前幾天,賈老板的FF展示了一組在漢福德工廠的白車身照片,新聞稱經過FF研發和生產團隊52小時不間斷地工作,FF比原計劃提前兩天完成了第一個FF 91白車身的打造,這標志著FF 91量產計劃又邁出了堅實的一步,這被業界認為是具有里程碑意義的事件。
首款旗艦車型FF 91自2017年1月CES首發以來,以其打破邊界的理念,創新前瞻的技術和引領行業的設計一直廣為業內熱議。在車身尺寸方面,FF 91的長寬高分別為5250/2283/1598mm,軸距為3200mm。在動力方面,FF 91搭載的了一臺最大功率為1050馬力(783千瓦)的電機,峰值扭矩更是驚人地超過1800牛?米。配備了130kWh電池容量的動力電池組,在NEDC的測試標準下,FF 91的最大續航里程可達到700km,百公里加速僅需2.39秒。
除了打破記錄的多項參數,FF 91這款全能車還構建了一個打破三大產業邊界的智能出行生態系統,再加上 “汽車機器人”這一屬性,FF 91甚至找不到可以對標的同類產品。
同時,截止目前,FF在中國和美國共獲得互聯網智能電動汽車授權專利300多件。這些專利涵蓋三電系統、自動駕駛、車聯網、生產和制造領域,其中大負載電力輸出技術及梯形逆變器率先在美國獲得專利。
雖然FF 91的技術數據令人震驚,雖然賈老板白車身的新聞刷爆了頭條,但是很多讀者可能并不太了解什么是白車身。很多人將白車身理解為白色的車身,這是一種誤解,白車身是一個技術術語,是汽車設計和生產制造過程中的概念。
百度百科上白車身的定義是:白車身(Body in White)是指完成焊接但未涂裝之前的車身,不包括四門兩蓋等運動件。涂裝后的白車身加上內外飾(包括儀表板、座椅、風擋玻璃、地毯、內飾護板等)和電子電器系統(音響、線束、開關等),再加上底盤系統(包括制動、懸架系統等),再加上動力總成系統(包括發動機、變速箱等)就組成了整車。
也有人將白車身定義為:白車身(body in white)又叫車身本體,是指車身結構件及覆蓋件的總成包括車頂蓋、翼子板、發動機蓋、行李箱蓋和車門,但不包括附件及裝飾件的未涂漆的車身。
之所以稱之為白車身,有兩種說法。第一種是焊接完成后,要進行涂裝,在噴涂裝漆以前,要先過電泳線,出來后焊接總成的外觀顏色呈灰白色,所以叫白車身。第二種說法是最早的汽車車身是木制的,在涂漆之前,汽車制造商們都會在車身上涂一層白漆,然后再涂外觀色,因此叫白車身。
那么白車身是如何制造出來的呢?
車身的各部件的沖壓成型是制造白車身的第一個步驟,以車門為例,加工步驟如下:
1. 剪切
將原材料按照加工所需尺寸裁剪成相應大小的片體
2. 沖壓
將剪切好的片體送入沖壓機床,固定在指定位置。
材料下方是沖壓模具,上方壓力機向下施加壓力,使金屬片體貼合模具,形成所需形狀,最后壓力機離開材料表面,移出模具,將已成型的材料送入下一工序。
3. 焊接
車門內板通常分為兩部分,兩部分經過焊接連接在一起。
沖壓是一種金屬加工方式,利用各種模具,和剪切、彎曲、成型及引申等加工形式,得到各種尺寸和結構的零件,汽車上小到儀表零件,大到汽車大梁,都是由沖壓方式加工出來的。并且通過控制模具的尺寸及粗糙度,可以加工微米級精密的零件和形狀復雜的零件。
沖壓件的主要優勢有:
1、產品薄厚均勻,質量輕、強度大。
2、流水線操作簡便快捷,生產節拍快,適合大量生產,使用多工具連續模可達到,每分鐘生產數百件。
3、可做出帶有肋板、加強筋或翻邊等別的加工工藝難以完成的工件。
4、生產效率高、材料利用率高、剪切性及回收性良好。
缺點是模具一旦制成很難更改,比如車身側圍整體模具,成本及其昂貴,而每款車的側圍特征都不相同,每次必須重新開模,如果開模后設計更改,原先的模具就只能作廢,損失幾百萬的成本。
最后沖壓成型的各部件經過焊接,即組成白車身。
白車身是汽車上最重要的結構件,車內空間大小,車輛自身和對外界的沖擊損傷程度等都依賴于白車身的設計和制造,是汽車設計和制造中的重要環節。白車身可以理解成是汽車的骨骼,它不僅要支撐車體保持形狀,還需要有足夠的強度剛度來滿足路面,其他系統等傳來的震動和載荷,也是其他系統安裝的載體。同時還在在車輛碰撞,翻滾等事故中起到保護作用。白車身能在碰撞或翻滾中通過自身變形或布置有效地引導和控制力的傳遞。對于正面碰撞,要求前艙在碰撞過程中通過自身的潰縮變形吸收能量,減少乘員艙的變形量,保證乘員所需的生存空間。對于側面碰撞和翻滾,由于可供潰縮的空間非常小,所以要求乘員艙及車門有較強的強度和剛度。
白車身安全設計關注度最高的就是材料使用問題了,但是材料使用好是基本,設計水平次一樣容易出問題。我們按照車身前中后三個區域分別介紹一下。
