汽车车身制造工艺学.pdf

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1、1 一、车身分类 按承载形式分为承载式车身与非承载式车身 二、车身三大制造工艺：冲压、装焊、涂装 三、 冲压工序中最常用的、典型的四个基本工序 ：冲裁（包括冲孔、落料、修 边、剖切等） 、弯曲、拉深、局部成形（包括翻边、 胀形、校平和整形工序等）。 五、 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。 六、 成形极限图（ FLD）是用来表示金属薄板在变形过程中，在板平面内的两 个主应变的联合作用下， 某一区域发生减薄时可以获得的最大应变量。 （图形 的大概形式要知道）。 七、 成形极限图应用 a 局部拉裂（减小长轴应变、增大短轴应变） b. 合理选材 c. 提高

2、成形质量 (破裂、起皱 ) 八、力学性能指标对冲压性能的影响 a 屈服强度：小，易变形，贴膜性、定型性好 b 屈强比：小，易变形，不易破裂 c 均匀延伸率：大，冲压性能好 d 硬化指数：大，冲压性能好,但也有负面影响 e 厚向异性系数：大，冲压性能好 f 板平面各向异性系数：小，有利于提高冲压件质量 第二章 冲裁工艺 一、冲裁： 利用冲裁模在压力机上使板料的一部分与另一部分分离的 冲压分离工序。（名词解释） 二、冲裁的变形阶段 ：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂阶段。 三、冲裁断面三个特征区：圆角带、光亮带、断裂带、 （毛刺） 。 四、冲裁间隙 是指凸、凹模刃口工作部分尺寸之差，通常用Z表 示

3、双面间隙， C表示单面间隙。（名词解释） 五、 P24 冲裁间隙的影响理解一下。 六、冲裁力 :指在冲裁时材料对模具的最大抵抗力。 （名词解释） 七、降低冲裁力的措施 ： a 加热冲裁；b 斜刃冲裁；c 阶梯冲裁 八、冲裁力包括： 卸料力、推件力、顶件力。 九、冲模的种类： 工艺性质： 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等； 工序组合：单工序模、连续模和复合模； 材料送进方式：手动送料模、半自动送料模、自动送料模； 适用范围：通用模和专用模 导向方式：无导向模、导板导向模、导柱导套模； 冲模材料： 钢模、塑料模、低熔点合金模、锌基合金模 十、冲模的闭合高度 H：指行程终了时，上模上表面与下模下表面

4、之间的距 离。冲模的闭合高度应与压力机的装模高度相适应。（名词解释） 十一、冲裁件缺陷原因与分析（简答） a 毛刺产生的原因 冲裁模刃口间隙大或不均匀； 2 刃口磨损或其他原因产生圆角； 修边冲孔时，制件形状与刃口形状不服帖。 b 制件表面挠曲不平产生的原因 冲裁间隙大； 复杂制件周围的剪切力不均匀； 材料内部应力。 c 外形尺寸超差的原因 凸凹模工作部分的制造误差； 制件形状与凸凹模工作部分不一致； 弹性恢复引起的尺寸变化。 第三章弯曲工艺 一 、将板料毛坯、棒料、管材和型材弯成具有一定曲率、角度和形状的冲压 成形工序称为 弯曲。 （名词解释） 二 、 P39 三、影响弯曲件回弹现象的原因:

5、（填空） a.材料机械性能：回弹量与屈服强度成正比，与弹性模量、应变硬化指数成 反比 b.相对弯曲半径：与回弹量成正比 c.零件形状：形状复杂回弹量小 d.模具间隙：与回弹量成正比 e.弯曲校正力：校正力大，回弹小 f.弯曲方式：自由弯曲回弹较大，校正弯曲回弹较小 四、减小回弹的措施：（填空） a.选用合适材料、改进零件局部结构 选用屈服强度小、弹性模量大的材料；加热弯曲；合理设置加强筋。 b.补偿法 根据弯曲件回弹趋势和回弹量大小，修正模具形状尺寸，补偿回弹。 c.校正法 弯曲终了时，对坯料施加一定的附加压力， 迫使变形区内层纤维沿切向 产生拉伸 应变，卸载后纤维的缩短抵消回弹；也可将凸模制

