间里，车身开发周期由3～4年到近年来的1.5～3年，缩短了近一半的时间。本文将就国外汽车的车身开发、制造现状，来探讨先进的车身开发管理模式及新品制造技术和材料技术的特点。

通常，汽车行业企业拓宽品种、变换车型最快捷的方法就是改变汽车的“外衣”。从这个角度上讲，车型要变，车身先变。车身一变，一个崭新的车型就诞生了。

随着汽车配件工业的迅速发展，依靠整车主体（车身加总装配）来变换车型拓展品种已成为现实。作为一个整车厂，可以没有其他总成及零配件的开发和制造，但车身的设计和制造是绝对不能缺少的，因为车身是一个品牌的标志和象征，它直接代表着汽车的开发水平，在汽车开发中占有主体地位。

在以家用车辆（轿车和MPV）为绝对主导产品的各大国际汽车集团中，由于代表公司产品品牌形象的车身总成占了整车总质量和成本的一半左右，因而各集团公司均把车身开发放在整车开发的首要位置。

超前开发

一、造型设计的超前开发

在近几届国内外的汽车博览会上，各大公司纷纷推出了自己在未来的5年、10年甚至15年内拟推出的产品——概念车。这种使用当今技术或许根本无法制造的汽车造型，起到了启发用户心理、预测用户对新概念反应的作用，也给车身设计和制造技术提出了具有挑战性的目标。

二、结构设计的超前开发

结构设计的超前开发一方面用于配合造型的超前开发，推出概念车；另一方面通过较长时间的超前开发，可将其成果用于现有的开发产品上，如翼式开启车门、组合式车身等均经过了较长时间的超前开发。目前，有关公司正在进行超前开发的低能耗（低风阻、轻质量）电动汽车车身可能在不久的将来就会见到成效。另外，结构的超前开发也为达到日益严格的安全法规（撞车）打下了良好的基础。

三、新技术的超前研究

在这方面，如正、侧向安全气囊等应用技术都是经历了10年或更长时间的超前研究，才得以广泛应用；全塑车身、全铝承载车身构架等方面经过多年超前研究也已见端倪；整车浸锌技术、双面镀层钢板、高强度车身专用钢板等均是通过和有关高校、研究所进行超前开发后才得以应用的。

继承意义上的全新开发

一、在成熟总成的基础上开发车身

当一个车身开发项目真正开始时，动力总成、悬架系统等都是相当成熟可供直接选用的总成系统。因此，整车的开发得以集中于车身总成的开发上，这样从试制、试验和生产准备的各个方面均可以将重点投向车身开发，不会出现由于某个总成需要攻关、更换而导致车身结构方案变更的问题。

二、在产品历史上继承性开发

由于即将被换代的产品或相关产品生产历史久远，其产品的长处和不足已被开发人员所熟知，继承其长处、改善其不足使其推出更优秀的产品成为了可能。

三、在认真分析竞争车型发展趋势的基础上开发

国外各汽车公司均十分注意自己产品的品牌形象和风格。参考样车本身是在继承历史长处和风格基础上的发展产物，通过认真分析（竞争）参考样车的历史、现状，得出其未来发展趋势，针对这一结论来指导自己的产品开发。

当然国外的车身开发同样存在有参考样车，即把竞争对手分为首选、次选等层次，将首选竞争车型作为参考样车，这就是为什么“子弹头”式MPV推出之后，各公司纷纷出现类似MPV产品的原因。

现代设计方法及制造技术的全面应用

一、现代CA技术及其集成化的全面应用

随着计算机技术的发展，高速数字式计算机的出现，特别是高速图形处理终端及工作站的出现，使得计算机几何图形处理技术成为现实。早在20世纪60年代初，美国的MIT就开始研究计算机几何图形处理技术，到1964年，通用汽车公司与MIT合作研制了DAC-I图形系统。近几十年来，计算机几何图形处理技术已发展到比较完善的程度，从二维、三维线框到三维实体造型均已实现，并走向实用化、商品化。CAD软件不仅能处理各种图形，而且成为设计的工具，兼备各种辅助功能，如透视投影、消隐、尺寸公差及汉化、几何特性分析、局部图形拷贝、传递、删除、着色等。为配合结构设计可进行有限元网格自动划分，可与一些通用的有限元结构分析系统接口，而且每个系统均有比较完整的数据库，而CAM则是在CAD生成数据库的基础上形成NC文件，可传送给数控机床。

