新能源汽车制造技术 课件 严正峰 第1-5章 -绪论、新能源汽车冲压工艺-5.4 新能源汽车总装输送系统设计

第一章概论

车辆工程专业课程_新能源汽车制造技术概论前言P2自1885年德国人卡尔.本茨发明了第一辆三轮汽车以来，汽车制造经历了单件小批量生产、大批量生产、精益生产等不同的生产阶段。新能源汽车经历了近两个世纪的发展过程，从最初的纯电动汽车发展到今天多种类型的新能源汽车，成为全球未来汽车发展方向的共识，其生产模式与制造技术也发生了较大变化。本章概要介绍新能源汽车产业结构特点、新能源汽车制造工艺类别、制造过程及生产组织。1概论P31.1新能源汽车产业结构的发展1.1.1节能与新能源汽车是汽车制造强国的必由之路1.1.2新能源汽车发展历程1.2新能源汽车制造的制造工艺类别1.2.1传统汽车制造工艺1.2.2新能源汽车制造工艺1.2.3新能源汽车先进制造技术发展1.3新能源汽车制造过程与生产组织1.3.1新能源汽车制造过程1.3.2新能源汽车生产组织1.4课程教学目标及教学内容1.1.1节能与新能源汽车是汽车制造强国的必由之路1.1新能源汽车产业结构的发展P4从制造强国看，汽车产业以其在国民经济中的重要地位和对经济增长的重要贡献被列为国家的战略性竞争产业。新能源汽车融汇新能源、新材料和互联网、大数据、人工智能等多种变革性技术，推动汽车从单纯交通工具向移动智能终端、储能单元和数字空间转变，带动能源、交通、信息通信基础设施改造升级，促进能源消费结构优化、交通体系和城市运行智能化水平提升，对建设清洁美丽世界、构建人类命运共同体具有重要意义。发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。1.1.1节能与新能源汽车是汽车制造强国的必由之路1.1新能源汽车产业结构的发展P5新能源汽车按动力源的不同可分为纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车。纯电动汽车（BEV，BladeElectricalVehicle），能量主要依赖车载可充电蓄电池或其它能量储存装置并由电动机实现驱动，纯电动汽车的核心技术是动力电池、电池管理系统以及驱动电机，即三电技术。燃料电池汽车（FCEV，FuelCellElectricalVehicle），电动车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。燃料电池汽车以燃料的氢气与空气的氧气反应，以其产生的电力推动马达而得以行驶。氢燃料电池汽车作为目前主流的燃料电池汽车，其核心部件燃料电池发动机主要由燃料电池堆、空气/氢气供给系统、水热管理系统等构成。1.1.1节能与新能源汽车是汽车制造强国的必由之路1.1新能源汽车产业结构的发展P6混合动力汽车（HEV，HybridElectricalVehicle），指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆。插电式混合动力汽车（PHEV，Plug-inHybridElectricalVehicle），其是HEV的一种，与一般的HEV相比，最大的区别就是PHEV可以利用电网给电池组充电，拥有较长的纯电动续航里程。PHEV可分为串联式、并联式和混联式。串联式并联式混联式1.1.2新能源汽车发展历程1.1新能源汽车产业结构的发展P7新能源汽车经历了近两个世纪的发展过程，从最初的纯电动汽车发展到今天多种类型的新能源汽车，主要经历了以下几个阶段：19世纪末—20世纪初：电动汽车的崛起、发展和停滞早在1835年，荷兰的SibrandusStratingh教授就设计了第一款小型电动车，但更具实用价值的电动车是由美国人托马斯·达文波特和苏格兰人罗伯特·戴维森在1842年研制的，他们首次使用的是不可充电电池。20世纪初，随着电池性能、容量等关键技术方面的不断进步，安东尼电气、贝克、底特律电气、爱迪生、Studebaker和其他公司相继推出电动汽车，电动汽车的销量全面超越汽油动力汽车。随着石油的大量开采和内燃机技术的不断提高，在1920年之后，与内燃机汽车相比，电动汽车逐渐地失去了其竞争优势。相应地，汽车市场也逐步被内燃机驱动的汽车所取代，电动车的发展从此开始停滞了大半个世纪。1.1.2新能源汽车发展历程1.1新能源汽车产业结构的发展P820世纪70年代左右：发展与停滞世界爆发石油危机，纯电动车再次受到重视，尤其是日本与美国。但好景不长，随着石油供求矛盾逐步缓解，以日本小型车为代表的节能环保车快速普及，电动车发展受到压制。20世纪末—21世纪初：电动汽车的复苏与突破20世纪末，随着全球石油资源的日益减少、环境问题的日趋严重，在节能环保车辆的需求越来越迫切的大环境下，人们重新认识到了电动汽车的重要性。各个主要的汽车生产商开始关注电动汽车的未来发展，并且开始不断投入资金和技术到电动车领域。新能源汽车的概念应运而生，在日趋激烈的竞争中，新能源汽车的类型不断丰富起来。电池技术仍未取得突破，制约纯电动汽车发展；但在混合动力汽车技术取得突破，成功走向市场。1.1.2新能源汽车发展历程1.1新能源汽车产业结构的发展P921世纪初至今：电动汽车的复苏及创新期成立于2003年特斯拉汽车公司(TeslaMotors)是一家以生产和销售电动汽车及零件成功的标杆公司。受其成功的影响和中国政府鼓励，以及市场需求驱动，中国也研发、销售与Tesla技术水平旗鼓相当的纯电动汽车。总之，随着电池、智能网联、大数据、云计算等技术发展，新能源汽车发展潜力巨大。未来：高能智慧体智能车下一代的新能源汽车将打造高能智慧体智能车，智能时代科技变革趋势：智能驾驶技术将极大程度地解放了驾驶者，让用户对智能座舱的体验，有了更多的想象与期待。1.1.2新能源汽车发展历程1.1新能源汽车产业结构的发展P10汽车产业肩负改善交通、保护环境、节约能源等的重要责任，中国汽车产业发展节能与新能源汽车，实现低碳化、电动化、智能化发展刻不容缓。在政策和市场的双重作用下，新能源汽车持续快速增长，2023年，新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，分别同比增长35.8%和37.9%，市场占有率达到31.6%，连续9年位居全球第一。2013-2023年新能源汽车销量及增长率（数据来源：中国汽车工业协会）1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P11随着数字化、网络化和智能化技术的迅速发展，新能源汽车制造业正迎来数字化转型的关键阶段。与传统汽车制造的机械加工工艺相比，新能源汽车的研发和生产涉及多个领域的复杂工艺，尤其是在电池、电机、电控系统以及轻量化设计等方面。这些新兴技术不仅对生产效率提出了更高要求，也对质量管理和工艺优化提出了更为严苛的挑战。因此，如何有效提升制造工艺，满足新能源汽车在技术和性能上的多重需求，已成为当前汽车制造行业亟待解决的核心问题。1.2.1传统汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P12常见的机械加工方法：铸造。将熔化金属浇入铸型，待其冷却凝固后得到所需形状和尺寸的零件。用铸造方法可制造出复杂形状的工件，但尺寸不准确。锻造。将金属坯料用锤或压力机加压，使之变形，以获得所需形状和尺寸的锻件。粉末冶金。将粉末压缩成所需形状，加热到低于熔点的高温状态，再将粉末烧结成固体的方法。钣金加工。将板料进行切割、弯曲、拉深成形的方法。焊接。使板料实现永久连接的方法。使用焊接可将板料连接成各种各样的形状，应用非常广泛。1.2.1传统汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P13常见的机械加工方法切削与磨削。用切削刀具或用砂轮在各种机床上进行加工。这种加工方法加工出来的零件表面粗糙度值小、尺寸精度高。特种加工。用于对硬度高、难切削材料进行加工的特殊方法。如电火花加工、激光加工、电解加工、等离子弧加工等。热处理。将金属材料加热、保温后冷却，由于其加热温度与冷却速度不同，能赋予金属材料特殊的性能。机械制造中常利用淬火、退火、正火、回火来改善零件的力学性能。