車身前部安全設計
發動機前部結構俯視圖如下,我們通常稱這部分為碰撞吸能區或者潰縮吸能區,以下會重點介紹前防撞梁、吸能盒、前縱梁和發動機蓋的設計原則。
▎前防撞梁和吸能盒設計
前防撞梁和吸能盒屬于低速安全碰撞設計,它的作用是希望能夠盡可能多的吸收能量,在結構設計上,封閉槽結構會比開放式結構好,一來結構受力會更均勻不容易發生應力集中產生完全變形,再來封閉槽結構能夠承受更多的力,強度也會更大。
開放式的薄壁結構就不太好了,一般受力不能很大。另外,有的人喜歡通過防撞梁的厚度來評價它的安全水平,其實這種方法不太恰當,比如在多框架結構對安全提升反更有利。
吸能盒的作用和它的名字一樣,最大的作用是在受力強度不太大時充分吸收碰撞能量,所以在簡單的薄壁框架結構上還有很大的發揮空間,比如采用潰縮引導設計。
另外,它作為前防撞梁和前縱梁的連接件,吸能盒變形后需要更換,因此有拆卸功能會比直接焊死會更好。
▎前部薄壁梁設計
車身前縱梁通常是薄壁梁焊接結構,在軸向受到沖擊后,有兩種基本的變形模式:軸向壓潰和彎曲。
軸向壓潰是效率最高的變形模式,不過這種形式在受力后通常很不穩定,很容易在潰縮中途就會因應力集中直接發生彎曲。所以在前縱梁處設計一些小槽口,如角臺、凹臺、凸臺能夠較好地避免這些問題。
▎發動機蓋
按理說發動機蓋不是主要的吸能件,這里沒必要多討論,不過發動機蓋在受到沖擊后有鉸鏈斷裂脫落的風險,碰撞嚴重時發動機蓋有可能直接被撞入發動機艙,危及車內人員,所以就需要我們在發動機蓋內板上設計一些潰縮引導設計。
有的人以為上述這種設計是用來起到輕量化的目的,確實是這樣沒錯,不過更重要的它還能起到潰縮引導,使得撞擊力盡可能集中在這塊區域,這樣發動機蓋在碰撞后就不會傷及車內人員了。比如下圖這種就是較理想的潰縮狀態。
另外,考慮到行人碰撞安全,發動機蓋上盡量不要出現過多的棱線,特別是在中后部區域,因為行人在碰撞后頭部首先接觸這塊區域。
車身中部安全設計
車身中部結構安全水平如何直接關系到乘客的安全,特別是沒有緩沖的側面區。
▎駕駛艙骨架受力引導
在汽車受到較大碰撞力時,碰撞力會傳遞到發動機艙,通常我們希望力能夠順暢地通過,不要有明顯的應力集中區域,而把力引導到縱梁上和各“大梁”匯集的區域是比較好的選擇,因為這塊區域通常最厚大,強度最高。
▎中通道設計
關于中通道設計大家平時可能不太關注,雖然它像縱梁那樣需要承受很大的沖擊力,但對于承載式車身而言,由于其位置居中避免不了受到沖擊力。
所以中通道的強度也必須得到保證,比如碳纖維混合車身就在中通道處采用了碳纖維加強處理。
▎側面碰撞
面對側面碰撞沖擊,B柱首當其沖,所以B柱本身以及上下接頭的強度和剛度很重要。另外這個力會傳遞到門欄上,所以對門欄強度也有要求。除了建議以上區域使用高強度鋼外,多層結構也是較佳的解決辦法。
側面碰撞中的結構很重要,所以通常這塊區域需要進行加強處理。
車尾設計
▎后防撞梁
關于后防撞梁到底對汽車安全性的貢獻有多大,大家說法不一,不過隨著現代汽車對空間要求越來越大,車身后部區域被進一步壓縮,所以裝配后防撞梁是很好的緩解辦法。
不過不少后防撞梁長度較短,吸能盒潰縮區域不夠,這點就不太好了。
▎后縱梁
車尾受到碰撞后,撞擊力向車前傳遞的路徑通常有兩條,第一條是由后保險杠經后縱梁傳遞給門欄梁;第二條由后車輪后部結構,經后車輪傳遞給門欄梁。
現在汽車由于趨向越來越短的尾箱設計,這時候對尾箱的結構強度要求更高。
第一條路徑的原理和前部區域類似,就不再累述了;我們講講第二條路徑,輪胎參與碰撞后,它會與軸向剛度較大的門欄梁接觸,導致對撞擊的抵抗明顯增加,因此碰撞吸能區布置在后車輪后部區域會更好,而將后輪作為變形限制器加以利用。
通用設計
以上是按照區域來進行討論的,另外通常汽車上還有一些通用設計。
▎框架結構有利提高扭轉剛度
車身扭轉剛度是衡量汽車安全和舒適性的重要指標之一,其數值越大越好。而想要獲得較大的扭轉剛度,最好的設計方法就是增加框架結構。這并不難理解,其實很多建筑中采用了這種設計,比如過山車。
關于框架結構設計各家都有所使用,不過要說最典型的還是ASF框架結構。
▎接頭設計
白車身是有各種形狀、材質的鋼材或者鋁材通過焊接在一起的,所以焊接接頭的重要性也就不言而喻了。不過關于這部分,我們一般很難用肉眼觀察,所以這里僅從大方向上給大家做一些介紹。
*部分素材來源于百度和知乎
來源:第一電動網
作者:外星媒體
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