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内骨架结构:汽车制造的一大革新

发布时间:2021-03-23 00:36 编辑: 来源:

有一款混合动力车实现了日本国内最高燃效——36.4km/L(JC08模式)*1。这就是本田的新款小型车“飞度混合动力车”(图1)。本田技研工业社长伊东孝绅在该车的发布会上指出:“从飞度开始,汽车制造方法将大大改变”。

*12013年8月,本田的调查结果。不包括插电式混合动力车。

该汽车制造方式的一大革新是采用了“内骨架结构”。该技术率先在本田的轻型汽车“N系列”中采用,在新款飞度中进一步得到了改进。

内骨架结构是指将汽车车体分成骨架(Frame)和外板(OuterPanel),首先组装起整体骨架,然后焊接外板的结构(图2)。这样可使主骨架更加牢固,有利于减轻车体重量和提高车体刚性。原来是将车体分为上部(上车体)和下部(下车体),首先组装各自的骨架和外板,然后上下结合。

减少加固部件和连接部件

采用原来的车体结构连接上下骨架时,外板已经装好。因此,有的部分会因外板阻碍而难以采用点焊。因此,这些部分是通过螺钉和MIG焊接进行连接的。

采用螺钉连接时,需要在骨架上设置用来安装螺钉的零件(支架)。并且,这些支架的尺寸受限,因此很难像点焊一样增加连接点数。另一方面,采用MIG焊接的地方有的必须朝上焊接,还需要改善这些地方的操作性。

如果能用点焊代替螺钉连接,则能够增加连接点数,实现更加牢固地连接。这样不仅可以减少加固部件(角撑板),还可以省去螺钉等连接部件。从而可以减轻车体重量,如果将加固效果的一部分用于减薄钢板,还能够进一步减轻车体。另外,如果能将朝上MIG焊接的地方换成点焊,还有利于改善操作性。

4块板一起点焊

新款飞度进一步改进了内骨架结构。改进点是4块板一起点焊的技术。

为了能够同时点焊4块板,本田开发出了在电极旁设有辅助电极的新型点焊机(图5)。

点焊是电阻焊的一种。用电极将要焊接的板夹在中间,从厚度方向通电,利用电阻的热量融化一部分板从而进行焊接。采用原来的方法问题在于,当要焊接的板达到4块以上时,电阻的热量就会分散,有的部位无法获得充分的热量,有的有过量电流通过无法确保焊接品质。

本田开发的点焊机在正常电极中的正极旁边设有作为辅助电极的负极。并且,给正常负极和辅助电极(负极)分别加载电压的时间稍微错开,分两步进行点焊。利用正常电极焊接骨架(内板)周围,而利用辅助电极焊接外板周围。

汽车车体面向车室内在内侧配置骨架,而在外侧配置外板。另外,骨架的板厚基本要比外板厚。因此,从点焊机的正极侧来看,板大多以“薄、薄、厚、厚”的顺序排列。据本田介绍,新点焊机在开发时考虑了这一点。也就是说,首先用正常电极焊接板厚相对较厚的骨架,然后稍晚一点用辅助电极焊接靠近正极的外板。

新款飞度通过采用改进了的内骨架结构,减轻了约4kg。

备有多种车体

本田以前有3块板一起点焊的技术。但是,汽车车体有的地方需要同时焊接4块板。

比如,靠近车顶侧面前窗玻璃的部分(图3)。构成车顶的车顶面板和构成车体侧面的侧围外板*2两块外板及上桁梁(横穿车顶侧面的梁)和车顶拱梁(横跨车顶的梁)两块内板(骨架零部件)汇集在这里,需要这种焊接技术(图4)。据本田介绍,这种情况下,原来是切开4块板中的一块板以防止在点焊部分4块板重叠的。上桁梁与中柱(前门与后门之间的支柱)交汇的部分及上桁梁与后柱交汇的部分也是需要同时焊接4块板的部分。

*2从前柱(支撑前门,位于前门前侧的支柱)到后柱(后门后侧的支柱)构成车体侧面的板子。设有支撑车门的机构和锁车门的机构。

要采用内骨架结构,就需要改变生产线的构成。要想4块板同时点焊,还要引进新开发的点焊机。而能够做到的目前只有开始量产新款飞度的本田铃鹿制作所和生产新款飞度的本田寄居工厂。

而新款飞度是在全球销售的车型。生产基地也分散在世界各地。因此,目前,其他生产基地还无法象铃鹿制作所和寄居工厂那样生成内骨架结构。

关于这一点,本田表示“新款飞度有很多种车体”。本田在泰国和巴西等地有开发基地,这些基地也在从事部分车体设计,正在开发适合各生产基地的车体。

另外,新款飞度的车体为跟其他车型共享部件正在推进模块化,这也是一大特点。目前正分成发动机舱、前地板、中地板、后地板4个组件进行模块化。

新款飞度采用的是将燃料罐配置在汽车中央的前座下方的油箱中置(Center Tank Layout)布局。但是,要降低前座座面的运动型汽车等需要将燃料罐后移。如果如上所述实现了车体模块化,那么这种情况下也只需更换部分组件即可。这样就能够提高车体部件的共享率。

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