《汽车制造工艺技术》课件 模块一项目三 任务1 汽车冲压材料

模块一汽车冲压工艺项目三任务1汽车冲压材料一、教学目标1.知识目标

（1）汽车冲压材料的基本要求；

（2）汽车各部件对材料的性能要求。（3）汽车冲压钢板分类、特性和应用。2.能力目标（1）具备操作冲压设备进行薄钢板的冲压能力；（2）具备操作冲压设备进行不同部件的钢板类型选择能力。

3.素质思政目标

安全意识、规范操作、严谨细致、吃苦耐劳、精益求精的思政精神二、教学重难点1.教学重点：汽车冲压材料的基本要求；2.教学难点：汽车冲压钢板分类、特性和应用。CONTENTS目录2汽车冲压材料的基本要求1汽车冲压钢板分类、特性和应用3汽车各部件对材料的性能要求5/27

1.概述汽车落料生产线组成单元？

2.分析冲压机工作原理？

3.描述汽车冲压生产线结构特点？复习一6/27新课导入二

冲压材料与冲压生产的关系十分密切，材料的好坏不仅决定车身覆盖件的性能，更直接影响到冲压工艺过程设计，影响到冲压产品的质量、成本、使用寿命和生产组织。因此，选择合适冲压材料对车身覆盖件冲压生产至关重要。7/27（一）汽车冲压材料基本要求

汽车冲压件主要以车身覆盖件、车架纵梁和横梁、车厢、车轮及制动盘为主，还有一些支撑件与连接件。由于每个冲压件的使用和工作条件不同，承受的负荷不同，所以对材料的要求有很大的差异。

冲压设备、冲压工装及冲压材料构成冲压三大要素，只有将它们良好地结合，才能得出质量优良的冲压件，因此合理选用汽车冲压材料是一项重要而复杂的工作。讲授新课三8/27讲授新课三9/27

讲授新课三（一）汽车冲压材料基本要求

汽车不同部位冲压件有不同的作用，对冲压件的材料有下列要求：

（1）强度高。行驶中应能保障乘员及货物的安全，这就需要车身覆盖件有足够的强度。（2）成形性好。车身覆盖件既要求强度高，又要求具有良好的成形性。（3）质量轻。汽车质量轻，可以减少尾气排放，降低油耗，可以缩短制动距离并减少碰撞惯性，同时也提高了汽车行驶的安全性。10/27

讲授新课三（4）耐腐蚀。耐腐蚀的车身覆盖件能承受城市酸雨、海边盐雾、大漠风沙、高原冰雪都会对车身造成损害。

（5）良好焊接性。一辆中型车的白车身大约有三四千个焊点，任何一个焊点失效都会降低整车的刚性、挠性等安全性指标。覆盖件材料具有良好焊接性是材料的重要指标之一。

（6）抗凹陷性。车身行驶经常承受泥石的迸溅，恶劣的气象条件如冰雹、严重沙尘暴扬起的沙石，都可能造成车身外表面局部凹陷，影响美观，甚至漆膜剥落，因此车身要具备良好的抗凹陷性。11/27

讲授新课三（7）表面光洁易涂装。覆盖件基材经表面处理后对漆膜要有良好的附着力，漆膜不易剥才能呈现其耐腐蚀和美观的双重功效。（8）不污染环境。覆盖件在加工过程最好不散发污染环境的气体。（9）可以再生。车身报废可以回收再利用。（10）质量均匀。板材厚度尺寸公差范围应尽量小。（11）供应渠道广。汽车覆盖件材料必须是有宽广的供应渠道。（12）价格合理。汽车车身成本约占整车成本的1/3，因此汽车覆盖件材料价格高低直接关系到汽车价格，必须保证其合理性。

12/27讲授新课三13/27

讲授新课三（二）汽车各部件对材料的性能要求

（1）汽车车身对材料的性能要求。汽车车身覆盖件外形复杂，成形复杂，但受力不大，因此要求材料具有成形性、张紧刚性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等。一般选用拉延性能优良的低碳冷轧钢板、超低碳冷轧钢板。成形性优异、强度更高的含磷冷轧钢板、高强度冷轧钢板、冷轧双相钢板、烘烤硬化冷轧钢板、超低碳钢高强度冷轧钢板以及其他涂镀层钢板。14/27

