工艺技术-钣金件工艺性概述(ppt 43页)

工艺性基础课程 主讲人： 工艺性基础课程 授课学时 ： 2学时 课程任务 ： 1.了解 钣金件的工艺性概念； 2.认识 车身钣金件的四大工艺； 3.掌握 设计中四大工艺对钣金件约束参数。 主要内容： 本课程主要介绍了钣金件对钢板材料的要求和 钣金件所要适应的四大工艺 课程情况总体简介 工艺性基础课程 第一章 钣金件对钢板的要求 第二章 钣金件的冲压工艺性 第三章 钣金件的焊装工艺性 第四章 钣金件的涂装和总装工艺性 总目录 工艺性基础课程 钣金件的工艺性： 汽车车身是一个形状复杂的空间薄壁壳体，其主要零部 件均由钢板冲压、焊接而成，同时又是内外饰、电器、动力 、底盘的载体；所以车身必须有良好的冲压焊接工艺性，和 良好的漆面附着力，又要能方便地装拆其他零件。 钣金件的工艺性主要表现在钣金件的冲压性能、焊接装 配性能、涂装性能、操作安全性、材料消耗和对材料性能的 要求。 第一章 钣金件对钢板的要求 1.冲 压 加工 对 冲 压 件材料的要求 1） 对 材料性能的要求。 用于冲裁加工的零件， 应 具有足 够 的塑性和 较 低的硬度有利于提高冲裁件 的断面 质 量。 用于弯曲成型的材料，要求具有足 够 的塑性、 较 低的屈服 强 度和 较 高的 弹 性模量。 用于拉伸成型的材料，要求具有足 够 的塑性、低的屈服点和大的厚向异性 系数，而硬度高的材料 难 于拉伸成型。 第一章 钣金件对钢板的要求 1.冲 压 加工 对 冲 压 件材料的要求（ 续 ） 2） 对 材料表面 质 量的要求。 板料的尺寸精度 对 冲 压 性能影响最大的是厚度公差。板料 过 薄 则 回 弹难 于 控制，或出 现压 不 实现 象；板料 过 厚会拉 伤 制件表面， 缩 短模具寿命，甚至 损 坏模具和 设备 。 表面光 洁 。不 应 有气泡、 缩 孔、划痕、麻点、裂 纹 、分 层 等缺陷。否 则 因 应 力集中而破裂。 表面平整 。如果表面瓢曲不平，在剪切或冲 压时 容易因定位不 稳 而出 现废 品 ，在冲裁 时 会因板料 变 形展开而 损 坏模具；在拉伸 时 可能使 压 料不均影响材 料的流向而引起开裂或起 皱 。 表面无 锈 。 如果有 锈 不 仅对 冲 压 不利， 损伤 模具，而且后 续 的 焊 接和涂装。 第一章 钣金件对钢板的要求 2.材料的 质 量 对 冲 压 性能的影响 1）力学指 标对 冲 压 性能的影响。 屈服极限 s 。屈服极限小，材料容易屈服， 则变 形抗力小， 产 生相同 变 形 所需的 变 形力小。 压缩变 形 时 ，不易起 皱 。弯曲 时变 形回 弹 小。 屈 强 比 s /b。小 则 容易 产 生 变 形不易破裂，从开始 产 生屈服到拉裂有 较 大 变 形空 间 。 延伸率 。指 试样 拉断 时 的延伸率， 试样 开始 颈缩时 的延伸率称均匀延伸率 。均匀延伸率 值 越大，表明板料的冲 压 成型性越好。 第一章 钣金件对钢板的要求 2.材料的 质 量 对 冲 压 性能的影响（ 续 ） 1）力学指 标对 冲 压 性能的影响。 硬化指数 n。硬化指数 n又称 n值 ，亦称 应变刚 指数，它表示在塑性 变 形中材料 的硬化程度。在延 长类变 形中， n值 越大表明材料加工硬化 严 重， 变 形增 长 大，从而使 变 形 趋 于均匀， 变 薄减小，厚度均匀，表面 质 量好零件不易 产 生 裂 纹 。所以 n值 越大，冲 压 性能越好 .一般 为 0.18以上。 厚向异性系数 r。由于 钢 板 结 晶和板材 轧 制 时 出 现纤维组织 等因素，板料的 塑性会因方向不同而出 现 差异， 这 种 现 象称各向异性，厚度方向的异性称厚 向异性。 r1时 ，板料 宽 度方向比厚度方向容易 变 形，即不易 变 薄或增厚。增 大 r值 板料不易拉裂。 板平面各向异性系数 r。 由于 r会增加成型工序的材料消耗等生产中尽量降低 r值 。 第一章 钣金件对钢板的要求 2.材料的 质 量 对 冲 压 性能的影响（ 续 ） 2）化学成分和金相 组织对 冲 压 性能的影响。 钢 中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑性降低，脆性增加， 导 致冲 压 性能 变 差。其中碳 对 材料的塑性影响最大，含碳量不超 过 0.05%-0.15% 的低碳 钢 具有良好的塑性。 