汽车挡风玻璃 （1）
尽管汽车业与玻璃业是属于两个不同领域的行业，前者属于机械制造业，后者属于轻工业，但从汽车的发展历程来看，两者的关系越来越密切。玻璃技术已经完全渗入了汽车行业之中，成为汽车技术领域中不可缺少的一员。现在，人们总是从汽车安全和外观的角度去研究和开发汽车玻璃，不断推出新的品种。
汽车玻璃以前挡风玻璃为主。早在80多年前，玻璃已装在美国福特厂出产的T型车上，当时是用平板玻璃装在车厢的前端，使驾车者免除风吹雨打之苦。从这以后的几十年间，玻璃业逐步涉足汽车工业，创造了多种安全玻璃－夹层玻璃、钢化玻璃和区域钢化玻璃等品种，极大地改善了汽车玻璃的性能。
其中夹层玻璃是指用一种透明可粘合性塑料膜贴在二层或三层玻璃之间，将塑料的强韧性和玻璃的坚硬性结合在一起，增加了玻璃的抗破碎能力。钢化玻璃是指将普通玻璃淬火使内部组织形成一定的内应力，从而使玻璃的强度得到加强，在受到冲击破碎时，玻璃会分裂成带钝边的小碎块，对乘员不易造成伤害。而区域钢化玻璃是钢化玻璃的一种新品种，它经过特殊处理，能够在受到冲击破裂时，其玻璃的裂纹仍可以保持一定的清晰度，保证驾驶者的视野区域不受影响。目前汽车前挡风玻璃以夹层钢化玻璃和夹层区域钢化玻璃为主，能承受较强的冲击力。
现代轿车外型的发展与玻璃工艺的发展息息相关。早在40多年前，轿车前挡风玻璃已经采用单件式弯曲挡风玻璃，并逐渐抛弃了平面型的挡风玻璃。今天的轿车挡风玻璃一般都做成整体一幅式的大曲面型，上下左右都有一定的弧度。这种曲面玻璃不论从加工过程还是从装嵌的配合来看，都是一种技术要求十分高的产品，因为它涉及到车型、强度、隔热、装配等诸多问题。
轿车挡风玻璃采用曲面玻璃，首先从空气动力学的角度出发。因为现代轿车的正常时速大都超过100公里，迎面气流流过曲面玻璃能减少涡流和紊流，从而减少空气阻力。加上窗框边缘与车身表面平滑过渡，玻璃与车身浑然成一体，从视觉上既感到整体的协调和美观，又可以降低整车的风阻系数。另外，曲面玻璃具有较高的强度，可以采用较薄的玻璃，对轿车轻量化有一定的意义。
现代轿车的曲面挡风玻璃要做到弯曲拐角处的平整度要高，不能出现光学上的畸变，从驾驶座上的任何角度观看外面的物体均不变形不眩目。以前轿车玻璃通常用整齐的条带沿玻璃边缘修饰或保护，现在轿车上的玻璃都采用陶瓷釉，即所谓“黑边框”。有许多轿车挡风玻璃还镀膜，采用反射涂层工艺或改善玻璃的成分，只让太阳可见光进入车厢内，挡住紫外线和红外线，在很大程度上减轻了乘员受到的炎热之苦。这种称为“绿色玻璃”的现代轿车玻璃，已经广泛使用。
汽车挡风玻璃（2）
汽车挡风玻璃的安全性能是非常重要的。且不说如果安全性能低它对乘员身体的危险程度，就是对汽车本身，如果档风玻璃出现裂纹或者有明显庇点，就好象人脸破相一样，严重损害整车的外观形象。因此，汽车挡风玻璃的安全性要求要十分高。
一般的汽车玻璃采用硅玻璃，其中主要成份氧化硅含量超过70%，其余由氧化钠、氧化钙、镁等组成，通过浮法工艺制成。在制作过程中，材料加热到1500℃温度时熔化，溶液通过1300℃左右的精练区时浇注到悬浮槽（液态锡）上，冷却到600℃左右，在此阶段形成质量特别好的平行的两面平面体（上面是溶液平面，下面是液态锡上平面），再通过冷却区域后形成玻璃并被切割成规定的尺寸。然后玻璃进一步加工成钢化玻璃（TSG）或夹层玻璃（LSG）。
加工完毕的成产品汽车玻璃，从外观上看应没有明显的气泡和划痕。为了保证汽车玻璃质量，行业将汽车玻璃按照工艺加工分成A类与B类夹层玻璃、区域钢化玻璃和钢化玻璃四类，其中A类夹层玻璃安全性能最高。国家标准规定，前档风玻璃必须要使用A类夹层玻璃、B类夹层玻璃或区域钢化玻璃，它们在认证标志中的代号分别是LA、LB、Z，认证标志采用丝网印刷、喷砂等工艺永久标识在玻璃的下边角位置，钢化玻璃的代号是T，只能用于除前档风玻璃以外的位置，而有LA、LB、Z标志玻璃可以应用在汽车所有玻璃位置上。
