2012 Euro Car Body冠军车型--Benz SL车身用材解析
1.车型基本信息
SOP时间 (month/year): 12/2011
所属车型等级(欧洲)分类 (A, B, C, D, E, F, S, M, J):运动跑车
注:欧洲车型分级:A: mini cars;B: small cars;C: medium cars;D: large cars;E: executive cars;F: luxury cars;S: sport coupes;M: multi purpose cars;J: sport utility cars (including off-road vehicles)。世界各国对车型级别的分类详见:Car classification。
车型尺寸:长*宽*高=4612m*1877mm*1315mm
前轮距:1600mm
后轮距:1600mm
轴距: 2585 mm
车身投影面积:= (Track, front + Track, rear)/2*轴距=4.136 m2
2.车身重量信息
白车身总重量:326 kg 包括四门两盖等覆盖件,也包括保险杠横梁的非油漆车身。
白车身总重量:326 kg 包括四门两盖等覆盖件,也包括保险杠横梁的非油漆车身。
白车身骨架重量:257 kg
白车身开启件和翼子板重量信息:
左右前门总成 (两边之和; 不带铰链): 25.9 kg
发动机罩盖 (不带铰链) : 14.7 kg
后备门(不带铰链): 17.2 kg
左右翼子板 (两边之和) : 4.1 kg
白车身零件数量:229个
静态扭转刚度:19,400 Nm/° 。扭转刚度测试时无顶盖,导致整个车身刚度偏弱,因此,19,400 Nm/°的扭转刚度对于一款敞篷车,此性能指标已相当优异。
车身轻量化系数:
根据Benz的报告显示其轻量化系数为4.4,同样是全铝车身的全新A8的轻量化系数达到1.2,由于是一款敞篷跑车,车身结构的差异还是比较大 。


注:(需要说明的是:其计算时是重量选用了白车身总成的重量,通常情况下时选白车身骨架的重量(即257kg);扭转刚度测试时增加了副车架,这对扭转刚度可能提高10%-15%。因此,按照行业通用的轻量化系数计算方法,实际轻量化系数应该小于4.4)
3.白车身用材分布
3.白车身用材分布
下图为白车身用材示意图


下表为Mercedes-Benz SL白车身总成的整个用材种类及分布情况


作为一款顶级的sport coupes,铝合金的应用是其最大的亮点。其中作为低成本的(压)铸造铝合金应用略高于铝合金板材的用量,结构件采用较高强度的挤压铝合金,以满足其安全和强度要求。此外,Benz SL不同于奥迪全铝车身,其车身还采用了两个热成形零件,钢材的总比例约12%左右。热成形A柱加强件的应用是提高敞篷跑车安全性的重要解决方案之一。
后背门外板采用SMC,由于SMC可回收性问题,SMC的推广应用在乘用车上一直进展非常缓慢。它的优点就是比钢板和铝板有更好成型优势,在一些造型需要而无法采用钢板或铝板冲压成形时,SMC是个不错的选择,当然应用比例需要控制才能满足可回收性的法规。
4.白车身的连接技术
由于此车身采用了大量的铝合金材料,包括铝板、挤压铝型材和铸造铝合金,传统的点焊连接已不能满足使用的要求,弧焊、搅拌摩擦焊、胶粘接、铆接、冲压连接、自攻螺钉连接与平头螺钉冲击连接等连接工艺得到大量应用。最大的亮点是搅拌摩擦焊首次得到大量的应用。车身焊点当量达到6669个,对于车身刚度的提升起到重要的作用。
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连接技术
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连接点数量或连接长度
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等价焊点数量
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测算依据
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焊点
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135个
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135
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1:1
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弧焊
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59.829 m
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2994
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20 mm = 1 WSE
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搅拌摩擦焊
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8.105 m
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405
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20 mm = 1 WSE
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粘接工艺
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76.174 m
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1523
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50 mm = 1 WSE
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铆钉
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1235个
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1235
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1 joint = 1 WSE
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冲压变形连接
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213个
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213
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1 joint = 1 WSE
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自攻螺钉连接
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152个
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152
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1 joint = 1 WSE
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平头螺钉(冲击)
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14个
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14
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1 joint = 1 WSE
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5.白车身附件的新材料应用

1)仪表板横梁
CCB的设计与用材创新明显,横梁主结构采用挤压铝合金,支架采用镁合金和复合材料,采用了复合制造的工艺,实现了横梁的强度、尺寸稳定性和重量控制的有机结合。
2)活动顶棚框架
采用压铸镁合金,轻量化的同时,也利用了镁合金减震性能好的特点。
3)前后保险杠横梁
采用挤压铝合金
4)前端模块
整个前端模块总成分为前保横梁总成,大灯支架以及水箱横梁等。前保横梁采用挤压铝合金、大灯支架采用铝板冲压成形,FEM本体采用纤维增强塑料,这与钢制车身的主要差异就是在以铝代钢的应用。
5)前副车架
采用铝合金型材与板材冲压后焊接而成,这与传统的锻造铝合金或铸造铝合金副车架在工艺和设计上有了很大的创新。
6.总结
在此次会议上,Benz SL class在其车身选材、结构设计与工程实践展示上都获得了最高的得分。作为一款高端品牌的铝合金跑车,售价约100万,其对于自主品牌的现实意义并不大,但一系列先进材料的应用技术解决方案无疑给我们研究指明了方向。也是对从事镁铝合金等轻量化材料开发的企业极大鼓舞。

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作者简介:
江淮秀才(笔名),中国汽车材料网技术顾问,十余年的汽车材料技术与管理经验,主要从事汽车轻量化材料与工艺、汽车新材料与新工艺、汽车材料性能、汽车回收利用等技术的应用研究,联系方式:adviser@qichecailiao.com。







