奔驰A级车身结构及连接工艺解析
全铝车身维修探讨——胶粘铆接技术
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场时代汽车 全铝车身维修探讨——胶粘铆接技术李霞辉 龙浩南湖南汽车工程职业学院 湖南省株洲市 412001摘 要： 高档车辆的外板件多用于铝合金材料。
伴随铝合金材料技术的不断发展，此种材料也逐渐被应用到汽车内板件中，甚至汽车的全身都可以使用铝合金材料。
铝合金材料的使用促使汽车行业向着轻量化的方向发展。
但是如何做好铝合金材料汽车的维修是目前汽修行业工作人员关注的重点，胶粘铆接技术作为一种新的维修技术，在轻量化汽车的维修上发挥着重要作用。
以下就是本文对全铝车身维修中应用胶粘铆接技术的有关分析，目的是将该技术的积极作用尽可能体现，推动汽车维修行业的进一步发展。
关键词：汽车维修；全铝车身；胶粘铆接技术现阶段汽车制造也正向着轻量化车身的方向发展，其中推动轻量化车身发展的强大力量就是铝合金材料的使用。
铝合金材料作为一种轻量化材料，将其应用在汽车车身制造中可有效降低汽车自重。
轻量化汽车发展的今天，如何做好全铝车身的维修是人们关注的重点，胶粘铆接技术作为维修技术的一种，在全铝车身维修中发挥重要的作用，因此应用胶粘铆接技术对全铝车身进行维修是汽车维修行业研究的重点。
1 车身铝合金内板件连接方式分析高导热率是铝合金材料的主要特点，电流和接触电阻产生的热量会在铝合金材料下快速分散开来。
上述特点直接决定了铝合金材料的板件不适合采用传统焊接技术来焊接。
铝合金材料在焊接时需要确保焊接中电流在10000A以上，基于此在焊接铝合金板件时可采用MIC焊。
由于焊接过程中会产生退火作用，焊接处的强度会明显减弱。
即便是铝合金车身的汽车被修复，但是修复后焊接处会由于车身自身振动和行驶过程中的颠簸出现损害，乃至产生裂纹。
针对此种情况铝合金车身常常使用铆接、粘结的方式来代替焊接[1]。
2 全铝车身维修中的胶粘铆接技术铝整形技术、铝胶粘铆接技术、铝焊接技术是全铝车身维修的常用技术。
其中全铝车身维修中使用频率最高，维修效果最高的就是铝胶粘铆接技术。
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交流电源设备的安装，必须遵守相关行业的安全规范，进行交流设备安装的人员，必须具有高压、交流电等作业资 格。 操作时严禁在手腕上佩带手表、手链、手镯、戒指等易导电物体。
发现机柜有水或潮湿时，请立刻关闭电源。在潮湿的环境下操作时，应严格防止水分进入设备。
安装过程中不能容许操作的开关和按扭上，必须挂上禁止标识牌。
负载下电与电池保护
本电源系统具有负载下电与电池保护功能。负载下电即电源系统交流停电，由电池供电的情况下，电池电压下降到 44V（负载下电电压值可设，设置方法见 4.8.2 设置电池参数中设置下电保护参数一节）时电源系统自动切断非重 要负载，以确保电池能更长时间地支持重要负载供电；电池保护为当电池电压下降到 43.2V（电池保护电压值可设， 设置方法见 4.8.2 设置电池参数中设置下电保护参数一节）时电源系统自动切断电池，以避免蓄电池因过放电而影 响电池寿命。 本系统出厂设置为启动电池保护与负载下电功能，意味着交流长时间停电或设备故障时可能出现负载下电与电池保 护。用户应根据负载重要性选择哪些负载为非重要负载，接入负载下电支路，启动负载下电功能；相对比较重要的 负载应接到电池保护支路。对于特别重要的负载，则应考虑硬件取消电池保护功能，以确保供电可靠性。 取消电池保护功能的方法为： 1．硬件取消电池保护：将 M500S 监控模块 J427 接口上的信号线拔下，并做好取消电池保护标识。M500S 监控模 块位置和接口说明见 2.4.2 连接信号线。 2．软件取消电池保护：将监控模块电池参数中的“电池保护允许”一项设置为“否”，具体方法见 4.8.2 设置电池 参数中设置下电保护参数一节。
