第一章 汽车钣金基础
第一节 车身结构
车身属于汽车中的一大总成,它在外形、结构、生产方法、所用材料、装配技术和维修工艺等许多方面,均与底盘各总成存在着根本性的区别。从外形结构来看,车身壳体由许多具有空间曲面形状的大型覆盖件(如车顶、翼子板、发动机舱盖、外蒙皮等)所组成。掌握车身的类型和典型结构,并能划分车身结构的各组成部分是车身修复的前提。
一 车身的分类及特点
按承载形式的不同,可将车身分为非承载式、半承载式和承载式三大类。
1.非承载式车身
车身以弹性元件与车架相连,车身承受自重、货物和乘客的重量引起的载荷以及行驶时的空气阻力、惯性力,其他的载荷则由车架承受。由于车身与车架的连接件能吸收一部分由地面和发动机传来的振动和噪声,所以能改善乘坐舒适性。非承载式车身广泛用于客车及货车,有些高级轿车也采用这种形式的车身,如图1-1所示。
图1-1 非承载式车身
(1)非承载式车身的优点
减振性能好:发动机和底盘各主要总成直接装配在车架上,可以较好地吸收来自各方面的冲击与振动。
工艺简单:壳体与车架共同组成车身主体,它与底盘可以分开制造、装配,然后再组装到一起,总装工艺因此而简化。
易于改型:由于以车架作为车身的基础,易于按使用要求对车身进行改装、改型和改造。
安全性好:当汽车发生碰撞事故时,大部分冲击能量由车架吸收,对车身主体起到一定的保护作用。
(2)非承载式车身的缺点
质量大:由于车身壳体不参与承载或很少承载,故要求车架应有足够的强度与刚度,从而导致整车质量增加。
承载面高:由于车架介于车身主体与底盘之间,给降低整车高度带来一定的困难。
投入多:制造车架需要一定厚度的钢板,对冲压设备要求高导致投入增加,焊接、检验及质量保证等作业也随之复杂化。
2.半承载式车身
半承载式车身与非承载式车身一样,在下面保留有车架,但车身与车架刚性连接成一体,车身壳体承受部分载荷。半承载式车身骨架(立柱)与车架纵梁两侧悬伸的横梁焊接在一起,所以不像非承载式车身那样可以与车架分开,如图1-2所示。
图1-2 半承载式车身
3.承载式车身
承载式车身取消了车架,全部载荷均由车身承受,底盘各部件直接与车身相连。这种形式的车身,根据承载部位的不同可分为底架承载式和整体承载式两种。前者底架部分强度较大,承受大部分载荷;后者则是整个车身形成一个参与承载的整体。承载式车身的制造是将薄钢板压制成形状各异的钣金件,然后再点焊成一个整体,如图1-3所示。
图1-3 承载式车身
(1)承载式车身的优点
质量小:由于车身由薄钢板冲压成型的构件组焊而成,因此具有质量小、刚性好、抗变扭能力强等优点。
生产性好:车身采用容易成型的薄钢板冲压,并且采用点焊和多工位自动焊接等现代化生产方式,车身组焊后的整体变形较小,且生产效率高,质量保障性好。
结构紧凑:由于没有独立的车架,因此汽车整体高度、重心高度、承载面高度都有所降低,可利用的空间也相应增大。
安全性好:由薄钢板冲压成型后组成的车身具有均匀承受载荷并加以扩散的功能,对冲击能量的吸收性好,使汽车的安全性得到提高。
(2)承载式车身的缺点
底盘部件与车身结合部在汽车运动载荷的冲击下,极易发生疲劳损伤;乘客舱也更容易受到来自汽车底盘的振动与噪声的影响。为此,需要有针对性地采取一些减振、降噪等技术措施。另外,由事故所导致的整体变形较为复杂,并且会直接影响到汽车的行驶性能,在钣金维修作业中复原参数时,必须使用专门的设备和特定的检测手段。
二 车身部件认识
轿车车体通常分为三段,即由前车身、中间车身和后车身三大部分及相关构件组成。
1.前车身