与传统设计过程相比，由于计算机建立了车身外表的模型，油泥模型、主模型及工艺模型等实体模型均被取而代之，人力、物力、财力的节约是可观的；由于加强了设计阶段的计算分析，设计时间可缩短1/3，免去了两轮样机的制造，减少了设计和生产准备的交叉度；冲模冲压成形性分析提高了冲模设计的成功率；冲模加工采用数控加工的数据来源是原数学模型，消除了中间数据形式的转换，从而使加工精度大大提高；取消凸凹模之间的研配使调试修改工作量也大为减少；在计算机上进行风洞模拟而不用做风洞试验节约了大量资金，极大地缩短了生产周期。

1.CAS

CAS在国外汽车公司已进入实用阶段，应用CAS进行二维和三维创意，并通过动画渲染、全息影像技术使评审直观感觉得以逼真化，实现了造型方案的多样化，并提高了造型设计的效率与精度。

2.CAD

高级表面处理及检测软件的全面应用大大提高了表面设计质量。三维CAD总体布置使人体工程和干涉分析更加细化与完美，三维CAD结构（零部件）设计使后续工程（如分析、工业化设计、模具制造等）受益匪浅。其中工业化设计中DFM和DFA的CAD技术应用提高了工业化设计的效率与质量。

3.CAE

CAE技术在十几年前已经使刚度、强度及NVH的分析走向实用化，为车身设计提供了经过优化实用的多种选择方案，使车身设计从经验设计到优化设计跨出了一大步。

目前，碰撞模拟分析、空气动力特性分析、金属板件拉延成形性分析等手段也已走入实用化阶段，为车身的全面优化设计奠定了基础。

4.CAM

CAM不仅在模具、夹具制造方面得到了全面应用，而且在样车试制阶段发挥了关键性作用。根据三维CAD结构设计信息编程加工的简易模具以及金属板件样件的数控激光切割等保证了样车的质量与进程。

5.CAS/CAD/CAE/CAM集成化

通过CAS/CAD/CAE/CAM的高度集成，各部门的信息传递不再是传统的蓝图，而是三维CAD图形数据和其它计算机信息，这种快捷、准确的集成应用使CA技术各单项的应用成果提高了数倍。

二、样车制造技术手段日趋先进

1.锌合金及塑料模具的应用

锌合金（中熔点）及塑料模具已在样车制造中得到了十分广泛的应用这种易于加工、易于回收的模具，通过CAM NC加工，保证了模具的精度。

2.样件修边采用激光切割技术

数控激光切割设备的使用使样件修边趋于完美，避免了手工加工的缺陷以及边界定位不准确引起早期开裂的问题。

3.三维样件和总成检测控制

样件和总成经过严格的三维检测，保证了零件及样车的代表性。

4.装配工序的生产模拟

试制的样车装配利用试制模拟装配线装车，通过先期制定的装配工艺，严格按生产状况的装配顺序、节奏考核产品的装配问题，以减少潜在的设计更改。

三、试验开发手段日益完备

通用和福特都分别拥有多个汽车综合试验场和多座环境风洞试验室，在实际气候、环境下对开发产品进行试验。在装备先进的安全性试验室里每天都有一辆以上的样车和实车进行撞击试验，用于车身结构疲劳试验的MTS试验也从6通道增加到12～16通道， 受力输入从每点3轴向增加到4轴向 （模拟制动力）。

四、新的制造技术和材料技术

1.新的制造技术

目前的代表技术主要有激光焊接、激光去毛刺、水切割、精细等离子切割、整体浸锌技术等。由于制造精度的提高，车身各部件缝隙逐步在减少，表面覆盖件和运动覆盖件的缝隙已由过去的5～8mm减至2～4mm，使车身外观更加精致。

2.新材料的应用

德国AUDI公司在车身板件上100％的采用了双面镀锌钢板，开启部件（如车门、发动机罩）使用7.5μm镀层的钢板，车身结构件采用10～12μm镀层钢板。

日本汽车厂家则采用了钢厂专门为汽车车身推出的高强度钢板，达到了减轻质量、降低能耗的目的。

性能更加优良的各种改性非金属材料也得到了广泛应用，如通用公司的MPV车身结构上已经大量采用了塑料材料取代金属构件。

五、生产管理和质量控制手段先进

条形码技术的全面应用使同一装配线上的生产品种大幅度增加，计算机网络技术已使无库存管理成为现实。

全自动化焊接线和激光在线检测（如CITROEN公司的ZX生产线）使车身各部件焊接位置精度和每个焊点质量得以良好地控制。

能确认部件与相邻部件关系（平齐度、缝差）的检查工具确保了制件精度，高度清洁的自动化喷涂线及现代化的表面质量检测装备使车身产品外观趋于完美。

庞大的车身开发队伍及其组织机构的变革

一、庞大的车身开发队伍

福特汽车公司在20世纪90年代中期仅在轿车车身产品工程部（本部）就设置了16个部门，每个部门专业人员均在100人左右；PSA集团的具有6000人的技术中心，车身开发人员达1000人，占其总数的1/6。各大汽车公司均把车身开发置于了首位，车身开发队伍素质很高。

