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单元一车身钣金件冲压一、车身钣金件汽车车身是汽车的一个重要组成部分,其功用是承载构成汽车所必要的各种设备、总成,同时也为乘员提供舒适环境和保护措施。它与底盘、发动机、电子电器设备一起构成汽车的四大总成。汽车本身主要由车身本体、车身外装件、内装件和车身电气附件等四部分组成。对于载货车和专用汽车,其还包括货箱和其他专用设备。(一)车身结构的分类现代汽车类型较多,因此汽车车身的种类也很多。汽车车身分类方法主要有按车身承载方式分类、按车门数目分类和按车身材料分类等。按承载方式车身可分为承载式、非承载式和半承载式三种;根据车门数,可分为二门、四门、五门汽车。下一页返回单元一车身钣金件冲压
1.承载式车身承载式车身的结构特点是没有车架,车身由底板、骨架、内蒙皮和外蒙皮、车顶等组焊成刚性框架结构,整个车身构件全部参与承载,所以称之为承载式车身。由于其无车架,故也称为无车架式车身。轿车承载式车身结构如图3-1所示,其前端由两根前纵梁、前围板、两侧挡泥板、前围内侧板等形成一刚性较强的框架;车身中部由左、右侧围(包括车门上框、门槛梁和前、中、后立柱等)和地板、顶盖、前围板、前风窗框、行李箱围板、后窗框等构成盒形结构;其后端则由与后纵梁相焊接的行李箱底板及后轮内、外轮罩所构成。
2.非承载式(有车架式)上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压一般,货车及专用汽车及大部分高级轿车上都装有单独的车架,汽车的载荷主要由车架来承担,但车身仍在一定程度上承受由车架弯曲和扭转变形所引起的载荷。
3.半承载式半承载式是一种过渡型的结构,车身下部仍保留有车架,不过它的强度和刚度要低于非承载式的车架,一般称之为底架。之所以被命名为半承载式是出于以下考虑:让车身也分担部分载荷,以此来减轻车架的自重。这种结构形式主要体现在大客车上。(二)各部分主要构件及作用1.车身本体上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压车身本体是汽车承载的主体,它由梁、支柱、加强板等车身结构件和车身覆盖件组合而成,并包括翼子板、车门、发动机罩和行李箱盖等,它是车身内、外装件和电子电气附件的装载基体,图3-2所示为轿车车身本体。车身结构件是支撑车身覆盖件结构的总称。梁和支柱等车身结构件焊接成框架结构,使车身形成一整体式壳体结构,具有足够的强度和刚度。车身覆盖件是指车身上各种具有不同曲面形状及大小尺寸的薄板,焊装在车身本体上,使车身形成完整封闭体,通过它来体现汽车的外形并增强汽车车身的强度和刚度。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压
2.车身外饰件车身外饰件是指车身外部起保护或装饰作用的一些部件以及具有某种功能的车身外附件。其主要外装件有前后保险杠、各种车身外部装饰条、密封条、车外后视镜、散热器罩、天窗及附件、车门附件以及空气动力附加装置等。前、后保险杠可以在汽车发生纵向碰撞时起一定的保护作用,减轻汽车的破坏程度;此外还起装饰作用。因此,汽车前、后保险杠的外部造型应与汽车的整体造型协调一致。密封条除了起密封作用外,其外露部分的形状与颜色应与整车相匹配,起装饰作用。其他外装件除了完成车身应具有的功能外,都应对整车起装饰和点缀的作用。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压
3.车身内饰件车身内饰件是指车内对各种设备及人体起保护作用或起内装饰作用的部件。其主要内装件有仪表板,座椅及安全带、安全垫、安全气囊等,遮阳板,车内后视镜,车门内板、地板及汽车内饰等。
4.车身电气附件车身电气附件指除用于发动机和汽车底盘以外的所有电气及电子装置,如各种仪表及开关,前照灯、尾灯、指示灯、雾灯、照明灯等,音响及收视装置及设备,空调装置,刮水器,洗涤器,除霜装置等。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压二、冲压工艺冲压成形工艺是薄壁零件的加工工艺,应用范围非常广泛,在各种工业产品中几乎都有冲压件。冲压加工是机械加工的基本方法之一,它主要用于加工板料零件,所以常称为板料冲压,车身零件的冲压主要是指薄的金属板料在常温下的冲压,又称为冷冲压。即通过安装在压力机上的模具,对板料施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得一定尺寸、一定形状和一定性能的车身零件的加工方法,其优点如下。(1)冲压生产率高,而且操作简便,易于实现机械化和自动化;(2)冲压产品的尺寸精度是由模具保证的,所以质量稳定,一般不需要再进行切削加工便可使用;上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压
(3)利用模具加工,可获得其他加工方法所不能或难以得到的、形状复杂的零件;(4)冲压加工一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样大量切除金属,所以不但节能,而且节约材料;(5)所用原料是轧制板料或带料,在冲压过程中材料表面一般不受破坏,故冲压零件表面质量较好。
