本文介绍了近期北美车身制造的材料选择、以大型车身部件简化车身制造、重视车身内外的安全性、自主开发车身结构四大趋势。

　　北美汽车市场是最大的汽车市场，也是具有本身特点的市场。例如，北美发动机技术注重提升汽油内燃机的性能，对混合动力车辆的开发投入相对较少；柴油发动机在欧洲、亚洲市场使用得更多。所以汽车制造商与供应商在北美市场取得成功和在其他市场取得成功的途径不同。

　　使汽车更轻、更安静、更安全的设计理念已经影响北美市场轿车、轻型载货车多处的设计与制造，但是车身结构却没有因此发生太大的改变。但是北美车身制造近期还是呈现出几大特点：

　　1 新型汽车材料的选择

　　为使汽车满足降低自质量、提高性能的目标，及其它目标如提高安全性、合理分布汽车自质量，车身设计师必须考虑选择有某种特定功能的材料。现在，可供选择的材料种类越来越多了。

　　“材料选择的依据是汽车设计要满足的功能目标，”克莱斯勒集团家用车产品副总裁说。“有时汽车设计师会选用铝，因为铝有轻量化特性。虽然铝材料的成本很高，但整个结构与钢质结构相比很可能是成本有效的。”克莱斯勒Pacifica车型使用的铝发动机罩就是以铝制作汽车部件成本有效的例子。如果该发动机罩的材料为钢，那么铰链和支杆的制造成本将更高，以及一些辅助物件将把整个系统的成本抬高，从而将整车的成本抬高。

　　克莱斯勒通常应用替代材料改善汽车各项性能。例如克莱斯勒选用材料科学公司(Material Sciences Corp.)的全镇静钢，其目的是为改善新Stow’s Go座椅的噪声、振动、和震颤问题，以及用于2005克莱斯勒和道奇微型厢式货车的存储系统。以前，全镇静钢主要用于发动机部件如油底壳、气门室罩，现在车身面板也越来越多地应用这种材料。克莱斯勒不仅利用镇静钢使整个系统更安静，也解决了我们使用传统钢带来的其它问题，如要尽可能添加各种防声措施等。

　　现在，汽车性能比燃油经济性更重要，Decoma International公司的研发副总裁在谈到汽车结构更轻的推动因素时说，考虑到汽车发动机尺寸近年的变化，以及近期推出的新动力装置，车身的轻量化也许将成为要迫切考虑的问题。

　　复合材料在获得轻量化结构方面的优势最大，而且复合材料技术已经成熟，但是汽车制造还要求复合材料能够低成本大批量地用于汽车生产。

　　据预测，未来单一车型的生产批量将更小，过去单个车型的产量可能会达到150万辆，目前单个车型的产量已经比以前大大降低，下降到20～25万辆。当单个车型的平均产量下降到15万辆时，塑料就有可能成为主流材料，因为塑料的工装成本小使得相应的制造成本低。汽车专家预测，单个车型产量下降到这一水平是完全可能的，所以未来的车身面板结构件可能使用塑料制造，这样汽车生产成本就可大大降低。

　　为提高车身面板的性能，Decoma和材料与设备供应商密切协作。在不远的将来，聚合物将成为优良的车身面板材料。当前塑料车身面板面临的最大问题是零件接缝的问题，汽车业正力图获得具有一流表面光洁度的加强型塑料，而且各部件之间的间隙也将达到目前钢制部件的水平。

　　降低汽车的自质量是汽车制造的趋势，而用户需求的汽车配置越来越多也加速了这一过程，替代型动力装置越来越多地应用还将进一步促使汽车降低自质量，并增加汽车其它方面的性能。汽车制造的新趋势当然影响车身结构的设计与制造。如果按照通用公司工程师的逻辑，“滑板型”底盘概念就像一个共用平台，上面可以安装许多不同式样与结构的车身，适应用户各种需求。

　　但是材料选择的目的不仅仅在于降低汽车自质量，还在于改善汽车的性能、安全及其它属性等，获得用户认可的装置和价值。宝马近来尝试使用多种材料制造车身面板，这不但降低汽车自质量、提高性能、还可以更合理地分布汽车各部分质量。如宝马汽车前端结构更多地使用铝，而后端结构更多地使用钢。

　　虽然汽车上取代钢的替代材料的应用越来越多，特别是用于汽车降低自质量方面，但钢铁工业并没有消极地静观其变。钢被汽车工业认为是一种古老的、过时的材料，但新型的高级高强度钢可用于优化汽车零件、改善汽车性能，而且其制造成本还不高。这种材料怎样降低汽车自质量就要看它被怎样应用到汽车上，结构是怎么设计的。

　　到目前为止，先进的高强度钢还没有在汽车上广泛应用，但是，钢铁业欲通过努力至2010年使高强度钢占新推出的车型所用材料的40～60%。利用先进的高强度钢能获得不同于标准高强度钢的性能，例如更佳的可成形性、淬硬性、碰撞吸能性能等。 　　2004年别克LeSabre车用超高强度钢制作后保险杠梁取代了铝质后保险杠梁，前者与后者的性能接近，但是成本却大大降低。这个保险杠梁是美国制造的强度最高的保险杠梁之一，其拉伸强度高达1500Mpa。高级高强度钢应用的另一个例子是福特Mustang的镀锌外门板，称之Di-Form T500，其最小拉伸强度为500Mpa。将来类似的产品将越来越多地用于封闭面板。

　　2 通过制造大型车身部件简化车身制造

　　车身制造有一种趋势就是制造大型车身部件降低车身零部件数，即车身部件的模块化，从而降低制造难度、提高车身强度、改善装配精度。促使车身部件模块化的两项动力是降低生产成本和改善汽车部件功能。大型汽车部件还使汽车结构更坚固。

