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[摘 要]随着我国汽车行业的发展与汽车制造技术的进步，汽车轻量化已经成为众多汽车行业的主要发展趋势。客车的轻量化设计与实现能够有效降低车辆制造成本，同时也能减少车辆的能耗，帮助汽车制造行业实现低碳、节能发展。除此之外，汽车轻量化也能提高相关产品的市场竞争力和制造厂商的运营成本，因此，文章主要就客车车身轻量化材料应用、车身轻量化设计以及轻量化制造工艺展开研究，希望能为相关工作人员提供帮助。
[关键词]客车车身；轻量化设计；材料运用；加工工艺
中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0277-01
引言
有研究显示，客车车身轻量化设计能够有效降低车辆的能耗，进而减少尾气排放，达到保护环境的目的。客车车身轻量化设计所涉及的学科和内容非常多，诸如空气力学、结构力学、材料学等，因此，各个学科之间不仅会相互联系也会彼此影响。所以，相关人员对客车车身轻量化设计进行研究时应该结合多个学科进行综合考虑。
1轻量化材料的应用
1.1铝合金材料
在实际应用中，铝合金材料能够吸收汽车碰撞产生的能量，提高汽车的安全性能。在现阶段的汽车制造中，应用的铝合金材料主要包括铸造铝合金以及变形铝合金两种，其中铸造铝合金的应用更广泛一些，主要在汽车发动机的钢盖及缸体制造中应用，变形铝合金则主要应用在车身覆盖的加工中。另外，在当前的汽车零件制造中，泡沫铝以及铝基复合材料也在研究与探索中。另外，在应用铝合金类的轻型材料过程中还应做好焊接工作。
1.2高强度材料
在汽车制造过程中，钢材是应用非常广泛的材料之一，这主要是由于钢材具有非常高的强度，可以充分保证车辆的安全。在同等强度条件下，使用高强度材料制造的车身与钢材车身相比，其重量得到了有效的减少。在应用高强度材料制造车身时，工作人员应该结合不同材料的屈服强度，进而将高强度材料进行细化并分类，通常情况下，强度小于201MPa的材料属于低强度材料，强度在201～550MPa之间的属于高强度材料；強度大于550MPa的属于超强度材料。高强度材料的应用十分广泛，但是存在焊接性能较差，因此给车身制造工作增加了不小的难度。
1.3塑料以及其他复合材料
在汽车制造中，塑料材料的应用有很多限制，主要应用于非金属汽车部件的制造中。这类材料具有成本低、抗腐蚀性强、质量轻等特点。除了保障汽车制造的质量需求以及经济性需求外，还能起到一定的美化作用。主要应用在内饰件以及外饰件制造中，如挡泥板、仪表盘等部件。就我国当前的汽车生产情况而言，非金属材料应用极少，且多应用于汽车的非关键部位。
2轻量化复合材料车体总体结构
2.1底架钢结构
客车底架钢结构组成主要包括一位端底架、二位端底架、过渡地板及枕梁等。其中，一位端底架和二位端底架是由钢板件和型钢件拼装焊接而成的；过渡地板则是由板材和横纵分布的加强筋焊接得到的；枕梁是由多块板材焊接而成的壳体，其内部也含有多条加强筋。为适应低地板轴桥式独立轮转向架，枕梁采用“U”形结构。底架钢结构如图1所示。
图1 底架钢结构示意图
2.2侧墙钢结构
由于车辆大部分设备都集中安装在车顶上，因此侧墙必须具备足够的刚度以便将车顶设备的重力传递到底架上，且不发生失稳。侧墙上边梁沿着窗立柱组成、门立柱组成，以及窗口、门口的中心，设有多个小帽形补强梁，在窗口和底架的接口处设置侧墙立柱一、侧墙立柱二，以引导竖向力载荷；为引导车体纵向载荷，在窗框下部设横梁组成一、横梁组成二等；为增加刚度，于侧墙窗立柱、门立柱开口侧设置U形补强板，并与立柱点焊。侧墙钢结构如图2所示。
图2 侧墙钢结构示意图
