【汽車材料分析】2014年歐洲車身會議（ECB）賓士新C級車身用材及工藝解析

第一代賓士C-glass為2014年歐洲白車身會議亞軍車型

圖1 2014年ECB會議車型評分結果

第一代賓士C-glass於1982年上市，經過三十多年的發展，歷經W201、W202、W203、W204車型，現已發展到第五代車型W205——2014新C級，如圖2所示。賓士C-glass作為一款中型豪華轎車，一直受到消費者的青睞，是賓士系列車型中銷量最大的車型，也是賓士所有車系中車型最全的一類。

圖2 賓士C-glass車型的發展歷程

歷經了5代車型的發展，最新款賓士C-glass擁有迎合了消費者注重汽車外觀的消費潮流，是具有流暢大氣的外觀，且操控性能強的經典車型。

1.1車型尺寸

新一代賓士C級在車型長度、寬度、軸距輪距等參數上均有所增加，而在高度上則略有降低，如圖3所示。得益於更加流暢的線條設計，其風阻係數由上一代車型的0.26降低為0.24，阻力面積減少了5%，在空氣動力學上來說這是非常重要的，可以顯著減少汽車生命周期中CO2氣體的排放。

車身腳印面積：= (前輪距 後輪距)/2*軸距=4.48m²

圖3 新一代賓士C級的尺寸

1.2白車身重量

白車身總重量（包含四門兩蓋等覆蓋件的非油漆車身）：362 kg；

白車身骨架重量：293kg；

1.3車身輕量化係數

該白車身的靜態扭轉剛度達到了28770 Nm/°，根據公開的數據，按照車身輕量化係數的公式：

進行計算，得到其輕量化係數為2.26。

賓士C級五代車型的輕量化係數如下圖4所示。由圖可以看出，從1982年上市的第一代車型到現在的車型，其安全性能不斷提升，但是輕量化係數卻一直在降低。這主要得益於新材料和新工藝的大量應用。

圖4賓士C級五代車型的輕量化係數

新一代賓士C級車型的白車身零件爆炸圖如下圖5所示。不同顏色代表了不同種類的材料類型。由圖看出，覆蓋件用材基本都為綠色標註的鋁合金材料。碰撞安全件基本都為紫色標註的熱衝壓成形件。

圖5 白車身總成爆炸圖

該白車身總成各種材料的具體應用比例如下圖6所示。由圖可以看出，白車身主要由鋼、鋁合金和塑料組成，其中高強度鋼（包含普通高強鋼、先進高強鋼、超高強鋼和熱衝壓成形鋼）比例為62.4%，鋁合金材料（包含鋁合金板材、型材和鑄造鋁合金）的比例為24.8%。

圖6 整個白車身用材比例

通過圖7對兩代車型的用材對比可以看出，新一代車型的白車身用材得到進一步優化，熱衝壓成形鋼及鋁合金材料的比較均有明顯的提升。其中熱衝壓成形鋼的比例由3.8%提高到11.9%；而白車身骨架用鋁合金材料占整個白車身重量的比例由0.2%提升到7.6%。整個白車身用鋁合金材料的比例由3%提高到24.8%。

圖7 兩代車型W204與W205的車身骨架用材及占整個白車身的比例

3 白車身輕量化技術分析

新一代賓士C級車型的白車身總成重量為362kg，在車型長度和寬度均增加的情況下，仍較上一代車型減重71.4kg。主要得益於輕量化的結構設計以及熱衝壓成形鋼和鋁合金材料的應用，具體體現在輕量化結構設計減重10.2kg，熱衝壓成形鋼減重6.7kg；鋁合金結構件減重13.2kg；鋁合金覆蓋件減重41.3kg。

車身的減震器支座等零件採用了鑄造鋁合金，如圖8所示，不但實現了輕量化，而且使整個車身的扭轉剛度得到了明顯的提升，一階扭轉頻率由54.6Hz提高到56.0Hz，一階彎曲頻率由51.6Hz提高到58.0Hz。

圖8 鑄造鋁合金車身零件和整車剛度

如圖9所示，該車型上前減震器支座使用鑄造鋁合金後使零件總成由10個減為2個，實現減重2.8kg。減震器支座採用鑄造鋁合金材料，在高端車型上已經得到較多應用，如奧迪A6、奧迪A8、奧迪Q7、路虎攬勝、卡迪拉克ATS、寶馬5系、寶馬E70等車型。