二、众多的专业设计公司

在汽车生产大国中，有众多实力雄厚的专业设计公司专门从事车身造型设计、结构设计、结构分析、样车制造。汽车公司为加快车身换代，将其变型系列、专用系列车身或某些子项工作如造型、分析、样车制造，有的甚至将基本型都委托给专业设计公司。这样，这些开发方式灵活的专业设计开发公司就成为了汽车集团技术部门的总后备队。

三、机构的变革

国外各大汽车公司为适应车身开发周期的逐年缩短，先后对车身组织机构进行了多次调整，大致可以分为三个阶段：

1.按功能模式设置工程部、设计部、制造部、市场部等相关独立部门。

2.按专业开发体系，即按整车、车身、动力系统等设置各种集设计、分析、试验于一体的部门。

3.按集成平台体制设置。各种开发问题在集成平台体制中得以完全解决，如CHRYSLER公司在20世纪90年代中期组成以公司副总裁挂帅的五个集成开发平台，即大型轿车开发平台、小型轿车开发平台、轻型车MPV开发平台、越野车吉普车开发平台和动力系统开发平台，以适应车身开发并行工程的需要。并行与同步工程开发模式的全面应用一、规范化设计与规范化开发过程

1.严格规范的开发过程

各公司均以倒计时的方式进行开发过程的控制和管理，将最终推出产品系统的用户称为“第一项工作”。对整个开发过程进行严格定义，规定了相关各部门参与开发的时段、工作量及目标，在开发过程设置多个节点（Ford公司称为“钻石点”），并设置了项目批准后的不可回头点，使整个阶段各个环节得以严格控制。

2.建立了成套的开发规范和标准

在总结以往开发经验的基础上，国外已形成了一整套车身开发规范和标准，如造型设计规范、车身总体布置规范、结构分析规范、车身系列试验规范和标准等。小到如何避免异响设计、密封性设计，大到整体刚度要求均有细化的规定，对设计开发起到了严格的指导作用。

3.充分进行前期定义与设计论证工作

德国PORSCHE公司专门将最前期的工作划分为产品定义设计阶段，将它从概念设计阶段中分离出来，并确定了定义设计阶段若干大项到几十个小项的内容，充分细化开发边界条件避免日后的反复。

各公司均明确规定总体布置与造型必须同时冻结来作为概念设计阶段里程碑的节点，在此之前的各项工作均以“通过”方式逐一认定通过，保证了项目的顺利进展。

二、推行同步开发

各大汽车公司如通用、福特等纷纷将所属零部件集团独立，一方面是为了促进这些零部件公司成为面向全行业、全球的供应商，另一方面也确立了生产与开发主体，使开发部门可集中力量开发白车身及关键部件，并要求供应商同步或超前开发车身附件。他们规定了作为共同开发供应商的基本条件之一是与本部主体使用相同的开发软件，以保证同步开发的成功。英国ROVER公司在其车身产品定义书中明确规定了同步开发供应商的条件:

A.使用相同的CAD软件

B.了解白车身的有关知识

C.能够使用FEM方法

D.最新的检测试验手段

E.零缺陷生产能力

F.同步投资

三、实施并行工程

与交钥匙工程并行工程是实现较短开发周期的重要手段,集成开发平台机制的建立使其发挥出了巨大的作用。在开发过程中合理地交叉，如大量地预发布信息、预分析、提前生产准备等程序，彻底抛弃了传统的串联开发模式。

交钥匙工程通过严格的论证、试验、分析、验证及早期参与等工作，减少了下道工序对上道工序的反馈频次，不留任何隐患。为达到这一目的， 福特汽车公司采用SIGN OFF方式，即在第一项工作时，由负责开发的各方责任人签字认可，若之后再出现结构强度或刚度等问题，则由签字人员承担责任；若出现装配工艺问题，则由在样车装配阶段即介入工作的制造人员承担责任。