车 身覆盖件大多采用 这 种 优质 碳素 钢 。 钢 板金相 组织 的晶粒大小也直接影响冲 压 性能。晶粒不均最易引起裂 纹 。粗 大的晶粒在冲 压时 会在制件表面留下桔皮，影响表面 质 量。 过 小的晶粒会使 钢 板的塑性降低，在 变 形中的硬化作用下，会使材料的硬度、 强 度增加，容 易造成冲 压 件开裂、回 弹 、扭曲或起 皱 。 第一章 钣金件对钢板的要求 3.材料的种 类 08Al 冲 压 件 低碳 钢 （ ST） DC01、 DC03、 DC04、 DC05、 DC06冲 压 件 冲 压 用： BLC、 BLD、 BUSD、 BUFD、 BSUFD 冲 压 件 高 强 度： BP、 DP、 BH、 BLa、 TRIP、 SAPH 冲 压 件、 结 构件 冲压 ： 第二章 钣金件的 冲压工艺性 室温下用压力机和模具使钢板材料分离或塑性变形。 分离工序： 成形工序： 落料、冲孔、剪切、切口、切边、剖切 弯曲、拉深、翻边、胀型、整型等 分类： 拉伸工艺、冲裁工艺、弯曲工艺 第二章 钣金件的 冲压工艺性 2.垂直型冲孔：是指冲模刃口（凸模和凹模）随上模的上下运动在竖直方 向上进行冲孔。模具结构最简单，垂直于覆盖件的型面进行冲孔，最容易 保证冲孔质量，应优先选择。 3斜面上冲孔：由于产品某些功能要求不得不在斜面上设计冲孔。一般要求为 ： 当冲孔直径 d5 时， 5 ；当 5 d15 15 ； 当 15 d 20 时 20 ； d 20 时， 25( 但最大的 不大 于 30 ， 为孔径中心线（即冲孔方向）与型面方向的夹角 )。 冲裁工艺性： 一 .覆盖件上冲孔方向的选择 ： 1.一般情况下，冲孔应尽量设计在一个面上，不要横跨二个面，已改善模 具刃口的寿命。 第二章 钣金件的 冲压工艺性 4.横跨两个面上的冲孔：因某些功能要求必须分别在两个面上冲同一个 孔时。则要留有接刀口尺寸，一般为 0.7 1 （如门内板锁孔）。 二、普通冲裁件最小冲孔尺寸 由于受到凸模强度的限制，冲孔时孔的尺寸不宜过小。自由凸模和护套 凸模冲孔的最小尺寸见表 材料 圆 形 矩形 硬 钢 1.3t 1.0t 软钢 1.0t 0.7t 注： t为 料厚 第二章 钣金件的 冲压工艺性 三、 普通冲裁件冲孔间距和孔边距 冲孔边缘离外形的距离（孔边距）过小时影响冲件的质量甚 至模具刃口，冲裁件的孔间距在复合模中直接影响凹模刃口间的强 度和凸模的紧固方式。冲裁件的孔与孔之间，孔与边之间距离 A2t ，并不小于 3-4mm 第二章 钣金件的 冲压工艺性 四、普通冲裁件孔壁距 在弯曲件和拉深件上冲孔，孔的边缘与工件直壁之间应保持一定的距离 ，能有效地防止凸模单边受力。孔壁距要求见图 4-4 第二章 钣金件的 冲压工艺性 五、普通冲裁件圆角半径 冲裁件直线、曲线连接成各种形状时，连接处一般应有合适的圆角 半径。冲裁件的最小圆角半径件见下表 4-12 工序 线 段 夹 角 软钢 落料 90 0.25t r+2t 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、弯曲件的结构（续） 4 防止弯曲根部裂 纹 的工件 结 构 在局部弯曲某一段 边缘时 ， 为 避免弯曲根部撕裂， 应 减小不 弯曲部分的 长 度 B， 使其退出弯曲 线 之外，即 br （ 如上页图 a） ， 或 在弯曲部分与不弯曲部分之 间 切槽 ， 或在弯曲前冲出工 艺 孔 。 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、弯曲件的结构（续） 5 弯曲件孔 边 距离 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、弯曲件的结构（续） 当 t2mm时， 当 t2mm 时， 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、弯曲件的结构（续） 6 增添 连 接 带 和定位工 艺 孔 增添连接带和定位工艺孔的弯曲件 拉深件的工艺性 一般： 第二章 钣金件的 冲压工艺性 一、拉深件的公差等级 拉深件壁厚公差要求一般不应超出拉深工艺 壁厚变化规律 。 拉深件的尺寸精度应在 T13级以下 ，不宜高于 IT11级。 