1.2.1传统汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P14传统汽车制造工艺流程在传统汽车制造过程中，四大主要工艺（冲压、焊接、涂装和总装）构成了整个汽车生产的核心流程。随着汽车工业的发展，这些工艺不断优化和更新，推动了汽车制造的自动化、精密化和高效化。1.冲压工艺冲压工艺是汽车制造过程中最早进行的步骤，主要通过金属板材的冲压加工，制造出车身的基本结构部件。采用如拉深、弯曲、切割等冲压技术，能够将金属板料精确成形。这一过程使用的设备包括大型冲床和模具，能够在较短的时间内大量生产车身的零部件，如车门、车顶、侧围等。2.焊接工艺焊接是将通过冲压工艺制作的车身零部件进行永久性连接的过程。通过点焊、激光焊接、弧焊等方式，将不同的零件固定成车身框架。在传统汽车制造中，点焊是最常用的焊接方法，它通过电流加热金属材料的接触面，使其熔化并连接。1.2.1传统汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P15传统汽车制造工艺流程3.涂装工艺涂装是汽车制造过程中提升外观、增强耐用性和抗腐蚀能力的重要步骤。涂装工艺包括车身底漆、面漆以及清漆的喷涂。在这一过程中，车身会经过预处理、磷化、涂料喷涂和烘干等环节，最终形成光滑且耐用的涂层。4.总装工艺总装是汽车制造的最后一个环节，将各个零部件进行最终的组装，完成整车的组建。这一过程中，包括发动机、底盘、内饰、车轮、座椅、电子系统等各个组件的安装，最后进行整车检查和测试。1.2.2新能源汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P16新能源汽车的制造一方面与传统汽车的制造在制造工艺和装备上有传承关系，另一方面由于新能源汽车采用了新的动力来源和驱动系统以及相应的控制系统，在制造上又与传统汽车在生产工艺设备上存在很大差异。其中变化最大的是在汽车动力总成的制造上，如电池系统和电动机系统的制造及其工艺与装备。实体工厂/车间装备向数字化、网络化、智能化方向发展，装备将大量采用传感器、无线电射频识别、智能网关等智能化技术，形成智能装备，实现装备的自感知、自学习、自决策、自执行和自适应。同时，智能装备将与系统无缝集成，实时交互信息，并且基于数据分析进行装备运行优化，实现自适应加工、装配、人机协同及物流供应精准化。1.2.2新能源汽车制造工艺1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P17新能源汽车的制造一方面与传统汽车的制造在制造工艺和装备上有传承关系，另一方面由于新能源汽车采用了新的动力来源和驱动系统以及相应的控制系统，在制造上又与传统汽车在生产工艺设备上存在很大差异。其中变化最大的是在汽车动力总成的制造上，如电池系统和电动机系统的制造及其工艺与装备。实体工厂/车间装备向数字化、网络化、智能化方向发展，装备将大量采用传感器、无线电射频识别、智能网关等智能化技术，形成智能装备，实现装备的自感知、自学习、自决策、自执行和自适应。同时，智能装备将与系统无缝集成，实时交互信息，并且基于数据分析进行装备运行优化，实现自适应加工、装配、人机协同及物流供应精准化。1.2.3新能源汽车先进制造技术发展1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P18伴随信息技术、网络通信技术、数字化技术、人工智能技术的发展，通过相关技术的带动与支撑，世界制造业由手工操作模式逐步向机械化制造、自动化制造、智能化制造模式转变。世界制造模式发展进程1.2.3新能源汽车先进制造技术发展1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P19汽车制造是制造业的重要组成部分，汽车制造技术紧跟世界制造业发展潮流而发展进步。伴随世界四次工业革命，世界汽车制造业由小批量手工作坊式生产逐步向大批量流水线生产、柔性化、自动化、数字化精益制造、智能化绿色制造模式转变。世界汽车制造发展阶段由起步阶段的单一品种小批量半机械化生产，逐步发展为大批量流水线生产、多品种柔性化自动化生产、信息化精益制造，汽车制造业正逐步向智能化大规模定制方向发展。1.2.3新能源汽车先进制造技术发展1.2新能源汽车制造的制造工艺类别P20汽车制造技术紧跟世界制造技术发展步伐，目前，通过人工智能等相关技术的发展，汽车制造单元实现可自由重构，汽车制造向生态制造、个性化定制方向发展。节能与新能源汽车智能制造技术应用示意图1.3.1新能源汽车制造过程1.3新能源汽车制造过程与生产组织P21新能源汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全部过程。汽车的生产过程包括毛坯制造、机械加工、热处理、装配过程及试验等。新能源汽车的生产过程1.3.1新能源汽车制造过程1.3新能源汽车制造过程与生产组织P22工艺过程是指新能源汽车生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程。工艺过程包括毛坯制造工艺过程、热处理工艺过程、零件的机械加工工艺过程、部件或汽车的装配工艺过程，以工艺文件的形式确定下来的工艺过程称为工艺规程。由原材料经浇铸、锻造、冲压或焊接而成为铸件、锻件、冲压件或焊接件的过程，分别称为铸造、锻造、冲压或焊接工艺过程。将铸、锻的毛坯或钢材经过各种机械加工方法，改变它们的形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。在热处理车间，对汽车零件的半成品通过各种热处理方法，改变它们的材料性质的过程，称为热处理工艺过程。最后，将合格的汽车零件和外购件、标准件装配成组件、部件和汽车的过程，则称为装配工艺过程。1.3.1新能源汽车制造过程1.3新能源汽车制造过程与生产组织P23工艺过程的组成1.工序。一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对几个相同的工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。2.安装。在某一工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。3.工位。为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。4.工步。工步是指零件被加工表面不变、加工所使用的刀具不变、切削用量不变时所连续完成的那部分工艺过程。1.3.1新能源汽车制造过程1.3新能源汽车制造过程与生产组织P24基准的概念1.设计基准。零件图上标注设计尺寸及要求所采用的基准。2.工艺基准。零件在工艺过程中所采用的基准。按照作用不同，工艺基准又可分为以下几种：（1）工序基准。工序卡的工序图上，用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置所采用的基准。（2）定位基准。加工时，用以确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的基准。（3）测量基准。在测量时所采用的基准。（4）装配基准。在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P25

