03汽车车身构造与修复第三部分

第三部分汽身制造工艺一、车身冲压工艺基础情境一：车身冲压1．车身冲压概述车身冲压是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。都是经冲压成形持术正向精密、多功能、高效节能、安全清洁的行产方向发展。它的工艺水平及质量，在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。汽车冲压工艺技术切开是将材料沿敞开轮廊局部而不是完全分离的一种冲压序。被切开面分离的材料位于或基本位于分离前所外的平面上。反拉深是把空心工序件内壁外翻的一种拉深工序。VS2．冲压工艺术语（1）切开（2）反拉深（反拉延）将原有的外表内翻，划痕将不影响外观①②③④⑤⑥材料流动方向与正拉拉深相反材料弯曲与反弯曲次数较少，有利于成型与凹模接触面大，材料流动阻力大拉深力可比正拉深力大20%左右反拉深系数不能太大特点（3）冲裁（4）拉深（5）弯曲（6）翻边利用冲模使用部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。将平直毛坯或工序件变为空心件，或者把空心件进一步改变形和尺寸的一种冲压工序，拉深时主要依靠凸模以外的材料流入凹模而形成。弯曲是利用压力使材料产生塑性变形，从而弯曲成有一定曲率、一定角度的形状冲压工序。翻边是沿外形曲线周围将材料翻成侧立短边的一种冲工序。工艺设备操作简便，生产率高，便于实现机械化与自动化。（1）可以获得其他加工方法不能制造或难以制造的形状复杂的零件。（2）废料较少，用料经济，表面质量好能显著降低成本。（3）模具制造费用高，不宜用于单件小批量的零件生产。（4）3．冲压工艺特点二、车身冲压设备1．冲压设备的选用冲压设备的类型根据冲压工序的性质、冲压能力的大小、模具结构、模具几何尺寸及生产批量、生产成本、产品质量等多种因素，结合生产现场来选用。比较常用的是曲柄压力机。工作部分由曲柄、连杆和滑动等组成，电机通过小齿轮、大齿轮及离合器将运动传递给曲柄，曲柄的回转运动通过连杆变成滑块的上下往复直线运动。床身保证滑块运动方向准确，使上下模具之间不产生水平错移，床身4是所有运动部分的支撑件，并且把压力机的全部机构连成一个整体。传动系统包括齿轮传动、带传动机构等，起动能传递和减速作用。操纵系统压力机的操纵是通过脚踏板、离合器和制动器的配合实现的，用于控制工作机构的启动、工作和停止。能源系统包括电动机、飞轮。飞轮是为了储蓄能量并使负荷均匀，使能量利用经济。2．冲压设备的类型曲柄压力机的组成部分曲柄压力机是冲压生产中应用最广泛的一种机械压力机，其结构简单，使用方便，动作平稳，工作可靠。按用途分类按结构形式分类①开式②闭式按传动位置分类按曲柄连杆数分类按滑块个数分类①动②双动③三动①单点②双点③四点①上传动②传动①通用②专用（1）曲柄压力机的分类公称压力是指当滑块运动到距下死点前一定距离（公称压力行程）或曲柄旋转到下死点前某一角度（公称压力角）时，滑块上允许的最大工作压力。滑块行程次数是指滑块空载时，每分钟上下往复运动的次数。有负载时，实际滑块行程次数小于空载次数。对于自动送料曲柄压力机，滑块行程次数越高，生产效率越高。①公称压力②滑块行程③滑块行程次数滑块行程指滑块从上死点运动到下死点所走过的距离，它的大小与压力机的工艺用途有很大的关系。曲柄压力机的基本参数表示压力机的工艺性能和应用范围，是选用压力机和设计模具的主要依据。（3）曲柄压力机的技术参数START!FINISH!④装模高度和封闭高度也称闭合高度是指压力机滑块处于下死点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离，等于压力机的封闭高度减去垫板厚度的差值。⑤工作台尺寸和滑块底面尺寸这些尺寸与模具外形和模具安装方法有关。⑥模柄孔尺寸当模具需要用模柄与滑块相连时，模具的模柄尺寸应与滑块内模柄孔的尺寸相协调。3．液压机（1）概述液压机工作平稳，压力大，操作空间大，设备结构简单。广泛应用于拉深、成形工节。液压机（2）液压机型号的表示方法4．新开型伺服压力机采用了适应性很强的伺服驱动技术，使机械压力机的高效率与灵活性有机地结合起来。新型伺服压力机电动机直接与偏心曲柄齿轮相互连接，可以任意地调节曲柄机构的运动速度。匹配性很高，用户可以通过减速拉延加工实现或者保持恒定的冲压运动速度。特点

