汽车车身制造工艺学

汽车车身制造工艺学主讲：张四华绪论1886年德国工程师

KarlBenz制造出第一台汽油发动机的三轮车中国汽车工业1953年第一汽车制造厂成立1956年我国生产的第一辆汽车下线——解放汽车1956年5月第一汽车制造厂试制成功东风牌轿车

现代汽车制造流程钢板

剪切

冲压成形压制成型

焊接

涂装

总装检测汽车车身发动机底盘电器与电子汽车车身分类按用途分类:轿车货车驾驶室客车专用车身按车的受力形式分类:非承载式车身承载式车身

按车的受力形式分类1、非承载式车身（1）特征：①有独立完整的车架②车架及车身之间采用弹性元件做柔性连接③绝大部分载荷由车架承担（2）应用：①敞篷车②货车、客车、越野车③高级轿车（BENZS600）

非承载车身非承载式车身优点：①舒适性好：车身与车架之间通过弹性悬置装置连接，能达到一种良好的隔振效果，提高乘坐舒适性。发动机不是直接固定在车身上，噪声不易传入车内。②整车纵向刚度大③平稳性好：由于底盘的质量大，从而能够降低后减缓由路面传至车身上的各种冲击，提高车身寿命。④安全性好：车辆发生碰撞时，车架吸收一部分撞击能量，安全性能得到提高。④车身承载系数小。便于变型车的开发，以及车身外形的变化和换型设计。缺点：⑴对冲压设备、工装夹具要求高⑵车身笨重、质量大、高度高2、承载式车身（1）特征：是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础，车身负载通过悬架装置传给车轮。（2）应用：大部分轿车（3）优点：①自重轻：由于车身所有承载构件采用刚性焊接，有利于车身结构最佳化设计。从而可实现车身质量小，刚度高，并且降低成本。②整车高度低：室内可利用的有效空间增大，可降低地板高度和整车高。车门门槛降低，使上下车更方便。③装配容易：制造工艺性好，生产率高。④翻车安全性高（4）缺点：①舒适性较差：振动、噪声易直接传入车内②整车纵向刚度低③设计要求高，不易改型：车身损坏后难以修复，不利于车身变型等改型设计④防腐要求高⑤对冲压设备要求高车身按有无骨架形式分类无骨架式结构有骨架式结构汽车车身制造三大工艺1.冲压工艺——（1至8章）2.装焊工艺——（9至12章）3.涂装工艺——（13至16章）冲压工艺装焊工艺涂装工艺第一章冲压工艺概论一、冲压工艺的特点1.什么是冲压成形？.金属塑性变形.常温.压力冲压加工的优点效率高精度高应用广材料利用率高，性能好表面质量高互换性好冲压生产的三大要素3.冲压设备冲压工艺1.板料2.模具冲压工序分类1.分离工序2.成形工序常用的分离工序分离工序常用的成形工序最典型的四个基本工序1.冲裁2.弯曲3.拉深4.局部成形具体应用列出吉利汽车几种覆盖件的工艺过程制件名称制件简图冲压工艺过程发动机盖外板