(一)冲压工序的种类冲压的基本工序分为材料的分离和成形两大类。分离工序是指冲压过程中使冲压零件与板料沿一定的轮廓线相互分离,并满足一定的断面质量的要求。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压成形工序是指板料在不破裂的条件下产生塑性变形,以获得所要求形状和尺寸精度的零件。车身制造工艺中常用的分离工序示意图见表3-1,成形工序示意图见表3-2。拉深、翻边、弯曲和胀形是常见且最典型的冲压成形工序。1.车身覆盖件的冲压工序车身覆盖件的形状复杂,尺寸大,一般不可能在一道工序中完全成形,多的要十几道工序,最小的也要三道工序才能完成。覆盖件最基本的工序有落料、拉深、修边、翻边和冲孔。根据实际需要和可能性有的工序可以合并,如修边和冲孔、修边和翻边等。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压(1)落料工序:准备拉深工序所需的毛坯形状。(2)拉深工序:完成覆盖件的大部分形状成形,是覆盖件冲压成形过程中的关键工序。(3)修边工序:切除拉深件的工艺补充部分。(4)翻边工序:位于修边工序之后,它使覆盖件的边缘竖边成形。(5)冲孔工序:加工覆盖件上的孔,该工序一般位于拉深工序之后,以免孔洞破坏拉深时均匀应力状态,孔洞也会在拉深时变形。2.覆盖件的拉深特点(1)车身覆盖件大多数由复杂的空间曲面组成,在拉深时各处应力不均匀,变形复杂,且拉深深浅不一样。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压覆盖件不是单一的拉深,一般来说,周边部分是拉深,内部又具有胀形成分。因此不能按一般圆筒形件拉深方法来处理。(2)无论覆盖件有多大、形状有多复杂,其只能在一次拉深中成形出全部空间曲面形状以及棱线、筋条和凸台等,否则很难保证曲面形状的一致性及表面曲线的光顺性。(3)覆盖件形状复杂,一般其深度都不均匀,又不对称,而且压料面积小,因而需要在覆盖件展开的基础上,沿周边采取适当的工艺补充措施,使之形成不同的压边面。在覆盖件上设拉深肋,用以调节或控制进料阻力,利用拉深肋的合理布置,改变毛坯在压料圈下的流动条件,使各段金属流动趋于均匀,这样能有效地防止起皱和拉裂。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压(4)覆盖件的拉深不仅要求有足够的拉深力,还要求在拉深过程中具有足够、稳定的压料力。
(5)覆盖件拉深时常需在料面上涂上特殊的润滑剂,以减小板料与凹模及压料圈的摩擦,降低材料内应力,以免使其破裂和表面拉毛。
3.车身覆盖件的拉深工艺分析选定拉深方向,就是确定工件在模具中的(x、y、z)坐标位置。拉深方向的合理性是拉深工艺合理性的前提。其应符合以下原则:(1)保证凸模能够顺利进入凹模不产生负角,如图3-3所示。拉深开始时,凸模两侧的包容角应尽可能一致,凸模拉深开始时接触毛坯料应尽可能嵌近中间部位,如图3-4所示。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压(2)工艺补充面。在拉深件本体之外,另增添的必要材料称为工艺补充面,它能直接影响抗延成形以及拉深后修边、整形、翻边等工序。确定工艺补充部分应考虑的问题:①拉深深度尽量浅。拉深深度的深浅直接影响拉深成形。②尽量采用垂直修边。垂直修边比水平修边工艺补充部分少,模具结构简单,废料易清除。③工艺补充部分应尽量少。工艺补充部分在拉深以后将被修掉,是必要的消耗材料,但在满足拉深的条件下,应尽可能减少工艺补充部分。
(3)压边面。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压压边面是指板料在凹模圆角以外的法、介部分,由工件本体部分或工艺补充部分组成,应是平面或曲率较小的曲面,不允许有大的起伏或拐点。在拉伸成形程中,压边面的材料被逐渐拉入凹模腔内,转化为覆盖件形状。压边面与凸模形状呈一定的几何关系,保证在拉伸过程中板料处于张紧状态,并能平稳地包拢凸模,防止其起皱破裂。压料面与拉紧零件的关系存在两种情况:一种情况,压料面是覆盖件本身的凸缘面,即覆盖件本体的一部分。这种压料面形壮覆盖件所要求的形状来确定的,根据拉伸工艺的需要,虽然可做局部适当变动,但必须在适当的工序中加以整形,以达到覆盖件原来形状的要求。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压另一种情况:压料面由工艺补充部分组成,在以后的修边工序中将被切除,所以应尽量减小这种压料面的材料消耗。
(4)工艺切口。在覆盖件的某些部位需要冲出深度较大的局部突起或鼓包时,因局部变形太大,在一次性拉深时往往不能从毛坯的外部得到材料的补充而导致零件的局部开裂,这时可在局部变形区的适当部位冲出工艺孔以及工艺切口,使易开裂的区域能从变形区内部得到材料的补充,如图3-5所示。在局部变形深度较浅的部位,工艺切口在落料时冲出,在局部变形深度较深的场合,工艺切口在拉深过程中切出。这样在拉深开始阶段利用材料的径向延伸,到一定深度切出工艺切口,可利用材利的切向延伸,使成形深度加深一些而不会出现拉裂现象。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压工艺切口形状与局部拉深变形部位的边缘形状相适应使材料能合理流动。工艺切口应设置在切边线之外,最后在切边工序中切除。(5)拉深肋。冲压件在拉深时,因工件的形状不规则而使其各处变形差异很大,所以需要用拉深肋来控制和调节板料各段流入凹模的阻力。拉深肋加大了板料金属流入凹模的阻力后,使拉深表面承受了足够的拉应力,从而提高了拉深件的刚度并减少了由于弹复而产生的凹面、扭曲松弛和波纹等缺陷,同时能调节材料流动情况,使拉深过程中各部分流动阻力均匀,或者使材料流入模腔的量适合工件各处的需要,防止“多则皱、少则裂”的现象。拉深肋可分为以下两种:①拉深肋。拉深肋的剖面呈半圆弧形状,如图3-6所示。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压一般装在压料圈上,并在其凹模开出相应的槽。因其形式比较灵活,故应用较广泛,但其流动阻力不如拉深槛大。②拉深槛。拉深槛剖面呈梯形,如图3-7所示,安装于凹模的入口处。它的流动阻力比拉深肋大,主要用于拉深深度浅而外形平滑的零件,这可减少压料圈下凸缘宽度及毛坯尺寸。拉深肋、拉深槛布置示意图如图3-8所示。
(6)定位方式。冲压件在模具中必须有准确合理的定位,它直接影响冲压件的冲压精度。在制定冲压工序时要设计可靠的定位方式。①利用冲压件的外表面定位,即利用凹模定位装置定位。②利用冲压件的内表面定位,即利用凸模定位装置定位。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压③利用冲压件本身具有的孔定位,或者另设置工艺孔定位,但工艺孔必须开在切边线以外的补充面上,以便于在切边工序中切除。