①冲裁使板料实现分离的部压工序。②弯曲将板料沿弯曲线成一定的角度和形状的冲压工序。③拉深将平面板料变成各种开口空心零件的冲压工序。④局部成形用各种不同性质的据部变形来改变毛坯或冲压成形工序。

三、车身冲压生产1.概述（1）冲压工艺的特点及冲压工序的分类冲压是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压金设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得冲压件。冲压工序按加工性质的不同，可分为两大类型：分离工序和成形工序。（2）冲压工序可分为四个基本工序（3）几种汽车覆盖件的冲压工艺（4）汽车冲压工艺汽车冲压工艺流程图汽车覆盖件的冲压工艺表（一）汽车覆盖件的冲压工艺表（二）汽车覆盖件的冲压工艺，通常都是由拉深、修边冲孔、翻边整三个基本工序组成。2．塑性变形理论（1）塑性塑性是指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性越好的材料越适合做冲压成形的材料。塑性因不同的金属和不同的变性条件均会表现不同。（2）塑性变形变形的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。（3）屈服准则当物体中某点处于单向应力状态时，只要该向应力达到材料的屈服极限，即可由弹性状态进入塑性状态。只有当各个应力分量之间符合一定的关系时，该点才开始屈服。这种关系就称为屈服原则，或称为塑性变形原则。123（4）影响塑性变形的因素1345672金属的成分和组织结构变形温度应力状态变形速度分散变形尺寸因素周围介质一是变形金属本身的晶格类型，化学成份和组织状态等内在因素；二是变形时的外条件，如变形温度、变形速度和变形的力学状态等。（5）提高塑性的主要途径控制化学成分、改善组织结构。提高材料的成分和组织的均匀性。采用合适的变形温度速度制度。避免加热和加工时周围介质的不良影响。选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态。①②③④⑤3．冲裁分离工艺冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备，凸凹模刃锋利，间隙小。冲裁模的分类表（1）冲裁模分类及结构简介（2）冲裁分离过程①弹性变形阶段②塑性变形阶段③断震分离阶段在凸、凹模压力的作用下，使板料产生弹性压缩、拉伸和弯曲等变形。当凸模继续下压时，材科内的应山达到屈服点，板料进入塑性变形阶段。当凸模继续压入时，剪裂纹不断地向板料内部扩展；当上、下裂纹相遇时，则板料被拉断分离。（3）冲裁间隙①间隙对冲压力的影响②间隙对模具寿命的影响③冲裁间隙的确定间隙增大，材料容易断裂分离,因此冲裁山减小；但若继续增大间隙，因裂纹不重食，冲裁力下降缓慢。模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。模具失效的形式一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。冲裁间隙的数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，一般生产中冲裁间隙常用查表法确定。冲裁模中凸、凹模刃口横向尺寸的差值冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口横向尺寸的差值。双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2。0102一般刃口的确定原则①凸、凹模应考虑磨损规律。②凸、凹模之间应保证有合理间隙。③凸、凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。常见的刃口尺寸确定方法①凸、凹模分别加工：分别规定凸、凹模的尺寸和公差，分别进行制造。②凸、凹模配合加工：用凸模与凹模相互单配的方法来保证合理间隙。（4）冲裁刃口尺寸（5）冲裁力和冲裁方法简介①一般刃口的确定原则其冲裁力F平计算公式：A-剪切断面面积；L-冲裁件周长；τ-材料抗剪强度；t-材料厚度。②常见冲裁方法加热冲裁：把材料加热后冲裁，可以大大降低其抗剪强度。斜刃冲裁：用普通的平刃口模具冲裁时，其整个刃口平面都同时接触板料，故在冲裁大型零件或厚板料时，冲裁力很大。阶梯冲裁：在多凸模的冲模中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低冲裁力。工作原理①弹性弯曲：在变形开始时变形程度较小，坯料变形区应力最大的的内、外表面的材料没有产生屈服，变形区内材料仅为弹性变形。②弹-塑性弯曲：随着变形的增大，坯料变形区内、外表面材料，首先屈服，进入塑性变形状态，随着变形的进一步增大，塑性变形由表面向中心逐扩展。③纯塑性弯曲：当发动机控制单元停止激活喷嘴电磁阀后，电磁阀针阀回位，燃油被泵活塞排出到供油管，泄压。喷嘴针阀关闭，主喷射循环结束。变曲坯料变形区切向应力分布4．弯曲成型工艺（1）弯曲变形概述在弯曲工艺上的弯曲是指将板料毛坯、棒料、管材和型材弯成具有一定曲率、一定角度和形状的冲压成形工序。

①弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域。②弯曲变形区内的中性层。③变形区材料存在厚度变薄的现象。④变形区中板料横断面变形分宽板和窄板两种情况：宽板弯曲时横断面几乎不变，仍保持原来的形状；窄板弯曲时原矩形断面成了扇形

弯曲变形特点测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况（2）弯曲力的计算P=kbt2/（rp+t）*σbσb-材料抗拉强度；rp-凸模圆角半径；b-弯曲线长度；t-材料厚度；k-系数③顶件力和压料力①自由弯曲力的计算②校正弯曲时的弯曲力的计算P=F*qP-校正弯曲力；F-校正部分投影面积；q-单位校正力对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力或压料力Q值可近似取自由弯曲力的30%～80%。材料的机械性能启相对弯曲半径弯曲零件的形状模具隙弯曲校正力弯曲方式（3）弯曲过程中常见现象和处理措施弯曲件常见缺陷：回弹、弯裂、偏移。①弯曲过程中回弹现象和处理措施影响回弹的因素选用合适材料及改进零件局部结构补偿法校正法拉弯法减少回弹的措施04030201经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。②弯曲过程中弯曲裂现象和处理措施当板料各边在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时受到的凹模圆角处摩擦阻力作用不等时，有可能使毛坯在弯曲过程中沿工件长度方向产生移动，使工件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移。制件毛坯不对称。工件结构不对称。弯曲模结构不合理。凸、凹模的圆角不对称、间隙不对称。VS偏移现象的产生偏移产生的原因防止偏移的措施防止偏移的措施主要是在模具设计时尽量使用相关装置，使毛坯在压紧状态逐渐弯曲成形。以及在拟定工艺方案时，可将弯曲件不对称形状组合成对称形状，然后再切开。此外，还可以设计合理的定位板或定们销，保证毛坯在模具中定位可靠。弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。要点一要能防止毛坯在变形过程中发生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。要点二模具结构尽量简单，并且便于调整修理。要点三（4）弯曲模设计简介弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。有的弯曲模只有一个简单的垂直运动；有的则除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作，相对比较复杂。弯曲模结构设计要点5．局部成形工艺（1）概述局部成形也就是用各种不同变形性质的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸的冲压成形的工序。在汽车车身制造中应用广泛的主要有胀形、翻边、校平和整形工序。（2）胀形工艺①概述利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，得到提需向何形状和尺寸的制件。常用的胀形有起伏胀形、圆柱形毛坯（或管形毛坯）的胀形和平板毛坯的胀形。刚性凸模胀形橡皮凸模胀形液体凸模胀形汽车覆盖件等形状复杂的零件的成形也经常包含胀形成分。胀形可采用不同的方法来实现。如刚性凸模胀形、橡皮胀形和液压胀形。②胀形成形特点材料的塑性变形局限于谈到菜区范围内，变形区外的材料不向变形区内转移。③胀形成形的工艺方法平板坯料的起伏成形；压加强筋（形式）；压凸包；空气坯料的胀形。胀形变形区各种胀形制件（3）翻边工艺翻边就是利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成竖边（侧壁）的冲压方法。①圆孔翻边（翻孔）是把预先加工在平面上的圆孔周边翻起扩大，成为具有一定高度的直壁孔部，是一种拉延类平面翻边。圆孔翻边切向拉延的变形切向拉延的应变②外缘翻边伸长类翻边。压缩类翻边。压缩类平面翻边：也要采用防皱的压料装置；也需修正坯料的展开形状。压缩类曲面翻边：凹模的曲面形状应修正；冲压方向的选取原则与伸长类曲面翻边时相同。伸长类翻边压缩类翻边

