生在这个年代的汽车设计师和工程师是幸福的，幸福在于快速发展的汽车制造工艺技术可以支撑他们富有创造性的外观和工程设计；生在这个年代的汽车设计师和工程师也可能是不幸的，不幸在于他们可能处在一个制造工艺技术落后的汽车企业，落后的制造工艺会扼杀掉他们新颖的创意设计,扼杀掉一个好的产品的诞生。一家汽车企业具有先进的制造工艺技术，才能让它的设计师、工程师们在设计思维上受到的约束更小，更容易诞生优秀的产品；而设计师、工程师们的设计思维越宽广，也会促进制造工艺的进步，两者之间会形成一种良性的促进关系。

汽车制造主要包含四大工艺：冲压、焊接、涂装、总装。这四大工艺在目前的汽车制造中都处在一个需要快速革新的时代，比如超高强度钢、铝合金、碳纤维、玻璃纤维等新材料对冲压成型工艺带来的挑战，新材料对连接工艺带来的挑战、新材料连接之后对防腐、密封、喷漆带来的挑战、工业4.0对总装效率带来的改善。
 

先进的冲压成型工艺技术才是目前汽车轻量化设计的基础
 

随着排放和能耗的法规越来越严格，汽车轻量化设计成为必然趋势。当然汽车轻量化的设计带来的不仅仅只是油耗和排放物的降低，还能改善动力以及操稳性能，也能带来安全性的提升。
 

新型低密度材料在汽车制造中的应用是目前汽车轻量化设计中最有效的手段，比如超高强度热成型钢、铝合金、碳纤维等，新材料的应用也伴随着新的冲压成型工艺的出现。比如超高强度热成型钢的出现，让近几年的热成型工艺逐渐成熟。而随着轻量化设计的深入研究，以通用系、德系等为代表的为数不多的几家技术实力深厚的企业让热成型材料在轻量化设计的应用中做到了更精细化，比如热成型TRB（不等厚压制热成型板）、TWB（激光焊接不等厚热成型板）、PATCH（两块热成型焊接一体成型）热成型板的应用，这些新材料技术应用在车身性能关键区域既能提升车体性能，也能有效的降低车身重量。比如别克新君越和雪佛兰迈锐宝XL在B柱、雪橇板、前壁板前横梁等处运用到了TRB和PATCH，相比采用一整块等厚度热成型板，重量可以降低20~30%，同时还能保证性能达到目标值。
 

超高强度热成型PWT板应用在新君越的雪橇版上
 

超高强度热成型PATCH板的应用在新君越的B柱和前壁板前横梁上

不等厚度压制或者激光拼接的板材在普通钢材总的应用也很多，它也是汽车轻量化设计中的优秀案例，这种技术的运用要求汽车工程师有很高的设计能力，以及企业掌握较高的仿真技术、制造精度要求，雪佛兰在迈锐宝XL上就做过诸多的实例运用，它们给迈锐宝XL的轻量化设计带来了明显的减重贡献。
 

这一代迈锐宝XL和新君越在动力性能、燃油经济性、操稳性能方面有了明显的提升，很大一部分功劳要归于整车轻量化的设计。
 

迈锐宝XL上大量的激光焊接不等厚板材的应用实例

近几年，铝合金在汽车轻量化设计上的运用被企业和媒体都宣传的很多，但是实际真正掌握了铝合金车体零件的设计、成型工艺的厂家并不多，也仅有以通用为首的美系、奥迪、奔驰为首的德系掌握了各系铝板的零件设计和成型工艺，包括铝合金的铸造、挤压、冷冲压和热处理工艺技术等。其中通用在凯迪拉克CT6上对铸造铝合金结构的实用可以被当作目前行业应用的一个典范。
 

CT6对前后减震塔座、A柱立板、后纵梁等采用了铸造铝合金的集成模块化设计，这种设计既提升了车身局部刚性的同时，还有效的实现了轻量化的设计。CT6车身上这样的轻量化的集成模块化结构多大十几处，将常规227个钢制零件的数量变成了31个铸造铝合金件，模块化的设计还能降低了零件管理成本，缩短了焊接的工时，提高了生产的效率。
 

冷连接技术的发展让新材料的应用不再受到热连接限制
 

铝合金，碳纤维，超纲强度钢材、普通钢材，因为受到材料热塑性的差异影响，导致传统的焊接技术无法用于他们之间的连接。而此时一些技术深厚的厂家就开发出来车身冷连接技术，比如SPR（拉铆）、FDS（高速旋转螺接）、结构胶链接等。他们被大量应用在钢铝连接、钢和碳纤维，铝和碳纤维的连接等。而掌握这些技术的也仅有目前推出过钢铝复合车身（实际上并没有所谓的全铝合金车身的车身）的一些厂家，比如通用、福特、捷豹路虎、奥迪、宝马等。
 

相比传统热连接，冷连接中的结构胶连接、SPR等还可以让连接区域受力更均匀，对提升车身结构的强度、疲劳、耐久性都有益处，对车身被动安全性也有一定提升。
 

结构胶
 

在结构胶的应用上，通用在全球车企中处于领先地位，以CT6为例，结构胶的使用是目前量产车之最，长达312米。在刚上市的全新一代探界者的下车体上，结构胶的使用也达到了82米。结构胶作为冷链接技术有着非常多的优势、比如可以让结构实现轻量化的设计。 传统电焊机需要一定的焊接操作空间，需要在结构设计时预留较大的焊接尺寸和必然空间，而结构胶对连接操作空间要求较小，可以简化连接区域结构，所以对轻量化设计也有一定促进作用。比如结构胶连接时，因为连接区域受力更均匀、可以改善连接区域结构耐久性、疲劳性，增强结构刚度和强度，对车身安全性也有一定的提升。比如还可以取代传统热连接或者与热连接工艺协助提升结构疲劳耐久等，而据陶氏化学这些结构胶的专业提供商给出的实验数据来看，结构胶和点焊工艺同时使用时，可以将该区域的抗疲劳性能提升2倍。
 