圖9鑄造鋁合金減震器支座

由於在A柱、B柱加強板、前擋板、中通道等安全結構件上大量應用了熱衝壓成形鋼，如圖10所示，再加上優化了的結構設計，使整車具有較高的安全性能，E-NCAP結果為五星。

圖10 賓士C級輕量化的車身骨架結構

通過優化的結構設計，使正面前碰時候有4個獨立的能量傳遞路徑，大量的碰撞動能傳遞給縱梁和A柱，然後縱梁和A柱將碰撞能量分成若干小的能量流被單個鈑金零件吸收，如下圖11所示。側碰時候能量通過門檻梁、B柱、門防撞板等傳遞到車身鈑金零件吸收。其中B柱加強板的熱衝壓件僅連接到B柱本體下端，而未與門檻相連，主要是考慮到B柱測碰時上下端侵入量的差異化，上端變形小，而下端變形大，實現對乘員保護。

圖11 碰撞時候的能量傳遞路徑

4.白車身連接工藝分析

由於在白車身中應用了近25%的鋁合金材料，故而其連接工藝也有別於傳統鋼板車身，運用了大量的鉚接和膠粘接等工藝。車身結構件應用了「ImpAcT」連接方法，如下圖12所示，與傳統的鉚接和螺釘連接都存在一定的差異，而且中間有粘接膠。

圖12 連接工藝示意圖及剖面圖

鋁合金覆蓋件的翻邊連接也有別於傳統的鋼板，由圖13可以看出，翻邊的間隙中均有粘接膠填充，這樣不但增加了連接的強度，而且提升了整車的NVH性能。

圖13 覆蓋件的翻邊連接

下表列出了該款賓士C級車型白車身連接方式的等價焊點數，經過摺合計算整個白車身的等價焊點數達到7789個，保證了車身的強度和剛度。而且在該白車身連接中用到了鋁合金材料的點焊和螺柱焊，焊點數量分別達到316個和32個，這在以前的的鋁合金材料車身中比較少見。激光焊接的焊縫長度達到12885mm，膠粘接的長度達到187912mm，這些先進連接工藝的大量應用保證了白車身的強度和剛度。

5. 小結

新一代賓士C級已在北汽賓士國產，官方指導價區間：32.58萬-47.9萬。作為一款入門豪華車，基於賓士先進成熟的車身設計與用材技術，採用多材料混合的輕量化用材理念，鋁合金材料及熱衝壓成形鋼等輕量化材料得到了大量的使用，不但實現了輕量化而且保證了整車的安全性能。整個白車身重量僅為362kg，僅相當於部分自主品牌A0級車型白車身的重量水平，而且安全性能還超過自主品牌車型。

根據賓士C級的市場定位，現有國產乘用車用材還無法直接與其對標，畢竟產品定位相差甚多。但剔除國產品牌與國際豪華品牌的品牌溢價因素，自主品牌乘用車售價在20-25萬以上的車型用材可以參考。目前國內自主品牌確有部分車型售價已覆蓋範圍，如紅旗H7，紳寶D80等車型，但這些車型用材和設計理念還是傳統的以鋼為主，車身僅是部分零件採用非鋼質材料，如鋁合金保險杠橫樑，發動機罩蓋等等。自主品牌尋求品牌向上的發展路徑是值得讚賞的，也是企業生產和行業發展的必然選擇，但產品檔次與品牌溢價，必須有與之相匹配的技術積累，並應用到產品上。以此來看，自主品牌車型輕量化材料及工藝的應用道路仍然任重而道遠。

從整個行業的趨勢來看，短期內賓士C級的相關輕量化技術並不能迅速移植並量產，但隨著汽車業競爭的日益加劇，每個品牌都在尋求自己的品牌DNA，必將縮短一些看似「遙遠」的汽車用材與輕量化新技術。對於有敏銳市場洞察力和快速決策機制的國內車企已經在行動，那些以固步自封的企業必將在新一輪的汽車技術改命中被市場所拋棄，會在3-5年內見分曉。

縱觀賓士C級的用材，給國產自主品牌的一點建議：鋁合金板材和壓鑄鋁合金件的應用研究重視，多材料混合是個不可逆的趨勢，在這個過程中，你需要做什麼？！