(7)拉深间隙。拉深间隙是为了保证压边圈与凸模有一定的尺寸距离,从而使板料通过拉深间隙流入凹模中,如图3-9所示。拉深间隙越小,局部的延伸率越大,将导致零件表面受到损坏或产生裂痕。如果拉深间隙太大,零件的准确性不能保证,则会产生起皱和其他质量缺陷。拉深间隙取决于拉深的深度,拉深间隙在压边圈和拉深凸模之间的倾斜度至少应为7°,这样才能保证其在切边工序中有足够的剪切斜度。(8)工艺弧形。工艺弧形是对零件预先给予增加一定的拱形,就是说对零件的原始形状进行某些改变。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压以图3-10中的门外板为例,在门框部位的槽通过整形产生窗框槽,局部地方呈现出直面,在拉深后会出现凹陷,如在该区域略带有鼓起的圆弧则可克服凹陷。(二)冲压设备1.冷挤压压力机冷挤压压力机按驱动方式分为机械式冷挤压压力机和液压式冷挤压压力机,目前大量用于生产的是机械式冷挤压压力机,下面予以介绍。机械式冷挤压压力机按工作机构分为曲轴式或偏心式压力肘杆式和拉力肘杆式。它的特点主要有以下几方面:(1)具有大的挤压能量。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压(2)具有足够的刚度。(3)具有高的导向精度。(4)具有合理的挤压速度。(5)具有可靠的顶料装置。
(6)具有可靠的过载保护。
(7)具有对模具进行润滑和冷却的装置。2.多工位压力机多工位压力机如图3-11所示,它是一种适合于大批量生产,能够实现板料冲压自动化的压力机。采用多工位压力机进行冲压生产是提高生产率的有效途径之一。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压多工位压力机具有自动送料机构、工位间传递机构和滑块,三者间运动保持同步协调;采用摩擦离合器一制动器;采用刚性较好的框架型机身等特点。3.精冲压力机随着冲压技术的发展,对一些要求高的冲压件可通过精密冲裁(简称精冲)获得。精冲压力机具有滑块运动速度变化较大、滑块有较高的导向精度和限位精度、刚性好、有可靠的模具保护装置等特点。4.数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机是利用数控技术来进行板料的送进和定位的。它可以对需冲制零件上的各种形状和尺寸的孔实现分步骤地冲压,直至完成,并能够达到高速、精密、自动化的生产。上一页下一页返回单元一车身钣金件冲压数控冲模回转头压力机还具有以下特点:(1)压力机的上、下转盘中装有多副模具供加工时选用。(2)压力机采用高精度的滚珠丝杠和滚动导轨,使其具有较高的运动精度和可靠性。
(3)冲压件精度高。定位精度一般在±0.15mm,最高可达±0.05~±0.07mm。(4)生产率高。冲孔时与普通压力机相比,可使生产率提高4~10倍,尤其对单件、小批量生产可使生产率提高20~30倍。
(5)减少了模具设计与制造费用,缩短了生产准备周期。
(6)减轻了工人的劳动强度。除去装料与卸料以外,所有孔均可自动冲出,同时可节省生产的占地面积。上一页返回单元二车身焊装汽车车身是由薄板构成的结构件,冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体,所以焊装是车身成形的关键。焊装工艺是车身制造工艺的主要部分。汽车车身壳体是一个复杂的结构件,它是由百余种、甚至数百种(例如轿车)薄板冲压件经焊接、铆接、机械连接及粘接等方法联结而成的。一、车身焊装夹具在汽车车身的装配焊接生产过程中,为了保证产品质量、提高劳动生产率和减轻劳动强度,经常使用一些用以夹持并确定工件位置的工具和装置来完成装配和焊接工作。我们把这些工具和装置统称为装焊夹具。下一页返回单元二车身焊装(一)夹具的分类装焊夹具的种类繁多,按用途可分为:装配用的夹具;焊接用的夹具;装焊夹具。(二)夹具的基本要求不论哪一类装焊夹具,都应满足下列基本要求。(1)保证焊件焊后能获得正确的几何形状和尺寸,并且在焊接时能阻止焊件产生变形。(2)使用时安全可靠。(3)便于施工,夹具应使装配和焊接过程简化、操作程序合理,工件装卸方便。上一页下一页返回单元二车身焊装(4)便于操作,在保证强度与刚度的前提下,应轻便灵巧,定位、夹紧和松开应省力而又迅速。
(5)容易制造和便于维修。夹具零部件应尽量标准化、通用化,易于加工制作,易磨损的零件要便于更换。
(6)成本低,制作时投资少,使用时能源消耗和管理费用少。
(三)装焊件在夹具上的定位与夹紧各种装焊夹具的结构相差很大,有的装焊夹具只有一个简单的框架,有的则相当复杂,一般说来,应根据生产批量的大小和产品结构的特点来选择装焊夹具的类型和设计夹具。在夹具上进行装配焊接时,一般分三步进行:上一页下一页返回单元二车身焊装第一步:定位,就是准确地确定被装焊的零件或部件相对于夹具的位置。第二步:夹紧,就是把定好位置的零部件压紧夹牢,以免产生位移。第三步:点固,就是对已定好位置的各个零部件以一定间隔焊一段焊缝,把这些零部件的相互位置固定。
(四)几种车身装焊夹具1.合件、分总成装焊夹具图3-12所示为驾驶室的门支柱和内盖板点焊用的装焊样板。
2.车身总成装焊夹具车身总成装焊夹具尺寸大,结构较复杂,精度也较高,其直接影响车身总成的装配精度。上一页下一页返回单元二车身焊装接其定位方式的不同,车身总成装焊夹具可以分为一次性装配定位夹具和多次性装配定位夹具两种。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车身总成的主要装配焊接工作是在一台总装夹具上完成的。将组成车身的零件、合件和分总成等依次装到总装夹具上进行定位和夹紧,直至车身总成的主要装配焊接工作完毕,才从夹具上取下来,这种夹具的特点是车身装焊时的定位和夹紧只进行一次,容易保证车身装焊质量。根据车身生产纲领可设置一台或数台同样的夹具,单台夹具可采用固定式;多台夹具可配置在车身装焊生产线上,随生产线移动,这种随生产线移动的夹具称为随行夹具,如图3-13所示。上一页下一页返回单元二车身焊装随行夹具包括底板及门框定位夹具,并采用快速的气动及手动夹紧器,夹具连同小车一起重约3t。随行夹具制造复杂,成本高,且每个装配台上都需装有电、水和气路的快速插座或接头,以使夹具行走到每一工位时都能方便、迅速地接通。