一輛汽車(chē)的面世需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、工程開(kāi)發(fā)和制造。而一輛高品質(zhì)汽車(chē)的誕生除了前兩方面的因素之外，制造環(huán)節(jié)也占據(jù)了重要的位置。制造工藝水平的高低將決定一款車(chē)是否真正具有高質(zhì)量。本文將對(duì)當(dāng)前車(chē)企最為先進(jìn)的制造工藝進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)。

福特在B柱上采用液壓成型技術(shù) 全球首用

圖1 液壓成型技術(shù)

    2013款福特Fusion的A柱、B柱將采用液壓成型技術(shù)，據(jù)福特車(chē)身工程師稱(chēng)該技術(shù)為業(yè)界首創(chuàng)。他使用液壓成技術(shù)代替原有的熱壓印焊接薄板來(lái)制造車(chē)頂柱結(jié)構(gòu)，既減輕了重量，又節(jié)約了成本和材料，最重要的一點(diǎn)是防撞性能更出色。“液壓成型技術(shù)使得汽車(chē)的車(chē)身有更好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性。”福特技術(shù)主管摩根表示，“目前只有我們的團(tuán)隊(duì)能夠掌握液壓成型技術(shù)。”

    Fusion轎車(chē)將基于福特的CD4平臺(tái)上設(shè)計(jì)制造，舍棄了前幾代Fusion使用的馬自達(dá)G-derived CD3平臺(tái)。CD4平臺(tái)同樣適用于林肯MKZ，該平臺(tái)主要采用鋼鐵、高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的合金材料結(jié)構(gòu)組成，在扭轉(zhuǎn)剛度和抗彎曲能力上更加出眾。

本田飛度采用內(nèi)骨架式制造技術(shù)

圖2 內(nèi)骨架式制造技術(shù)

    內(nèi)骨架結(jié)構(gòu)是指將汽車(chē)車(chē)體分成骨架（Frame）和外板(OutERPanel)，首先組裝起整體骨架，然后焊接外板的結(jié)構(gòu)（圖2）。這樣可使主骨架更加牢固，有利于減輕車(chē)體重量和提高車(chē)體剛性。原來(lái)是將車(chē)體分為上部（上車(chē)體）和下部（下車(chē)體），首先組裝各自的骨架和外板，然后上下結(jié)合。

現(xiàn)代唐津鋼鐵廠(chǎng)先進(jìn)零部件成型工藝

圖3 鋼鐵廠(chǎng)

    現(xiàn)代鋼鐵公司的科學(xué)家和工程師們和現(xiàn)代汽車(chē)的車(chē)身工程師直接合作，定制鋼材的合金成分、厚度等參數(shù)，最大程度地適應(yīng)使用的需求�，F(xiàn)代鋼鐵公司生產(chǎn)的所有車(chē)用鋼板都提供給現(xiàn)代和起亞兩家公司，但是也只能滿(mǎn)足兩家公司的需求量的一半。唯一能從現(xiàn)代鋼材廠(chǎng)購(gòu)買(mǎi)原料的除了現(xiàn)代、起亞之外的汽車(chē)廠(chǎng)家就是克萊斯勒，它可以得到少量鋼產(chǎn)品，用到Tigershark虎鯊型發(fā)動(dòng)機(jī)上面（該款發(fā)動(dòng)機(jī)是克萊斯勒、三菱、現(xiàn)代的合作產(chǎn)品）。

熱熔鉆、鋁合金電焊、激光焊接工藝打造科爾維特車(chē)身

圖4 科爾維特車(chē)身

    通用汽車(chē)花費(fèi)了1.31億美元為其Bowling Green組裝廠(chǎng)打造了一套先進(jìn)的生產(chǎn)體系。而首先“享用”其成果的是通用科爾維特。新的技術(shù)包括鋁材之間的電焊工藝，實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度車(chē)身的同時(shí)保證尺寸精確性。新的生產(chǎn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更精確的組件制造，例如車(chē)架及其附屬連接件。通過(guò)三維激光檢測(cè)系統(tǒng)，使組件制造時(shí)產(chǎn)生的裝配公差比上一代科爾維特生產(chǎn)時(shí)精確25%。

    在科爾維特這款車(chē)誕生至今，2014款車(chē)型中的車(chē)架結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，主車(chē)架由5段特別定制的鋁材合并而成，包括車(chē)架兩端的鋁擠壓件、主車(chē)架中央梁和懸架連接處的空心節(jié)點(diǎn)鑄件。車(chē)架每部分的厚度均不同，根據(jù)每部分的不同作用達(dá)到不同的剛度和重量要求。車(chē)架裝配需要先進(jìn)的連接工藝、精確的強(qiáng)度測(cè)量和尺寸測(cè)量作為基礎(chǔ)。通用采用新型鋁材焊接、熱熔鉆式緊固工藝以及激光焊接工藝分別滿(mǎn)足上述要求，打造出高質(zhì)量的車(chē)架。