前车身主要由前翼子板、前段纵梁、前围板及发动机舱盖、前轮罩(又称翼子板内衬、翼子板骨架、前悬架支撑板、大包围等)、发动机支撑架(副车架、元宝梁)以及保险杠等构件组成。大多数轿车的前部装有前悬架、转向装置和发动机总成。
(1)前保险杠
前保险杠位于车辆的最前端,是车身外部装饰件,主要部件一般由非金属面罩与金属加强筋相连而成,起到装饰、防护的作用,应用于所有车辆车身。前保险杠在车辆行驶过程中经常发生剐蹭、碰撞等情况,因此前保险杠外皮、支架、装饰条等零件容易受损,这些部件损坏后一般直接更换新件。前保险杠杠体一般优先考虑钣金修复,而不采取换件操作。前保险杠外皮如果与车身同色,更换后还需要进行喷烤漆处理,如图1-4所示。
图1-4 前保险杠
(2)前翼子板
前翼子板位于汽车发动机舱盖侧下部、前轮上部,是重要的车身装饰件,主要部件一般采用薄钢板冲压制造。普通轿车的前翼子板主要由前翼子板外板、前翼子板内板、翼子板衬板及翼子板防擦装饰条等组成,部分轿车还装有翼子板轮口装饰条。在车辆碰撞事故中,前翼子板外板、内板等钣金件经常因碰撞而发生变形,此时应视损坏程度采用钣金修复或更换新件,固定卡扣、固定螺栓在更换翼子板时应一同更换,如图1-5所示。
图1-5 前翼子板
(3)发动机舱盖
发动机舱盖位于车辆前上部,是发动机舱的维护盖板。轿车的发动机舱盖主要由发动机舱盖隔热垫、发动机舱盖铰链、发动机舱盖支撑杆、发动机舱盖锁、发动机舱盖锁开启拉索、发动机舱盖密封条等零件组成。发动机舱盖多由高强度钢板冲压成网状骨架和蒙皮组合而成,多数轿车还在夹层之间用了耐热点焊胶,使之确保刚度并在夹层间形成良好的消声胶层。车身维修中应有针对性地实施解体方案,不要轻易用火焰法修理,以免破坏夹胶的减振与隔声作用。
在发动机舱盖的组成零部件中,发动机舱盖锁开启拉索、发动机舱盖锁总成比较容易受损,对于这些零件只要更换新件就可恢复原有功能,支撑杆、密封条以及缓冲垫等一般不会损坏。发动机舱盖一般也只是由于车辆发生碰撞等而变形,损坏不严重时可采取钣金修复,一般不采取换件修复,如图1-6所示。
(4)前围板
前围板位于乘客舱前部,通过前围板使发动机舱与乘客舱分开。前围板的两端与车身前立柱和前纵梁组焊成一体,使整体刚性更好,由于前车身的后部构造还起到横向加固车身的作用,一般采用双重式结构。靠近发动机舱一侧主要起辅助加强作用,靠近乘客舱一侧用高强度钢板冲压成型,并于两侧涂抹沥青,安装毛毡、胶棉等绝缘材料,以保证乘客舱振动小,噪声小,热影响小,如图1-7所示。
图1-6 发动机舱盖
图1-7 前围板
(5)前纵梁
前纵梁是前车身的主要强度件,直接焊接在车身下部,其上再焊接轮罩(有些车型的前轮罩与前纵梁为一体式)等构件。为了满足承载和对前悬架、转向系统等支撑力的受力要求并使载荷分布均匀,前纵梁前细后粗截面不等,同时截面变化也较为明显,能够提高汽车受冲撞时对冲击能量的吸收,尤其是断面处,受冲击时将首先变形以吸收能量。纵梁上钻有许多不同直径的小孔,用于安装发动机总成及汽车附件。
2.中间车身
中间车身设有车门、侧体门框、门槛板,沿周采用高强度钢制成的抗弯曲能力较高的箱型断面,中间车身侧体框架的中柱、边框、车顶边梁、侧体下边梁等结构件也采用封闭型断面结构。车顶、车底和立柱等构件,均以焊接方式组合在一起。中间车身的立柱起着支撑车窗和车顶的作用,一般下部做得粗大,上部的截面尺寸需要考虑驾驶视野而适当缩小。立柱包括前柱(A柱),中柱(B柱)与后柱(C柱)三种。
(1)立柱、门槛板、地板