2)多次性装配定位的总装夹具多次性装配定位夹具是指车身总成要经过两台或两台以上不同的总装夹具才能完成,且车身每通过一台总装夹具就要被定位夹紧一次。这类夹具要求其不同夹具上的定位面应当一致,以免产生装配误差,有骨架的驾驶室总成的装焊使用这类夹具比较合适,如可在第一台夹具上完成内骨架的装焊,在第二台夹具中完成外覆盖件的装焊,这两台夹具均以底板上的悬置孔和门框作为定位基准。上一页下一页返回单元二车身焊装这类夹具的优点是制造简单,夹具数量较少,且不存在水、气和电源的连接问题。但增加了定位夹紧次数,容易产生装配误差,质量不稳定。下面简单介绍两套车身总成夹具。(1)EQ1090驾驶室总装随行夹具。该夹具如图3-14所示,它的任务是完成底板、前围、后围、门上梁和顶盖的装焊。左、右门框夹具的底部可在V形导轨上沿X轴移动,且导轨磨损后能自动补偿,不会产生间隙,因此导向性好,但由于底部平移,定位部分上部的摆差会使门洞尺寸的精度受到一定的影响。上一页下一页返回单元二车身焊装该夹具的左、右门框夹具部分如图3-15所示,左、右方箱本体4的两侧各装有3个定位块(3和11),顶部各装有两个定位块6,侧面还有活动定位销12,这样就构成了驾驶室左、右门框的定位结构。底板定位夹具是由中部一个圆柱定位销及几个平面和周边定位块组成的,装焊顺序是先将底板装到底板定位夹具上,然后依次装上前围、后围和门上粱,使其分别紧靠定位块3,11和6,再将活动定位销12插入前、后围定位孔中,并用气动夹紧钳压紧前围和后围,用手动夹紧钳夹紧门上梁。采用三台悬挂式点焊钳分别点焊后围、前围与底板及门上梁的连接部分,然后再将顶盖与前、后围和门上梁点焊。上一页下一页返回单元二车身焊装装焊完毕,松开夹紧钳,左、右方箱体沿V形导轨外移到位,驾驶室被吊到调整线上完成补焊及安装车门的工序。随行小车随末端升降台落到地坑内进行下一个装焊循环。
(2)CA1091驾驶室总装夹具。与EQ1090驾驶室总装夹具不同的是,该夹具只完成驾驶室的前、后围和底板及门上梁的装焊,而不装焊顶盖,最后形成的是没有顶盖的驾驶室总成。CA1091驾驶室总装夹具如图3-16所示。整套夹具安装在一个上平面刻有坐标网线的铸铁底座上。门框支撑箱体1用铝合金铸造,其上装有定位块和夹紧机构。上一页下一页返回单元二车身焊装底板夹具5采用气动式导柱沿X轴升降,以便调整底板空间的位置。底板上有两个圆柱销供车身底板上悬置孔定位用,后围在夹具7上定位夹紧。该夹具还设置了安装调整样架用的定位基准6。这对夹具制造、调整和使用均较为方便。二、车身焊装工艺表3-3列举了车身制造中常用的焊接方法。车身制造中应用最多的焊接方法是电阻焊,一般占整个焊接工作量的60%以上,有的车身几乎全部采用电阻焊。除此之外就是二氧化碳气体保护焊,它主要用于车身骨架和车身总成的焊接中。上一页下一页返回单元二车身焊装为便于制造,车身设计时,通常将车身划分为若干个分总成,各分总成又划分为若干个合件,其合件又由若干个零件组成。车身装焊的顺序则是上述过程的逆过程,即先将若干个零件装焊成合件,再将若干个合件和零件装焊成分总成,最后将分总成和合件、零件装焊成车身总成。轿车自车身装焊大致的程序如图3-17所示。对于有骨架的中型或大型客车,一般是先装焊前、后围和左、右侧围及顶盖几个大片臂架分总成,然后在底板的基础上将这几大片分总成焊合成车身骨架总成,最后在骨架上蒙上蒙皮就完成了自车身的总成。车身装焊的方式与生产批量密切相关。上一页下一页返回单元二车身焊装
(一)车身装焊工艺性车身结构设计时,除了要考虑零件的冲压工艺性外,还要考虑零部件的装焊工艺性。影响装焊工艺性的主要因素有制件分块、接头形式、焊点布置和其他一些工艺性问题。1.制作分块车身覆盖件的分块应该在冲压工艺允许的前提下进行,且零件越少越好,这样可以减少焊接工作量和装配误差。车身上有不少的孔洞,如门洞和前后风窗日都是非常重要的装焊部位,要求这些孔洞应尽量采取整体结构。若孔洞部分采用双层结构,则应至少有一层为整体结构,以减少装焊误差,其优点如下:上一页下一页返回单元二车身焊装
(1)减少了零件数;取消了相应的装焊工序,使装焊夹具简单;车身总装时更简便,从而降低了生产成本。(2)保证门洞尺寸准确,提高了车门装配质量。(3)取消部分零件之间的点焊搭接量,减轻了车身的重量。装配工艺应保证车门与门洞内、外的间隙。如图3-18所示的车门结构中,其骨架组成内门间隙,外盖板组成外门间隙。门间隙虽有夹具保证,但由于产品刚性差,所以其尺寸不易稳定。车门外间隙由于结构所限,装配时,虽有夹具上的定位块来保证其装配位置,但其只能保证不小于定位块的尺寸,若装配不到位,则会使外间隙过大,倘若改变一下结构,使内、外门洞尺寸由一个零件组成,那么则保证车门内外间隙将会容易一些。上一页下一页返回单元二车身焊装
2.焊接接头形式结合车身结构的特点,焊接接头可分为两种:搭接接头〔图3-19(a)、(b)」和弯边(翻边)接头〔图3-19(c)、(d)、(e)、(f)」。1)搭铁接头当组成搭接接头的零件比较小、焊点又布置在靠近零件的边缘时,可以在固定式点焊机上进行焊接。当搭接接头的零件比较大、其焊点位置又处于零件和合件中间时,则就不便于在固定式点焊机上进行焊接了。若其焊点数多且排列整齐,则在有条件的情况下可在多点焊机上进行焊接,如图3-20(a)所示。若焊点数少,则适宜采用带焊枪的悬挂式点焊机进行焊接,如图3-20(b)、(c)所示。上一页下一页返回单元二车身焊装