讲授新课三（二）汽车各部件对材料的性能要求

（2）汽车车厢零件对材料的性能要求。汽车车厢零件大都采用辊压成形工艺，对材料的成形性、刚性、耐腐蚀性和焊接性都有一定的要求。一般选用成形性能和焊接性较好的高强度钢板。通常，采用强度级别为300～600MPa高强度钢板和超细晶粒钢。15/27

讲授新课三（二）汽车各部件对材料的性能要求

（3）车架及一些支撑件对材料的性能要求。车架及一些用于支撑和连接的零部件，都是重要的承载件，大都采用模具成形工艺，要求材料有较高的强度和较好的塑性，以及疲劳耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。选用成形性能较好的高强度钢板、超细晶粒钢板（强度级别在300～610MPa）和超高强度板（强度级别在610～1000MPa）。16/27

讲授新课三

（三）汽车冲压用钢板分类

（1）按轧制方法分：冷轧钢板和热轧钢板。

（2）按冲压级别区分：普通冲压级、深冲级和超深冲级。

优碳热轧钢板可分为深拉延级（S）、普通拉延级（P）和冷弯成形级（W）。

冷轧钢板可分为超深冲拉延级（IF）、最复杂拉延级（ZF）、很复杂拉延级（HF）、复杂拉延级（F）、最深拉延级（Z）、深拉延级（S）和普通拉延级（P）。

（3）按强度级别区分：普通强度、高强度和超高强度钢板。17/27讲授新课三18/27

讲授新课三

（四）汽车冲压材料的特点

随着汽车车身轻量化设计的要求，质量轻、强度高、具有良好冲压成形性能的材料是汽车冲压材料发展的主要趋势。铝、镁合金材料使用比例逐渐增加，比如全铝合金车身。另外新型复合材料的用量也有增加的趋势，比如碳纤维车身等。目前，广泛应用的汽车冲压材料包括冷轧薄钢板和热轧钢板两类。其中，冷轧薄钢板应用于车身覆盖件的冲压；热轧钢板主要应用于车架大梁、车轮等受力大的结构件。19/27讲授新课三20/27讲授新课三铝合金优异的成形性、防腐性能、高导热和高导电性使其成为汽车轻量化中最具使用前景的金属奥迪A8全铝合金车身镁是比铝更轻的金属材料，密封只有铝的2/3，铁的2/9，钢的1/4镁合金方向盘骨架21/27

讲授新课三1.冷轧薄钢板

目前大批量生产中使用最多的就是冷轧钢板。冷轧薄钢板的厚度在0.15~3.2mm之间，汽车车身多采用0.6~0.8mm的薄板。这种薄钢板尺寸精度非常高，表面光滑，具有良好的力学性能和加工性，主要用于车身侧围板、顶盖、发动机盖、翼子板、行李箱盖、车门板和仪表板等外覆盖件，这些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面质量和焊接性能。22/27

讲授新课三1）一般冲压用薄钢板以前，汽车覆盖件都用低碳沸腾钢板（08F）和铝镇静钢（08AL）冲制。特别是对于成形要求不高的车身零件，采用铝镇静钢板仍然占多数。2）无间隙原子钢板（IF钢板）

目前已能大规模生产的第三代冷轧无间隙原子钢（IF钢板）可以满足高的塑性应变比、适当的应变硬化指数、高的伸长率、低的屈服强度。a.Ti-IF钢；b.Nb-IF钢；c.（Nb+Ti）-IF钢。23/27

讲授新课三3）汽车用高强度钢板为确保车身碰撞安全性和轻量化，用于汽车车身的高强钢板强度从440MPa级提高到590MPa级，车身结构件使用980MPa级超高强钢板，使用比例也在40%以上。

