汽车制造工艺学 第八章 汽车车身制造工艺-全文可读

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第八章 汽车车身制造工艺
■一、汽车车身冲压工艺基本工序
车身覆盖件形状复杂，轮廓尺寸大，不可能在一两道冲压工序中制 成，需多道工序才能完成。主要有：落料、拉深、整形、修边、翻边、 冲孔等。这些工序可分为两大类：分离工序及成型工序。
根据实际生产需要及可能性，可将落料拉深、修边冲孔、修边翻边、 翻边冲孔等一些工序合并进行。
优点： ★减振性好。 ★工艺简单。 ★易于改型。 缺点: ★质量大。 ★承载面高。 ★成本较高。
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➢ 客车车身结构
按车身承载形式可分为：承载式、非承载式两种客车车身。
整体承载式特点：车身上下部结构形成一个统一的整体，整个车身均 参与承载。
整体承载式大客 车车身骨架结构
➢ 修边工序
主要是切除拉深件上的工艺补充部分。工艺补充部分仅为拉深工 序需要，拉深完成后要将其切除。
工艺补充部分材料
拉深件
修边工序
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➢ 翻边工序
主要是将覆盖件的边缘进行翻边成型。安排在修边工序之后进行。
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➢ 冲孔工序
用以加工覆盖件上的各种孔洞。一般安排在拉深工序之后或翻边工 序之后进行。
极好的耐候性耐腐蚀性 在各种气候条件下保持不失光、不变色、不起泡、不开裂、不脱 落、不粉化、不锈蚀。要求漆膜的使用寿命不低于汽车本身的寿命， 一般应在10年以上。
极好的机械性能 漆膜附着力好、坚韧、耐冲击、耐弯曲、耐划伤、耐摩擦等性能。
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➢ 汽车车身用涂料的组成
主要成膜物质——它是使涂料粘附在制件表面上称为涂膜的主要物 质，也称为基料，主要有油料和树脂两类。
一、轿车白车身焊接程序
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二、车身焊接的主要工艺方法及特点
➢ 点焊
点焊原理——是将车身板件的搭接接头夹置于电极之间，同时压 紧、通电，利用电阻热能熔化焊接区域的板件，使其连接的焊接过 程。
c）平头式
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■二、汽车车身覆盖件结构特点
➢ 车身覆盖件不同于汽车一般的冲压件，它是指汽车车身内、外表面的薄 壳板件。其在冲压工艺、冲模设计和冲模制造工艺方面与一般冲压件不同。 车身覆盖件主要有以下结构特点：
形状复杂：多为三维空间曲面，并且形状和轮廓不规则。 外形尺寸大：驾驶室顶盖的坯料尺寸可达2800mm×2500mm。 材料薄，相对厚度小：板料厚度一般为0.3～1.0mm，相对厚度t/L（板厚 与坯料最大长度之比）最小值可达0.0003。 轮廓内部常带有局部凸起或凹陷 结构：有的覆盖件往往带有窗口、局部凸
次要成膜物质——主要是一些添加剂（如颜料），它不能离开主要成 膜物质单独使用。
辅助成膜物质——它是对涂料变成涂膜的过程或对涂膜性能起辅助作 用的物质，如稀料、催干剂、乳化剂、稳定剂等。
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➢ 汽车车身涂层结构
按涂层由底至面分:车用底漆（多为电泳漆）；车用中间层涂料； 车用面漆（色漆+清漆）三层。
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非承载式特点：该车身直接在三类底盘车架上组装而成，车架纵梁 两侧的悬伸梁(俗称牛腿)用螺栓与纵梁相连，底横梁支撑在悬伸梁上， 车厢侧立柱与底横梁焊接；为弥补悬伸梁与车架纵梁上平面度的误差， 缓和车身的冲击和振动，在底横梁及悬伸梁之间安装有橡胶缓冲垫，如 图所示。
载荷主要由车架承担，车身几乎不承载。目前国产客车大多采用此 结构，如后图所示。
➢ 车身焊装生产线
汽车车身生产厂一般有多条焊装生产线：底板总成焊装线、侧围板焊 装线和车身总成焊装线。
大型汽车制造厂的车身焊装生产线均已实现自动化，由焊接机器人完 成，无需人工操作。
车身焊装生产线的基本布置形式有：贯通式焊装线、环形式焊装线。 其中环形式生产线又有椭圆形地面环形线、矩形地面环形线和地下环 形线。
点焊样件 32
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点焊过程包括四个环节：预压、焊接、锻压和休止。
点焊的特点 （1）与熔焊相比，加热集中，热影响区域小。 （2）焊接过程不产生弧光、有害气体和噪声。 （3）易于实现机械化、自动化，生产率高。
a）预压
b）焊接
c）加压
点焊工艺过程示意图
d）停止
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钎焊示意图