2)弯边接头(翻边接头)小合件的弯边接头一般在固定式点焊机上进行焊接,但大合件或分总成的弯边接头,一般均在悬挂式点焊机上使用焊钳来完成焊接。在设计车身不同部件的接头时,应考虑所采用的点焊方式。在固定式点焊机或多点焊机上焊接的接头要比采用悬挂式点焊机焊接的接头可靠,而且稳定,其效率也高。特别是多点焊机点数和点距是固定的,不受操作的影响。上一页下一页返回单元二车身焊装适合用悬挂式点焊机焊接的接头则使用液压焊钳较为可靠。接头强度最差的只能采用手动焊枪来焊接的封闭式搭接接头,因为这种焊枪除了压力不稳定外,在封闭接头内无法设置辅助下电极,其导电形式是间接的,焊接电流需流经零件或夹具的导电部分,致使这种接头的质量不易保证,即如果产品的刚性或零件形状稍有偏差时,则装配焊接质量就更难以控制,因此,在车身设计中应尽量避免封闭式搭接接头。另外,从装配精度看,弯边接头比搭接接头易于保证装配质量。如图3-21所示。由上面分析可知:设计车身冲压件的接头形式时应尽可能采用搭接接头或弯边接头,且在受力或变形大的部位应采用保证焊点强度的焊接方法。上一页下一页返回单元二车身焊装3.焊点布置点焊时焊点间距(点距)的布置也是装焊工艺设计的一个重要范畴。焊点间距越小,则分流越大,但并非焊点之间的距离越小、焊点数越多,焊接强度就越高;相反当焊点之间的距离太小、焊点数过多时,焊接质量因分流的影响就越不易保证,反而会给产品的强度带来不利的影响,因此,必须选择一个适当的点距。表3-4给出了二层板焊接时的最小点距。在实际生产中,当焊接小的零、合件时,可参考表3-5中的数据。在实际生产中,对于弯边接头,由于焊接辅具的要求,弯边宽度a(图3-22)在可能的条件下应设计为20~25mm(对车身的薄板零件而言),其根部的尺寸R应尽可能小,一般应等于板厚。上一页下一页返回单元二车身焊装考虑到焊点强度的稳定性,应尽可能少地采用三层板的焊接结构。因此,为了提高产品的使用寿命,必须在产品结构设计合理的基础上合理布置焊点。4.其他装焊工艺性除了接头形式、制件分块和焊点布置外,影响装焊工艺性的还有以下几个方面:(1)对于某些有外观要求的车身外覆盖件,其点焊表面不允许有凹面,在产品结构设计中,应考虑使用固定点焊机、多点焊机或焊枪来完成焊接,且其所要求的表面应能与下电极接触,以便采用大平面的电极,从而使焊点凹陷不明显。上一页下一页返回单元二车身焊装(2)应考虑点焊的可接近性。在车身结构上,应尽量避免采用狭窄而深或上、下电极难以接近的焊接结构。(3)尽量采用压印、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。
(4)对车身上的一些大零件,尤其是覆盖件,应有足够的刚性,以使零件在生产中减少变形,保证装配质量。(5)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。在大批量生产中可采用专用的焊接辅具;在小批量生产中,考虑经济性应尽量采用合适的焊接辅具或其他方法。上一页下一页返回单元二车身焊装
(6)在成批生产中,若考虑使用悬挂链运输车身零件时,必须保证制件上面有装挂工艺孔。
(7)在车身上要尽可能采用相同的标准件(楔形螺母、铆钉),以利于减少装配工艺的工种和管理工作。
5.焊装生产工艺流程汽车焊装工艺是一个非常复杂的过程,以轿车为例,其通常由300~500个复杂形状的冲压零件,经焊接成为分总成,这些分总成又成为下一层装配中的零件,并逐步焊接成底板总成、侧围总成、顶蓬总成、仪表台总成和后隔板总成等六大部件,并以此拼焊成车身。1)底板总成焊接上一页下一页返回单元二车身焊装以国产汽车驾驶室底板焊装线为例:如图3-23所示。驾驶室底板具体焊装流程:第一I位—装入轮罩总成、底板总成、纵梁总成、轮罩支撑梁、踏板支架,机器人焊接150个焊点。第二I位—装人门槛下挡板总成、前内横梁总成,机器人焊接146个焊点;第三I位—人工二氧化碳补焊8处,半自动下料。这条焊装线通过各工位的柔性夹具可实现三种车型的驾驶室底板生产。2)侧围总成焊接将侧围冲压零件焊接成后轮拱总成、立柱加强件总成等部件,进而焊接成侧围总成的下序。如图3-24和图3-25所示。上一页下一页返回单元二车身焊装
3)车身整体焊接车身整体焊接:将车身六大部件(地板、左右侧围、顶棚、仪表台、后隔板。一次性定位焊接成车身的工序。以日产轿车车身整体焊接线为例,全线有7个工位,7个操作工人,生产节奏为1.2min,每台焊点280点。如图3-26所示。具体焊装流程如下:第一工位——装入底板。第二工位——空位。第三工位—预装。将左右侧围总成,前风窗上、下框,后围上、下外板装入并点定。第四工位—多点焊,焊点166点。上一页下一页返回单元二车身焊装第五工位—补点焊。第六工位—装顶盖及补点焊,共114点。第七工位—下线。4)四门两盖焊接及安装四门两盖焊接是将冲压零件焊接成左右车门及发动机罩和行李箱盖的工序。如图3-27和图3-28所示。上一页返回单元三车身涂装一、车身涂装概述涂装是指将涂料涂敷于车身表面,并通过干燥成膜的工艺。通过涂装,汽车不但外观鲜亮绚丽,而且大大提高了其耐蚀性。(一)涂装的功能汽车经过涂装后,除使汽车具有优良的外观视角外,还使汽车车身具有了高的耐腐蚀性,从而提高了汽车的商品价值和使用价值。汽车涂装的主要功能有以下几个方面。1.保护作用涂料的防护作用可以从两方面保护汽车,一方面,车身表面经涂装后使零件的基本材料与大气环境隔绝,起到了屏蔽作用以防止锈蚀;下一页返回单元三车身涂装另一方面,有些涂料对金属来讲还能起到缓蚀作用,比如磷化底漆可以借助涂料内部的化学成分与金属反应,使金属表面钝化,这种钝化膜加强了涂膜的防腐蚀效果。2.装饰作用汽车涂装的装饰性主要取决于涂层的色彩、光泽、鲜映程度和外观等方面。汽车的色彩一般根据汽车的类型、车身美术设计和流行色等来选择,主要由色块、色带、图案构成,以使车身颜色与车内颜色相匹配、与环境颜色相协调、与人们的爱好以及时代感相适应。3.特殊标识作用上一页下一页返回单元三车身涂装涂装的标识作用由涂装的颜色来体现,用颜色做标识广泛应用在各个方面,目前已经逐渐标准化了。在汽车上涂装不同的颜色和图案以便区别不同用途的汽车。4.达到某种特定的目的应用涂料的特殊性能使汽车具有特殊功用来完成特种作业或适应特定的使用条件。
(二)汽车涂装的特点汽车涂装的目的是使汽车具有优良的耐蚀性和高装饰性,以延长其使用寿命,提高其商品价值。另外,汽车用途广泛、运行条件复杂等因素都决定了汽车涂装有其固有的特点。上一页下一页返回单元三车身涂装汽车涂层必须具备极优良的耐蚀性、耐候性;汽车的车身尤其是轿车的车身必须进行精心的涂装设计,在具有良好的涂装设备条件和环境下,使涂层具有优良的装饰性;汽车涂装的质量要求极高,是最现代化工艺的工业涂装的典型代表之一。很多涂装新工艺、新技术都是由汽车工业带头开发的,很多涂料新品种的探索及开发是由汽车工业促进的;汽车涂层多由多层组成,如轿车车身的涂层就是由底漆层(主要是防锈底漆层)、中间涂层(提高上下涂模的结合能力,提供韧性和抗冲击能力)和面涂层(提供多彩的颜色)组成的。二、车身涂料涂料通常被称为“油漆”。上一页下一页返回单元三车身涂装早先,因其是利用植物油和天然漆制成的而得名,但由于近二十年来石油化工和有机合成化工工业的发展,为涂料工业提供了新的原料,许多新型涂料已经不再使用植物油和天然漆,而是广泛地采用各种合成树脂与颜料及溶剂。汽车涂料由于其产量大(一般占涂料总产量的20%以上)、品种多(满足客车、货车、军用车等各种车型的需求)、要求高(涂膜需具备很强的保护作用和装饰作用)以及独特的施工性能等而成为了一种专用涂料,汽车车身涂料又是汽车涂料中用量最大、要求最高(特别是装饰性)的分组。