①外板用高强度钢板

汽车外板分为车门和侧面两类，车门外板的抗凹性要求很高，适用于车门外板等拉延成形主体部件，侧板适用于深冲成形性要求较高的部件。24/27

讲授新课三主要应用部件部件需要的性能适用材料TS级/MPa1.面板外板表面质量

门挡泥板侧板拉延刚性抗凹性耐蚀性BH钢板IF型高强钢板-340-4402.结构件

结构类部件冲击强度疲劳强度固溶强化型钢板析出强化型钢板440~980支架类部件刚性耐蚀性DP钢板TRIP钢板

3.加强件

门撞击梁结构RF薄板框架冲击强度疲劳强度DP钢板贝氏体钢板马氏体钢板780~147025/27

讲授新课三②车身结构件用高强钢板

对于侧面结构件、支架和车身底框等主要结构件来说，要求具备耐形变等特性。26/27

讲授新课三2.冲压用热轧钢板

汽车用热轧钢板的数量很大，载货汽车的用量约占钢板总重量的50%，但轿车用热轧钢板的数量很少，只占钢板总量的10%左右。

热轧钢板在我国按其厚度分为热轧薄板(厚度≤4.0mm)和热轧中厚板(厚度>4.0mm)。

按钢种可分为碳素结构用热轧钢板，如Q195-Q255钢种、08-35钢和65Mn钢等；低合金热轧钢板，如16MnL(含16MnREL)和宝钢生产的B320L、B420L和B510L等。27/27

讲授新课三

1）梁用热轧高强度钢板热轧高强度钢板主要用于载货汽车车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁以及制动盘等受力结构件和安全件。目前这些零件用热轧高强度钢板的抗拉强度分别为390MPa和510MPa，锰钢和锰稀土钢系列、硅钒钢系列、含钛钢系列和含铌钢系列。28/27

讲授新课三

2）型车轮用钢板

车轮是汽车重要的安全构件，它由钢板经过滚压和拉延成形或由异形断面型钢经滚圆、焊接、喷漆处理等一系列严格制造工艺而制成。滚型车轮用钢板将成为汽车用钢板的重要品种之一。29/27

讲授新课三3.激光拼焊钢板为了减轻车身质量，提高装配精度，增加车身刚度，降低成本，一种克服传统分离成形方法和整体成形方法缺点的生产形式——拼焊板冲压成形。采用激光拼焊板可以节省钢材，节省工时，焊接质量大大提高。30/27

讲授新课三目前激光焊接钢板毛坯已经广泛应用于汽车车身的生产中。越来越多的典型结构件诸如纵梁、门内板、保险扛、加强板在冲压工序均使用激光拼焊板。平均每辆车有2件或3件使用激光拼焊技术，整车的抗碰撞性能大大提高。31/27

讲授新课三

（五）车身非金属材料

随着非金属材料的迅猛发展和汽车轻量化的要求，非金属材料已越来越多地应用在汽车上。车身用非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃、树脂等。塑料质最轻，耐腐蚀，成型工艺简单，低廉的价格更具有显著的优势。汽车塑料车灯灯罩32/27

讲授新课三

（六）复合材料

复合材料在汽车上使用的越来越多，车身外板零件如挡泥板、发动机罩、车顶盖、行李箱盖等，车室内零件如变速杆、发动机壳、侧门框装饰、风窗窗框等。复合材料在汽车中的应用33/27

讲授新课三

（七）冲压材料的成形性能

成形性能是指钢板在一定条件下，能够成形出具有所需要的合格零件的能力。冲压材料的成形性能直接关系到成形质量和工艺的可实现性。薄板冲压成形过程分为拉深和胀形。拉深是指模具给板料边缘部分所施加的压紧力仅仅是为了防止零件不产生翘曲，板料可向凹模内自由流动，变形只发生在板料的边缘部分；胀形是指冲压过程中通过上、下模具或模具上的加强筋将板料压紧，使板料不能自由地向冲头部位流动，变形只发生在冲头的周围。冲压成形工艺划分为深拉深、胀形一深拉、浅拉深、弯曲和翻边成形五大类。34/27

讲授新课三

序号

成形类别性能指标和试验方法主要指标重要指标试验方法1深拉伸成形类γ值η值、伸长率深拉伸试验（LDR值）2胀形-拉伸成形类η值、ν值伸长率锥杯试验（CCV值）3浅拉深成形类伸长率、屈服伸长η值锥杯试验（CCV值）4弯曲成形类屈服强度伸长率锥杯试验（CCV值）5翻边成形类伸长率屈