1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P26汽车产品的销售与工厂的生产能力，决定了工厂的生产纲领，生产纲领的制定，决定了产品的生产类型，即生产规模。汽车生产有单件生产、批量生产和大量生产等类型。新能源汽车生产选用生产类型与生产方式的准则仍然是：质量、成本、生产率。但随着生产技术的发展，人们消费水平的提高，消费的个性化以及汽车制造竞争日趋激烈，使传统的大批量生产类型正逐步被多品种小批量生产模式所取代。质量、成本、生产率这一传统准则的内涵也被赋予了新的含义，从而在新能源汽车制造领域内，提出了新的T（交货时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）准则。1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P27汽车生产制造能力的提升路径1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P28传统的汽车制造工艺需要经过冲压环节先生产出众多零部件，再通过焊接将这些零部件组合到一起，最后再进行涂装。而新能源汽车一体化压铸能够“取代”传统的冲压、焊接环节，一次性做出大型的零部件。具体来说，特斯拉在ModelY上使用一体化压铸后，车身后底板零部件一下从70个削减到2个，本来用于后车身装配生产线简化为一个压铸机，带来生产工艺流程大幅简化。特斯拉ModelY后底板的一体化压铸工艺（来源：特斯拉）1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P29新能源汽车的制造流程包括工艺流、信息流、材料和零件流、工人及其作业流、工程活动流。1.工艺流工艺流是可见的，故经常被用于车辆制造工艺分析中。车辆装配制造工艺流程的路线是固定的，制造工艺、工位转换等都有实体可以展示，有助于帮助人们更好地理解汽车制造运营。2.信息流制造系统中的信息可以分为三类：控制、指令、信息。第一类是控制信息，是车辆制造的大脑和制造流程的指挥中心，其作用包括可以使零件移动、机器人作业和设备关机等。第二类是指令信息，可以为生产作业提供指导，如生产计划等。第三类是实时信息数据，包括生产状态监测和质量预警。运营管理者和工程技术人员依据上述信息进行决策。1.3.2新能源汽车生产组织1.3新能源汽车制造过程与生产组织P303.材料和零件流在生产车间内，材料和零件的传输及交付过程较为复杂。物料的接收、搬运及相关管理统称为入厂物流，用来支持车辆装配制造，满足生产需要。入厂物流涉及位置、距离、物料移动路径、物料容器的类型及尺寸、运输设备如手推车、叉车和自动导引车等。4.工人及其作业流在车辆装配作业中，工人需要以不同的方式进行移动。他们可能需要围绕车辆来回走动以完成指定的工作任务；也可能静止不动，通过移动手臂来进行作业。因此，需要针对工人的作业移动，展开关于时间、安全以及人体工程学方面的分析研究。5.工程活动流间的工程工作重点在于解决产品质量、产量和对新车型投产提供支持方面的问题。通常，工程分析和项目的流程是按照既定作业标准严格执行的。1.4课程教学目标及教学内容P31本书内容涉及新能源汽车制造技术的各种主要工艺过程，包括新能源汽车冲压、焊接、涂装、总装、毛坯制造、机加工、热处理、表面处理及强化等工艺。对新能源汽车制造技术的需求为基线，强化具体的工艺方法、工艺规程和设备。对汽车新能源汽车制造技术进行详细阐述，对新能源汽车整车-关键总成-典型零件的制造技术进行了深入分析，如电机、电池和专用混动变速器制造技术、车身一体化压铸技术等，同时对新能源汽车先进制造技术的应用现状及发展趋势进行了介绍。1.4课程教学目标及教学内容P32课程目标具体内容课程目标一掌握新能源汽车制造过程中常用的工艺基础知识；掌握新能源汽车冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、关键总成总装工艺、零件毛坯制造工艺、典型零件机械加工工艺、热处理加工工艺、零件表面处理及强化工艺；掌握新能源汽车车身制造工艺。能够运用基本工艺方法分析和解决新能源车辆工程制造问题。课程目标二掌握新能源汽车制造工艺对汽车整车、总成和零部件加工的影响，能在国家政策和法律法规框架下分析评价新能源汽车制造工程实践对环境、社会可持续发展的影响。课程目标三熟悉新能源汽车制造技术发展历程中技术创新的社会背景与影响，对于新能源汽车行业技术发展水平、所面临的挑战有正确认识，了解新能源汽车先进制造技术。课程教学目标及教学内容第二章新能源汽车冲压工艺2026.05SchoolofAutomotiveandTrafficEngineeringHeifeiUniversityofTechnology合肥工业大学

车辆工程专业课程_新能源汽车制造技术前言P34在探讨新能源汽车的制造工艺时，冲压技术无疑是一个核心主题。本章节将深入介绍冲压工艺在新能源汽车制造中的重要性和应用。冲压工艺，作为金属板材塑性变形的关键技术，通过冷冲压、温冲压和热冲压等方法，精确制造出车身所需的各种零件。本章将详细阐述冲压工艺的基本原理、分类、冲压材料、冲压模具以及在新能源汽车制造中的具体应用。2新能源汽车冲压工艺P352.1新能源汽车冲压工艺简介及特点2.1.1冲压工艺的简介2.1.2冲压工艺的特点2.1.3冲压工序的分类2.2新能源汽车冲压材料2.2.1冲压材料要求2.2.2冲压材料选定2.2.3冲压材料分类2.3新能源汽车冲压工艺设计2.3.1冲压车间布置2.3.2冲压工艺设计程序2.3.3冲压工艺设计应考虑的重点问题2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺2.4.1汽车前罩内板2.4.2轿车前罩外板2.4.3轿车顶盖冲压2.4.4电机定转子2.5新能源汽车冲压模具和设备2.5.1冲压模具2.5.2冲压设备2.5.3冲压自动化2.5.4附属设备2.1.1冲压工艺的简介2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P36冲压工艺是一种先进的金属加工方法，其利用冲压加工模具对金属板材进行塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。核心原理是利用冲压加工模具对金属板材施加一定的压力，通过剪切、弯曲、拉伸等变形，使板料产生塑性变形或分离，从而使金属板材达到预定的形状、尺寸和性能要求。冲压工艺有冷、温、热之分：当被加工冲压件的板材较薄时，通常在常温下完成冲压成形，即冷冲压成形；当冲压件的板材较厚时（一般超过8~10mm时），冷态成形所需的设备功率特别巨大、且冲压成形易产生开裂和裂纹，这时常将板材加温后再冲压，即热冲压成形；由于铝合金的成形性能比钢差，为了便于成形，铝合金的冲压成形有时会用到温成形，即加热温度较低的成形。冲压的坯料主要是热轧和冷轧板（汽车车身冲压件主要采用钢带、铝带）。近些年，为了降低燃料消耗及提高电动汽车的续驶里程，轻量化备受重视，为此高强钢、超高强钢已广泛用于汽车车身制造，超高强钢车身承力构件也采用热冲压成形。2.1.2冲压工艺的特点2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P37冲压工艺在汽车工业有着广泛的应用。其他金属加工方法相比，冲压工艺具有下述的特点：1.冲压是一种高生产效率、低材料消耗的加工方法。冲压工艺适用于较大批量零件制品的生产。2.冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率很高，故零件成本低。3.冲压出的零件一般不需要再进行机械加工，具有较高的尺寸精度。4.可以批量获得精度高度一致的产品，冲压件具有良好的互换性。5.车身冲压件所用材料主要是高精度钢带或铝带，表面质量较好，为后续表面处理工序打下了良好的基础。6.冲压废料较少，可以获得质量轻、强度高、刚度大的零件。7.冲压工艺能制造出其它金属加工方法难以达到的形状极其复杂的零件。2.1.2冲压工艺的特点2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P38新能源汽车冲压工艺的不同主要在材料选择、工艺流程和设备技术上。首先，新能源汽车冲压工艺更注重轻量化和节能环保。由于电动汽车需要携带大容量的电池，因此要求车身结构更轻，以提高续航里程。因此，新能源汽车冲压工艺通常采用高强度、轻质的金属材料，如铝合金或高强度钢材。其次，新能源汽车的冲压工艺在设计和制造上更注重空气动力学性能。电动汽车通常具有更好的空气动力学设计，以减少风阻，提高能源利用率。因此，在冲压工艺中，需要精确控制零部件的形状和尺寸，以确保车身外形流线型，并减少空气阻力。此外，新能源汽车冲压工艺还涉及到先进的智能制造技术。