随着汽车玻璃技术的发展，新挡风玻璃技术也陆续出现。例如能减少阳光对轿车车厢内的影响，提高舒适性的水平。目前广泛使用的“绿色玻璃”就是采用反射涂层工艺或改善玻璃的成分，只让阳光中的可见光进入车厢内，挡住紫外线和红外线。目前有一种反红外线辐射银膜玻璃，在多片夹层玻璃中加入镀银薄膜，其红外线反射率为48%。当阳光通过这种看似普通的玻璃时，光和热会减少23%。这种玻璃实际上还起到隔热节能作用，可相对减少空调能量损失。另外，在北方寒冷地区的汽车挡风玻璃容易雾化结冰，一种可加温的汽车玻璃可解决这一问题。这种玻璃将极细小的几乎看不见的电热丝作成波状放在夹层玻璃中的塑料粘膜上，通过电阻器与电路联接。车窗加热丝具有一定的加热范围，热功率可达到3-5瓦/平方厘米，起到防霜、防雾化、防结冰的作用。
现代汽车的造型设计
过去，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。其中，轿车的车身造型设计是整个设计工作最重要的内容，越是现代化的大批量流水生产的产品，对其设计的内容要求更严密，要经过一步步可靠的技术验证，否则设计中的错误或缺陷将会在批量生产中造成严重的后果。那么，轿车的外貌是怎样诞生出来呢？下面首先将传统的设计过程展示出来。
一、收集资料信息形成造型设计概念
任何新型轿车的构思，都是建立在旧款车或者其它车辆的基础上借鉴、继承和改进而形成的，这里面包括消费者对汽车的意见和期望。每年在世界各地举办的汽车展览会、市场的信息反馈，都是设计开发部门资料信息来源的“源泉”。例如我国第一辆概念车“麒麟”，就从五个城市的汽车用户做过调查，汇集了各地不同人群对汽车的需求信息，才着手进行图纸设计。目前时兴的品牌轿车“四位一体”的专营销售中，其中一项是“信息反馈”，作用之一就是做厂家开发新产品的依据。
二、造型构思效果图
现在一些人请装修公司搞房屋装修，装修公司也会出一份效果图给客户评审。同样，汽车造型的设计也要有效果图，将设计师对新车形状的构思反映在图画上，这里面的内容有整车的形状，色彩，材料质感及反光效果等，作为开发人员表述造型的构思和初步选型的参考。
效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的。
效果图是“纸上谈兵”的操作，可以有多种方案供选择，换句话讲要有许多幅效果图供选择，边修改边完善。
三、模型制作
从“纸上谈兵”到实物实体的第一步，就是将设计构思实物化，将纸面的东西用形体表现出来，让设计人员进行更细致和具体的探讨。第一步就是选择确定几幅效果图，依图做缩小比例的汽车油泥模型或石膏模型，比例为3:8（美、英等英制国）或者1:10、1:5等。小比例模型的好处就是可以反复修改，成本低廉，如果一开始就做全尺寸模型，并在大模型上反复修改，就会消耗大量的时间和人力。由于现代轿车生产的规模化，任何设计上的错误都会导致巨大的损失和浪费，因此设计师在缩小比例车模上进行研制是必不可少的一环工作。
四、胶带图
当缩小比例车模的形状确定后，就将模型的轮廓曲线放大至1:1，用胶带图的形式表现出来。所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。胶带可以随时粘贴或撕下，因此胶带图也可以随时修改，十分方便。设计人员根据胶带图进行修改和调整后，轿车的轮廓曲线已经基本确立。