(一)车身涂料的作用上一页下一页返回单元三车身涂装车身涂料是一种成膜物质,当它涂于车身表面时,能生成坚韧耐磨、附着力强、具有一定颜色和防锈、防腐、耐酸、耐潮湿、耐高温等多种功能的涂膜,这不仅能大大提高汽车车身的使用期限,面且由于涂料的色彩装饰美化了汽车,也提高了汽车的使用效果,所以,车身涂料主要起到保护和装饰作用。(二)车身用涂料应具有的特点根据汽车的使用条件及其大量流水生产的要求,汽车涂料一般应具备下列特点。1)极好的耐候性和耐腐蚀性2)极好的施工性能和配套性上一页下一页返回单元三车身涂装3)极高的装饰性4)优良的机械性能5)良好的经济性6)耐汽油、柴油、机油和公路用沥青等的作用
(三)涂料的组成涂料的品种很多、成分各异,但综合其成膜情况,涂料基本由以下三部分组成。1.主要成膜物质主要成膜物质是使涂料附在制件表面上成为涂膜的主要物质,是构成涂料的基础,通常称为基料和漆基。上一页下一页返回单元三车身涂装在涂料原料中,作为主要成膜物质的是油料和树脂两大类。2.次要成膜物质次要成膜物质也是构成涂膜的组成部分,但它不能离开主要成膜物质单独构成涂膜,而主要成膜物质可以单独成膜,也可以和次要成膜物质共同成膜。3.辅助成膜物质辅助成膜物质能对涂料变成涂膜的过程或对涂膜性能起一定辅助作用,不能单独构成涂膜,辅助成膜物质包括稀料和辅助材料两大类。涂料的组成如图3-29所示。上一页下一页返回单元三车身涂装(四)涂料的分类、命名和编号1.涂料的分类
(1)按施工方法分类:有刷漆、喷漆、烘漆、电泳漆、粉末涂料等。(2)按涂料的作用分类:有底漆、面漆、罩光漆、腻子等。
(3)按涂料的使用效果分类:有绝缘漆、防锈漆等。(4)按是否含有颜料来分类:不含颜料的称为清漆(透明体);含有颜料的称为色漆(不透明体);含有大量体质颜料的稠厚浆状体的称为腻子。色漆又包括厚漆、调和漆、无光漆及皱纹漆、锤纹漆等。
(5)按溶剂构成情况分类:以一般有机溶剂作稀释剂的称为溶剂型漆;上一页下一页返回单元三车身涂装以水作稀释剂的称为水性漆;漆料组成中没有挥发性稀释剂的称为无溶剂漆;无溶剂而又呈粉末状的称为粉末涂料。(6)按成膜过程原理,大致可以分为以下几类:①氧化聚合型漆:常温干燥成膜,干燥过程必须接触空气,氧化聚合成高分子膜,常用的油基性漆就属此类,如清漆、酚醛漆、醇酸漆、环氧树脂底漆等。②固化剂固化型漆:这类漆必须加固化剂方能固化成膜,它的成膜过程是在固化剂作用下进行的。③热固型漆(或称烘烤聚合型漆):这类漆需加热后才可聚合成高分子漆膜,故在平时及储存期间应注意不能受热,要远离热源。上一页下一页返回单元三车身涂装④挥发型漆(即溶剂挥发型漆):此类漆本身就是高分子物,它在高温下靠溶剂挥发即可干燥成膜,因此,它的干燥性比其他类型漆较好,而附着力则较差,储存期间应注意严防溶剂挥发。⑤其他类型漆:如潮固化聚氨酷漆、不饱和聚酷漆。这类漆需要在潮湿环境下固化,并加入引发剂或促进剂等。
(7)按成膜物质分类:最广泛的涂料分类是根据成膜物质来分的。原染料化学工业部综合了以上这些涂料的分类方法,并结合我国生产涂料品种的具体情况,确定涂料分类的原则是以其主要成膜物质为基础,若主要成膜物质为两种以上的树脂混合组成,则按其中起决定作用的一种为主,具体分类见表3-6。上一页下一页返回单元三车身涂装表3-6中的辅助材料主要用于改进和调节涂料的施工性能,不能单独使用,辅助材利按其不同用途又分为不同种类,见表3-7。2.涂料的命名涂料的命名原则如下:(1)全名=颜料或颜料名称+膜物质名称+基本名称。(2)对于某些具有专业用途及特性的产品,必要时在成膜物质后面加以阐明。3.涂料的编号涂料的编号原则如下:1)涂料编号上一页下一页返回单元三车身涂装编号由三部分组成,第一部分是成膜物质,用汉语拼音字母表示;第二部分是基本名称,用二位数字表示,即从0~99,与汽车车身涂料有关的如下:上一页下一页返回单元三车身涂装第三部分是序号,以表示同类产品间的组成、配比或用途的不同。这三个部分组成的涂料型号基本上可以表达某种涂料成膜物质的构成及其品种(序号)和用途特征。2)辅助材料编号编号由两部分组成,第一部分是辅助材料种类(代号),第二部分是序号。(五)汽车车身用底漆底漆是直接涂在经过表面处理的车身表面上的第一道漆,是整个涂层的基础。它对车身的防锈蚀和整个涂层的经久耐用起着主要的作用。底漆必须具备以下几个特征:(1)附着力强。除在车身表面附着牢固外,还能与腻子或面漆粘附牢固。上一页下一页返回单元三车身涂装(2)具有良好的防锈能力、耐腐蚀性和耐水性(耐潮湿)。
(3)底漆涂膜应具有较高的机械强度和适当的弹性,当车身蒙皮膨胀或收缩时,不致脆裂脱落,当面漆老化收缩时,也不致折裂卷皮,能满足面漆耐久性的要求。(4)应与中间涂层或面漆涂层有良好的配套性,即有耐溶剂性,不被中间涂层或面漆涂层所含溶剂咬起。(5)有良好的施工性。应能适应汽车涂饰工艺大量流水生产的特点。车身用底漆的品种甚多,按“汽车油漆涂层”的分组,底漆可以分为优质防腐蚀性涂层底漆、高级装饰性填充底漆、中级装饰保护性涂层底漆和一般防锈蚀保护性涂层底漆。上一页下一页返回单元三车身涂装按底漆使用漆料的不同分组,又因底漆中有铝、锌、络等金属氧化物颜料,所以底漆又带有颜料的名称,如铁红酚醛底漆、锌黄醇酸底漆、环氧富锌底漆,等等。常用底漆见表3-8。(六)汽车车身用中间层涂料中间层涂料是指介于底漆层与面漆层之间涂层所用的涂料。它的主要功能是改善被涂工件表面和底涂层的平整度,为面漆层创造良好的基底,以提高整个涂层的装饰性。对于表面平整度较好、装饰性要求又不太高的载重汽车的车身和中级客车、轿车,在大量流水生产中,常不采用中间涂层,以简化工艺。但对于装饰性要求高的客车、轿车,有时常采用几种中间层涂料。上一页下一页返回单元三车身涂装中间层涂料应具有以下特性。(1)应与底漆、面漆层配套良好,涂层的结合力强,硬度配套适中,不被面漆的溶剂所咬起。
