北汽新能源LITE全铝车身及紧固工艺简析
LITE
LITE,在英文中意为精简,从Arcfox概念车到LITE登场,它秉承了设计、科技、乐趣的品牌基因,作为北汽新能源自主研发的一款超小型电动汽车,全新的设计风格、大胆前卫的造型让这辆小车加分不少。
车身材料
作为一款小型新能源全铝汽车,北汽新能源LITE在设计和开发的每个细节都融入的轻量化的概念。首先是通过材料实现轻量化,应用如下:
铝合金框架式轻量化车身:集成了多种铝挤压、铝板材工艺,较钢制车身减重30%以上;
碳纤维顶盖一体化设计:既有结构承载能力又满足外观美观需求;
PHC发动机罩盖具有吸音隔热和较好的行人保护效果;
镁合骨架:AZ91镁合金弯管成型;
镁合金仪表板横梁:AM50镁合金压铸一体成型全塑外覆盖件:减重效果明显。注塑一体成型,设计自由度高。
车身结构
北汽新能源的LITE车型,通过铝合金框架式车身与复合材料外覆盖件的设计,车身单独总质量不到173. 7 kg,比同级别的汽油车质量降低了19.4%,整车尺寸为2 695 mm×1 676 mm×1 445 mm。
轴距1870mm,白车身轻量化系数为2.97,静态扭转刚度16375.6Nm/°。其通过铆接工艺将连接强度较传统焊接提高了25%,整备质量比SMART还轻86Kg。
白车身细节图
LITE全铝车身框架结构
首先全铝车身给制造工艺带来了新的挑战。在结构上与传统车有一定差异,在连接方面更加敏锐,而全铝车身并非全部采用铝合金,而是通过铝合金和钢材及多种材料的混合组成,在车身的安全性和轻量化的平衡上还有很长的路要走。
车身前部:前部的碰撞缓冲区域能够极大的提升车身的被动安全性。采用挤压铝工艺构成的前部缓冲区。
前防撞梁目字型结构,前纵梁、前翼子板承重梁以及散热器框架对于车身强度具有较高的意义,而为了节约成本,可以选择已有的截面尺寸型材在前期进行设计,后期根据CAE及性能分析进行优化。
车身前部细节图
车身侧部:A柱为一根从前到后贯穿车身的挤压梁,(在小蚂蚁及较多车型都是这种设计方式),能够在发生碰撞时让乘员舱保证足够的生存空间。
在后B柱上部采用锻造铝,具有较高的强度及刚度,而对于异形件与型材的连接主要通过螺接,而锻造铝与型材的连接是一个特别敏感的部位。
车身侧部细节图
连接技术
LITE主要采用了铆接、螺栓、MIG焊、MAG焊、粘接等工艺。应用铆接实现多种铝合金的混合连接,如拉铆、锁铆、压铆等。
SPR自冲铆接
北汽新能源常州基地在铆接基础上还大量采用了弧焊工艺。据北汽新能源常州高端基地总经理李建安介绍,其中原因有三:
首先,铆接设备目前主要依靠国外进口,成本较高;
其次,由于纯电动汽车采用框架车身结构,如果全部用铆接很难实现,更偏向于用冲压件/铸件和挤压件的构成,而焊接技术反而更能满足这种需求;
第三,由于铆接技术目前在国内不够成熟,过度依赖则有可能面临国外技术垄断风险,不仅是设备工艺,铝合金冲压件也存在被垄断的风险。
铆接设备图
因此,跟纯粹使用铆接工艺相比,常州基地的铆接+弧焊工艺不仅显示了先进的制造能力,在提高产品性能及品质的同时,成本控制上也更具优势。
发动机舱区域:由下图可见,在前舱区域应用了大量的螺接,而螺接分为4种结构形式,分别为螺栓+螺母、螺栓+压铆/拉铆螺母、螺栓加螺母板、螺栓加内螺纹套筒的结构形式,主要根据结构及连接强度进行选择。
在前部框架可以看见应用了铆接,通过铆钉实现支架与型材的连接,过程不需要定位夹具,对于强度要是不是特别高的部位是不错的选择。
前舱区域细节图
下面我们再看看其他区域的连接细节:
机舱前框架拉铆细节图 后框架螺接细节图
副车架连接细节图(副车架是几根铝合金管焊接而成的架子,感觉强度有点弱,不过在连接上明显看出采用更强的螺栓)
后扭力梁连接区域细节图
总 结