2.3车顶钢结构
车顶钢结构组成主要包括车顶边梁、车顶端梁、中顶弯梁、一位端上铰安装座以及二位端上铰安装座等部件，整体采用焊接方式加工而成。根据相关车辆的设计要求，客车车顶应该具备较大的竖向载荷承载力，因此，车顶钢结构根据设备位置设置乙形中顶弯梁，并与车顶边梁采用角焊连接。在一、二位端设上铰安装座，并由耐候钢板焊接而成。车顶钢结构如图3所示。
图3 车顶钢结构示意图
3先进工艺的应用
3.1粘接工艺
车身的侧蒙皮可采用铝蒙皮粘接工艺，顶蒙皮采用玻璃钢材质进行粘接，舱门和乘客门可选用铝制材料，仪表台选用聚氨酯发泡，这些部件都可使用粘接工艺进行安装。
3.2辊压成型工艺
车身的顶部与侧面可以采用先进的辊压成型工艺，即顶侧蒙皮与侧窗上沿的流水槽一体式辊压。这样可取消粘贴的流水槽，并减掉了粘贴胶和固定螺钉的用量，可以达到降重效果，同时也解决了自动螺钉位置漏雨及蒙皮不平整等异常问题。
3.3冲压工艺
某些舱体立面的钣金件背面额外加焊加强角钢或槽钢以防止舱体的鼓动。现优化采用冲压工艺，即在此类钣金件上冲出加强筋可达到同样的效果，从而不必要加焊加强自制件，即降低了制造成本，又降低了舱体钣金件的重量。
3.4冲孔工艺
发动机水箱散热进风门及发动机舱后舱门上进风口的原结构为焊接格栅条，优化为采用冲孔工艺，可在一定程度上进行降重，也提升外观的美观性与部件的可靠性。
3.5先进焊接工艺
应用机器人焊接、激光拼焊、机器人涂装和整车电泳技术等目前最先进的工艺，可有效避免二次返工所造成的浪费以及额外增加的补救件重量，从而进一步降低整车重量。
结语
现代社会的发展对汽车制造行业提出了更高的要求，车辆不仅要安全、牢固、可靠，同时也要具备节能减排效果，应用轻量化设计可以充分满足以上要求。在汽车制造技术的发展过程中，相关单位需要加大资金投入，开发新型轻量化材料技术，解决轻量化过程中的技术难题，并结合绿色节能及信息化技术，促进汽车轻量化的发展。
参考文献
[1]刘宇，王峰，苏强，刘洋，王元伍，郭会生，张云杰.轻量化复合材料车体设计与分析[J].城市轨道交通研究，2018，21（01）：25-29.
[关键词]客车车身；轻量化设计；材料运用；加工工艺
中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0277-01
引言
有研究显示，客车车身轻量化设计能够有效降低车辆的能耗，进而减少尾气排放，达到保护环境的目的。客车车身轻量化设计所涉及的学科和内容非常多，诸如空气力学、结构力学、材料学等，因此，各个学科之间不仅会相互联系也会彼此影响。所以，相关人员对客车车身轻量化设计进行研究时应该结合多个学科进行综合考虑。
1轻量化材料的应用
1.1铝合金材料
在实际应用中，铝合金材料能够吸收汽车碰撞产生的能量，提高汽车的安全性能。在现阶段的汽车制造中，应用的铝合金材料主要包括铸造铝合金以及变形铝合金两种，其中铸造铝合金的应用更广泛一些，主要在汽车发动机的钢盖及缸体制造中应用，变形铝合金则主要应用在车身覆盖的加工中。另外，在当前的汽车零件制造中，泡沫铝以及铝基复合材料也在研究与探索中。另外，在应用铝合金类的轻型材料过程中还应做好焊接工作。
1.2高强度材料
在汽车制造过程中，钢材是应用非常广泛的材料之一，这主要是由于钢材具有非常高的强度，可以充分保证车辆的安全。在同等强度条件下，使用高强度材料制造的车身与钢材车身相比，其重量得到了有效的减少。在应用高强度材料制造车身时，工作人员应该结合不同材料的屈服强度，进而将高强度材料进行细化并分类，通常情况下，强度小于201MPa的材料属于低强度材料，强度在201～550MPa之间的属于高强度材料；強度大于550MPa的属于超强度材料。高强度材料的应用十分广泛，但是存在焊接性能较差，因此给车身制造工作增加了不小的难度。