随着人工智能、大数据和物联网技术的发展，冲压工艺中的自动化程度不断提高。智能化的冲压设备可以实现高效率、高精度的生产，提高生产效率和产品质量。总的来说，新能源汽车冲压工艺在材料选择、设计制造和智能化生产等方面都有独特的特点，以满足电动汽车对轻量化、空气动力学性能和智能制造的需求。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P39冲压工序按加工性质的不同，可以分为两大类型：分离工序和成形工序。冲压工序工序工序性质分离工序落料利用模具沿工作封闭轮廓曲线实施冲切，把工件从板材上分离下来，冲下部分是平板零件，或用作拉深件的毛坯冲孔利用模具沿工作封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料剪切利用剪切模或冲裁模沿不封闭曲线切断，常用于加工形状较为简单的平板零件剖切将半成品切分成两个或几个工件，常用于成双冲压切口在板料上将板材部分切开，切口部分发生弯曲或分离修边将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉常见的汽车冲压工序2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P40冲压工序工序工序性质成形工序弯曲把板料按要求弯成各种形状拉深将板料压制成各种空心零件内孔翻边将板料上预冲孔的边缘翻成竖立边缘外缘翻边将半成品的外缘翻成圆弧或曲线状的竖立边缘压印及胀性在板料或工件上压出筋条、花纹或文字整形把形状不太确定的工件校正成形常见的汽车冲压工序（续）2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P41分离工序分离工序是将冲压件或毛坯在冲压过程中沿设定的轮廓使其相互分离，同时其冲压零件的分离断面要满足一定的断面质量要求。1.落料。指用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是零件，用于制造各种形状的平板零件或为冲压件提供坯料。随着技术的进步及为了提高落料的质量，已有不少车企已开始采用激光切割落料。激光落料2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P42激光落料具有如下诸多特点：①激光切割落料生产线设备质量小、能耗低，无需复杂的设备基础和模具，大大降低了前期投资和后期使用维护的成本；②无需制造模具，采用先进的排样软件及控制系统，产品规格形状转换迅速，特别适合多产品共线柔性生产；③激光切割速度快、生产效率高，可满足各种不同冲材（钢带、铝合金带、不锈钢、非金属材料）的落料生产；④无冲裁所需高强度的冲击，噪音小，生产环境良好；⑤采用数字化优化排样，且无冲裁落料所需的料头、料尾损耗，各种形状的零件组合进行无搭边切割，减少了材料损耗，提高了材料利用率。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P43分离工序2.冲孔。指用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是废料。有正冲孔、侧冲孔、吊冲孔等几种形式。冲孔和冲裁落料的工艺过程与工艺方法都很相像，所不同的只是：①对于冲孔，冲下的是废料，冲裁落料是送往下一道工序的冲压件毛坯；②冲孔通常所冲下的面积较小，冲裁落料的面积相对较大；③冲孔所冲下的形状通常比较规则，大多是圆孔、腰圆孔、矩形孔，冲裁落料的形状相对较复杂。3.修边。指将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状。由于车身冲压件的结构都较为复杂，大多都要采用多工序组合成形工艺，为了确保冲压件有完整且高质量的边缘及有些冲压成形过程必须要在压紧板料整个周边的情况下才能实施冲压成形，为此许多冲压件的毛坯板料周边都需要额外预留一定宽度，待冲压成形工艺完成后，再将冲压件周边多余的部分裁剪掉。这就是许多冲压件冲压成形作业完成后需要增加一道修边工序的原因。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P44分离工序4.剖切。为了提高冲压成形工艺的效率，将左右对称的冲压件及多个外形尺寸相对较小的车身冲压件组合在一起，用一套模具同时完成冲压成形加工的方法在车身冲压工艺中已得到了较广泛的应用。左右对称的冲压件或多个外形尺寸相对较小的冲压件组合在一起冲压成形后，需要将其分离成独立的零件，此时就需要采用剖切工艺。剖切就是采用冲裁模或激光切割沿不封闭曲线切开成两个或多个部分。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P45成形工序成形工序是在板料不分离的前提下使毛坯发生塑性变形，获得所需求的形状及尺寸的工序叫做成形工序。冲压成形是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力。坯料在冲压力的作用下，变形部位的应力达到屈服点，但未达到抗拉极限，使坯料产生塑性变形而不发生断裂分离，从而获得所需形状、尺寸和性能的零件（冲压件）。冲压成形包括弯曲、拉延、翻边、胀形、校平与整形等工艺内容。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P46成形工序1.弯曲。弯曲是利用设备或专用工具使金属板料、管料、棒料或型材弯成一定曲率、一定角度和形状的变形工艺。弯曲工艺在冲压生产中占有较重要的地位，汽车许多承力冲压件的成形都离不开弯曲成形工艺。弯曲成形既可利用模具在压力机上完成，也可以利用其他专用设备如折边机、弯管机、滚弯机来完成，尽管弯曲工艺方法、工具及设备各不相同，但弯曲时的变形过程与规律基本一致，即都需要经历弹性变形、塑性变形，为了达到所需的弯曲成形质量，最后还需要进行矫正整形过程。a）开始弯曲；b）继续弯曲；c）弯曲变形基本完成；d）弯曲整形2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P47成形工序弯曲成形有多种不同的工艺方法，若按弯曲成形设备和工艺原理的不同，可将弯曲成形分为拉弯成形、辊弯成形、压弯成形和绕弯成形；若按照工件形状的不同，可将弯曲成形分为二维和三维弯曲成形。无论是二维还是三维弯曲成形均可用前述拉弯成形、辊弯成形、压弯成形等成形工艺。就弯曲成形工艺的合理性与经济性而言，线状料的弯曲成形较适合采用拉弯成形和绕弯成形工艺；管材、型材及通过弯曲成形将板材加工成长槽形结构，较适合采用辊弯成形；板材的三维弯曲成形及为了获得高生产效率的弯曲成形，较适合采用压弯成形。2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P48成形工序（1）拉弯成形。指工件在弯曲成形的过程中，始终给工件施加轴向拉力的成形工艺。拉弯成形工艺的突出特点是可以避免弯曲成形部位产生褶皱，得到良好的弧度效果。材料在拉弯过程中变形区各部分的应力状态各不相同，中性层以外材料受拉应力作用，中性区以内材料受压应力作用。为使材料不至于受压产生褶皱，预拉伸力要足够，使材料产生屈服拉伸，相应的中性层以外的金属将受到更大的拉力作用，出现壁厚减薄。拉弯成形2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P49成形工序（2）辊弯成形。利用多个轮子对滚的方法将材料折弯的工艺方法，可以通过改变辊轮的结构实现各种不同截面的辊弯成形；通过改变辊轮的布置，实现纵向、横向、二维、三维辊弯成形。其特点为：生产效率高，适合于大批量生产，产品的制造成本低；加工产品的长度不受限制，可连续生产；产品的表面质量好，尺寸精度高；在辊弯成形生产线上可以集成其他的加工工艺，如冲孔、焊接、压花等；材料的利用率高；生产过程中噪声低，无环境污染。辊弯成形2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P50成形工序（3）压弯成形。