应用：对汽车车身上有密封要求的板件之间的缝隙，一般采用钎焊。
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➢ 二氧化碳气体保护焊
原理：二氧化碳气体保护焊是以CO2作为保护气体，以连续送进的焊丝
为电极的电弧焊方法。
特点及应用：
（1）焊接成本低； （2）电弧集中，热影响区小； （3）可进行全方位焊接； （4）需直流电源。
承载式（整体式）车身特点：前、后轮轴之间没有起连接作用的车 架，车身是承但全部载荷的刚性壳体。这类车身结构有利于减轻车身 自身重量，使结构合理化、轻量化。现代轿车几乎都采用承载式车身。
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非承载式车身特点：车身下面有强度、刚度足够的车架，车身通过弹性 支撑固定在车架上，车身壳体承受很小的力，大部分力由车架承受。
起或凹陷等形状。它们的成形往往会对整个冲压件的成形带来较大影响。
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第二节 汽车车身冲压材料
一、对汽车车身用钢板的基本要求
足够的强度和刚性； 良好的冲压工艺性和焊接工艺性； 良好的表面质量； 尺寸精度高； 材料品种多。
二、汽车车身用钢板的类型及成形性能 ➢ 钢板类型
按钢板的拉深级别分： ➢ 拉深最复杂级（ZF）——拉深很复杂级（HF）——拉深复杂级（F） ——最深拉深级（Z）——深拉深级（S）——普通拉深级（P）。
悬伸梁与底横梁、车架的连接 6
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非承载式客车车身骨架结构 7
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➢ 货车车身结构
按驾驶室与发动机相对位置分为长头式、短头式、平头式等形式。 按驾驶室与货厢的连接关系分为：分体式、连体式两种形式。
发动机罩
驾驶室
发动机
a）长头式
b）短头式
货车车身结构类型
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➢ 拉深工序
是汽车覆盖件冲压成型的关键工序。覆盖件的形状大部分主要是在 拉深工序中形成的。
在生产技术准备中，应优先考虑拉深工艺设计和拉深模具的设计、 制造与调试。
拉深毛坯件一般需经过整形和修边后方能成为拉深零件。
拉深工序
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➢ 整形工序
主要将拉深工序中尚未完全成型的覆盖件形状成型出来。其变形 性质一般是胀形变形，经常复合在修边或翻边工序中完成。
油压机
机械压力机
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➢ 冲压模具
汽车覆盖件冲压模具有三种：拉深模、修边模和翻边模。其中拉 深模是直接影响汽车覆盖件成形质量和生产效率的关键。冲压模具的 设计、制造和调整，是汽车覆盖件冲压生产中最重要环节之一。
覆盖件拉深模的特点是体积大、质 量大、形状复杂。分为双动拉深模和单 动拉深模两类。一般由凸模、凹模、压 料圈、凸模固定座及辅助零件组成。
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轿车门里板拉深模
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➢ 冲压生产线
半自动化生产线 自动化生产线 全自动化生产线
汽车冲压生产线 24
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■三、典型冲压工艺（发动机罩内板冲压成形工艺）
其工艺过程为：下料（冲裁）→拉深→切边→冲孔→弯曲整形。
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本章要点
➢ 汽车车身覆盖件冲压工艺 ➢ 汽车车身焊装工艺 ➢ 汽车车身涂装工艺
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第一节 汽车车身覆盖件结构特点
■一、汽车车身结构分类
汽车车身按结构可分为三大类： 轿车车身 客车车身 货车车身
车身覆盖件
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➢ 轿车车身结构（承载式与非承载式）
注：厚度小于2mm的冷轧薄钢板和钢带一般用于冲压汽车车身的复杂覆盖件，
厚度小于4mm的冷轧薄钢板一般用于冲压汽车车身的普通覆盖件。
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第八章 汽车车身制造工艺来自按钢板的表面质量分： 特别高级的精整表面（Ⅰ）——高级的精整表面（Ⅱ）——较高级的精 整表面（Ⅲ）——普通的精整表面（Ⅳ）。 按钢板轧制尺寸精度（厚度公差）分： 高级精度（A）——较高级精度（B）——一般精度（C）。
成形极限图
