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白车身及其制造工艺的制作方法
作者:波音正网    发布日期:2020-11-03 10:46


  随着节能环保应用到普通汽车领域,轻量化越来越成为广泛的话题。汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整体质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗。

  目前,降低车身轻量化最主要的途径包括使用轻质材料,先进成形技术和制造工艺以及车身结构的优化设计等。然而现有技术的汽车轻量化设计方法普遍存在以下缺陷,如传统钣金车身中需要大量焊接、铆接、翻边、搭接等非功能结构,导致车身质量增加。另外,传统钣金车身设计过程中需大量考虑产品成型工艺,如板料冲压形状及深度,产品回弹工艺等,大大限制了车身的外形设计以及轻量化。

  为解决上述技术问题,本发明提供一种白车身的制造工艺,包括:设计白车身的外壳,所述外壳为内部镂空的全封闭结构;通过CAE软件对外壳进行拓扑优化,从而在外壳的镂空部位增加若干加强筋;根据白车身的受力情况调整所述外壳的厚度,确定白车身模型;结合所述白车身模型,采用3D打印工艺打印出所述白车身。

  作为优选,所述不同部位的外壳的厚度不同,其中,受力部位的厚度大于非受力部位的厚度。

  本发明还提供一种白车身,包括外壳和加强筋,其中,所述外壳为内部镂空的全封闭结构,所述加强筋设置于外壳的镂空部位并与所述外壳一体式连接。

  作为优选,所述不同部位的外壳的厚度不同,其中,受力部位的厚度大于非受力部位的厚度。

  1、通过3D打印工艺制造白车身,使得白车身无焊接、铆接、翻边、搭接,极大的减少了白车身重量,实现汽车轻量化设计。

  2、在白车身的外壳的不同地方设置不同厚度,不仅可以增加车身的强度、刚性,延长整车的使用寿命;

  3、白车身的外壳为内部镂空的全封闭结构,内部设置有加强筋,不仅节能资源能耗,而且白车身强度大;

  为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是,本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

  设计白车身的外壳1,所述外壳1为内部镂空的全封闭结构,即无焊接、铆接、紧固件连接以及加强板等附属非功能结构,大大减轻了白车身的重量。

  通过CAE软件对外壳1进行拓扑优化,从而在外壳1的镂空部位增加若干加强筋2,所述加强筋2可以为十字型结构或一字型结构,可以加强所述外壳1的强度。

  根据白车身的受力情况调整所述外壳1的厚度,确定白车身模型。具体地,由于白车身的不同部位受力不同,故根据其受力情况对不同部位的外壳1的厚度进行调整,使受力部位的厚度大于非受力部位的厚度,并通过厚度渐变的方式将两者衔接为一体,如此可以极大的提高车身强度、刚度、抗弯曲、扭转性能,降低车身重量,节约能源,显著提高车辆各项安全性能。

  结合所述白车身模型,采用喷粉式和/或送丝式3D打印工艺打印出所述白车身。也即是说,本发明的白车身,是通过使用液化、粉末化、丝状的材料,通过逐层打印得到。通过3D打印工艺形成的白车身,无焊接、铆接、翻边、搭接,同时可以根据白车身的不同部位设置不同厚度,从而可以在极大的减少车身重量的前提下,增加车身的强度、刚性,延长整车的使用寿命,节能资源能耗,同时白车身可以灵活设计,大大增加汽车的美观。

  继续参照图1和图2,本发明还提供一种白车身,包括外壳1和加强筋2,其中,所述外壳1为内部镂空的全封闭结构,所述加强筋2设置于外壳1的镂空部位并与所述外壳1一体式连接。其中,所述外壳1和加强筋2均由3D打印工艺形成,加强筋2可以为十字型结构或一字型结构。由于不同部位白车身的受力不同,故不同部位的外壳的厚度不同,其中,受力部位的厚度大于非受力部位的厚度,两者之间通过厚度渐变的方式衔接。此种结构可以极大的提高白车身的整体强度,刚度,同时由于外壳1的内部镂空,厚度渐变,可以极大程度的降低车身重量,节约能源,显著提高车辆各项安全性能。

  图3b为现有的中柱总成11的截面图,该中柱总成11由外围侧板、中柱及中柱加强板组成,三者采用搭边及点焊工艺连接,同时四周边界圆弧过度,产品抗弯曲扭转性能差。图3a为本实施例中,以3D打印工艺形成的一体化的中柱总成11的截面图,其为内部镂空且外四周封闭结构,内部镂空部位通过CAE拓扑仿线为一字型结构,同时在中柱总成11的四周受力部位加大产品厚度,非受力部位减薄,圆弧过度改为直角过渡。从而无焊接、铆接、螺栓以及加强板等附属非功能结构,大大减轻中柱总成11的重量,同时中柱总成11为渐变厚度,可以极大的提高中柱总成11强度,刚度,抗弯曲,扭转性能,降低车身重量,节约能源,显著提高车辆各项安全性能。

  图4b为目前现有的纵梁总成12的结构截面图,纵梁总成12由两部分焊接成C型结构,无支撑结构,同时四周边界圆弧过度,产品抗弯曲扭转性能差。图4a为本实施例中采用3D打印形成的一体化的纵梁总成12的截面。其为内部镂空且外四周封闭结构,内部镂空部位通过CAE拓扑仿线为十字形结构,同时在纵梁总成12的四周受力部位加大厚度,非受力部位减薄,圆弧过渡改为直角过渡。从而使得纵梁总成12无焊接、铆接、螺栓以及加强板等附属非功能结构,大大减轻纵梁总成12的重量,纵梁总成12设计为渐变厚度,可以极大的提高纵梁总成12强度,刚度,抗弯曲,扭转性能,降低车身重量,节约能源,显著提高车辆各项安全性能。

  显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

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