利用压力机对材料施加压力，通过压弯模具使材料发生弯曲变形，是一种生产设备相对比较简单、一次性投入少，但产品质量良好、生产效率非常高的成形方法。压弯成形的模具设计充满了技巧，只要模具设计足够巧妙，可以加工出各种不同类型的工件；采用多次成形的方法，可以加工十分复杂的工件。压弯成形2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P51成形工序2.拉延。其利用拉延模将冲裁好的板料压制成各种开口空心件或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种冲压加工方法。拉延是冲压生产中应用最广泛的工序之一，汽车车身覆盖件的主要生产工艺就是拉延.a）初始阶段；b）过程中；c）结束阶段2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P52成形工序3.胀形。利用模具使空心坯料在直径方向上局部扩张的成形工艺称胀形工艺。空心坯料可以是带底的拉延件，也可以是无底的管料。坯料的胀形需要通过传力介质将作用力传至工件的内壁使之产生径向变形，胀形成形工艺有刚性模胀形和柔性模胀形之分。刚性模胀形有整体模胀形和分体模胀形；柔性模胀形有橡胶、气体、液体等多种。胀形工艺2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P53成形工序4.缩口。通过模具将预成形筒形件或管形件口部直径缩小的成形工艺称为缩口成形工艺。缩口成形过程中，缩口端直径减小，壁厚和高度都会相应增加。常见的缩口型式有锥形口、直口和球形口。缩口工艺2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P54成形工序5.翻边。在预先冲制好孔的制件上（有时也不预冲孔）依靠材料的伸长，利用模具沿孔周边翻成竖直边缘的冲压工序。翻边工艺主要用于需要有法兰的结构件中。a）平板件的翻边；b）拉深件的翻边；c）拉深件的翻边2.1.3冲压工艺的分类2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P55成形工序6.校平与整形。又称修整工序，是指利用模具使坯件（半成品冲压件）局部或整体产生不大的塑性变形，以消除平面度误差，提高工件形状及尺寸精度的冲压成形工艺。校平与整形的工艺特点是允许的变形量很小，坯件的形状和尺寸与工件非常接近；校平和整形后工件的精度得以提高（校平与整形模的精度更高）；通过校平与整形减小和释放工件的内应力。校平工艺的目的主要是提高工件的平整度或平直度，常见的方法有平面模校平和齿面模校平。（1）平面模校平。校平模的工作表面是平面度较高的平面，主要用于表面不允许有压痕、平面度要求较高的薄壁冲压件；（2）齿面模校平。校平模的工作表面是平面度要求高的齿面（是指齿顶的平面度。主要用于材料相对较厚、表面容许有细小压痕、表面平面度要求较高的工件2.1.4冲压质量评价2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P56冲压是汽车四大工艺的首道工艺，其质量的好坏对整车质量构成直接的影响，因此冲压件的质量评价显得十分重要，为此需要对冲压件的质量问题进行界定，并建立科学的评价指标体系。冲压件可能的缺陷种类非常多，最常见且企业较为关注的缺陷主要有：开裂、凸凹、拉伤、起皱、波浪、毛刺、回弹、拉痕。冲压件缺陷检验有主观检验和客观检验两种，其中日常性检验以主观检验为主，冲压件质量定期抽检以客观检验为主。冲压件缺陷主观检验方法主要有：1.触摸检验。用干净的纱布将外覆盖件的表面擦干净，戴上触摸手套沿着冲压件纵向紧贴冲压件表面触摸，必要时用油石打磨被探知的可疑区域。2.目视检验。通过人眼直接发现缺陷的位置及类型，这种检查方法简单快捷，但是需要有丰富的经验。目视检查常用的方法是利用充足的光线，采取一定的角度，对冲压件进行仔细地观察。2.1.4冲压质量评价2.1新能源汽车冲压工艺简介及特点P573.油石打磨检验通过油石打磨检验可以准确地检查出冲压件上的凹坑、凸包的缺陷位置及大小，以及修复过程中缺陷的变化情况。通过油石在冲压件表面划过时产生的痕迹来判断冲压件表面的质量状况，工件表面形成突出的亮点即为凸包，工件上呈断续的部位即为凹坑。4.柔性砂网打磨检验用干净的纱布将工件的表面擦拭干净，用柔性砂网紧贴零件表面沿纵向打磨整个工件表面，任何麻点、压痕会被发现。5.涂油检验用干净的纱布将零件外覆盖面擦拭干净，用干净的刷子沿着同一个方向均匀地将油涂抹至工件整个表面，将涂抹后的零件放在较亮灯光下检查，用此方法可以很容易发现零件上细微的麻点、瘪塘及波浪等缺陷。6.冲压件缺陷客观检验方法所谓冲压件缺陷的客观检验，是指用专用检测工具，对冲压件的形状、尺寸进行精确检测，以判定冲压件是否符合图纸的要求及发现其所存在的缺陷。现阶段使用最多且最有效的工具就是激光三坐标测量仪或激光三维扫描仪。利用图像传感器精确获得被测冲压件表面十分密集点的三维坐标，以实现对冲压件形状、尺寸、缺陷的精确判定。2.2.1冲压材料要求2.2新能源汽车冲压材料P58

2.2.1冲压材料要求2.2新能源汽车冲压材料P59

2.2.1冲压材料要求2.2新能源汽车冲压材料P60

2.2.2冲压材料的选定2.2新能源汽车冲压材料P61汽车车身零件主要依靠冲压和焊接装配成形。为满足车身设计性能及加工工艺性，要求冲压材料强度高，塑性好，屈强比低，具有良好的冲压成形性能。钢板特别是薄钢板卷料的应用较为普遍，是汽车车身的主体材料，因此冲压材料的质量是冲压工艺中一个非常重要的环节，其好坏将直接影响汽车产品的质量与成本。对于冲压材料的选定应考虑两个方面：一是选择能适应冲压过程变形要求的材料，这就要求材料较好，使成本相应增加；二是可通过改进冲压件的结构工艺性来完善材料的变形条件，降低对材料的要求。解决问题的方法是在设计手段上尽量使用一些先进的专业软件进行设计，科学评价材料的冲压性能，在保证冲压件具有合理结构和性能的前提下，降低对材料的质量要求，以降低制造成本。此外，冲压材料的选定应根据生产技术方面进行分析，根据对比以往过去的数据和经验。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P62汽车冲压件可分为两类。一类是形状复杂但受力较小的零件，如汽车驾驶室覆盖件及某些部件的外壳，要求板材具有良好的冲压性能和表面质量，多选用冷轧深冲低碳薄钢板。另一类是形状比较复杂且受力较大的零件，如汽车车架，既要求板材有较高的强度又要具有良好的冲压性能，因此大多选用冲压性能好的热轧低碳钢或碳素钢厚钢板。车身材料通常厚度为0.6~2.0mm。目前，车身材料发展趋势为采用质量小而强度高的低合金高强度钢，如Q345、08Al等，其焊接性能好，且为大批量生产，价格较低。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P63Q345钢板是一种应用非常广泛的低合金高强度钢板，主要用于冲制各种车身加强件和骨架件。08Al钢板为通过微量合金化的低碳高强度钢板，平均含碳量为0.08%左右。其中加入少量Al是为了细化晶粒，抑制三次渗碳体的析出，提高抗拉强度和塑性，其抗拉强度是普通低碳钢的2~3倍。08Al钢板的拉深性能极好，可轧制成很薄的钢板，适用于车身覆盖件的冲压，一般呈薄钢板卷料的形式供货，是车身轻量化的重要材料。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P64在汽车车身制造中，高强度钢板和薄钢板卷料主要以冷轧钢板或超低碳高强度超深冲压冷轧钢板、镀锌钢板、轻量化叠层钢板等产品类型供货。此外，新能源汽车在材料选择上更加注重轻量化和环保性。传统的汽车制造主要使用钢材，而新能源汽车则更多地采用高强度钢、铝合金、镁合金等轻质材料。这些材料不仅能够减轻车身重量，提高能源利用效率，而且具有更好的强度和刚度，能够满足汽车安全性能的要求。因此，各类钢板根据其性能特点，具有不同的应用场合，以满足车身构件的不同作用与使用要求。1.含磷高强度冷轧钢板。