汽车车身制造工艺学

第一章冲压工艺概论塑性变型或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。冲压三要素：板料、模具、冲压设备。冲压工艺特点:1．生产效率高，操作简便，便于实现机械化与自动化。2．冲压量稳定，具有较高的尺寸精度3.冲压工艺能制造出其他金属加工方法所不能或难加工的，形状复杂的零件4.冲压加工一般不需加热毛胚，也不像切削加工那较好，为后续表面处理工序提供了方便条件6.冲压件有较好的互换性。冲压工序分类:1分离工序：使冲压件或毛胚在冲压过程中沿一定的轮廓分离，同时冲压零件的分离断面要满足一定的断面质量要求。2成形工序：板料在不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形，获得所需求的形状和尺寸的零件。冲压工序四个基本工序：冲载（包括冲孔、落料、修边、剖切）弯曲、拉伸、局部成形冲压加工对材料性能的要求1冲载加工用于冲载加工的材料，应具有足够的塑性和较低的硬件，这有利于提高冲载件的断面质量和尺寸精度。2弯曲加工用于弯曲成形的材料，要求具有足够的塑性、较低的屈服强度和较高的弹性模量。异性系数，而硬度高的材料则难于进行拉深成形。小，可以忽略不计，即：=0123屈斯加屈服准则米塞斯修正：某点的等效应力达到某临界值，材料就开始屈服。力学性能指标对冲压性能影响：1屈服极限：趋向小的时候，变形抗力小，不易起皱，回弹小，贴模性、定形性好2屈强比：趋向小的时候，易产生塑形变形，不易破裂，提高拉伸极限3屈服<=X<=强度4硬化指数：趋向大的时候，冲压成形性能好5厚向异性系数：趋向大的时候，板材抵抗变薄的能力越强6板平面各向异性系数：小点好板料的尺寸精度和表面质量对冲压性能的影响板料的尺寸精度对冲压性能影响最大的是板料的厚度公差。对板料的表面状况有如下要求1、表面光洁2、表面平整3、表面无锈冲压用钢板的类型：按刚得品质分，普通碳素钢、优质碳素结构钢、低合金高强度钢板。第二章冲裁工艺冲裁:利用冲裁模在压力机上使板料一部分与另一部分分离的冲压分离工序.它包括冲孔、落料、修边、切口等多种冲压分离工序落料:从板料上冲下所需形状的零件或毛坯.冲孔:在工件上冲击出所需形状的孔.冲裁断面的三个特征区:圆角带,光亮带,断裂带.塑性好的材料,光亮带大,断裂带小.圆角带、光亮带三部分在冲裁件断面上必然存在。增加光亮带高度的关键:是延长塑性变形阶段，推迟裂纹产生，这可以通过增加金属的塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。提高断面的光洁度和尺寸的精度,可以采取的措施:增加光亮带,修正工序冲裁间隙:间隙是指凸，凹模刃口工作部分尺寸之差。冲裁间隙的影响精度、冲模使用寿命和冲裁力均有不同程度的影响。1.对冲裁件质量:匀:晓得一边形成光亮带,大的一面形成很大的塌角。间隙过小:上下两面裂纹不重合,隔着一定的距离,互相平行,最后在基建形成毛刺和层片,并产生两个光亮带；间隙合适:裂纹重合,断面光洁,略带斜度.。间隙过大:对于薄料会使材料拉入间隙中,形成拉长的毛刺,对于厚料则形成很大的塌角.2.对冲裁件尺寸精度落料制件尺寸小于凹模口尺寸,冲孔尺寸回大于凸模尺寸.3.对冲模寿命影响：大或小（磨损加剧）都减寿命4.