大眾XL1采用最嚴(yán)苛公差標(biāo)準(zhǔn)裝配

圖5 公差標(biāo)準(zhǔn)裝配

    大眾XL1在經(jīng)過(guò)種種輕量化設(shè)計(jì)之后，整車(chē)重量?jī)H為795公斤，其中包含了重227公斤的驅(qū)動(dòng)裝置、153公斤的行駛機(jī)構(gòu)，80公斤包括2個(gè)筒形座椅的設(shè)備，以及105公斤的電氣系統(tǒng)，余下的230公斤便是車(chē)身重量，經(jīng)測(cè)試車(chē)身的風(fēng)阻系數(shù)（Cd）為0.189。

    為了保證車(chē)身尺寸的精確度，大眾XL1的車(chē)身制造過(guò)程中將首先使碳纖維橫造式車(chē)架固定于組裝支撐板上，并用夾具固定。再將車(chē)頂部分組件通過(guò)粘合的方式固定，車(chē)后方主干部分通過(guò)膠合以及螺栓鏈接方式固定。

    車(chē)門(mén)制造過(guò)程施行最嚴(yán)苛的公差標(biāo)準(zhǔn)；車(chē)門(mén)材料上的鋼材與鋁材能夠根據(jù)具體外飾形態(tài)進(jìn)行重塑，但是碳纖維材料不能。車(chē)門(mén)鉸接在A柱下端和車(chē)頂邊框略高于擋風(fēng)玻璃處的兩個(gè)點(diǎn)上，所以車(chē)門(mén)向上展開(kāi)時(shí)也會(huì)略微前傾。車(chē)門(mén)可以完全升到車(chē)頂上方，因此打開(kāi)時(shí)可空出非常大的進(jìn)出空間。車(chē)身A柱處的碳纖維材料厚度由2毫米到6毫米不等，其中還包括環(huán)氧樹(shù)脂和四種不同類(lèi)型的聚氨酯膠，包括在特殊領(lǐng)域使用高彈性膠。

奔馳新S級(jí)采用全新燃油箱制造工藝

圖6 全新燃油箱制造工藝

    奔馳新S級(jí)中采用了邦迪管路（TI Automotive）公司最新發(fā)布的先進(jìn)燃油箱工藝技術(shù)（tank advanced process technology，TAPT）新方案使得奔馳S級(jí)中鞍槽形燃油箱與附屬元件集成結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化。

    TAPT工藝是一項(xiàng)靈活性極高的解決方案，能夠適應(yīng)多種類(lèi)型的動(dòng)力總成（包括柴油車(chē)、汽油車(chē)、混動(dòng)車(chē)、新能源車(chē)）以及各種不同的油箱幾何結(jié)構(gòu)。目前來(lái)說(shuō)，汽車(chē)制造商根據(jù)不同種類(lèi)的汽車(chē)和區(qū)域性差異會(huì)對(duì)油箱及其附屬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，而TAPT工藝則符合全球標(biāo)準(zhǔn)化汽車(chē)平臺(tái)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。邦迪管路目前已經(jīng)著手研發(fā)第二代TAPT技術(shù)，將通過(guò)獨(dú)特的雙成型工藝制造出增壓燃油箱，專(zhuān)門(mén)用于混合動(dòng)力車(chē)。在制造過(guò)程中，直接將剛性輔助結(jié)構(gòu)插入油箱中，輔助其成型并保持箱內(nèi)壓力。

萊比錫工廠(chǎng)多項(xiàng)高新工藝打造寶馬i3

圖7 打造寶馬i3

    2013年經(jīng)歷了大紅大紫的寶馬i3目前已經(jīng)投入量產(chǎn)。在其“出生地”萊比錫工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)中，采用了多項(xiàng)先進(jìn)工藝。從碳纖維細(xì)絲紡織成各種各樣的結(jié)構(gòu)和樣式，再利用熱處理或塑料粉末高壓粘合技術(shù)，把這些板件加工出立體構(gòu)型。加工成型階段，每一次三個(gè)形狀完全相同的碳纖維板件要重疊在一起，這樣可以有效地降低在最終的樹(shù)脂傳遞成型過(guò)程中材料發(fā)生撕裂的可能性。