含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车蒙皮、车门、顶盖和行李舱外盖板，也用于货车驾驶室的冲压件。其特点是强度较高，比普通冷轧钢板高15%~25%，且冲压中其塑性与应变硬化指数下降甚微，同时具有良好的耐蚀性与焊接性能。2.烘烤硬化冷轧钢板（BH钢）。烘烤硬化冷轧钢板经过冲压、拉深变形及烘漆烘烤热处理，屈服强度得以提高。BH钢板既薄又有足够的强度，是车身钢板轻量化的首选材料。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P653.双相冷轧钢板（DP钢）。双相冷轧钢板组织中同时具有马氏体和铁素体两种晶体，具有连续屈服、屈强比低、加工硬化及高强度与高塑性的综合优点。DP钢板经烘漆烘烤还可进一步提高强度，适用于形状复杂且要求强度高的车身材料，如车门加强板和金属保险杠等。4.超低碳高强度超深冲压冷轧钢板（IF钢）。这种材料具有高强度与良好的成形性和贴模性能，主要用来冲压乘用车车身内、外覆盖件。IF钢的供货品种有镀锌IF钢板、热镀锌IF钢板、高强度IF钢板和镀铝IF钢板等。现代轿车每辆车用IF钢板可达几百千克，占钢板总用量的40%以上。5.镀锌钢板。镀锌钢板的特点在于钢板表面镀锌，既美观又具有良好的耐蚀性。从20世纪70年代到现在，轿车车身材料广泛采用镀锌薄钢板，主要用于车身内、外板，使车身的防腐蚀保质期长达十几年。如奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板）：上海帕萨特轿车车身的外覆盖件采用电镀锌工艺，内覆盖件内部采用热镀锌工艺。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P666.轻量化叠层钢板。叠层钢板是在两层薄钢板之间压入一层塑料的复合材料。表层钢板厚度为0.2~0.3mm，塑料层的厚度占总厚度的25%~65%。与单层等厚钢板相比，叠层钢板只有单层等厚钢板质量的57%左右，而且隔热防振性能良好。这种复合钢板主要用于发动机罩、行李舱盖和车身地板等部件。7.铝合金。铝是应用较早且技术日趋成熟的轻量化材料，随着汽车不断朝着轻量化方向发展，它在汽车中的用量呈现不断增长的趋势。由于铝挤压型材有较高的力学性能和成形性能，可以生产各种断面形状的型材，近年来在汽车上的用量开始迅速增加。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P67型号特点1000系列高纯铝(含铝量99.9%以上)，导电性能、耐腐蚀性能及焊接性能良好，但强度较低，不可热处理强化2000系列以铜为主要合金元素的铝合金，还添加锰、镁、铅和铋等其它合金元素，切削加工性能良好、强度高、可热处理强化，但晶间腐蚀倾向严重。3000系列以锰为主要合金元素的铝合金，具有良好的塑性、耐腐蚀性和焊接性能，不可热处理强化、强度较低。4000系列以硅为主要合金元素的铝合金，不常用。4000系铝合金一部分可热处理强化，另一部分不可热处理化。5000系列以镁为主要合金元素的铝合金，具有良好的耐腐蚀性能、焊接性能，高的疲劳强度，不可热处理强化。6000系列以镁和硅为主要合金元素的铝合金，Mg2Si为主要强化相，是应用最广泛的铝合金。特点是，耐腐蚀性能、焊接性能、成形性能良好。7000系列以锌为主要合金元素，少量添加镁和铜，特点是硬度与钢材很接近，具有高强度和良好的焊接性能。8000系列主要用于生产铝箔。9000系列备用合金冲压铝材2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P68车身冲压铝合金主要有不可热处理的5000系列（Al－Mg）和可热处理的2000系列（AI—Mn—Mg－Pb）、6000系列（Al－Mg－Si）、7000系列（Al－Zn－Mg－Cu）。5000系列铝合金具有相对较好的成形性和耐蚀性，但表面质量难以控制，主要用于车身内板；6000系列铝合金具有良好的综合性能，主要用于车身外板；7000系列铝合金价格高、强度好。室温下铝合金的延伸率普遍低于30%，部分牌号7000系高强铝合金的延伸率不足10%，铝合金板材室温的成形性能较差。冲压成形技术的不断进步，铝合金成形难的问题已基本得到解决。目前，在汽车轻量化的带动下，铝合金及其应用技术得到了迅猛地发展。各大汽车厂商不断推出了采用全铝车身以及铝密集型的新款汽车，这些新车中铝的用量不断增加。自前，铝在汽车中的应用正朝车身零件及结构件的方向发展，其应用范围将会不断扩展，从而有望成为仅次于钢的第二大汽车材料。2.2.3冲压材料分类2.2新能源汽车冲压材料P698.镁合金。镁合金由于具有优异的性能而成为备受关注的新型汽车材料。镁是比铝更轻的一种轻金属材料，它能够在铝减轻重量的基础上再减轻15%~20%。在汽车轻量化的推动下，镁在汽车中的应用已经成为汽车材料领域的一个重要发展方向。自前，车用镁材料在汽车中的应用正以年均20%的增长速度迅猛发展。根据成形工艺原则进行分类，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。两者在化学成分、组织性能以及用途上都有一定的差异，但没有严格的区分。铸造镁合金可分为压力铸造镁合金和普通铸造（砂型铸造、永久模铸造）镁合金。变形镁合金是经过挤压、轧制、锻造等塑性成形方法得到的镁合金，变形镁合金的力学性能通常要优于相同成分的铸造镁合金。变形镁合金的塑性成形技术包括挤压成形、锻压成形、轧制成形、冲压成形。冲压成形技术在镁合金材料上的应用难度较大，但因为可以直接使用密度大的轧制板材，且其生产效率较高，所以冲压成形的市场优势很大，发展前景广阔。2.3.1冲压车间布置2.3新能源汽车冲压工艺设计P70冲压车间内部可按功能区分为四个部分，必须使之具备相互协调的生产能力、面积和高效率的产品流动方向。冲压车间的工艺布局应该满足从原材料进厂到冲压件成品输出的全部功能要求，内容包含：原材料准备、冲压生产、工序间物流、成品存放、不良品返修、模具和检具的存放与维修、自动换模系统、废料处理、物流周转等。2.3.1冲压车间布置2.3新能源汽车冲压工艺设计P711.备料工段。将原材料剪切成所需要的尺寸。备料工段有卷料库、落料生产线、剪切生产线、龙门剪床、钢板矫平机等组成。2.伸压工段。通常，并排安装着几台压力机，其间以轴送机连成一条生产线，可在极短时间内完成冲压加工。小型冲压件可用连续自动压力机进行加工。3.模具堆放处。由于冲压生产线具有通用性，可在一条线上进行多品种生产，所以每条冲压线都应具有足够面积来堆放模具，模具堆放应尽量靠近生产线，便于模具的频繁更换。大型模具一般直接存放在地坪上，下面垫枕木或加防护层的钢轨，存放高度一般不超过2层，模具运输采用电动平板车和起重机。4.模修工段。对冲压模具工艺性能要求极为严格，需要经常进行修理，为此必须配备必要的模修设备。模修工段用于模具的日常维护、维修、保养和调试。模具调试维修区的布置有两种方式：布置在冲压线的同一跨内，靠近模具存放区；布置在与冲压线平行的独立一跨内，即与冲压线平行布置，各条冲压线的模具共用模具调试维修区。2.3.1冲压车间布置2.3新能源汽车冲压工艺设计P725.辅助设备。冲压车间的辅助设备有如下几种：1）废料处理设备（冲压生产线的废料全部落入地下输送带上，集中起来处理）；2）运输设备（使用桥式起重机、铲车、平板车进行各区间材料和模具搬运）；3）成品库（冲压加工属于批量生产，为了存放冲压成品，需设成品库）。2.3.2冲压工艺设计程序2.3新能源汽车冲压工艺设计P73汽车车身冲压件的设计，是在完成零件的结构工艺性审查和阅读相关资料后，按照冲压工艺方案的原则进行的，它是冲压工艺方案的具体化、规范化，冲压工艺设计程序大体如下：1.审查零件结构的工艺性，并根据覆盖件图设计出拉深件图。2.根据零件图和拉深件图，确定合理的冲压工艺方案，确定总工序数、工序顺序、各工序的加工内容、冲压方向以及所需模具套数等。3.根据拉深件的结构、形状、尺寸来进行坯料展开，初步确定坯料的形状与外形尺寸（多数情况下，外形尺寸要由试验来确定），制订材料消耗定额。4.选定各工序的模具结构形式，选择送料与卸料的方法与方向。5.