(2)应具有填平性,能消除被涂漆表面的划纹等微小缺陷。(3)打磨性能好。打磨时不沾砂纸,在湿打磨后,能得到平整光滑的表面,并能高温烘干。(4)耐潮湿性好,不应引起涂层起泡。为保证涂层间的结合力和配套性,中间层涂料所选用的漆基应与底漆和面漆所用的漆基相仿,并逐步由底向面过渡。中间层涂料的种类也比较多,主要是环氧树脂漆、氨基醇酸树脂漆和醇酸树脂漆。上一页下一页返回单元三车身涂装(七)汽车车身用面漆汽车面漆是汽车多层涂层中最后涂层用的涂料,它直接影响汽车的装饰性、耐候性、耐潮湿性和抗污性。在汽车车身生产尤其是在轿车和高级客车生产中,对汽车用面漆的质量要求非常高,在选择汽车用面漆或制定面漆技术条件时应考虑汽车的外观装饰性、硬度和抗崩裂性、耐候性、耐潮湿性、防腐蚀性、耐药剂性和施工性能等的要求。汽车车身用面漆的种类很多,按其成分主要分为以下几大类。1)硝基面漆喷涂硝基漆时要注意其应与底漆和腻子配套,不能采用油脂底漆,因为硝基漆的溶剂(香蕉水)会咬起底漆涂层,一般采用环氧底漆和醇酸底漆。上一页下一页返回单元三车身涂装此外,刮涂的腻子宜薄且要干透,施工场地和被涂物面要清洁干净,且要通风防潮、注意防火。2)过氯乙烯漆过氯乙烯漆也是一种挥发性涂料,具有快干的特点,其较硝基漆干得稍慢些,但其耐候性、耐湿性和化学稳定性比硝基漆好,成本也较硝基漆低;施工方便,可喷涂、刷涂或静电喷涂。其缺点是附着力较差、溶剂释放性差;固体含量低,漆膜薄,需要喷涂三道以上。3)醇酸树脂漆醇酸树脂漆能常温干燥,涂膜能形成高度的网状结构。其漆膜光亮,经久不变;漆膜柔附着力好,耐久性强,不易老化。上一页下一页返回单元三车身涂装即其耐候性、机械强度和附着力均显著地优于硝基且施工简便,不需打磨抛光,可减轻劳动强度。4)氨基醇酸烘漆氨基醇酸烘漆是用氨基树脂与醇酸树脂配合而成的。汽车用氨基面漆均为三聚氰胺醇酸树脂体系。氨基树脂改善了醇酸树脂的硬度、光泽、烘干速度、漆膜外观,也提高了醇酸树脂的耐碱、耐水、耐油和耐磨等性能,而醇酸树脂又改善了氨基树脂的脆性及附着力。氨基醇酸烘漆互相取长补短,发挥氨基树脂和醇酸树脂的优势,所以其具有以下特点:(1)漆膜外观丰满,色彩鲜艳。
(2)漆膜坚韧,附着力好,机械强度高。上一页下一页返回单元三车身涂装(3)耐候性、抗粉化、抗龟裂性比醇酸漆稍好些,干透性好。
(4)具有一定的耐水、耐油、耐磨性能。
(5)具有良好的电气绝缘性能。(6)可采用静电喷涂,以提高生产效率,降低涂料的耗用量。
5)丙烯酸漆汽车用丙烯酸漆可分为热塑性和热固性两大类,前者随溶剂的挥发而干燥,而后者要靠热、触媒或两者结合的作业才能固化成膜。热固性丙烯酸漆主要用于汽车面漆,以代替氨基漆,施工情况和配套漆与氨基烘漆大致相同。汽车车身常用的丙烯酸漆有B01-10丙烯酸清烘漆、B04-9与B04-11各色丙烯酸磁漆、B05-4各色丙烯酸烘漆等。上一页下一页返回单元三车身涂装为便于对照,特将汽车车身常用面漆及主要特性等列于表3-9中。(八)车身涂料的发展趋势目前正在发展中的新型涂料有水性涂料、粉末涂料、溶剂置换型涂料、高固体份涂利非水分散体涂料等,其中以水性涂料及粉末涂料最有发展前途。水性涂料是以水作为溶剂的涂料,又称为水稀释性涂料。水溶性涂料是水性涂料的一种,其树脂的分子量为5000~10000,这些树脂与常用的醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂相似,均是将少量的有机胺水溶,并配以一定比例的有机溶剂,使胺和溶剂在干燥过程中挥发掉,随即进行交链反应,并转化成耐水的涂膜。上一页下一页返回单元三车身涂装水溶性涂料可以用浸、喷、淋等方法施工。电泳涂漆也属于水溶性涂料,其中阴极电泳漆是最新研究成果。除了水溶性涂料以外,水乳胶涂料和胶体分散涂料也属于水性涂料,这两种涂料是更新型的涂料。三、车身漆前处理工艺涂装前的自车身状态对涂装质量影响很大,因此,涂前自车身的表面状态应良好(无机械损伤、变形及锈蚀)。焊装成总成后的自车身要进行一系列涂装处理,其流程如图3-30所示。上一页下一页返回单元三车身涂装前处理的目的是清除车身表面除涂层构成物之外的异物,清洁车身内外表面并形成一层均匀的磷化膜,以保证涂层有良好的防腐性能和装饰性能。前处理阶段除了清洗车身表面之外,最重要的工序是车身内外表面的磷化处理。
(一)磷化处理1.磷化处理前的清洗涂装前的清洗工作是对已经焊接成形的车辆进行彻底的清洁,去除由于冲压成形、焊接过程中沾附在板件上的油污,以及在焊接成形后在储运过程中出于防锈目的涂附的防锈油脂,为后面的磷化处理作准备。上一页下一页返回单元三车身涂装如图3-31所示,首先浸泡,将成形后的车身置于40℃~50℃的水中浸泡;其次冲洗,用同样水温的水进行冲洗,去除附着在车身上的污物;第三步除油,将清洗干净的车身浸没在含有弱碱性的除油剂中,或用碱浴喷淋于车身,去除车身上的油污;最后再次冲洗,用水将车身冲洗干净,去除残留的碱性除油剂。
2.磷化处理1)浸没式磷化处理首先将车身浸没入磷酸肤溶胶中,磷酸肤在车身钢板表面形成凝胶状表层。然后将车身浸入由磷酸锌、磷酸和加速剂组成的处理溶剂中,使车身钢板表面形成磷化层。处理流程如图3-32所示。上一页下一页返回单元三车身涂装
2)喷淋式磷化处理将清洗过的车用磷酸盐溶液喷淋,使车身钢板表面在喷淋过程中形成磷化层。3.清洗首先将经过磷化处理过的车身用大量的水冲洗,清除磷化处理后残留的磷酸锌等残留物。然后用纯水冲洗车身,为电泳底漆去除残留的、阻碍电泳底漆附着的多余磷酸锌离子。最后将清洗干净的车身在温度为100℃以上的炉内加温以干燥清洗残留水渍。处理流程如图3-33所示。上一页下一页返回单元三车身涂装四、车身涂装工艺经过漆前表面处理后的自车身要经涂底漆、车底防护、涂面漆之后进行装配。