车身A级(Class-A)曲面模型的构造
车身A级(Class A)曲面模型的构造Class A曲面是由CATIA软件开发商Dassault System公司提出的新概念，主要是指车身零件中对外观和形状要求极高的曲面。
本文从车身开发的角度，通过大量实例描述了车身Class A曲面模型的定义及创建方法，而车身曲面模型的光顺是车身开发人员一直追求的目标，本文提出了一个切实可行的设计思路。
一、前言车身设计方法从无到有，以及现在千姿百态的车身样式，都应当归功于现代科学技术的飞速进展。
从设计理念上而言，车身开发的基本思路并未发生根本性变化，依然是“概念设计→总布置设计→详细结构设计→试验验证→产品”这样一个流程。
然而由于现代技术的介入，使车身的开发周期大大缩短，车身的设计质量大大提高。
车身外形的变化也经历了由简单到复杂的演化过程，即箱式→船形→楔形→光滑曲面过渡的外凸形，这一过程也得益于各种先进技术的大量应用，如三维图形技术以及空气动力学仿真技术等。
现代车身设计，尤其是外观零件的设计，已经完全摈弃了由二维转三维的阶段，而是直接由虚拟三维到实际三维。
正是借助于先进的设计方法和工具，车身开发周期才能由原来的4到5年缩短至目前的2到3年，甚至更短的时间。
Class A曲面设计，即完全在计算机三维虚拟环境下构造合格的车身曲面的一种方法，是数学与计算机图形学相结合的典型应用，它不同于图板工作模式，使设计更加灵活，编辑起来更加方便快捷。
随着逆向设计、稳健设计、基于分析的设计以及面向制造的设计等新方法涌入车身设计过程，基于三维的车身曲面模型设计越来越重要，在整个产品链中的地位也日益提高。
二、Class A曲面的定义Class A一词最初是由法国Dassault System公司在开发大型CAD/CAM 软件包CATIA时提出并付诸应用的，常译作A级曲面，专指车身模型中对曲面质量有较高要求或特殊要求的一类曲面，如外形曲面、仪表板和内饰件的表面等。
从CATIA V5版本开始，软件中新增加了ACA(Automotive Class A)模块，专门用于Class A曲面的设计。
小家碧玉
小家碧玉作者：任成来源：《汽车博览》2011年第01期在法国售出的20%奔驰都是A级，而这一数字在意大利是30%。
通过试驾不难理解A级在欧洲国家的流行，它非常适合女性驾驶，很安全而且富有情调。
同样重要的是：它是一辆奔驰汽车对于习惯了将奔驰昵称为“大奔”的许多国人来说，在不看车标的情况下恐怕很难认出A级的出身。
然而A160用稳健的驾驶感受和舒适的乘坐体验告诉我们，尽管排量只有1.5升，长度只有不到4米，但它无愧于车头的三叉星标志。
从外观上看，A级没有奔驰汽车为人熟悉的尊贵和典雅，而是以清新时尚的形象示人。
发动机盖非常陡峭，几乎与A柱形成一条直线，由其和风挡形成的巨大平面未来感十足。
要是换上类似新CLS那样的全LED大灯恐怕说是概念车也会有人相信。
侧面和车后的造型更贴近潮流，但相较其他小型车奔驰A级给人的感觉是活跃之中又不失成熟。
相信无论欧洲还是国内，购买A级的消费者大部分时间都是独自驾驶他们的爱车。
但这不代表A级会在空间上有所妥协，乘坐四个成年人也不会感觉很拥挤。
而宽敞的头部空间更是令人印象深刻。
驾驶席的坐姿很高，视野非常开阔，给人的感觉就像坐在太师椅上开车一样。
A160车型的座椅由真皮和织物组合而成，并不高档但很舒服。
娱乐和蓝牙系统和所有奔驰汽车一样，界面友好清晰，操作方便简洁。
手刹位置比较令人费解，很靠右，用起来不太方便。
它旁边的储物盒也有些蹩脚，我几乎想不出有什么随身的物品可以放得进去。
除去这些细微的遗憾，A级的内饰质量很高，绝大部分会和身体有接触的部位都采用了较软材质，手感很好。
方向盘非常粗壮，用料质感也较为高级，握起来相当有动感。
但是从力道可以明显看出这是一款针对女性设计的汽车。
随速助力转向在车辆较慢时会使转向非常非超轻盈，掉头、泊车格外轻松。
动力系统也总是显得很安逸的。