计算各工序所需的压力机行程和工作台面尺寸，估算工序所需的冲压力、压边力、卸料力等力学参数，确定各工序所需压力机的型号、数量和生产流程。6.确定零件及各工序的检查项目、检查标准和检查方法。7.确定各工序所需的公工位器具、废料处理方式和半成品的运输方式。8.确定各工序的操作者人数、操作规程、工位布置、工时定额等。2.3.3冲压工艺设计应考虑的重点问题2.3新能源汽车冲压工艺设计P74冲压工艺成形的难度判断应根据各冲压件拉深图，对其结构特点、形状尺寸进行变形分析，初步确定其结构特点以及可能出现的质量问题与发生部位。之后确定某一部分是采用拉深成形还是胀形成形，或是拉胀复合成形。1.冲压方向。冲压件各个冲压工序的冲压方向，应保证该工序冲压成形的要求。要在满足冲压工艺要求的前提下，尽可能使各工序的冲压方向保持一致或少变化，以减少冲压操作和生产准备工作的复杂性。2.送料方向。通常的做法是：工序件有大头和小头，一般拿住大头往前送；工序件一面是平直的，另一面带曲线的，通常是拿住平直面往前送；工序件一面浅、一面深的，一般是拿住深的往前送。3.工序件的定位。为保证加工精度和操作的安全与方便，要认真考虑工序间的定位问题，拉深件在修边时应尽量利用拉深件侧壁或拉深槛定位，若不能时则需用工艺孔定位。至于修边后的定位，可采用工序件外形、侧壁或工艺孔来定位。2.3.3冲压工艺设计应考虑的重点问题2.3新能源汽车冲压工艺设计P754.修边废料的分块。要根据废料的形状、大小和操作的安全、方便来确定分块的大小和位置。5.成双冲压。对于一些尺寸不大的左右对称件或尺寸不大的非对称件，为改善拉深条件和提高生产效率并减少废料消耗，应采用是成双拉深成形。其切断之前使用一套模具，之后则采用双型槽模或同一工序两套模具安装于一台压力机上，以便于流水作业生产。6.冲模联合安装。为了充分利用大型压力机进行流水作业，有时可在一台压力机上安装两套或两套以上的冲模，使压力机在一次行程中完成两个或两个以上的冲压工序。在制定冲压工艺时，还要对所设计的工艺进行经济性分析，所采用的工艺、模具结构及自动化方案必须适应生产量，使整个工艺水平、模具水平、生产方式及物流系统与新增设备达到最佳经济性目标。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P76车身覆盖件是指汽车车身内、外表面的薄壳板件。不同于一般冲压件，覆盖件在结构上和质量要求上有其独特之处，在冲压工艺、冲模设计和冲模制造工艺上有其独有的特点。因此，一般将覆盖件作为一类特殊的冲压件来研究。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P771.覆盖件的特点及质量要求1）覆盖件的特点。覆盖件主要具有以下特点：①相对厚度小。车身外覆盖件板料的厚度一般为0.7~0.9mm，相对厚度t/L（板厚与坯料最大长度之比）的最小值可达0.0003；②轮廓尺寸大。为了简化装配工艺，减少零件数，增加外形的整体感和减小空气阻力，保证车身外表曲面的连续性和完整性，大多数覆盖件的外形尺寸都尽可能的大。如驾驶室顶盖的坯料尺寸可达2800×2500mm；③形状复杂。大多数车身覆盖件为三维自由曲面，并且这些曲面连续且深浅不一，以满足空气动力学性能要求；④轮廓内部带有局部形状。为满足造型和工艺性要求，通常在外覆盖件曲面上设有凹凸不平的筋条并在其上布有空洞，这些内部形状的成形往往会对整个冲压件的成形有很大影响。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P782）覆盖件的质量要求。车身覆盖件是整个汽车的框架，其应满足必备的质量要求：①表面质量要求高。对于车身覆盖件，尤其是轿车，其表面不允许有皱折、波纹、凹痕、擦伤等缺陷，装饰棱线应清晰、平直，曲线应圆滑过渡、表面光滑；②尺寸精度和形状精度要求较高。覆盖件必须有较高的尺寸精度，包括轮廓尺寸、孔位尺寸、局部尺寸等精度要求等，以保证焊装或组装的准确性和互换性，便于实现车身冲压与焊接的自动化，保证车身外观形状的一致性和观赏性；③良好的结构工艺性。这是针对产品而言，要求在一定生产规模条件下，能够设计安排较为容易的冲压工艺和冲压模具，实现最经济、最安全、最稳定、最高效的生产过程；④足够的刚度。车身覆盖件的材料应该具有足够的刚度，使汽车在行驶受到振动时不能产生较大的噪声，更不能因振动而发生空洞声或产生早期破坏。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P792.覆盖拉深工艺的特点汽车覆盖件的形状复杂、尺寸大、深度不均匀，因此一般不可能在一道冲压工序中直接获得，有的需要十几道工序才能获得，最少的也要三道基本工序：落料、拉深、修边。其他还有翻边和冲孔等工序。也可根据需要将修边和冲孔合并、修边和翻边合并。落料工序是为拉深工序准备板料。拉深工序是覆盖件冲压的关键工序，覆盖件的绝大部分形状由拉深工序形成。冲孔工序是加工覆盖件上的工艺孔和装配孔。冲孔工序一般安排在拉深工序之后，避免孔洞在拉深后变形。修边工序是切除拉深件的工艺补充部分。翻边工序位于修边工序之后，它使覆盖件边缘的竖边成形，可作为装配焊接面。覆盖件按具体工序的内容，称为拉深件、修边件和翻边件等工序件。拉深工序是汽车车身覆盖件冲压中最关键、最重要的工序。拉深质量对覆盖件的质量影响最大。拉深工艺设计是否合理还直接影响其他各道工序的设置。拉深工艺的好坏往往决定了整个覆盖件设计和制造的成败。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P80车身覆盖件的拉深具有以下特点：1）无论盖件分块有多大，形状有多复杂，尽可能在一次拉深中全部成形。若是分几次成形则不能把握每一次变形的规律，很难保证覆盖件几何形状的一致性和表面的光滑；2）由于覆盖件的形状复杂，难以通过理论分析进行工艺设计，往往需要根据经验和拉深实验来试错、判断、验证产品设计和拉深工艺设计的可行性、可靠性和经济性，将发现的问题反馈到产品设计和工艺设计中进行修改。此外，往往还需要进行工艺设计，将产品的形状和尺寸变换为适合于进行拉深的拉深件形状和尺寸；3）覆盖件的拉深不仅要求一定的拉深力，还要求在拉深过程中其有稳定的、足够的、可调节的压料力（为拉深力的65%～70%）；2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P81车身覆盖件的拉深具有以下特点：4）覆盖件的拉深，不仅仅是单纯的拉深，还常常伴有胀形、局部成形和弯曲成形等复杂的工艺过程；5）覆盖件经拉深后（一般为翻边、修边等工序），在进行拉深工序的坏料形状尺寸和拉深工艺设计时，应充分考虑为后续翻边、修边等工序提供良好的工艺条件，如形状条件、模具结构、零件定位和送取料等；6）覆盖件拉深时，常需要在压料面上涂抹特制的润滑脂以减少板料与模具和压料圈的摩擦，降低材料内应力，以避免出现破裂和表面拉毛的现象。2.3.4车身覆盖件拉深工艺设计2.3新能源汽车冲压工艺设计P823.拉深方向的确定由于一般覆盖件的侧壁与压料面呈钝角，所以可选择最有利的冲压方向。拉深件的冲压方向是拉深工艺设计中需要首先解决的问题。它关系到能否拉深出合格的拉深件，也影响到拉深件工艺补充部分的多少和压料面形状。2.4.1汽车前罩内板2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P83汽车前罩外板冲压工艺流程为下料（剪板或落料）→一次拉深→切边→分步冲孔→弯曲整形。汽车前罩内板a）拉深b）切边c）冲孔d）弯曲变形2.4.2轿车前罩外板2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P84汽车前罩外板冲压工艺流程为下料（剪板或落料）→拉深（镀锌面朝上）→修边冲孔（周围修边，冲通风孔）→翻边（周围翻边，通风孔翻口）→翻边（前后翻边）。前罩外板冲压过程a）拉深（镀锌面朝上）b）修边拉孔（周围修边，冲通风孔）c）翻边（周围翻边，通风孔翻口）d）翻边（前后翻边）2.4.3轿车顶盖冲压2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P85汽车前罩外板冲压工艺流程为下料（剪板或落料）→拉深（拉深及两侧切边）→修边冲孔→整形翻边→翻边冲孔整形。