如图1-8所示,立柱、门槛板是构成车身侧框架的钣金结构件,也是车身非常重要的支撑件,如轿车、吉普车等车型一般由前、中、后门框及门槛板、门楣等构成一个框架结构,用来固定车门、支撑车顶、固附车身蒙皮等。如图1-9所示,地板是车辆用来承载乘客、货物的基础件,是车身非常重要的钣金件。车辆上几乎所有的组件都直接或间接地安装在地板上,如乘员座椅直接安装在地板上,仪表台通过仪表台框架间接安装在地板上。当车辆发生变形损坏时,地板基本上是采用钣金修复。
图1-8 立柱、门槛板
图1-9 地板
(2)车顶
车顶是指车身车厢顶部的盖板,其上可能装有天窗、换气窗或天线等。车顶主要由车顶板、车顶内衬、横梁(可能有前横梁、后横梁)、加强筋等组成,有的车型还装有车顶行李架,如图1-10所示。
图1-10 车顶
在车顶的零件中,车顶内衬若损坏,一般采取换件的方式进行维修,其他金属零件一般采取钣金修复,只有在损坏非常严重而无法钣金修复时采取换件修复。
电动式天窗一般由天窗框架、天窗玻璃、天窗遮阳板、天窗导轨、电动机等零件组成。天窗总成的零件一般不容易发生损坏,天窗玻璃、天窗导轨一般在车辆发生碰撞后才有可能发生损坏,电动机、控制装置可能发生机械故障损坏,这些零件损坏时一般更换新件即可恢复原有功能。
(3)车门
车门是乘员上下车的通道,其上装有门锁、玻璃、玻璃升降器等附属设备,车门框架是车门的主要钢架,铰链、玻璃、把手等部件安装在车门框架上。车门外板是车门框架上的外面板,由钢、铝、纤维玻璃或塑料制成。车门玻璃沿车门框架上的玻璃导轨上下移动,导轨是用低摩擦材料嵌入、黏结形成的V形槽,如图1-11所示。
图1-11 车门
车门及其附件主要包括车门板(车门外板和车门内板)、车门内饰板、车门密封条、车门铰链(一般包括车门上铰链和下铰链)、车门锁总成等。
车门总成的零件中,车门板(车门外板、车门内板)在损坏不严重的情况下一般采取钣金修复。其他零件(如门锁、拉手、玻璃升降器)属于易损件,在损坏时只要更换新件即可。
3.后车身
后车身是用于放置物品的部分,可以说是中间车身侧体的延长部分。三厢式轿车的乘客舱与行李舱是分开的,而两厢式轿车的行李舱则与乘客舱合二为一。
后车身的主要载荷来自于汽车后悬架,尤其是后轮驱动的车辆,驱动力通过车桥、悬架直接作用于后车身上。为确保后车身的刚度,车身重量由中间车身径直向后延伸,到后桥部位再形成拱形弯曲,这样既保证了后车身的刚度、又不至于使后桥与车身发生干涉,而且当车身后部受到追尾撞击时,还能吸收部分冲击能量,通过变形来实现对乘客舱的有效保护。
(1)行李舱和行李舱盖
行李舱是装载物品的空间,是由行李舱组件与车身地板钣金件构成的。行李舱基本位于轿车车身的后部,因此又俗称后备箱。轿车的行李舱盖主要由行李舱盖板、行李舱盖衬板、行李舱铰链、行李舱支撑、行李舱密封条、锁总成等零件组成,部分轿车的行李舱盖还带有扰流板、车型品牌标识等。在行李舱盖的组成零件中,除了行李舱盖板损坏可以进行钣金修复外,其他零件损坏基本采取更换新件的方式,如图1-12所示。
(2)后翼子板
后翼子板是遮盖后车轮的车身外板,后翼子板主要由后翼子板外板、后翼子板内板、翼子板衬板及翼子板防擦装饰条等组成,如图1-13所示。
图1-12 行李舱和行李舱盖
图1-13 后翼子板
(3)后保险杠
后保险杠位于车辆车身的尾部,起到装饰、防护车辆后部零件的作用。后保险杠主要包括保险杠外皮、保险杠杠体、保险杠加强件、保险杠固定支架及保险杠装饰条。部分中高级轿车的后保险杠中还备有后保险杠缓冲器,可以有效保护车辆的后部车身在中级以下碰撞时不发生变形。在轿车后保险杠的组成零件中,除了保险杠外皮损坏时一般采取更换新件的方式外,其他钣金件都可先考虑钣金修复,除非损坏较为严重时才更换新件,如图1-14所示。
图1-14 后保险杠