张连胜 邓志锋 林海辉 林毓周 马斌

摘 要：文章介绍了概念展车车身制作工艺及质量控制方法，阐述了基础车身改制的技术难点及解决方法，形成了一套有效的制作工艺流程和质量管控手段;通过在广汽集团多款概念展车上的实际应用效果，得到了充分的验证，该方法能够在短时间内、用较低的费用制作出满足强度、精度等技术要求的车身，可以为概念展车车身制作验证提供参考依据。

关键词：概念展车;车身;车身改制

中图分类号：U463.8  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）04-163-04

Manufacturing Process and Quality Control Scheme of Concept Exhibition Car Body

Zhang Liansheng， Deng Zhifeng， Lin Haihui， Lin Yuzhou， Ma Bin

（ Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd.， Automotive Engineering Research Institute， Guangdong Guangzhou 511434 ）

Abstract： This paper introduces the production process and quality control method of the conceptual exhibition car body， expounds the technical difficulties and solutions of the restructuring of the basic body body， and forms a set of effective production process and quality control means. Through the practical application effect on several concept exhibition cars of gac group， it has been fully verified that the method can produce the body meeting the technical requirements of strength and precision in a short time and at a low cost， which can provide a reference for the production verification of concept exhibition car body.

Keywords： Concept car; Body; Body modification

CLC NO.： U463.8  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）04-163-04

引言

概念展車（Concept Car）主要用于在国际汽车展上展示。其主要目的就是向公众显示车企的科技实力、设计新观念和产品开发水平，从而提高自身形象。内外饰造型及外观品质要求高，要给人一种视觉冲击和新鲜感，通常会具有超低风阻、超低车身、独特开门方式、超炫酷夸张造型等新颖、独特、超前的构思设计。因此对于概念展车整车制作来说，作为承载“夸张”造型的车身结构尤为重要，如何保证车身变形量、改制精度、车身强度及刚度满足设计要求则是关键。概念展车车身制作一般采用两种形式：一种是通过已量产车型（基础车）车身进行改制;一种是创新车身结构，由非承载式底盘骨架结合碳纤维复合材料上车体组合形成。本文主要讨论的是已量产车型（基础车）改制，阐述了如何获得满足技术要求概念展车身的方法。所述内容皆以广汽某款概念展车为例。

1 设计方案

1.1 整车模型构成

所述概念展车车身由改制车身骨架、全新A面造型、全新内饰件等三部分构成：

（1）改制车身以量产车型车身为基础进行钣金切割、焊接，以及简易钣金零部件制作等;

（2）全新造型A面采用碳纤维复合材料成型制作（保留原车型B面骨架）;

（3）全新内饰采用ABS材料加工+表面后处理。

1.2 技术要求

（1）整体要求：满足3年展示使用需求;可驱动驾驶，时速20km/h，200km行驶距离;500次启停行驶;整车重量≤2T。

（2）尺寸要求（相较于基础车身）：车身总长加长260mm;轴距长度加长260mm;四轮避震塔座间距加宽40mm;整体尺寸精度：在温度范围（-10℃-40℃）车身整体尺寸极限偏差控制在+/-5mm内;安装点精度：在温度范围（-10℃-40℃）车身安装孔精度极限偏差控制在+/-1.5mm内;

（3）造型要求：全车身A面（四门外板面、前/后盖外板面、翼子板、侧围C柱外板面、顶棚外板面）切除，保留B面（内侧）骨架;内饰件安装点作适应性修改^[1][2]。

2 車身改制工艺方案

2.1 车身分割方案

概念展车设计方案要求车身轴距加长260mm，需要分割车身。车身分割时应注意车身分割线的选取须考虑尽可能保留零部件的完整性，这样可以更有效地保证车身的强度和刚度，也会降低后续加长组焊的复杂程度。

我们将车身前、后地板点焊搭接处作为下车体分割线，钻开焊点即可实现前、后地板的分离;顶蓬切割线釆用顶蓬比较平的位置，便于后续顶蓬的平顺连接;侧围切割线的选择考虑了车身结构及内部零件搭接情况，避免切割到车身结构件如图1。

2.2 车身变形量控制方案

自由状态下，车身分割后，将会刚性释放发生严重变形，此为关键控制项。因此，在车身分割前，我们先采取稳固措施：

（1）将两侧侧围上端的顶梁用方管烧焊连接拉住;

（2）在车身B柱位置利用方管连接形成“X”字型支撑结构;

（3）在车身C柱位置利用方管连接形成“V”字型支撑结构;

（4）在后门切割线附近焊接方管做局部支撑。

通过上述措施，使分割后车身前后各自成为一个整体，保持整体的刚性，防止分割后车身向内或向外产生位移和变形。图2为车身加强示意图，实际工作过程中，车身前部设有多个“X” 字型支撑。

2.3 下车体加长260mm的技术方案

考虑到下车体的复杂性，作为车身的主要钢性结构且下车体上有很多安装孔，为确保下车体整体加长精度以及下车体空位整体移动。我们设计制作了一套柔性改制平台（夹具）来应对。

柔性改制平台的前地板区域为两层设计，后地板区域为三层设计，层与层之间由滑轨连接，且可以实现X、Y方向移动：平台X方向的滑轨移动范围为：±300mm，平台Y方向的滑轨移动范围为：左/右0-150mm。可实现车身在大范围内的加长加宽，移动尺寸可满足A、B、C级车身的改制。车身随平台滑轨移动并通过限位机构精确定位，定位销的外径公差+0/-0.1mm，定位面Z向位置公差为±0.2mm，有效保证改制精度。如图3。

