全铝车身技术开发与应用

1、目目 录录 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 2.2.全铝车身技术开发及应用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（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 全铝车身全铝车身 全承载式全铝车身全承载式全铝车身 非承载式全铝车身非承载式全铝车身 采用采用90%90%以上的铝合金材料制作的车身称为全铝车身以上的铝合金材料制作的车身称为全铝车身 ? ? ? ? ? 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 1.1 1.1 全承载式全铝车身全承载式全铝车身 -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

2、车架已融入到车身当中。 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 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。 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 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

3、量降低， 2.安全系数提高， 3.增加车内乘客空间。 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 1.2 1.2 非承载式全铝车身非承载式全铝车身 -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 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 -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 2.2.全铝车身技术全铝车身技术 全铝车身技术 1.铝材选用 2.制造工

4、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。 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 铝合金铝合金 牌号牌号 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 焊接焊接 性能性能 弯形弯形 性能性能 适适 应应 部部 件件备备 注注 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

5、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： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 5182-T4/O5182-T4/O 5182-T4/O 6016-T4 5182-T4 6016-T4 5083-H112 5052-H112 3103-H112 1060-H112 5754-H112/O 板材应用实例： 2.2

6、.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 铝合金铝合金 牌号牌号 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 焊接焊接 性能性能 弯形弯形 性能性能 适适 应应 部部 件件备备 注注 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 700

7、5-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： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 6082-T6 6082-T6 6061-T6 6082-T6 6063-T6 6005A-T6 6063-T6 6005A-T6 6082-T6 6082-T6 5083-H112 型材应用实例： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 铝合金铝合金 牌号牌号 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长率 焊接焊接 性能性能 弯形弯形 性能性能 适适 应应 部部 件件备备 注注 ZL1

8、18-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 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）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： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（2.2.制造工艺）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

9、形 铝材 型材弯曲成形 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（2.2.制造工艺）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 FDS FSW TOX SRP TIG MIG 铝材 FDR 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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） 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）结构设计） 铝结构 2.3.1.内板+外

10、板的结构： 钢结构简单的以铝代钢 钢钢 结结 构构铝铝 结结 构构 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。 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）结构设计） 应用实例：2.3.1.内板+外板的结构： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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？

11、 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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） 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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 钢钢 结结 构构铝铝 结结 构构 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

12、有可能。 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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！ 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）结构设计） 2.3.3.型材一体化的结构： 钢骨架 钢蒙皮

13、钢钢 结结 构构铝铝 结结 构构 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=1.4 K1 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 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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： 2.2.全铝

14、车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）结构设计） 全铝车身三种典型结构对比：全铝车身三种典型结构对比： 全铝车身结全铝车身结 构构 刚刚 性性轻量化轻量化工艺性工艺性适适 应应问问 题题 1.1.内板内板+ +外板外板结构刚性最差结构刚性最差差差生产效率高生产效率高乘用车、小型车乘用车、小型车普遍刚性不够普遍刚性不够 2.2.骨架骨架+ +蒙皮蒙皮结构刚性好结构刚性好最好最好生产效率差生产效率差客车、中大型车客车、中大型车连接方式效率低连接方式效率低 3.3.型材一体型材一体 化化 结构刚性最好结构刚性最好一般一般生产效率中生产效率中高铁、中大型车高铁、中大型车轻量化效果一般轻量化效果一般

15、4.4. 未来的全铝车身结构未来的全铝车身结构-值待你们值待你们+ +我们一起去创新！我们一起去创新！ 解决上述的问题解决上述的问题？ 谢谢大家关注谢谢大家关注! ! 2018.6 .2018.6 .重庆重庆 长安欧尚汽车研究院长安欧尚汽车研究院 欧尚汽车欧尚汽车 2018（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会（第三届）中国新能源汽车轻量化技术研讨会 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 全铝车身全铝车身 全承载式全铝车身全承载式全铝车身 非承载式全铝车身非承载式全铝车身 采用采用90%90%以上的铝合金材料制作的车身称为全铝车身以上的铝合金材料制作的车身称为全铝车身 ? ? ? ? ? 1

16、.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 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。 1.1.全铝车身的定义全铝车身的定义 -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 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（1.1.铝材选用）铝材选用） 铝合金铝合金 牌号牌号 抗拉强度抗拉强度 MPa 伸长率伸长

17、率 焊接焊接 性能性能 弯形弯形 性能性能 适适 应应 部部 件件备备 注注 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： 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）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） 2.2.全铝车身技术全铝车身技术（3.3.结构设计）结构设计） 全铝车身三种典型结构对比：全铝车身三种典型结构对比： 全铝车身结全铝车身结 构构 刚刚 性性轻量化轻量化工艺性工艺性适适 应