汽车车身制造工艺学.ppt
汽车车身制造工艺学,主讲：张四华,绪论,1886年德国工程师 Karl Benz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：有独立完整的车架 车架及车身之间采用弹性元件做柔性连接 绝大部分载荷由车架承担（2）应用：敞篷车 货车、客车、越野车 高级轿车（BENZ S600）,非承载车身,非承载式车身,优点：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。整车纵向刚度大平稳性好：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。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。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：对冲压设备、工装夹具要求高车身笨重、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：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。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。装配容易：制造工艺性好，生产率高。翻车安全性高,（4）缺点：舒适性较差：振动、噪声易直接传入车内 整车纵向刚度低 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 防腐要求高 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,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,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,冲裁的变形过程,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 0.71.2,1.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,Contents,Hot Tip,How do I incorporate my logo to a slide that will apply to all the other slides?On 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