直列4缸发动机结构比较传统，采用单凸轮轴设计，每缸只有两个气门，而且也没有什么花哨的进排气技术。
最大功率95马力，峰值扭矩140牛•米。
奔驰乘用车最新车身技术
２０ Ｎ ）Ｐ ０ ７ ３（ ２Ａ Ｔ技术与市场 《 ｏ 汽车与配件 》
３ ３
维普资讯
霜夏
豆习 奔驰乘用 车最新车身技 术
Ｇ 车型量有Ｍ级车派生 出来 的 Ｌ
Ｍ级车已经做了更新揍代，现在以第二代产品 Ｒ 级车不久还将Ｉ２ 种结构长度提供德国市场
保证长期品质和价值稳定） 基础上喷涂一 ＧＬ 级基 于一种 自承载 式车 身 。车 Ｒ 级车身涂蓝色标记的材料量双相钢。与纵梁 层耐刮划的清漆。 相连接的前横梁为挤压铝型材 身因对钢材做了明智的轻结构处理而达
到高碰撞性。高碰撞性的乘 员舱 以其前
后变形缓冲区而成为乘员保护系统的基
前部和尾部模件
Ｇ 车
奔驰ＧＬ 级车（ １ ４ Ｘ ６ 结构系列） 在其车 身结构中是一种加长的Ｍ级，并作为一种 高级７ 座越野汽车提供。汽车的尺寸规格 为５ ８ １２ １４ ｍｍ（ Ｘ Ｘ高） ０ ８ ９ ０ ０ Ｘ Ｘ８ 长 宽 ，
轴距３ ７ ｍ ０ ５ ｍ。
下衬板代替了传统Ｐ Ｃ下碰撞保护。汽 Ｖ 车的涂漆 。对于作为标准工艺 的所有涂 金属漆和单色漆 ，都在纳米（ ａ ｏ技术（ Ｎ ｎ）
为 “ 豪华运动型多功能车” ，一种应兼
备一辆四门双排座高级运动车、Ｓ Ｖ Ｕ 、旅 行车和厢式车要求的汽车。 自承载式车身是由高强度和最高强度 的钢合金组成 。应满足奔驰在被动安全 性、可靠性、舒适性和轻结构等各个方 面的要求。这种车身应能在发生碰撞 ， 事故时吸收高冲击力 ，并最大限度地提
投放市 场
验（ｓ Ｎ Ａ — ｅ ｔｂ ｕ — Ｃ Ｐ Ｔ ｓ ５不仪在正面碰撞而 ）
该车所有的车身面板均采用全镀锌 钢板 ，并视应用范围而补充做了有机涂 层。车身的某些高负荷 区额外地做 了空 腔 防腐密封保护。车身的焊接处特别做
汽车焊装课件
图1-1一系列新技术的应用使得车身上钢材得以减薄并提高了安全性
1.2.1镀层钢板
在现代汽车生产中，车身上使用得最多的还是普通低碳钢，低碳钢板具有很好的塑性 加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此 在汽车车身上应用很广（图1-2）。 图1-2 低碳钢板目前镀锌钢材已在汽车行业中被普遍采用，同时，各企业需要在产品与 利润之间找到一个平衡点，造成的现状是在高端车型上均采用双面镀锌钢板，在中级 家用经济型轿车上不同的厂家有不同的选择，有些车型上普遍采用双面镀锌钢材，有 些车型上部分零件（主要是门盖等覆盖件）采用双面镀锌或外表面单面镀锌钢材，入 门级轿车普遍采用冷轧钢材，极少一部分零件上采用单面镀锌钢材。镀锌钢材主要采 用电镀锌和热镀锌两种镀锌工艺。 电镀就是利用电解，在板材件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的 过程。一般电镀锌工艺处理后板材表面的镀锌层厚度为5~15μm，镀锌层内锌含量约在 95%左右，因为在电镀锌工艺过程中板材处于常温状态，所以也叫冷镀锌。电镀锌的 优势是镀层薄、镀锌量少、成本低。 热镀锌也叫热浸锌或热浸镀锌，是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属 结构设施，是将除锈后的钢材浸入500℃左右的锌液中，使钢材表面附着锌层，从而起 到防腐的目的。 热镀锌工艺流程：成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-钝化-清洗 -打磨-热镀锌完工。热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热
1.3车身总成结构