①概述

校形：属于修整形的成形工序，它包括两种情况，一种为将毛坯或冲裁件的一平度和挠曲压平，即所谓的校平；另一种为将弯曲、拉深或其他成形件校正最终的正确形状，即所谓整形。目地：使冲压件获得高精度的平面度、圆角半径和形状尺寸。②校平和整形的共同特点（4）校平和整形只在工序件局部位置使其产生不大的塑料变形；模具的清度比较高；所用设备最好为精压机，若用械村力机时，机床应有较好的刚度，并需要装有过载保护装置。四、汽车覆盖件的冲压工艺

定义汽车覆盖件主要是指构成驾驶室、乘坐室和车身的表面零件，也包括覆盖发动机和底盘的某些表面零件。外覆盖件指人们直接看到的车身外部的裸露件。内覆盖件指车身壳体内部的覆盖件，如车门内板。

1．汽车覆盖件（1）概述（2）汽车覆盖件材料及性能一方面应通过产品的设计提高冲压件的结构工艺性来改善冲压过程中材料的变形条件，以降低对材料的质量要求。

另一方面应选择具有适当冲压成形性能的材料，以适应冲压过程的变形要求，保证制件质量。

（3）汽车覆盖件成形特点①一次深成形②拉胀复合成形③局部成形④变形路径变化（4）覆盖件冲压工艺的基本工序及其设计①覆盖件冲压工艺的基体工序及其安排②冲压工艺方案设计③车身覆盖件结构特点基本工序有：落料、拉深、整形、修边、翻边和冲孔等。查阅相关资料；对零件图和拉深图进行分板；覆盖件拉深图的再设计。轮廓尺寸大；轮廓尺寸大；相对厚度小；形状复杂。（5）汽车覆盖件拉深工艺设计汽车覆盖件拉深成形工艺的设计原则①一次拉深成形②布置拉深筋③拉深件局部形状的修改④调整工艺孔成工艺切口的设置⑤拉深工序中的冲孔预防发生变形⑥毛状态，有时得做毛坯预成形⑦要有利于后工序加工01拉深工序多采用宽台面双动压力机广泛采用单动宽台面多点压力机广泛采用冲压生产线冲压生产线的自动化废料处理方式02030405（6）拉深模①特点②汽车覆盖件冲压生产设备的特点1432拉深工序多采用宽台同双动压力机广泛采用单动宽台面多点压力机广泛采用冲压生产线冲压生产线的自动化汽车覆盖件冲压生产设备表③汽车覆盖件冲压生产设备的选用情境二：车身焊接一、车身焊接工艺基础1．装焊基础（1）焊接的实质利用局部加热或局部加压，或两者兼用的方法，使被连接处的金属溶化或者达到塑性状态，以促使两金属的原子相互渗合并接近到一定的金属晶格距离。（2）焊接结构材料的选择对焊接结构来说，材料的焊接性不能只强调选用高强度、高质量的结构材料。还应该考滤制造成本、生产周期及材料加工性能。汽车焊接线构选用材料一般可焊性都较好，车身大都采用可焊性较好的低碳钢冷轧板材。焊接接头形式风窗横断面图改变车身零件的形状消除或减少缺陷搭接与弯边接头二、点焊工艺1.点焊两焊件被压紧于两柱形电极之间并通以强大的电流，抻用电阻热将工作焊接区加热到形成应有尺寸的熔化核心为止，然后切断电源，熔核在压力作用下冷却结晶形成焊点。焊接热源来自内部必须施加压力不需真充材料、保护剂（1）点焊的特点优点焊接质量好生产率高省材料，成本低劳动条件好缺点尚无可靠的无损检验方法设备较复杂维修困难受限制较多0102操作简单灵活机动性较差（2）点焊的优缺点①休止阶段锻压阶段焊接阶段预压阶段②③④（3）点焊的过程（4）车身装配点焊的质量控制影响焊接质量的三个因素：1零件装配焊件的表面清理点焊时的分流与焊点间距23（5）焊接缺陷的形成原因和防止措施点焊机按用途可分：通用（固定式；移动式或悬挂式点焊机）与专用（多点点焊机）①点焊机的