当然，在新材料和传统材料的热连接上，部分技术先进的企业也攻克了铝合金在热连接过程中的熔融问题，比如通用开发了全球领先的铝点焊技术。为了改善焊接车身外观件的镀锌蒸汽飞溅问题，通用开发了全新的远程镀锌激光焊接技术，这项技术可以提升焊接效率3~5倍，减少50%焊接操作工位。目前这两项热连接技术的专利均属于通用。
 

等离子钎焊、激光钎焊、Arplas（阿普拉斯）焊接等技术也被通用和德系部分国际一线厂家掌握，并且运用在了新产品上。
 

激光钎焊
 

凯迪拉克CT6的铝电阻点焊
 

自动化和先进的涂装技术将涂装的环保和喷涂质量带上了新高度
 

涂装是检验一座工厂是否环保的照妖镜，油漆以及液态涂胶的挥发制或多或少存在一定的污染性，这就要求工厂的工人穿戴整齐的防静电服和防护口罩，工厂的排放也需要做特殊的废气处理，所以大烟囱成为了涂装车间的标志性特征。而现在一些先进的智能环保级工厂已经实现了高度自动化的机器人喷涂作业，比如上汽通用的金桥工厂、通用武汉二工厂、捷豹路虎的常熟工厂等。而且目前通用的这两座工厂通过采用干式文丘里、高效废气处理系统等行业先进环保设备，大幅降低VOC有机挥发物的排放，让涂装车间几乎实现了污染零排放，传统的混凝土高烟囱在这两座工厂的涂装车间也成为过去式，达到了世界级环保水平。
 

自动化喷涂技术改善了生产效率的同时，也能改善了喷涂质量，提升了防腐和NVH相关性能。比如为了改善地板的震动和噪音，需要在地板上设计阻尼垫，过去传统的阻尼垫都是沥青材质，只能通过人力操作。而现在新的液态可喷涂隔音垫LASD的出现让喷涂完全实现了自动化，而且LASD更环保，与传统沥青阻尼垫相比隔音、减震效果也增加一倍。这样的先进喷涂技术已经被上汽通用引入到了上海金桥和武汉二工厂等先进工厂中。
 

机器人喷涂
 

目前在国内，通用的金桥工厂和武汉二工厂因为工业级以太网的应用以及大规模自动化机器人设备的使用，已经达到了智造级水平，一间总装车间的柔性可以拓展到适应7款不同车型的生产，总装效率也将传统每小时生产25台的效率提升到65台，提升效率的同时也节约了厂房、土地以及生产设备的投入。
 

工业级以太网在总装技术中的应用，还有一个重要的特点就是通过智能物联网系统可追溯总装过程中的每一个关键螺栓、螺母等紧固件的扭矩信息，构建起世界级数字化装配体系，让每一辆车的装配环节都可实现自动化监测、追踪以及后期产品售后管理，为生产和售后管理提供了快速查询的数据库。
 

综 述
 

造型师说：这个车身腰线我需要更尖锐、更立体。
 

车身工程师说：这个冲压技术我们还没掌握，做不了。
 

整车性能集成工程师说：这款车我们需要性能达到钢炮级的加速水平，油耗控制在百公里6L以下，所以车身，底盘、动力都要进行大幅度的轻量化设计来减重。
 

车身、底盘和动力工程师说：铝合金和碳纤维的应用技术我们还没掌握，做不了。
 

销售说：这款车卖的太好了，需要加快生产效率。
 

总装工程师说：我们已经是工人三班倒了，工厂智能化不够，效率提升不了。
 

这些看起来有着浓重悲剧色彩的对话场景在国内一些传统的汽车工厂里可能会经常发生，但是随着先进制造工艺技术被引入到国内像通用金桥和武汉二工厂这样先进的智造级工厂，让它们的优秀工程设计得到了他们先进制造技术的支持，这些工程设计中的悲剧事件发生的概率就越来越少。
 

通用近20年来制造工艺水平不断的攀升，一方面源于企业的精致工艺精神和研发流程的不断完善，以及现代化工业水平的进步；另一方面源于消费市场的个性化发展需求对设计和制造领域发起的挑战，使得通用这样全球性的企业需要主动去开发一些前瞻性的产品引领市场的走向，从而推动制造水平不断提升。
 

先进的制造工艺支撑下，在这些工厂里诞生了越来越多的优秀产品诞生，比如通用近两年推出的凯迪拉克CT6、新一代君越、全新一代探界者等。CT6是2015年ECB年度最佳车型之一，全新一代君越的内饰和动力总成是2016年沃德十佳、探界者是通用旗下最畅销的SUV，这些行业奖励的获得以及市场优秀的表现，都离不开先进生产工艺的支持。先进的生产力决定了企业的高度，从营销引导到技术引领，通用为代表的汽车品牌已经为国内汽车企业树立了未来汽车工业发展的标杆。
 

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