　　模块在汽车生产中已经很普遍，如仪表板模块、悬架总成等。车身制造涉及到的模块还有待进一步开发，而且是一项非常有挑战性的工作。Decoma公司当前能够生产许多前端模块如散热器、前照灯、结构件、仪表板、格栅。

　　如果汽车部件的模块化继续发展，汽车的设计、制造方式就会有突破性的创新。设想一下，整个驾驶室可以由一个前风窗以前的一个模块、后窗以后的一个模块、一个乘员室模块装配而成。

　　阻止车身结构模块化的一个因素是钢的材料成本和制造成本仍然很低，钢质车身需要油漆，而且钢材料使人们对汽车制造方式的认识存在一定的局限性。如果车身用非金属材料制造，则车身结构的模块化将有大的发展。

　　据称，车身结构的模块化不象其他结构的模块化那样普遍。那是因为许多结构适合做成模块，另有一些结构则适合单独制成许多部件，然后装配起来。某些研发机构不但为高端汽车也为主流汽车开发承载构架，从而可以保证小批量快速生产，而且拆除某些部件并将之重新装配到另外的结构中也成为可能。

　　促使汽车部件模块化的技术还有液压成形和tailor-welded blanks。tailor-welded blanks不是一项新技术但却应用却越来越普遍。福特F-150就广泛使用了这项技术。一般车身制造需要的10～20个冲压件，如果应用tailor-welded blanks技术，则可一次冲压成形一个整体冲压件。连续焊接和单一的整体部件还能改善车身的噪声、振动、震颤性和车身整体的抗扭和抗弯能力，以及车顶的挤压性能。还有许多液压成形部件是通过液压成形技术将更多的部件制造在一起。在车身上不同区域，可以制作将几个结构连接在一起的各种几何形状的整体部件。

　　3　车身内、外的安全性

　　车身结构的设计必须考虑车身要能对车内的乘员提供足够的保护，但是近来车身结构设计还要考虑的另一个问题是，碰撞时汽车要将对行人的伤害降低到最低限度。特别是2005年欧洲即将实施的行人保护法规更促使车身结构设计理念的更新。

　　汽车设计风格和前端结构将受行人保护理念的影响。Decoma从事行人碰撞保护问题的研究已经5年了，但北美车身结构开发对行人碰撞保护考虑的相当较少。为满足碰撞保护法规，某些格栅的设计也许会成为非常有挑战性的工作。

　　Decoma公司将发动机罩内、外板之间的气囊装置已经作了一些改进，对弹起式发动机罩的活动铰链和插销也作了些改进。Decoma还开发了一项被动装置，该装置在外板和内板之间使用泡沫结构，外板为薄铝板，碰撞变形能力好，并可以吸收碰撞能量。

　　Decoma公司和欧洲汽车制造商合作的另一个项目，是从风窗玻璃立柱到前照灯的前端模块，通常，防护板下方是一个结构装置，未来这一装置将不复存在。因为该装置没有能量吸收能力，无法满足行人保护法规。于是，Decoma转而寻求其他结构降低该加强件，并带有碰撞吸能区。

　　Alcoa也和一些汽车制造商合作开发某些结构，这些结构有足够的碰撞区和变形能力，如果发生碰撞，没有更大的力作用到行人身上。Alcoa和汽车制造商合作开发铝结构使之单位能量吸收能力更大，目的是找到最适合的材料做成最适合的结构，能够在碰撞时让行人象碰到一个垫子上一样。

　　4 OEM(汽车制造商)坚持自己制造车身

　　过去数年，OEM通常从供应商处外购某些汽车装置，但是OEM一直保持自己对车身结构的设计，所以现今大多数车身结构和钢质面板都是OEM自己开发的。汽车业有极少的供应商可以供应大型车身面板，OEM更愿意自己掌握大型车身面板的开发。

　　因为汽车制造商一般认为车身设计是其品牌形象的外在表现，几乎没有汽车公司将车身结构的制造外包给其他公司，缘于每个汽车公司都自信自己可以制造代表本公司品牌内涵的车身结构。但也有例外情况，极少数汽车制造商将车身某些部件外包是为了降低开发风险，例如Pininfarina、Karmann、Bertone公司都有数年为某些欧洲汽车商生产车身的经历。

　　每个制造商按照自己的观点和条件决定将哪些部件外包，当然成本是最主要的决定因素。

　　戴-克与其供应商的合作从材料选择阶段就开始了，从零部件的功能角度开发适用的解决方案。汽车制造商依据工厂负荷和经济因素决定将哪些零部件外包。

　　即使大多数冲压件和最终装配件由汽车公司自己制造，车身结构的设计与开发还是要与供应商保持密切关系。许多供应商的观点是产品开发过程中，供应商介入的越早，对产品开发越有利。供应商在产品开发过程中的早期介入，可以避免产品开发进行到一定阶段，发现所需要的供应商数量不够。 　　用户从材料和产品中的最大受益来源于制造商和供应商的密切协作。例如最近，Alcoa协助通用公司开发用于快速塑性成形(QPF)工艺的新合金，该合金用于铝质车身和2004雪佛兰Malibu Maxx升降式车门的封闭面板。这种工艺来源于航空工业应用的热吹成形铝工艺。通用借此可以制造许多量产车型的复杂成形件，以前这些复杂成形件仅限于概念车或适合于小批量特种市场的汽车。通用新型升降式车门的总质量因此降低了一半，从18kg降为9kg。