车身总成又叫白车身总成，是指焊装生产任务完结后的最终交付产品，是由车身各分 总成通过既定工艺连接而成的。简单来讲，车身总成是车身下部总成（地板总成）与 左右侧围总成、顶盖等通过定位焊、激光焊以及结构胶连接后，并将左前门、左后门、 右前门、右后门、发动机舱盖、行李舱盖以及左右前翼子板总成通过螺栓紧固联接安 装完成之后的产品 。 通过流程图(图1-3)，可以很明了地看出车身总成与各分总成之间的关系。
汽车车身制造工艺
冲压 焊装 涂装 总装
重庆力帆冲压车间 2000吨的液压机
冲压 焊装 涂装 总装
重庆力帆冲压车间 切边、包边压机
冲压 焊装 涂装 总装
检具
零件冲压完成后，需要进行检验，以保证产品 的合格性，避免造成产品报废和后续工序的无 用。检具的尺寸要求和产品的理论数据一致或 留适当的公差。
冲压 焊装 涂装 总装
冲压工序中最重要的东西是冲压机床和模具，一般 的冲压 机床有2000吨、1600吨、1000吨、800吨、500吨位的，甚至还有 5000吨的，这个重量从高处砸下来相当于十架波音550座747的重 量。每一个工件都有一套模具，把各种模具装到冲压机床上就可 冲出各种的工件。每一个工序大多都是先经过冲压成形，然后再 经过冲孔、切边、翻边、整型等等工序，最后才会成为所需要的 工件。
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车三厂车身车间 左右侧框外板与底板，及侧框与车顶横梁的焊接拼焊线
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车三厂车身车间 左右侧框外板与底板，及侧框与车顶横梁的焊接拼焊线
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车三厂车身车间 左右侧框外板与车顶外板的激光焊接线
冲压 焊装 涂装 总装
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车二厂总装车间后桥装配
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车二厂总装车间五工段板链线 主要为产品车加液、注油
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车三厂总装车间的仪表板模块安装
冲压 焊装 涂装 总装
上海大众汽车三厂总装车间可旋转吊车架
冲压 焊装 涂装 总装
重庆力帆总装车间备件台
中华汽车焊装车间
由德国KUKA公司设计制造，38台机器人可进行大批量、系列化、多品 种、全柔性、混流生产，自动化率达到20%。
A级曲面全面介绍
A级曲面全面介绍（转贴）在整个汽车开发的流程中，有一工程段称为Class A Engineering，重点是在确定曲面的质量可以符合A级曲面的要求。
所谓A级曲面的定义，是必须满足相邻曲面间之间隙在0.005mm 以下（有些汽车厂甚至要求到0.001mm），切率改变( tangency Change ) 在0.16度以下，曲率改变(curvature change) 在0.005 度以下，符合这样的标准才能确保钣件的环境反射不会有问题。
a-class包括多方面评测标准,比如说反射是不是好看、顺眼等等。
当然，G2可以说是一个基本要求,因为g2以上才有光顺的反射效果。
但是,即使G3了，也未必是a-class,也就是说有时虽然连续，但是面之间出现褶皱，此时就不是a-class通俗一点说，class-A就必须是G2以上连接。
G3连续的面不一定是CLASS-A曲面。
汽车业界对于a class要求也有不同的标准，GM要求比TOYOTA，BMW等等要低一些，也就是说gap和angle要求要松一些。
关于A-class surfaces，涉及曲面的类型的二个基本观点是位置和质量。
位置——所有消费者可见的表面按A-Surface考虑。
汽车的console（副仪表台）属于A-surf，内部结构件则是B-surf。