五、全尺寸油泥模型
全尺寸是指1:1比例，全尺寸油泥模型就是指与真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来，设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改，设计的检验已进入“模拟作战”阶段。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型，是车身造型设计中最关键的阶段，要求以极其认真的细致的态度去工作，任何一项细部的造型都不能马虎，因为这个全尺寸油泥模型是今后正式产品的依据。
全尺寸油泥模型是高仿真产物，例如车轮一般会用上真家伙－真轮胎和真车圈，因为车轮对整个车型有十分重要的影响。车身附件，大灯小灯、刷水臂都会安置在各自的位置上，有些模型表面还喷涂油漆，与真车相似。因此，车厂对新产品的检测，也就从全尺寸油泥模型正式开始。检测中最重点的一项，就是车身外部模型进行风洞试验，试验的主要内容是模拟车速在100－200公里／小时的状态下，测试阻力、升力、侧向力、俯仰力矩、侧翻力矩和偏航力矩等数据，设计人员对车身模型的空气动力状态进行研究和分析，以取得对整个车身空气动力性能进行最优化的设计。
六、主图板
全尺寸油泥模型完成之后，车身模型表面轮廓经过测量之后转化为数据，然后将数据绘制成平面图形。主图板表示出整车的轮廓线及关键部位与部件之间的配合作用，使设计人员可以对主图板上的车身表面线条做光滑平顺的修改。至此，汽车的造型设计工作基本结束了。此后就会进入样车的制造与检验。
七、样车
样车是一辆具有试制性质，能够驾驶运行的汽车。
样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产做铺路的。在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。例如在绘图或在模型上能够制造的东西，可能在实际生产中会有工艺上的困难；也可能会耗费过大，成本下不来；也可能在装配上会产生干涉，安装困难，等等。造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并做为今后生产的依据。
不难看出，汽车造型设计的过程是一个不断探讨不断修改不断完善的过程，最后拿到生产线的图纸很可能与最初的构思有很多不一样的地方，甚至大相径庭，这是一种很正常的现象。
以上介绍的内容是传统的汽车造型设计，这种传统的造型设计过程的最大缺陷是车身曲线需要依靠人力经过绘画－模型－图板等多次反复测量反复修改才能确定，耗费大量的劳动和时间，而且设计精度也难以保证，因此，用计算机代替部分人的劳动，是必然的趋势。
从七十年代起，计算机辅助设计已经进入了汽车外形设计这一领域，今天更是普遍应用，并已成为目前国内外车厂进行汽车造型设计的常规手段。现在常见的过程始于模型制作阶段，通过三坐标测量机测量，得到模型上离散的点集，将点集数据输入计算机，运用CAD将其连成光顺的曲线，建立数字化模型，进行初步设计和可行性分析，即相当于胶带图效果；然后通过专门的CAD设计软件，用曲线建立起整个车身的表面数学模型，设计人员在电脑前可以进行任意的修改，再通过数控铣床制造1:1全尺寸模型，供设计人员进行修改和定型；然后再通过测量机对全尺寸模型进行测量，将数据输入计算机建立汽车外形数学模型，并用图形显示终端显示出来，模型的三维曲面视图可以旋转,在不同的角度观察不同地方，十分直观。在这里，CAD的运用不但使人从繁重的劳动解脱出来，缩短了设计周期，而且能够保证设计精度，降低了设计开发的成本。