对冲裁时各种力的影响：大力小反之刃口尺寸确定原则（5点）1落料凹模设计基准；冲孔凸模设计基准2磨损规律：凹模趋于落料件做小极限3凸凹模保证合理间隙间隙由基准件以外的件尺寸获得4凸凹模的制造公差与冲裁件尺寸精度适合5考虑模具制造的特点围内，是模具制造难度增加。主要用于冲裁件的形状简单、间隙较大、精度较低择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。凸凹配合别加工作，保证间隙在Zmin~Zmax之间。从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶。F卸=K卸F平，F推=nK推F平，F顶=K顶F平式中K卸——卸料力系数K推——推件力系数K顶——顶件力系数n——梗塞在凹模内的冲裁件数（n=h/t）h——凹模直壁洞口的高度对冲模的要求1.冲模应有足够的强度、刚度和相应的形状尺寸精度；2.冲模的主要零件应该有足够的耐磨性及使用寿命；3.冲模的结构应该确保操作安全、方便、便于管理与维修；件质量稳定；5.为使冲模上下运动准确，需要有导向装置；周期，降低成本；相适应。第三章弯曲工艺冲压成形工序称之为弯曲。毛坯的长度：根据应变中性层的定义，毛坯的长度等于中性层的长度。应变中性层位置用曲率半径p表示P=r+xt凹模）拉伸，内区（近凸模）压缩回弹现象引起弯曲件形状和尺寸大小改变回弹现象引起弯曲件形状和尺寸大小改变弯曲件质量问题：回弹、弯裂、偏移1材料的机械性能2相对弯曲半径r/t3弯曲零件的形状4模具间隙，间隙大，回弹大。5弯曲校正力，越大，回弹越小。6弯曲方式a无底凹模自由弯曲大回弹b有底凹模校正弯曲小回弹1材料的机械性能（材料的某项数值越大，弯曲回量也越大。材料的应变硬化指数n值越小，弯曲回弹量也越大）2相对弯曲半径r/t（当相对弯曲半径r/t减小时，回弹量的变化a相应减少）3弯曲零件的形状（弯曲零件的形状越复杂，相互制约作用越大）4形弯曲模的凸、凹模间隙越大，卸载后零件的回弹也越大）56弯曲方式a无底凹模自由弯曲大回弹b有底凹模校正弯曲小回弹(板料在曲回弹量小)校正法（4）拉弯法减少回弹。在弯曲零件的变形区压制合适的加强筋）（2）补偿法（3）校正法（迫使变形区内层纤维切向产生拉伸应变）作用下，应力应变分布趋于均匀一致，这样，卸载后，内，外层纤维的回弹趋势弯裂现象和弯曲成形极限r/t，的减小，弯曲变形程度逐渐增大，外层纤维的最大拉伸变形也不断增大。当r/t现象。此时弯曲变形达到极限的状态。成为偏移。防止偏移的措施：1.拟定工艺方案时，可将弯曲件不对称形状组合成对称形状，然后再切开2.在模具设计时采用压料装置3.要设计合理的定位板（外形定位）或定位销第四章拉深工艺压成形工序。拉深成形的实质就是使坯料逐步收缩为零件筒壁的过程。1.凸缘（法兰）区域的应力状态，并在径向和切向分别产生伸长和压缩变形，板厚有增加，凸缘外边缘处板厚增加最大大使凸缘失稳而拱起，即形成“起皱”现象。2.凹模圆角区域当凸缘材料向凹模腔内流动进入凹模圆角区域时，材料在凹模圆角区域的边界的应力状态为径向受拉、切向和厚向受压；应变状态为径向拉伸、切向压缩、厚度减薄。3.筒壁区域由于凸、凹模的间隙（单边间隙）略大于材料厚度，材料被拉入凹模腔内转化为态和轴向伸长、厚度变薄（筒底变薄而筒顶增厚）的平面应变状态。4.