轿车顶盖冲压过程a）拉深、两侧切边；b）修边、拉孔2.4.3轿车顶盖冲压2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P86汽车前罩外板冲压工艺流程为下料（剪板或落料）→拉深（拉深及两侧切边）→修边冲孔→整形翻边→翻边冲孔整形。轿车顶盖冲压过程c）整形、翻边；d）翻边、冲孔、整形2.4.4电机定转子2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P87电机好坏直接决定了新能源汽车的性能优劣，电机定、转子铁芯是电机上的重要零部件之一，它的质量好坏直接影响到电机的技术性能。传统制作铁芯方法是用一般普通模具冲制出定、转子冲片（散片），经过齐片，再用铆钉铆接、扣片或氩弧焊等工艺过程制成铁芯。对于交流电机转子铁芯还需用手工进行扭转出斜槽，步进电机要求定、转子铁芯磁性能和厚度方向均匀，定子铁芯和转子铁芯冲片之间分别要求旋转一定的角度，如用传统方法制作，效率低，精度很难达到技术要求。传统电机铁芯堆叠2.4.4电机定转子2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P88现在随着高速冲压技术的迅速发展，在电机、电器等领域，已广泛采用高速冲压多工位级进模制造自动叠片式的结构铁芯。其中定、转子铁芯还可以带扭转叠斜槽、冲片之间带大角度回转叠铆结构等，与普通冲模相比，多工位级进模具有冲制精度高、生产效率高、使用寿命长、所冲制铁芯尺寸精度一致性好、容易实现自动化、适合大批量生产等优点，是电机行业精密模具发展的方向。电机铁芯高速冲压线2.4.4电机定转子2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P89电机定转子铁芯零件采用多工位级进模，精度高、效率高、使用寿命长，在高速冲床上进行自动化冲制，是现代冲压技术的具体运用。冲压过程是带材从卷中出来后，由校平机校平，然后由主动送料装置送料。带材进入模具后，可以完成冲裁、成形、精整、切边、铁芯的主动叠片等工序。目前用于冲制电机定转子铁芯零件方面的现代冲压设备主要有德国SCHULER舒勒、日本AIDA高速冲床等。SCHULER冲压生产线a）上料装置；b）冲压工序；c）出料装置2.4.4电机定转子2.4新能源汽车典型零件的冲压工艺P90下图为电机定转子的冲模，电机定转子铁芯级进模；除了有级进模的常用结构如步距导正系统、卸料系统（由卸料板主体和分体式卸料板组成）、导料系统和安全系统（误送检测装置）外，有电机铁芯级进模特殊的结构：如铁芯自动叠片的计数分离装置（即抽板结构装置）、冲制铁芯叠铆点结构及铁芯落料叠铆点顶杆结构、冲片落料再叠铆的收紧结构、扭转或回转装置、大回转的安全装置等。电机定转子冲模2.5新能源汽车冲压模具和设备P91对于汽车产品而言，底盘中的承力部件大多是冲压件，汽车车身几乎全部由冲压件组成，由此可见，冲压工艺在汽车生产中占有十分重要的地位。冲压件的质量水平主要取决于冲压模具与冲压设备。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P92冲压模具是指在冲压成形加工中，将材料冲压成形为不同形体、不同结构的成品工件（或半成品工件）的一种特殊工艺装备。由于车身冲压件不仅多达数百种，而且形状、大小、结构的复杂程度存在极大的差异；不同企业的技术水平和采用冲压设备的先进性各异，使得冲压成形工艺的集成度很不相同（如同样的冲压件，有的企业采用五序甚至六序工艺，而另一些企业则采用三序或四序工艺就可以完成）。因此，冲压模具的结构和复杂程度亦存在巨大的差异。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P93冲压模具的分类1.按工序特征分：冲裁模。沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具，如：落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。弯曲模。使板料或其他坯料（线材、管材、型材）产生弯曲变形，从而使工件获得一定角度和形状的模具。冲裁模示意图2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P94冲压模具的分类1.按工序特征分：拉延模。将板料冲压成开口空心件或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。形模。将坯料或半成品工件按凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具，如：胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。拉延模示意图2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P95冲压模具的分类2.按导向形式分：导板模。上模（凸模）利用导板上的孔导向，导板兼作卸料板，工作时凸模始终不脱离导板以保证模具导向精度。导柱模。利用导柱和导套实现模具的精确导向。无导向模。上模与下模没有直接导向关系，靠压力机导轨导向。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P96冲压模具的分类3.按工序内容分：单工序模。压力机的一次工作行程中，只完成一道冲压工序的模具。复合模。压力机的一次工作行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。级进模。又称连续模，在板料的送进方向上有两个或以上的工位，压力机的每一次冲压行程，在不同的工位上逐次完成两道或以上冲压工序的模具。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P97模具的结构基于生产效率与成本的考虑，车身冲压模具较少采用单工序模，大多采用复合模及级进模。通常情况下，复合模及级进模一般由工作部件（凸模与凹模）和业内常说的八块板（上摸座、上模垫板、上夹板、脱模垫板、脱料板、下模板、下垫板、下模座）等组成。对于有些公司，为了弥补压力机行程的不足或者是为了提高压力机对产品的适应性，会在上模座的上方增加一块盖板，这就是所谓的九块板结构。常见模具结构示意图2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P98模具的结构1.冲压模具工作部件凸模。是指模具中用于成形工件内表面的工作部件，模具的外形是其工作表面。凹模。是指模具中用于成形工件外表面的工作部件，模具的内表面是其工作表面。冲压模具工作部件a）凸模；b）凹模2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P99模具的结构2.冲压模具一般包括以下八块板：1）上模座。是上模的安装基础，外导套、限位柱、卸料弹簧等会安装其上，其厚度的大小与卸料弹簧的长度有直接的关系。2）上模垫板。主要作用是在冲压过程中承受冲头或镶块的受力回让。3）上夹板。固定冲头、镶块，保证在冲压成形过程中的位置和成形精度。4）脱料垫板。主要作用是固定卸料镶件，承受成形镶件在冲压成形过程中所产生的集中应力。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P100模具的结构2.冲压模具一般包括以下八块板：5）脱料板。主要作用是放置卸料镶件，当冲裁完成后，借由卸料弹簧提供的力将冲头与冲压材料分离。6）下模板。主要作用是放置导料板、凹模镶件、内导套、浮料快，保证其位置精度，承受冲裁过程中的侧向力。7）下垫板。主要作用是承受冲压成形过程中镶块所产生的力，防止下模座产生凹陷变形。8）下模座。是下模的安装基础，外导柱、限位柱、弹簧及浮料销组件安装其上。2.5.1冲压模具2.5新能源汽车冲压模具和设备P101模具的结构3.冲压模具上还包括其他功能部件：1）