    在樹(shù)脂傳遞成型階段之后，利用水激光切割技術(shù)完成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件上的嵌入空和邊緣剪裁加工；接著在最新的全自動(dòng)化車(chē)身車(chē)間中，所有部件進(jìn)行過(guò)表面磨砂處理，增加粘附性后，結(jié)合為一個(gè)穩(wěn)固整體。

    裝配車(chē)身使用的膠粘劑是寶馬公司與一家大型化工企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，擁有快速硬化的特性，但它的配方至今還是機(jī)密。僅僅需要幾秒鐘的時(shí)間，膠粘劑就能夠發(fā)揮作用，這樣一個(gè)部件連接點(diǎn)在噴涂上膠粘劑后，幾乎不用耗費(fèi)時(shí)間車(chē)身就可以移動(dòng)到生產(chǎn)線(xiàn)下一個(gè)膠粘劑噴涂點(diǎn)，粘合下一個(gè)連接點(diǎn)。i3的車(chē)身模塊和驅(qū)動(dòng)模塊（包括承載結(jié)構(gòu)、電池組、電動(dòng)機(jī)、選裝內(nèi)燃機(jī)、懸架等）是在萊比錫工廠(chǎng)由兩條獨(dú)立的生產(chǎn)線(xiàn)分別組裝的，然后僅需要十個(gè)金屬緊固件就能夠把這兩部分搭配為一個(gè)整體，但還需要使用上述的秘方膠粘劑才能實(shí)現(xiàn)最終的密封性連接。

福特在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中引入微量潤(rùn)滑工藝

圖8 引入微量潤(rùn)滑工藝

    節(jié)能理念是汽車(chē)行業(yè)長(zhǎng)期關(guān)注的一個(gè)話(huà)題，它不僅體現(xiàn)在汽車(chē)本身，還體現(xiàn)在制造工藝中。福特汽車(chē)在其全球6家工廠(chǎng)中加入了全新準(zhǔn)干式切削工藝——微量潤(rùn)滑（Minimum Quantity Lubrication，MQL）工藝。加工金屬件會(huì)發(fā)生摩擦并產(chǎn)生熱量。傳統(tǒng)的工藝在工件與金屬流體間加入液態(tài)水降溫，用于冷卻和潤(rùn)滑切削工具將耗費(fèi)巨量的水。微量潤(rùn)滑工藝舍去了傳統(tǒng)加工工藝中液態(tài)冷卻劑的使用，對(duì)加工中需要降溫和潤(rùn)滑的區(qū)域采用定向噴油的方式。該方法減少了油霧生成、冷卻劑產(chǎn)生的生物污染并減少了工廠(chǎng)的廢水排放量，還降低了設(shè)備的維護(hù)成本。

    福特預(yù)計(jì)在2015年之前，減少每輛車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的水用量30%。2000年到2012年間，福特全球所有工廠(chǎng)累計(jì)節(jié)省的水用量大約為100億加侖。

賓利克魯工廠(chǎng)利用太陽(yáng)能生產(chǎn)汽車(chē)

圖9 太陽(yáng)能

    對(duì)于汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)能的路徑有很多種。目前許多車(chē)企熱衷于研發(fā)混動(dòng)車(chē)、插電式混動(dòng)車(chē)與電動(dòng)車(chē)。而對(duì)于賓利來(lái)說(shuō)，目前為止尚未擁有一款節(jié)能車(chē)（近日外媒透露其首輛插電式SUV或?qū)⒂?016年上市），但其采用了另一種途徑——在其克魯（Crewe）工廠(chǎng)利用太陽(yáng)能生產(chǎn)汽車(chē)�？唆敼�廠(chǎng)是賓利三大主力車(chē)型歐陸、慕尚、飛馳的生產(chǎn)基地。今年3月，賓利完成了在其克魯工廠(chǎng)頂部安裝超過(guò)2萬(wàn)塊太陽(yáng)能板的大型工程。從2013年3月份項(xiàng)目竣工以來(lái)，這些太陽(yáng)能板收集的能量已超過(guò)220萬(wàn)千瓦時(shí)，為汽車(chē)生產(chǎn)效率和可持續(xù)性帶來(lái)了巨大的積極作用。

    英國(guó)能源和氣候變化部長(zhǎng)（Energy and Climate Change Minister）Greg Barker表示：“太陽(yáng)能是一種讓人興奮的未來(lái)新能源，聯(lián)合政府致力于把太陽(yáng)能作為英國(guó)混合能源發(fā)展的核心。”

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本文標(biāo)題：制造業(yè)巔峰 全球各大車(chē)企先進(jìn)工藝盤(pán)點(diǎn)

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