凸模圆角区域厚向为压应力；应变状态也是三维的，径向和切向拉伸变形，厚向压缩变形。在凸模圆角处稍上一点的地点是筒壁变形最严重的地方的“危险”断面，拉深件的拉裂破坏多在此处发生。5.筒底区域伸变形，使筒底区域的变形程度很小，通常其拉伸变形量为1%～2%，厚度减薄量为切向和径向受拉的平面应力状态；应变状态是三维的，切向与径向均为拉伸变形，厚向为压缩变形。拉深件质量问题：起皱，拉裂，表面划伤，形状否扭，回弹起皱：凸缘部分由于切向压应力过大造成材料失稳，使得拉伸件沿凸缘切向形状高低不平的皱纹。屈服应力越大，t/(Dt)越小，则越易起皱。此外材料的弹性模量s越小，抵抗失稳的能力越小。起皱影响表面质量，尺寸精度，增大拉深变形力甚至拉裂。、采用反拉深、采用拉深筋、采用软模拉深、采用锥形凹模拉裂：筒壁处所受拉应力超过了材料的强度极限点）合理选用材料、正确确定凸凹模圆周半径、合理选取拉深系数、正确进行润滑盒形件与圆筒形件拉深成形异同:在变形性质上是一致的，变形区的材料都是在拉、压应力状态下产生塑性变形。不同点，盒形零件拉深变形时，沿变形区周边这种不均匀变形程度也不同。第五章、局部成形工艺的半成品）的形状和尺寸的冲压成形工序称为据不成形。件的冲压成形的方法。常用胀形：起伏胀形、圆柱形毛坯（或管形毛坯）的胀形、平板毛坯的胀形外缘翻边：内凹外缘翻边，外凸翻边由凹外缘翻边：用模具把毛坯上内凹的外缘翻成竖边的冲压方法。用“集中法”修正：这样两侧先受力，把料向中间靠拢。外凸外缘翻边：用模具把毛坯上的外边缘翻成竖边的冲压加工方法。扩散第六章汽车覆盖件冲压工艺面零件（外覆盖件）和内部覆盖件。序、完成大部分形状。修边：切除拉深件的工序补充部分。翻边：覆盖件边缘的竖边成形，冲孔：加工孔洞尽可能一道拉深工序成形2拉深深度应尽可能平缓3形变形45覆盖件的焊接面不允许6覆盖件上的孔在拉78坯料送进和拉的内表面与坯料发生干涉时，有必要在模具内设置导向装置工艺切口5）变形阻力与拉深筋合理拉深原则垢时接触面保持大，接触面保持冲模中心）3）压料面各部位进料阻力均匀影响到拉深成形，以及拉深后修边、整形、翻边等工序的方案确定工艺补充部分考虑的问题1）拉深深度尽量浅2）尽量采用垂直修边3）工艺补充部分尽量小4）定位可靠5）拉深条件那一部分柸料。1压料面是覆盖件本身凸缘面；2压料面是由工艺补充部分组成修边后切除。无压紧时褶皱塑流阻力流动顺利;2合理选择压料面与拉深方向的相对位置；4凹模是凸仓的要求工艺孔和工艺切口（作用、条件、制法、布置原则）的修边线以外，以便在修边工序中切除，而不影响覆盖件形体切出-它充分利用材料的塑性工艺切口布置原则：1.切口应与局部突起周缘形状相适应，以使材料合理流动缺陷；而且修边后可获得良好的窗口翻边孔缘质量3.切口的切断部分应邻近突起部边缘或容易破裂的区域4.切口数量应保证突起部位各处材料变形趋于均匀。变形阻力与拉深槛阻力：1.材料的塑性流动阻力2.弯曲阻力3.摩擦阻力影响拉深变形阻力的因素：1.凹模口形状2.拉深深度3.拉深件侧壁形状4.压料力5.凹模圆角半径6.润滑条件7.压料面面积2.调节材料的流动情况3.扩大压料力德调节范围4.可以降低对压料面的加工光洁度要求，这便降低了大型拉深模的制造工作量，提高压料面的寿命5.纠平材料不平整的缺陷而在凹模压料面上开出相应的槽）2.