6、成局部突起， 使压力集中 于弯曲 件的圆角部分，改变变形区的应力状态，减少回弹。 d.拉弯法 弯曲的同时施加切向拉力， 使中性层以内的压应力转化为拉应力。卸载 后内外层 纤维的回弹趋势相互抵消，减少回弹。 六、 防止弯裂的措施 a.选用表面质量好、无缺陷材料作为弯曲件毛坯 b.设计弯曲件时，使工件弯曲半径大于最小弯曲半径；必要时可两次弯曲， 最后一次以校正工序达到所需弯曲半径 c.尽量使弯曲线与材料的纤维方向垂直；若需双向弯曲，应使弯曲线与纤 维方向成 45o 角 d.弯曲时毛刺会引起应力集中使工件开裂,应把毛刺一边放在弯曲内侧 3 七、 弯曲偏移 板料在弯曲过程中会受到凹模圆角处摩擦阻力的作

7、用，当各边所受摩擦 力不等时，毛坯有可能沿工件长度方向发生移动，使工件两直边的高度不 符合要求，此现象称为偏移。 弯曲偏移产生的原因： 毛坯不对称；工件结构不对称；弯曲模结构不合 理；凸凹模圆角不对称；模具间隙不对称 弯曲偏移的防止措施 1.将弯曲件不对称形状组合成对称形状，弯曲后再切开； 2.模具设计时采用压料装置； 3.设计合理的定位板或定位销，保证毛坯在模具中定位可靠。 第四章拉深工艺 一、 拉深： 是利用拉深模将已冲裁好的平面毛坯压制成各种形状的开口空心零 件，或将已压制的开口空心毛坯进一步制成其他形状、尺寸的冲压成形工 序，也称拉延或压延。 （名词解释） 二、 拉深零件可分为五个区域

8、： （填空） 圆筒底凸模圆角筒壁凹模圆角凸缘 四、 拉深系数 ：拉深后圆筒形零件直径 d与拉深前毛坯直径 D的比值，即m=d/D。 （名词解释） 极限拉深系数： 最大拉应力达到筒壁危险断面强度极限时的拉深系数称为极限 拉深系数。（名词解释） 五、 降低极限拉伸系数的措施： 选择适合的材料 a.材料：屈强比小、延伸率大、厚向异性系数大、硬化指数大，拉深系数小； b.凹模圆角半径：凹模圆角小易拉裂，圆角大易起皱； c.凸模圆角半径：凸模圆角小易拉裂，圆角大易起皱； d.材料的相对厚度 t/D：相对厚度大，拉深系数小； e.凸凹模间隙：间隙大有利于材料流动，间隙小有利于提高加工精度； f.摩擦与润滑

9、：润滑可减少拉应力，一般常用毛坯单面润滑法。 六、 防止起皱的措施 a.采用压料装置，将毛坯变形部分压住，通过施加压料力防止起皱。 b.采用反拉深，将已拉深的毛坯翻转装在凹模上，凸模从底部压下。 c.采用拉深筋，在径向拉应力较小的部位，即金属较容易流动的部位设置拉深 筋。 d.采用软模拉深，采用橡皮、聚氨酯橡胶或液体充当模具。 e.采用锥形凹模，使毛坯过渡形状成曲面，减小拉深力。通常为30 七、 防裂措施 a.合理选材：选择屈强比小、强度极限高、厚向异性指数大的材料； b.合理确定凸凹模圆角半径： c.合理选取拉深系数； d.使用润滑：只能在凹模压料处使用润滑剂。 第五章 局部成形工艺 一、局

10、部成形主要包括 ：胀形、翻边、缩口、校平、整形、旋压 二、利用模具强迫板料厚度减薄和表面积增大，获得所需几何形状和尺寸的 零件的冲压成形方法称为 胀形（名词解释） 4 三、 利用模具把板料上的孔缘或外缘翻成竖边（侧壁）的冲压方 法称为 翻边（名词解释） 四、 翻边包括 ：圆孔翻边、外缘翻边（内凹外缘翻边、外凸外缘翻边）。 五、 利用模具使工件局部或整体产生不大的塑性变形，消除平面 度误差，提高形状与尺寸精度的冲压成形方法称为校平与整形 。 （名词解释） 第六章 汽车覆盖件冲压工艺 一、 覆盖件冲压的基本工序： 落料：获得后续工序所需的毛坯外形； 拉深：关键工序，制成大部分覆盖件形状； 修边：切