轿车车身上的三大立柱
由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身，也就是行业俗称的“白车身”，它的各个部分都有相关的名称，不论在汽车制造厂、修理厂或者配件商店，人们一听到某个名称就知道它是属于车上的哪一部分，安装在什么位置上。（见图）
三厢式轿车车身结构图主要零部件:
1、发动机盖 2、前档泥板 3、前围上盖板 4、前围板 5、车顶盖 6、前柱 7、上边梁 8、顶盖侧板 9、后围上盖板 10、行李箱盖 11、后柱 12、后围板 13、后翼子板 14、中柱 15、车门 16、下边梁 17、底板 18、前翼子板 19、前纵梁 20、前横梁 21、前裙板 22、散热器框架 23、发动机盖前支撑板
车身的骨架件和板件多用钢板冲压而成，车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置，一些要防止生锈的部位使用锌钢板，例如翼子板、车顶盖等；一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3毫米，大多数零件用材厚度是0.8～1.0毫米。
在轿车车身构造中，有些重要零件的位置涉及到车辆的整体布置、安全及驾乘舒适性问题，例如立柱。
一般轿车车身有三个立柱，从前往后依次为前柱（A柱）、中柱（B柱）、后柱（C柱）。对于轿车而言，立柱除了支撑作用，也起到门框的作用。
设计师考虑前柱几何形状方案时还必须要考虑到前柱遮挡驾驶者视线的角度问题。一般情况下，驾驶者通过前柱处的视线，双目重叠角总计为5～6度，从驾驶者的舒适性看，重叠角越小越好，但这涉及到前柱的刚度，既要有一定的几何尺寸保持前柱的高刚度，又要减少驾驶者的视线遮挡影响，是一个矛盾的问题。设计者必须尽量使两者平衡以取得最佳效果。在2001年北美国际车展上瑞典沃尔沃推出最新概念车SCC，就将前柱改为通透形式，镶嵌透明玻璃让驾驶者可以透过柱体观察外界，令视野盲点减少到最低程度（见本网“车海拾贝”沃尔沃SCC）。
中柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在中柱上还要装置一些附加零部件，例如前排座位的安全带，有时还要穿电线线束。因此中柱大都有外凸半径，以保证有较好的力传递性能。现代轿车的中柱截面形状是比较复杂的，它由多件冲压钢板焊接而成。随着汽车制造技术的发展，不用焊接而直接采用液压成型的封闭式截面中柱巳经问世，它的刚度大大提高而重量大幅减小，有利于现代轿车的轻量化。不过，有些设计师却从乘客上下车的便利性考虑，索性取消中柱。最典型的是法国雪铁龙C3轿车，车身左右两侧的中柱都被取消，前后门对开，乘员完全无障碍上下车。当然，取消中柱就要相应增强前、后柱，其车身结构必须要用新的形式，材料选用也有所不同。
后柱与前柱、中柱不同的一点就是不存在视线遮挡及上下车障碍等问题，因此构造尺寸大些也无妨，关键是后柱与车身的密封性要可靠。
刚度是汽车车身设计的指标，刚度是指在施加不致于毁坏车身的普通外力时车身不容易变形的能力，也就是指恢复原形的弹性变形能力。汽车在行驶过程中受到各种外力影响会产生变形，变形程度小就是刚度好，一般情况刚度好强度也好。刚度差的汽车，行驶在不平路面上就容易发出嘎吱嘎吱的响声。立柱的刚度很大程度上决定了车身的整体刚度，因此在整个车身结构中，立柱是关键件，它要有很高的刚度。
来源：1号机器人
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