拉深槛（拉深槛的剖面呈梯形，类似门槛，安装于凹模的洞口）不设拉深筋(2)相邻筋的位置与凸圆弧保持8°~12°夹角关系求将两相邻侧面挤过来的多余材料延展开，保证压边面下的毛坯处于良好状态。布置方法(1)沿凹模口不设筋(2)在离凹模口较远处设置两条短筋5.直线段:要求补偿变形阻力不足布置方法根据直线长短设置1~3塔形分布：短者少设）第九章车身装焊工艺焊接的实质：利用局部加热或局部加压,或兼用之使被连接处的金属熔化或达到塑性状态,以促使两金属的原子相互渗合并接近到一定的金属晶格的距离,原子间的结合力使两金属构件接成一体.成本、生产周期及材料加工性能。形接头和搭接接头四种，其次还有弯边接头、锁底接头、套管接头及斜形接头。的时间，而且在焊接加热或冷却受热均匀，易产生裂纹。太薄，易过热烧穿。3、减少交叉焊缝。4、避免将焊缝布置在结构应力集中处。地接近工件，进行焊接装配工作。的一种方法。形成电阻焊接的条件：电极压力和焊接电流电阻焊分类：点焊，缝焊，凸焊，对焊电阻焊特点：质量好，生产率高；省材料成本低劳动条件好无有害气体和强光操作简单易自动化设备费用高投资大电力网供电功率大焊接尺寸形状受限影响焊接的因素1焊接表面的清理2零件装配3点焊分流与焊点间距4不同的厚度板和多层板的焊接电焊的焊接循环：预压—焊接—锻压—休止焊接工艺性基本原则：材料的物理性能；不产生飞溅；产品结构与质量要求二氧化碳气体保护焊：利用CO2气体作保护气的气体保护电弧焊特点：氧化性；气孔；飞溅热量少，焊接速度高，接头热变形和热影响区小，熔池形状深度比大，组织细，韧性好，易在线质量监控和自动化生产，经济效益显著方存在着一个蓝色的等离子云，它伴随着小孔而产生。必须采取措施抑制等离子云。焊接过程中克服等离子云影响的最常见方：通过喷嘴对熔池表面吹惰性气体第十章车身装焊夹具总成。检验夹具车身装焊夹具分为：合件装焊夹具、分总成装焊夹具、车身总成装焊夹具装焊夹具要求：1.保证焊件焊后几何形状和尺寸精度符合图纸和技术要求，特别是车身的门窗等孔洞的尺寸和形状2.使用时安全可靠3.便于施工和操作4.容易制造和便于维修5.降低夹具的制造成本6.为了得到稳定的焊接质量，要求将夹具设计成可翻转式，对电阻焊夹具的选材尽量少用磁性物质材料定位基准及定位基准选择要求：准面，尽量避免选择曲面，否则夹具制造困难装配用孔和工艺孔。3.应当尽量选择零件或部件的设计基准作为定位基准。本工序的定位基准。定位销：把一短段角钢装焊到长的角钢上支承板：分平面和曲面两种。平面支承板主要用于工件定位表面是平面的场合，其形式可与一般夹具设计用的支承板相同或类似。如果工件的定位表面是曲面，则要用曲面支承板定位。的定位。角尺实质上就是最简单的样板。胎膜与样板有相同点也有不同点板的主要不同点。夹紧件的作用1用于实现工件的可靠定位2用于实现工艺反变形3用于保证工件的可靠变位4用于消除工件的形状偏差夹紧力三要素1夹紧力的大小2夹紧力的方向。夹紧力的方向一般应垂直首要定位基准，夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力。3夹紧力的作用点驾驶室的门支柱和内盖板点焊用的装焊样板板用铝板制造，重量仅1.6KG。门支柱靠其外形及限位器固定座来定位，内盖板有孔洞，以便进行点焊和减轻样板重量。车身总成的装配焊接夹具可以分为一次性装配定位夹具与多次性装配定位夹具。(1)一次性装配定位的总装夹具：一次性装配定位的总装夹具是指