据统计，不变薄拉深， 壁的最大增厚量约为（ 0.2 0.3）； 最大变薄量约为（ 0.10 0.18） （为板料厚度） 1拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。 2需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允 许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。 3在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜 度。 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、拉深件的结构工艺性 4拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足 ： +0.5（或 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、拉深件的结构工艺性（续） 5拉深件的底与壁、凸 缘与壁、矩形件四角的 圆角半径应满足： + 0.5）。 ， 2， 3。 否则，应增加整形工序。 6拉深件不能同 时标 注内外形尺寸 ； 带台阶的拉深件，其高 度方向的尺寸标注一般应以底部为基准。 第二章 钣金件的 冲压工艺性 二、拉深件的结构工艺性（续） 带台阶拉深件的尺寸标注 用于拉深的材料一般要求具有较好的塑性、低的屈强比、 大的板厚方向性系数和小的板平面方向性。 第二章 钣金件的 冲压工艺性 三、拉深件的材料 第三章 钣金件的 焊接工艺性 车身结构设计时，除了要考虑零件的冲压工艺性外，还 要考虑零部件的焊装工艺性，影响装焊工艺性的主要因素有 部件分块、接头型式、焊点布置和其他一些工艺性问题。 焊接结构工艺性 焊接结构工艺性是指钣金结构件在焊接夹具上组合拼装后，实 施焊接的难易程度。零件良好的焊接结构应能满足材料较省、工序较少 、夹具加工较易、寿命较高、操作较方便及产品质量稳定等要求。 第三章 钣金件的 焊接工艺性 一、部件分块 车身覆盖件的分块，应该在冲压工艺允许的前提下，零件越少越 好，这样可以减少焊接面和装配误差。 车身上所有的孔洞，如门框和前后风窗框都是非常重要的装焊部 位，要求这 些门框洞尽量采取整体结构，若孔洞部分采用双层结构，则 至少一层为整体结构，以减少装焊误差。 二、结构的工艺性 在焊接结构设计时，应该贯彻 “对称地布置焊缝、焊点，并避免汇 交、聚集、重迭，次要的焊缝、焊点可中断，主要的焊缝、焊点应连接 。 1.点焊接头形式及焊接空间 在零件设计时，点焊接头应尽可能设计成敞开式 ,同时还要考虑周 边空间，以保证焊钳能够接近。（附图 5-1点焊接头形式） 第三章 钣金件的 焊接工艺性 敞 开 式 半 敞 开 式 封 闭 式 图 5-1点焊接头型式 2.焊接边宽度 两个（或三个）相焊接零件的焊接边重叠部分的直边宽度 ,一般 应不小于 13mm，且相焊接零件的焊接边要平齐。因冲压或装配等工 艺要求，允许 1-2个焊点焊接处焊接边的宽度为 10-13mm。具体参照表 5-1及图 5-2（若板材为不同厚度组合，按较薄的板选取）： 第三章 钣金件的 焊接工艺性板厚 (最薄板 )tmm 焊 点直径 dmm 焊 点到 边缘最小距离 fmm 焊 接 边 最小 宽 度mm0.6-0.79 5.0-6.0 5 10 0.8-1.39 5.5-6.5 5-6 10-12 1.4-1.99 6.0-7.0 7-9 14-18 2.0-2.49 6.5-7.5 9-10 18-20 表 5-1电阻点焊的焊点尺寸 3.覆盖件焊接面要求平整，不允许存在皱折、回弹等质 量问题。 4. 覆盖件的焊接面要尽量布置在平直面上，非焊接面 要留足够的空间，以免零件间相互干涉。 第三章 钣金件的 焊接工艺性 5 焊点间距的合理性 在实际生产中，当焊接小尺寸零件时，可参考表 5-2中的数据。在焊接大 尺寸零件时，点距可以适当加大，一般不小于 40-50 mm。在有些非受力 的部位，则焊点的距离还可以加大到 70-80 mm。 板厚 t、焊点直径 d、设计时可选取的最小焊点直径 dmin及焊点间的最小 距离 e，详见图 5-3、 5-4、 5-5及表 5-2。若板材为不同厚度组合，按较薄 的板选取。