顶盖

下料

拉伸

切边、冲孔

竖边

翻边

压印、冲孔检验

拉伸

切割

整形

反边

冲孔冲孔切割制件名称制件简图冲压工艺过程翼子板

左右后侧围外板

下料

拉深反边

切割冲孔

竖边冲孔

反边冲孔

反边检验落料

拉伸

切边、冲孔

整形

冲孔

冲孔检验

板料冲压成形性能1.概念：板料对冲压成形工艺（各种冲压加工方法）的适应能力称为板料的冲压成形性能。2.两种失稳现象

.拉伸失稳

.压缩失稳成形极限：板料在失稳之前可以达到最大变形极限称为成形极限板料冲压成形性能包括.抗破裂性.贴模性.定形性板料的冲压成形性能可由基本成形性能试验得到的的材料特性值。成形极限图（FLD)1.概念2.理解3.网络法成形极限图的应用1.在模具的调试中解决零件局部的拉裂问题2.合理选用材料3.提高复杂压件的成形质量车身冲压用材料一、冲压加工对冲压件材料的要求1.冲裁加工2.弯曲加工3.拉深加工二、板料的质量对冲压性能的影响1.力学性能指标.屈服极限.屈强比.延伸率.硬化指数.厚向异性系数.板平面各向异向系数2.化学成分和金相组织3.尺寸精度和表面质量板料的厚度公差.表面光洁.表面平整.表面无锈冲压用钢板的类型1.按钢的品质分类2.按钢板的拉深级别分类3.按钢板的表面质量分类4.按钢板轧制尺寸辅导分类钢板的模拟冲压成形性能试验1.冷弯试验2.杯突试验汽车冲压技术概论1.地位2.特点.产品方面.冲压设备方面.冲压材料方面.模具方面.生产和管理方面3.强大动力作业：思考题1.3.第二章冲裁工艺冲裁是分离工序的总称冲裁工艺成品零件准备坯料成形工序冲裁的变形过程1弹性变形阶段2塑性变形阶段3断裂阶段断面特征冲压间隙1.对冲裁件质量的影响2.对冲裁件尺寸精度的影响3.对冲模寿命的影响4.对冲裁时各种力的影响冲裁间隙的确定冲裁模刃口尺寸一.刃口尺寸确定的原则1.落料件的尺寸——凹模，冲孔时的尺寸——凸模2.凸、凹模应考虑磨损规律3.凸、凹模之间应保证有合理间隙4.凸、凹模的制造公差与冲裁件的尺寸精度相适应5.刃口尺寸确定要考虑模具制造的特点二、刃口尺寸确定的方法1.分别加工法2.配合加工法1.分别加工法模具制造难道大互换性，制造周期短，成批制造用于场合：2.配合加工不能互换制造容易成本低一、冲裁力目的：选用压力机、设计模具二、降低冲裁力的措施1.加热冲裁2.斜刃冲裁3.阶梯冲裁三、四、压力机所需的总冲压力的计算五、冲模压力中心一、冲模设计1.冲模的要求2.冲模的种类3.冲模结构组成及其作用二、冲裁模设计1.简单模单工序模特点：结构简单、成本低、不易保证间隙、不安全、精度低2.连续模级进模效率高、精度较高、易于实现自动化、大批量生产3.复合模几个冲裁工序复合在一起的冲裁模。特点：效率高，精度高，安全。加工难度大，送料困难，受模具强度的限制。前三种比较三、冲模的闭合高度冲模的闭合高度H是指工件行程了时，冲模的上表面与下模的下表面之间的距离。冲裁件缺陷原因及分析1.毛刺产生的原因2.制件表面挠曲不平产生的原因3.外形尺寸超差的原因作业：思考题1、5第三章弯曲工艺弯曲变形过程(压弯）弯曲变形特点1.变形区主要在弯曲件的圆角部分。2.应变中性层——它的纤维长度变形前后保持不变。3.当相对弯曲半径r/t较小时，板料厚度变薄。4.宽板与窄板变形不同弯曲变形的应力与应变弯曲力的计算1.自由弯曲2.校正弯曲3.顶件力和压料力4.弯曲时压力机压力P公称的确定二、弯曲件毛坯尺寸的确定等于中性层的长度曲率半径1.有圆角半径的弯曲2.无圆角半径或圆角半径较小的弯曲3.铰链卷圆的展开长度计算弯曲件质量分析和控制1.弯曲件回弹现象的理论分析2.影响回弹的因素.材料的机械性能.相对弯曲半径r/t.弯曲零件的形状.模具的间隙.弯曲校正力.弯曲方式3.减少回弹的措施选用合适材料及改进零件局部结构二.补偿法三.校正法3.拉弯法弯裂现象和弯曲成形极限rmin/t

:表示弯曲成形极限的参数是最小相对弯曲半径影响因素：1.材料性能2.折弯方向3.板料的热处理状态4.板料的边缘及表面状态5.板材宽度的影响6.弯曲角度防止弯裂的措施1.选用表面质量好、无缺陷的材料2.设计时，工件的弯曲半径大于其最小弯曲半径3.弯曲线与材料纤维方向尽量垂直、4.把毛刺一边放在弯曲面内侧弯曲偏移现象和防止措施1.偏移现象的产生2.偏移产生的原因防止偏移的措施之一之二之三一、弯曲模结构简介1.V形件弯曲模2.U形件弯曲模弯曲模工作部分尺寸计算一、凸模与凹模的间隙二、凸模、凹模工作部分1.尺寸标注在工作外形上2.尺寸标注在工件内形上三、凸模、凹模圆角半径作业：思考题：4、5第四章拉深工艺拉深件类型及变形特点圆筒形零件的拉深变形过程拉深成形的实质就是凸缘（法兰）部分金属产生塑性流动，拉深成形过程就是使坯料逐步收缩为零件筒壁的过程变形的五个区域1.圆筒底区域OIJ2.凸模圆角区域GHIJ3.筒壁区域EFGH4.凹模圆角区域CDEF5.凸缘区域ABCD金属流动状态（网络法）变化结果应力与应变工艺参数1.拉深系数m