质量——涉及曲面拓扑关系、位置、切线、曲面边界处的曲率和曲面内部的patch结构。
有一些意见认为“点连续”是C类，切线连续是B类，曲率连续是A类。
而我想更加适当地定义为C0、C1和C2，对应于B样条曲线方程和它的1阶导数（相切=C1）和它2阶导数（曲率=C2）。
因此一个A-surf有可能是曲率不连续的，如果那是设计的意图，甚至有可能切线不连续,如果设计意图是一处折痕或锐边,（而通常注塑或冲压不能有锐边，因此A-suuf一定是切线连续(C1)的）。
第二种思想以汽车公司和白车身制造方面的经验为基础，做出对A-surf更深刻的理解。
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奔驰A级车身结构及连接工艺解析
奔驰A级是奔驰的系列车系之一，是在全球销量达到110万辆的情况下推出了更具诱惑和创新意识的新款A系列，以期望能够延续A系列的神话。
白车身重277.7kg，车身重365.3kg，下图为与同级别车型的尺寸对比图。
奔驰A级在车身长度及轴距处于领先位置。
车型尺寸对比图
车身材料
奔驰A级白车身材料以钢为主，以铝为辅，该车在材料应用上并没有和奔驰其他车型一样采用铝铸件，其中：
低强钢占比24.6%
高强钢占比26.4%
先进高强钢占比35.3%
超高强钢0.7%
热成型钢9.5%
6系铝板占比1.7%
5系铝板占比1.5%
奔驰车身用钢材通常按不同抗拉强度进行如下分类：
低碳钢：抗拉强度小于300N/mm²；
高强度钢：抗拉强度在300N/mm²- 550 N/mm²；
现代高强度钢：抗拉强度在550N/mm²- 1000 N/mm²；
超高强度钢：抗拉强度超过1000N/mm²；
热成型超高强度钢：抗拉强度超过1500N/mm²；
白车身材料分布图
车身结构
首先我们看一下车身的前碰和侧碰的传力图，目前乘用车车体结构都会大量应用环状结构，在设计过程会对不同部位的能量吸收比例有一定要求，通过结构强弱，传力路径，分析反馈优化来实现，从而减少乘员伤害值。
车身传力图
为提高静态扭转刚度，在前围板处进行结构优化，为降低前轴噪声，前副车架进一步优化，在后桥处对CD柱进行优化，最后静态扭转刚度达到27.5kNm/°。
白车身骨架图
风窗上横梁材料改为DP600HD，材料厚度由0.8优化到0.7，前围板下横梁及轮罩材料改为DP800HD，厚度由1.35改为0.7。
整体实现降重6.5kg。
前舱细节图
为提升视野，对ABC柱进行优化，A柱通过门框结构优化、减少A柱止口长度，减少胶圈宽度，内饰结构、流水宽度减少，B柱通过门框结构优化、B柱护板宽度增加实现止口减少的互补、调整安全带布置来优化对应结构。
C柱通过优化门框结构、止口宽度减少、截面优化、对C柱间隙位置优化。
从而使盲区由97.2°降低到86.7°。
驾驶员视野图
连接工艺
奔驰A级作为一款钢主铝辅的车身，连接工艺达到了10种，分别为点焊、螺柱焊、凸焊、MIG、激光焊接、激光钎焊、无铆（tox）、包边、螺接、胶接。
其中
螺柱焊393个
凸焊150个
无铆87个
螺接63个
下面我们一起通过一些图片来看一下他的连接细节。
白车身整体图
由图可以看见在前舱各个部位遍布较多的螺柱及凸焊标准件，其中吸能盒采用插入式结构，为方便拆卸，采用螺栓连接，在副车架与车身的连接中，螺接是必备的连接工艺（取决于连接稳定性及生产线工序）
前舱细节图
在管梁与白车身的连接中，车身先凸焊好螺母，然后管梁与车身螺接，分别于左右A柱及中通道螺接。
由下图，在驾驶舱内部应用了螺柱焊，螺柱最明显的一个特点就是周圈会有黑色，为拉弧式螺柱焊，为内饰、电器、线束等安装提供辅助。
总结
本文主要通过材料、结构、连接对奔驰A级进行了简单的介绍，数据显示，第一代奔驰A 级车共计售出了110万台；第二代产品推出后，自2008年起销量达到了70万辆；而2012年诞生的第三代奔驰A级车，至今已经售出超过110万。
良好的消费者基础加上车型的不断更新优化是奔驰A级车家族发展壮大的根本原因。