(一)涂底漆汽车涂层与金属的结合力和防腐蚀性主要靠底漆涂层实现,因此,底漆涂层是整个涂装的基础,一般选用防锈且耐腐蚀、附着力强、机械性能好的涂料作为底漆。汽车车身涂底漆常用的工艺有喷抹、浸涂、电泳涂底漆等。1.喷涂上一页下一页返回单元三车身涂装汽车车身涂底漆最初采用喷涂法为主,常用的是以0.3~0.5MPa的压缩空气作动力喷涂,需要有空气压缩机、喷枪、胶管、储气罐及油水分离器等设备。喷漆法使用方便,适于手工喷涂或机械化喷涂,但其油漆的利用率低,喷不匀,钢板的边缘、焊缝、内腔涂不上漆,车身的耐腐蚀性不好(尤其是车身底板腐蚀严重),此外还易引起火灾和苯中毒等。
2.浸涂浸涂是将被涂物件浸入盛有底漆的槽中,经过一定的时间后,用悬挂吊钩把浸过漆的物件取出,经滴漆、流平、干燥即可。其设备和操作较简单,生产效率较高,并能进行机械化或自动化生产。缺点是漆溶液损耗大,漆膜的厚度不够均匀,外观也不够理想,有流痕。上一页下一页返回单元三车身涂装而大型浸漆槽必要时要有加热或冷却设施和循环泵、过滤器等附属设备。3.电泳涂漆电泳涂漆具体的工艺流程如下:1)涂装电泳底漆(图3-34)将经过加温干燥的车身全部浸入装满电泳底漆的电泳池中,此时车身和电泳池中的涂料被加以相当高的直流电压(通常为200~300V,车身与电泳池中的涂料极性不同),涂料中的离子在电动势的作用下聚积于车身表面。电泳分为阴极电泳和阳极电泳两种,所使用的电泳涂料为水溶性涂料。使用电泳涂装不仅能使车身外表面得到良好的保护,而且其车身结构中一些腔体内壁也能得到很好的涂装保护。上一页下一页返回单元三车身涂装2)沥干电泳底漆(图3-35)将电泳涂装完毕的车身吊入倾斜架,使车身上多余的电泳底漆由车身表面和结构腔体中流出。在电泳涂装后,电泳底漆是不会因干燥而固化的,因为电泳底漆为高温烘烤型涂料,如不经过高温烘烤便不会固化,所以不必担心电泳涂装完毕后,在进入倾斜架时电泳底漆干燥固化。3)沥干后的冲洗(图3-36)用大量的水冲洗经过倾斜架的车身,冲洗掉附着不牢的电泳底漆。4)加温干燥(图3-37)将水洗过的车身送入烘烤炉中,加温至120℃以上,并保持25~40min,使沉积在金属表面的底漆干燥固化,此时涂层厚度为15~20μm。上一页下一页返回单元三车身涂装(二)车身内外密封剂和防声绝热浆的涂装生产过程中车身的结构上有很多的焊点、接缝,如果不加以处理,在车辆使用过程中含有酸碱等有腐蚀作用的水或气体会侵入这些部位,使车身的防腐能力下降。此外在车辆行驶过程中汽车底盘部分安装有大量的运动部件,运行过程中振动较大,同时要经受砂石撞击造成底盘部分的涂层损坏,进雨水后会造成底盘防腐能力的丧失。为了防止这种情况的发生,在底漆涂装完毕后,应进行车身焊点、接缝部位密封剂和隔音绝热浆的涂装。该工序一般安排在底漆烘干后和涂二道浆或封底漆之前,密封胶涂布于车身需要防止水渗入的部位,如焊缝处。上一页下一页返回单元三车身涂装其功能是防止焊缝渗水而锈蚀,此外,还应具有弹性和良好的附着力,使其受震动时不开裂或脱落,一般是由酚醛树脂与不干性醇酸树脂、合成橡胶、再生橡胶或加增塑剂的聚氯乙烯树脂制成。隔音绝热浆的涂布厚度达1~3mm,采用喷涂法,一般喷涂在车身的挡泥板、车轮罩、发动机罩、底板、行李箱等部件的内部。目前尚有一种热融附着型防声板,常将其受热融熔后粘贴在工件的表面,作为车身内部的隔音和保护用。密封胶和防声绝热浆涂层的干燥固化是与二道浆或面漆一道烘干的。
(三)涂二道浆或封底漆上一页下一页返回单元三车身涂装涂二道浆或封底漆的目的是提高轿车表面的平整度和光滑性,常使用手工喷涂和自动喷涂等方法,涂膜厚度一般为30~40μm,它们的颜色以浅灰、深灰、浅绿或黑色等为主,通常喷涂在电泳底漆层上,单独烘干后一般用耐水砂纸进行湿打磨,以达到表面平滑。
(四)涂面漆面漆是最后一道涂层,直接影响汽年的装饰性、外观、耐候性和商品价值。因此,应选用遮盖力强、装饰性好与底涂层结合力强的涂料。车身涂面漆一般采用上送风下抽风型喷漆室,从喷漆室顶部向室内输送经过除尘、调温、调湿的新鲜空气,使室内稍处正压,确保外界的脏空气不进入室内。上一页下一页返回单元三车身涂装在喷涂时,周围环境应整洁,两车身间应保持一定距离,以防止落上漆雾,在同一喷漆室不允许喷涂异种类型的面漆。面漆涂装多数已用自动喷涂和静电喷涂代替手工喷涂。静电喷涂是一种涂饰新工艺,它是借助于高压电场的作用,使喷枪喷出的漆雾带电,通过静电吸引力而沉积在带导电的工件表面上而完成喷漆过程。静电喷涂是一种新的涂装方法,它与普通空气喷涂相比,具有减少漆雾飞散、改善工人劳动条件、消除职业病、节约油漆、提高涂层质量和生产效率、便于实现涂漆作业自动化等优点。图3-38所示为静电喷漆的示意图。上一页下一页返回单元三车身涂装静电喷涂用的高频、高压静电发生器可以产生直流高压电源,电压的高低是影响喷涂质量的重要因素。图3-39所示为旋杯式静电喷枪结构。静电喷枪的结构形式很多,有固定旋杯式、手提旋杯式和旋风式等。其中固定旋杯式喷枪的生产效率最高,材料利用率可达90%以上。
(五)涂膜的干燥涂膜干燥的过程也就是漆膜形成的过程,各种不同的涂料有着不同的特点,其涂膜干燥的机理也不同。为保证涂层的装饰质量,必须根据涂料的特性,正确地选择干燥方法和干燥工艺,同时还要考虑生产纲领和生产条件等因素。干燥方式从大体上可分为自然干燥和人工干燥。上一页下一页返回单元三车身涂装根据受热方式,人工干燥法主要有对流式热风干燥和热辐射式干燥两种。1.对流式热风干燥对流式热风干燥方式是用电、油、煤气或蒸汽首先加热传导介质—空气,然后以自然对流或强制对流的方式,将热传导给被涂饰的工件,从而使漆膜干燥,这种干燥方式的热量传递是由漆膜表面向内部进行的,漆膜表面首先受热,然后很快干燥成皮,使漆膜内部的溶剂挥发不易散出而降低漆膜的干燥速度,由于漆膜内部溶剂的内扩散力克服不了漆膜的阻力,而引起漆膜鼓泡,当溶剂的扩散能力大于漆膜阻力时,有时会引起漆膜表面产生针孔。同时,对流式热风干燥的设备体积大,占地面积多,升温时间长,热能利用率及干燥的效率都比较低。上一页下一页返回单元三车身涂装但由于其设备简单,所以仍是目前应用较普遍的方法。对于汽车生产,因其批量大,可设计自动化输送线,且可在输送线中设有不同温度的烘干室(图3-40),即中间温度高,两端温度较低,符合涂膜干燥规律
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