11、除拉深件的工艺补充部分； 翻边：使覆盖件边缘的竖边成形； 冲孔：加工孔洞。安排在拉深工序之后，避免孔洞变形。 二、覆盖件的拉深特点 a.尽量在一次拉深中制成完整的曲面形状和局部结构，保证尺寸精度与表面 质量。 b.合理设置拉深筋，增大进料阻力，改善材料流动，防止起皱与拉裂。 c.覆盖件拉深要求一定的拉深力，在拉深过程中还应有足够、稳定的压料力。 d.选用塑性好、表面质量高、尺寸精度高的低碳钢。 e.为减少板料和凹模、压料圈的摩擦，避免破裂和表面拉毛，需要在压料面 上涂抹 特制的润滑剂。 三、 汽车覆盖件拉深成形工艺设计原则（不确定） a.尽可能用一道拉深工序制成覆盖件形状。 b.拉深深度平缓均

12、匀，多道工序时需注意前后顺序。 c.表面平坦的覆盖件拉深主要使用胀形，并注意调整局部变形。 d.局部形状设计时应采取措施满足合理的拉深成形条件。 e.焊接面不应有皱折、回弹等，对不规则的形状只能考虑拉深出焊接面。 f.孔应在零件拉深成形后冲出，预防孔的变形。 g.压料圈不应使材料发生皱折、翘曲等问题，保证材料变形顺利、坯料定位准 确、 送料取件方便安全。 h.拉深工序的坯料形状和工艺设计应为后续工序提供良好的工艺条件。 i.材料送进取出应安全方便，有利于自动化、流水线式生产。 四、凹模圆角外，被压料圈压紧的毛坯部分即为压料面 。 （名词解释） 五、 确定压料面的基本原则 1.压料面应为平面、单

13、曲面或小曲率的双曲面； 2.凸模对深毛坯有拉伸作拉用，压料面展开长度比凸模表面展开长度短； 3.合理选择压料面与拉深方向的相对位置； 4.凹模凸包必须低于压料面。 六、 影响拉深变形阻力的因素 1.凹模口形状：凹模口各线段变形阻力不同。 2.拉深深度：内凹外凸部位拉深深度过大使变形阻力不均匀。 3.拉深件的侧壁形状：垂直侧壁的变形阻力大不易起皱。 4.压料力：压料力越大摩擦阻力越大。 5 5.凹模圆角半径：凹模圆角半径小，变形阻力大。 6.润滑条件：压料面润滑减少摩擦阻力，提高表面质量。 7.压料面面积：压料面越大，变形阻力越大。 第七章 冲压设备和冲压生产的机械化、自动化 压力机的类型 按动

14、力传递形式可分为机械压力机和液压机，机械压力机又分为摩擦压力机和 曲 柄压力机。 按床身形式可分为开式压力机和闭式压力机。 曲柄压力机按曲柄支承形式分为单柱式和双柱式压力机。 曲柄压力机按连杆数目可分为单点、双点、四点压力机。 按公称压力分为小型、中型、大型压力机。 按滑块数目分为单动、双动压力机。 第八章磨具CAD/CAE/CAM 技术 冲压工艺过程图（ DL图） 第九章 汽车车身装焊工艺 一、 金属连接方式： 可拆卸连接（机械连接） 、不可拆卸连接 焊接的 优点：省材、简化装配工序、结构强度大、密封性好、使用灵活、便于 自 动化生产。 焊接的 缺点：残余应力应变大、 焊接接头易出现缺陷且性

15、能不均、劳动环境恶 劣。 二、 车身制件分块的优点 1.有利于保证装焊质量 2.分块制造可避免总装后难以焊接的工作 3.可以降低装焊夹具的复杂程度 4.各部件可平行装焊，效率高 三、 车身分块的结构分离面 相邻装配单元的结合面称为分离面，包括： 车身设计分离面： 依据使用和结构， 将车身分解为可独立装配的单元， 可拆卸。 车身工艺分离面：为满足工艺要求，将部件 分解为可独立装配的单元，不可拆卸。 四、 工艺分离面的原则： 1 尽量保证部件和组合件构造上的完整性 2 本身具有一定刚度 3 受到装焊设备尺寸的限制 4 工艺和经济的合理性 5 分离件与总成定位基准一致 6 对总成尺寸的影响尽量小 7