注：成形极限图的应变值越高，板料的局部成形性能越好。
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第三节 汽车车身覆盖件冲压工艺
冲压——利用冲压设备和冲压模具使薄钢板进行塑性变形或分离而成为 冲压件的工艺。
拉深
冲孔
切边
原板料
冲压件
冲孔整形 13
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车身冲压件：
车身冲压件
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若先冲孔，会造成在拉深或翻边时孔的位置、尺寸、形状发生变化， 影响以后的安装与连接。
工件
冲孔工序
废料
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■二、冲压设备及冲压生产线
➢ 冲压设备
➢ 冲压设备主要有：开卷机、剪板机和压力机。其中压力机主要用 于拉深、弯曲等板料冲压加工。压力机按动力这类可分为油压机和机 械压力机。
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第五节 汽车车身涂装工艺
涂装——将涂料及面漆均匀涂盖在车身覆盖件表面上并干燥成膜。
一、汽车车身用涂料
➢ 汽车车身涂料的作用
防护作用
装饰作用
标志作用
特种功能
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➢ 汽车车身用涂料的特性
漂亮的外观 要求漆膜丰满，光泽华丽柔和，鲜艳性好，色彩多种多样并符合 潮流。现代轿车上多使用金属闪光涂料和含有云母珠光颜料的涂料， 使外观看上去更加赏心悦目，给人以美感。
采用固定式点焊机；对焊接零件尺寸大，易变形，不便移动时，可采 用悬挂式点焊机或点焊机器人。
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悬挂式点焊机
点焊机器人
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➢ 钎焊
原理：钎焊是利用某些熔点低于被连接材料熔点的金属（即钎料，例 如车身焊接中采用铜）作为连接的媒介物，经加热熔化后在连 接表面上产生流动润滑作用，待钎料冷却结晶后与被连接金属 形成结合面。
国家标准要求的标注格式示例：
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➢ 车身冲压材料的成形性能
薄板成形性能的评价方法——成形 极限图
成形极限图（Forming Limit Diagram）是用来表示金属薄板在平 面内的两个方向（径向和纬向）的主应 变联合作用下，某一区域变薄时可以获 得的极限应变量。
成形极限图一般通过试验方法确 定，并在生产实际中积累数据来修正, 每一种材料对应着一种成形极限曲线。
车身点焊工艺要求 （1）工艺分块——车身覆盖件在冲压工艺允许的前提下，使零件数越少
越好，这样可以减少焊接工作量和焊装误差。 （2）孔洞结构——车身孔洞尽量采用整体结构，可保证孔洞空间尺寸的
准确性和提高车身整体刚度。 （3）表面质量——对要求严格的外覆盖件，点焊表面不允许有凹面，可
使用大平面电极。 （4）点焊设备——对焊接零件尺寸小，焊接点又布置在零件边缘时，可
a）拉深
c）冲孔
整形
b）切边
d）弯曲整形
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第四节 汽车车身焊装工艺
焊装——利用各种焊接方法将汽车薄板冲压件连接成一个个覆盖件， 直至完整的车体（个别地方用铆接或机械连接）。
车身覆盖件
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焊接的实质是利用局部加热或加压，或既加热又加压的方法，使被连接 □ 处的金属熔化或进入塑性状态，促成被连接处金属的原子相互渗透， 完 □ 全利用金属原子间的结合力把两个分离的金属板件连接起来。
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➢ 落料工序
主要获得拉深工序所需要的坯料形状和尺寸。 由于覆盖件冲压成型很复杂，不可能计算出其准确的落料尺寸，故 应在拉深工艺试冲成功后，才能确定坯料的形状和尺寸。 在生产技术准备时，落料工序及落料模的设计应安排在拉深、翻边 调试成功后再进行。
落料工序
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二氧化碳气体保护焊广泛 用于客车车身焊接。
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三、焊装夹具与车身焊装生产线
➢ 焊装夹具
作用：使被装配及焊接
的板件获得准确的空间 位置并夹紧。
要求：定位元件工作表面形状必须与车身待定位表
面一致，精度要求高；夹紧与松开迅速；良好的刚 度和强度。
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