m=d/D2.极限拉深系数mmin降低极限拉深系数的措施1.选择合理材料2.凹模圆角半径3.凸模圆角半径4.材料的相对厚度t/D5.凸、凹模间隙6.摩擦和润滑条件拉深次数毛坯尺寸的确定拉深力压料力拉深时压力机吨位的选择注意事项：起皱及原因因素：防止措施1.采用压料装置2.采用反拉深3.采用拉深筋4.采用软模拉深5.采用锥形凹模拉裂防裂措施1.合理选用材料2.正确确定凸凹模圆角半径3.合理选取拉深系数4.正确进行润滑盒形零件的拉深1.拉深特点：.应力分布.容易出现拉裂2.盒形件的首次拉深极限非直壁旋转件的拉深球形件变形特点壁厚的变化三个变形区域1.胀形变形区2.拉深变形区3.凸缘变形区抛物线形件拉深分两类：以高径比h/d分类1.浅抛物线拉深2.深抛物线拉深汽车灯罩的拉深两道拉深筋的模具液压拉深对于复杂抛物线拉深模1.拉深模种类2.拉深模的设计要点拉深模结构1.无压料装置的简单拉深模2.有压料装置的简单拉深模3.落料拉深复合模作业：4、5、第五章局部成形工艺用各种不同变形性质的局部变形来改变毛坯或半成品的形状和尺寸的冲压成形工序称为局部成形。主要介绍：胀形，翻边、校平和整形工序。胀形工艺胀形成形的特点（刚性）胀形工艺方法（刚性凸模胀形）1.压加强筋冲加强筋的胀形力2.压凸包翻边工艺扩孔成形圆孔翻边时的成形极限改善圆孔翻边成形的措施：1.提高材料的塑性2.边缘无毛刺和硬化层3.合理选择凸模4.板料相对厚度大圆孔翻边工艺1.一次翻边成形2.先拉深后翻边外缘翻边1.内凹外缘翻边2.外凸外缘翻边毛坯形状形状修正校平与整形1.特点2.校平3.整形4.校平、整形力的计算作业：3、4第六章汽车覆盖件冲压工艺汽车覆盖件：内覆盖件与外覆盖件是指覆盖汽车发动机、底盘，构成驾驶室和车身的薄钢板冲压成形的表面零件。特点：材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量高特殊0.7～1.21.覆盖件的冲压工序落料、拉深、修边、翻边、冲孔、2.冲压生产方式与冲压工艺方案覆盖件的分类：覆盖件的拉深特点1.尽可能一次成形2.采用拉深筋3.足够的压料力4.对材料的要求5.涂抹特制的润滑剂拉深工艺的设计原则1.尽可能一次成形2.考虑前后各工序间的相互协调3.设置拉深筋、拉深槛和设计合适的压料面4.改善材料的流动和补充条件5.考虑用拉深出焊接面6.工序顺序灵活安装7.压料圈形状设计8.考虑后续工序的工艺条件9.导向装置拉深工艺参数的确定一、拉深方向原则：1.保证凸模能够进入凹模2.凸模开始拉深时与毛坯的接触状态3.压料面各部位进料阻力要均匀工艺补充部分1.确定工艺补充部分考虑的问题.拉深深度尽量浅.尽量采用垂直修边.工艺补充部分尽量小.定位可靠.拉深条件工艺补充部分的种类最大工艺补充部分压料面确定压料面的基本原则：1.合理形状（不允许有局部的起伏或折棱，塑流阻力小）2.凸模对拉深毛坯一定有拉伸作用3.合理选择压料面与拉深方向的相对位置4.凹模里凸包的要求工艺孔与工艺切口1.工艺艺品的作用2.工艺切口的条件3.工艺切口制法.落料时冲出.拉深过程中切出4.工艺切口的布置原则变形阻力与拉深筋1.影响拉深变形阻力的因素.凹模口形状.拉深深度.拉深件的侧壁形状.压料力.凹模图角半径.润滑条件.压料面面积2.拉深筋（槛）拉深筋的作用.增加进料阻力.调节材料的流动情况.扩大压料力的调节范围.当具有深拉筋时，对压料面的加工要求.纠平材料不平整的缺陷拉深筋的种类拉深的布置拉深筋的布置实例汽车覆盖件拉深模模具的特点：.模全形状和结构更复杂.模具的制造难度大，要求高.各模具间依赖关系大.模具调试工作更为重要、复杂汽车覆盖件拉深模1.拉深模的典型结构.单动拉深模的典型结构.双动拉深模的典型结构2.拉深模结构尺寸参数3.压料圈内轮廓与凸模外轮廓之间的空隙4.锌基合金模5.低熔点合金模汽车典型覆盖件冲压工艺实例第七章冲压设备和冲压生产的机械化、自动化1.汽车覆盖件冲压设备的特点2.压力机的类型ContentsClicktoaddTitleClicktoaddTitleClicktoaddTitleClicktoaddTitleClicktoaddTitleHotTipHowdoIincorporatemylogotoaslidethatwillapplytoalltheotherslides?Onthe[View]menu,pointto[Master],andthenclick[SlideMaster]or[NotesMaster].Changeimagestotheoneyoulike,thenitwillapplytoalltheotherslides.

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