1.3塑料以及其他复合材料
在汽车制造中，塑料材料的应用有很多限制，主要应用于非金属汽车部件的制造中。这类材料具有成本低、抗腐蚀性强、质量轻等特点。除了保障汽车制造的质量需求以及经济性需求外，还能起到一定的美化作用。主要应用在内饰件以及外饰件制造中，如挡泥板、仪表盘等部件。就我国当前的汽车生产情况而言，非金属材料应用极少，且多应用于汽车的非关键部位。
2轻量化复合材料车体总体结构
2.1底架钢结构
客车底架钢结构组成主要包括一位端底架、二位端底架、过渡地板及枕梁等。其中，一位端底架和二位端底架是由钢板件和型钢件拼装焊接而成的；过渡地板则是由板材和横纵分布的加强筋焊接得到的；枕梁是由多块板材焊接而成的壳体，其内部也含有多条加强筋。为适应低地板轴桥式独立轮转向架，枕梁采用“U”形结构。底架钢结构如图1所示。
图1 底架钢结构示意图
2.2侧墙钢结构
由于车辆大部分设备都集中安装在车顶上，因此侧墙必须具备足够的刚度以便将车顶设备的重力传递到底架上，且不发生失稳。侧墙上边梁沿着窗立柱组成、门立柱组成，以及窗口、门口的中心，设有多个小帽形补强梁，在窗口和底架的接口处设置侧墙立柱一、侧墙立柱二，以引导竖向力载荷；为引导车体纵向载荷，在窗框下部设横梁组成一、横梁组成二等；为增加刚度，于侧墙窗立柱、门立柱开口侧设置U形补强板，并与立柱点焊。侧墙钢结构如图2所示。
图2 侧墙钢结构示意图
2.3车顶钢结构
车顶钢结构组成主要包括车顶边梁、车顶端梁、中顶弯梁、一位端上铰安装座以及二位端上铰安装座等部件，整体采用焊接方式加工而成。根据相关车辆的设计要求，客车车顶应该具备较大的竖向载荷承载力，因此，车顶钢结构根据设备位置设置乙形中顶弯梁，并与车顶边梁采用角焊连接。在一、二位端设上铰安装座，并由耐候钢板焊接而成。车顶钢结构如图3所示。
图3 车顶钢结构示意图
3先进工艺的应用
3.1粘接工艺
车身的侧蒙皮可采用铝蒙皮粘接工艺，顶蒙皮采用玻璃钢材质进行粘接，舱门和乘客门可选用铝制材料，仪表台选用聚氨酯发泡，这些部件都可使用粘接工艺进行安装。
3.2辊压成型工艺
车身的顶部与侧面可以采用先进的辊压成型工艺，即顶侧蒙皮与侧窗上沿的流水槽一体式辊压。这样可取消粘贴的流水槽，并减掉了粘贴胶和固定螺钉的用量，可以达到降重效果，同时也解决了自动螺钉位置漏雨及蒙皮不平整等异常问题。
3.3冲压工艺
某些舱体立面的钣金件背面额外加焊加强角钢或槽钢以防止舱体的鼓动。现优化采用冲压工艺，即在此类钣金件上冲出加强筋可达到同样的效果，从而不必要加焊加强自制件，即降低了制造成本，又降低了舱体钣金件的重量。
3.4冲孔工艺
发动机水箱散热进风门及发动机舱后舱门上进风口的原结构为焊接格栅条，优化为采用冲孔工艺，可在一定程度上进行降重，也提升外观的美观性与部件的可靠性。
3.5先进焊接工艺
应用机器人焊接、激光拼焊、机器人涂装和整车电泳技术等目前最先进的工艺，可有效避免二次返工所造成的浪费以及额外增加的补救件重量，从而进一步降低整车重量。
结语
现代社会的发展对汽车制造行业提出了更高的要求，车辆不仅要安全、牢固、可靠，同时也要具备节能减排效果，应用轻量化设计可以充分满足以上要求。在汽车制造技术的发展过程中，相关单位需要加大资金投入，开发新型轻量化材料技术，解决轻量化过程中的技术难题，并结合绿色节能及信息化技术，促进汽车轻量化的发展。
参考文献
[1]刘宇，王峰，苏强，刘洋，王元伍，郭会生，张云杰.轻量化复合材料车体设计与分析[J].城市轨道交通研究，2018，21（01）：25-29.