壁断面结构。图12-1奥迪A2铝空间构架白车身图12-2车顶和底板板件与车身整合成一个结构件的整体式结构白车身为了制造复杂的金属板冲压件，整体式车身设计需要在工具和模具方面进行巨大的投资。然而，由于冲压件的可变成本相对较低，所以这种设计非常适合于大批量生产。整体式车身设计适合于大批量生产还因为冲压和车身装配作业速度快，周期短。12.2注射成型技术注射成型是大多数热塑料汽车零件采用的主要加工方法。这种方法能够生产形状与几何结构复杂的零件，且生产速度快，尺寸精度高，零件表面非常光洁。在注射成型中可以完成模内表面修饰和形成表面网纹组织。注射机的基本结构（见图12-3）包括注射装置和夹紧装置

5、两个部分。注射装置包括加热的料筒和在料筒内旋转的经过适当设计的螺杆。将固态聚合物颗粒加入位于注射装置后端的料斗内。在旋转螺杆的推动下，颗粒状物料向前移动，然后颗粒状物料开始熔化并最终变成均匀的液态聚合物，这些液态聚合物进入注射装置前部的一个小室内。当小室内的聚合物量达到要求时，螺杆转动停止，并且现在像柱塞一样向前移动，从而使聚集的液态聚合物被挤入夹紧装置内的封闭的模膛内。即使在模膛充满聚合物后，还要将一部分额外的液态聚合物注入模膛，以便对开始冷却时模内聚合物的收缩进行补偿。模膛保持封闭，一直到聚合物零件的平均温度下降到该聚合物的固化温度以下为止。然后打开模板，进行零件脱模，并使零件在模外

6、进一步冷却到室温。图12-3简单的注塑成型机模内冷却时间（会对注射成型生产周期产生重要影响）取决于零件厚度、熔化温度（注射时液态聚合物的温度）、模壁温度和脱模温度（零件从模中顶出时的平均温度）。为了缩短冷却时间，在不会导致零件瑕疵和不影响注射成型件质量的前提下，熔化温度和模壁温度应选的尽可能低些，而脱模温度应选的尽可能高些。根据部件结构、成型模结构和加工参数的不同，注射成型零件会出现各种不同的模制瑕疵，如未充满模膛、表面损伤、内部空隙、高度收缩、翘曲、陷落痕迹、焊接线和残余应力。通过选择合适的工艺参数，如熔化温度、模壁温度、注射压力和注射速度，可以减少或消除瑕疵。工艺参数还会影响到分子的

7、排列、残余应力和结晶度（对于结晶型聚合物），这又会影响到注射成型零件的性能。注射成型有多种方法，它们的应用扩大了热塑性塑料在汽车工业的应用。它们还创造了增加多种设计特征和优化材料利用率的机会。这些方法当中的某一些（如嵌入成型和包容成型）是传统注射成型法的变型。在嵌入成型中，在注射熔化的聚合物之前，先将少量的其他材料（如内螺纹金属插件、金属销和导电金属条）置于模膛中。接着，将融化的聚合物注射到膜腔内，因此，聚合物会将预置的零件包裹起来