特殊情况下必须超出表 5-2规定设计点焊接头时应经与客户工 艺人员商讨。 表 5-2 电阻点焊的焊点尺寸 板厚 (最薄板 ) t mm 焊 点直径 d mm 最小 焊 点直 径 dmin mm 二 层 板 焊 点 间 最小距离 e mm 三 层 板 焊 点 间 最小距离 e mm 0.6-0.79 5.0-6.0 3.5 12-16 15-20 0.8-1.39 5.5-6.5 4.0 16-25 20-32 1.4-1.99 6.0-7.0 4.5 25-40 33-50 2.0-2.49 6.5-7.5 5.0 40-50 50-63 6点焊零件的板材层数及料厚比 点焊零件的板材的层数一般为 2层，最多三层，点焊接头各层板材的 料厚比应在 1/33 之间。 如因结构要求确需 3层焊接，首先应检查料厚比，如果合理可以焊接 ，如果不合理，应考虑开工艺孔或工艺缺口，错开焊点，以保证点焊 处料厚比在允许的范围内。 7零件定位、夹紧是否方便可靠 在零件的设计时，应考虑合适的焊接夹具定位孔和定位基准面，以便设 计制造低成本、高质量的焊接定位夹具。尽量利用凸包、切口来代替样板 定位。这不但能方便操作和提高效率，而且有利于产品质量的提高。 8 CO2气体保护焊焊接加工工艺 a 检查焊接空间是否合理。焊接间隙最大应在 0.50.8MM 。 b 检查可见区域内焊接处是否开有塞焊工艺孔及凹坑，以保证焊接后 有较好的外观质量。塞焊工艺孔尺寸一般取 10左右。 三、其他装焊的工艺性 1.对于某些有外观有求的车身外覆件，其点焊表面不允许有凹坑，在产 品结构设计中，应考虑在固定点焊机上或采用单面焊枪来完成焊接，所要求 的表面应能与下电极相接触。因为这时采用大平面的电极，以而使点焊凹陷 不明显。 2.焊接辅具的选用 在车身装焊工艺中，由于结构形式不同，需使用各种各样的焊接辅具（ 如焊钳），选用这些焊接辅具的品种，尽量利用标准的或适用的焊接辅具 也是衡量车身结构工艺性的一项内容。（如大批量生产中采用大焊钳来焊 接某个件，而在小批量生产中，这焊钳是不经济的，应尽量采用适用的焊 接辅具或其它方法。） 3标准件的使用 在车身上要尽量采用相同的标准件（焊接螺母、螺钉）。以利于减少装焊 工艺的工种和管理工作。 车身涂装是对汽车车身起防腐烛保护作用和装饰作用。车身涂料涂在车身表面时 ，能生成坚韧、耐磨、附着力强，具有各种颜色和防锈、耐潮湿、耐高温等多种 功能的涂膜。还有些涂料还能起防震，隔热作用。 一、涂装前车身工艺要求 1.检查白车身的焊接质量、外覆盖件的表面质量是否符合图纸要求。 2.检查各开闭件总成、车身本体、骨架构件上，应有涂装工艺孔、眼或 相应的切口，应齐全、面积足够。 在车身零部件的最低位置处，应开设不同形状、面积足够大的流水（液 ）孔、眼或者相应的工艺切口，以便在实施涂装前，采用机械处理和酸洗 磷化处理的方法，去除油污、锈蚀、焊渣等，其表面应达到清洁、无锈、 不挂水珠等要求。并使这些化学溶液能顺利地从这些工艺开口中流出去。 3.进入自动化的涂装流水线前，完成涂装前的准备工作： 发动机盖与车体简单铰接后，用铁钩固定住。呈一定的开启状态。 车门总成或推拉门总成与车门框简单铰接后，用铁钩固定住，呈约 1/4的开 启状态。 行李箱盖与后围框简单铰接后，用铁钩固定住，呈约 1/6的开启状态。 铰接后的 “四门二盖总成 ”，将一起进入酸洗、磷化、电泳浸漆流水线 ,有规律地起 伏、流转、运行。这些化学溶液和油漆液体能迅速方便地从车身构件的工艺切口处 流入流出。而不会滞留在车身构件的内部。不然的话，将会影响车身的油漆质量的 。 二、 涂装工艺要求 1前处理工艺 焊装后 清理 脱脂 水洗 表调 磷化 水洗 钝化 去离子水洗 磷化膜特点：磷比例越高，与阴极电泳配套性能越好 。 2.车身底漆工艺 底漆是直接涂布在经过表面处理的车身表面上的第一道漆。是 每个涂层基础，它对车身防锈烛和整个涂层的经久耐用起主导作 用。如电泳底漆，涂层厚度 20m. 阴极电泳底漆适用于轿车车身的底漆涂装（ TQ2甲），阴极 电泳底漆所用的成膜聚合物是阳离子型树酯。最常用的树酯有环 氧树酯和聚酰胺树酯等。 3.车身中涂和面漆工艺 要求具有极优良的装饰性 ,耐候性和耐水性 , 适应于各种气候 条件 .要求面漆漆膜外观 :光滑平整 ,无颗粒 ,光亮如镜 ,光泽不低于 90(高级轿车 ). 中涂层是在底漆的基础上进行喷涂，中涂层厚度 =40