将概念展车前地板固定在平台上，前/后地板分割后，后地板整体随平台滑轨在X方向向后移动260mm，并通过限位机构精确定位，补焊加强板重新连接前后地板。成功实现下车体X向整体加长260mm，且加长后车身整体精度保证在±1.5mm以内，如图4。

2.4 上车体加长精度控制方案

车身切割时，产生的切口尺寸无法测量，同时切口为凹凸不平面，不能作为精度测量依据。

利用在车身加长分割线两侧的位置作辅助测量线，并记录两条辅助测量线的距离，然后通过测量辅助线的距离来确认加长尺寸，确保加长尺寸精度（本次概念展车制作时，我们将顶棚辅助线距离设定为100mm，侧围辅助线距离设定为10mm）。

在顶棚切割线前后平行50mm处作辅助线，拉开后测量辅助线之间的距离为360mm，即顶棚的加长尺寸为260mm，如图5。

在侧围切割线两边各5mm处作两条辅助线（因侧围造型因素，只能在5mm处作测量辅助线），拉开后测量辅助线之间的距离为270mm，即侧围的加长尺寸为260mm，如图6。

通过小范围锤击敲打，调整拉开尺寸，并用方管点焊固定，确保顶棚左右、侧围上下都拉开，尺寸精度为260±1.5mm。

2.5 车身加强方案

车身分割后，在分割线处必然成为强度和刚度的薄弱环节。因此，釆用1.5mm钢板开料，压成U型，作为内部连接加强板，确保加长部分的刚性和强度。同时从底盘左、右纵梁切口处各埋方管（40*40*2mm）三条，并成三角结构连接，增强底盘钢性。如图7所示。

2.6 避震塔座间距加宽40mm的技术方案

因塔座结构限制，无法通过安装孔移位对应。需要塔座整体移动。塔座下面为车身纵梁，作为车身的主要承载结构，需要保持其完成性。因此我们切割线选取在塔座侧面。

重新制作塔座，组焊至车身上，配合三坐标测量仪，调整塔座安装孔位置（左右各自外移20mm），实现整体加宽40mm。如图8。

2.7 复杂钣金件的简化设计与制造

塔座造型复杂，按正常的制作工艺，需开软模或者是手工+胎膜制作，周期较长，费用较高。在保证安装硬点精度和满足结构需求的前提下，我们改变零件制作的难度，简化零件图纸，将零件分块加工，尽量不采用弧面，将塔座的复杂结构简化成一个折弯件和两个平板件拼焊在一起。同时通过一些简易的L型件局部加强，保证强度。如图9。

3 底盘精度的保证

3.1 测量坐标系的优化

底盘件的焊接定位用三坐标测量仪全程跟踪测量定位。车身改制时采用“矩阵扩展法”^[3]，先利用车身上“RPS”（定位点系统）基准点建立起整车坐标系（这样保证了测量定位基准和设计基准、加工基准相统一）;再将建立的整车坐标系分别引出到各“矩阵球”上;最后移动三坐标测量仪到不同位置，分别利用“矩阵球”做基准来定位改制件。这样在基准统一的情况下，使改制定位精度达到最高，完全符合改制精度要求。如图10。

3.2 焊接变形量的控制

组焊焊接时，先用磁性定位块将改制件固定在车身上，用三坐标测量仪导入数模，利用“矩阵球”作基准，进行准确定位后，将改制件先点焊固定，再采用对角交叉焊接的方式满焊牢固，以减小焊接应力和变形。这样将前塔座等支架焊接在车身上，最后，用三坐标测量仪进行测量，精度基本都控制在±1.5mm以內。

4 车身质量控制方案

为保证概念车车身制作质量，需制定相应的质量保证方案，依据改制过程，从车身强度、尺寸公差规范（DTS）、车身精度等三个方面进行质量管控^[4][5]。

车身强度的确认主要是为了确保展车车身骨架的承载能力。首先进行整体焊接焊缝质量确认，确认无气泡、咬边、裂纹等焊接缺陷。其次进行车身配重，配重重量在设计重量基础上增加200kg，确认全车身对焊处的焊缝无裂纹，车身骨架变形量不超过5mm;对四门两盖及其相邻零部件之间的间隙、面差进行优化调整;车身精度核查主要确认改制后的车身精度与设计数据的符合情况，一般采用整车扫描。

5 总结

（1）根据概念展车整体要求，制定试制车身改制工艺技术方案;

（2）制定相应的质量管控手段，从车身加长精度保证、底盘硬点改制精度保证、车身改制强度保证等几个方面进行质量管控;

（3）本文所提及的车身改制方法为概念展车的试制验证提供参考依据。

参考文献

[1] 许苘.基于“骡车”基础上的总布置流程及设计.机电技术.2012.

[2] 陈龙等.展示基础车身制作工艺及质量控制方案.汽车工艺与材料. 2018.

[3] 杨付四.基准“矩阵扩展法”在车身改制和现场测量中的应用.2016中国汽车工程学会年会论文集.2016.

[4] 余玉宏.浅谈专用车辆新产品质量管控[J].内燃机与配件.2018 （13）.

[5] 肖敏红.江铃某车型车身制造质量控制研究[D].吉林：吉林大学， 2011.