16、 综合生产条件和生产效率，部件可二次分解 五、 装焊图表是按照部件的设计和工艺分离面，将其划分成可独立装配的单元， 并将 所有装配单元按照装配顺序排列成的流程图 。 （名词解释） 七、 装配基准 是用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。（名词解 6 释） 八、 电焊包括 ：电阻焊、电弧焊、气焊、钎焊、特种焊 十、 电阻焊 ：工件结合后施加电压，利用电流流经工件接触区域产生的电阻热 将其加 热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合。包括：电焊、缝焊、凸焊、对焊。 十一、 最常用的检验式样方法是 撕开法。优质焊点的标志：撕开试样的一片有 圆孔，另一片有圆凸台。 十二、 电阻缝焊 通过滚盘电极

17、与工件的相对运动产生密封焊缝。缝焊分为 ：连 续缝焊、断续缝焊、步进缝焊。 十三、 预先加工出凸点， 或利用原有的型面、 倒角等作为焊接的局部接触部位。 十四、 二氧化碳保护焊 利用 CO2作为保护气的气体保护电弧焊。整个焊接过程 由无数个熔滴过渡过程组成。 十五、 激光焊 是以聚焦激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。 第十章 车身装焊夹具 一、 夹具分类 1.按用途：装配用、焊接用、装焊夹具、检验夹具 2.按工作范围：通用、专用 3.按夹具构造：固定式、移动式、悬挂式 4.按夹紧动力：手动、气动、液压、电动 5.按夹持零件：合件、分总成、车身总成 二、 装焊夹具的要求 1.保证焊件的几

18、何形状和尺寸精度； 2.使用时安全可靠； 3.便于施工与操作； 4.容易制造、便于维修； 5.制造成本低； 6.夹具可翻转，电阻焊夹具少用磁性材料。 三、 装配焊接过程一般分为三步：定位、夹紧、点固。 四、 基准选择的原则： 1.优先选择平面为定位基准面； 2.复杂冲压件， 可以选择曲面外形、 曲面上的平台、 台阶、修边边缘、孔定位； 3.尽量选择设计基准作为定位基准； 4.尽量选择经机械加工的表面或孔。 五、 常用定位器： 挡块、定位销、支承板（钉） 、样板。 六、 夹紧件的作用： 1.保证工件可靠定位 2.实现工艺反变形 3.保证工件可靠变位 4.消除工件形状偏差 七、 常用夹紧件：楔块夹

19、紧件螺旋夹紧件偏心夹紧件杠杆夹紧件 弹簧夹紧件 八、 汽车车门总成的装焊夹具可分为：整体式框架式 九、 车身总成的装配焊接夹具可分为一次性装配定位夹具、多次性装配定位夹 具。 7 第十一章车身装配焊接生产线 二、柔性焊接生产线 （WFMS）由装卸小车、主控台、随行工装、焊接 站、存放台组成。 第十二章汽车车身装焊的质量控制 一、按连接前零件的配合情况可分为： 理想配合点焊装配：在夹紧力作用下零件之间完全配合时的点焊 偏差配合点焊装配：在夹紧力作用下零件之间仍有偏差时的点焊 二、 车身零件装配过程分为 4步： 放置、夹紧、焊接、夹紧力释放 三、 车身装配偏差 （会判断是哪种偏差，如工具磨损 ）

20、零件偏差：零件定位前与装配名义位置的偏差，源于零件设计、制造、运输过 程 工具偏差：由夹具偏差、焊枪偏差构成，源于工具设计、制造、磨损 装配偏差：装配后部件的偏差，是零件偏差和工具偏差耦合传播的结果 四、 装焊质量控制方法 工程过程控制（ EPC） ：对某一检测量有一个明确恒定的控制界限 统计过程控制 (SPC)：由检测量的历史数据计算出当前控制界限 第十三章汽车车身涂装基础 一、 车身涂装的功能 1.保护功能：防锈、防腐蚀、抗老化、耐紫外线和酸碱盐、保护车身表面 2.装饰功能：美化、警示 3.特种功能：调节热电传导性、杀菌、降噪 二、 耐候性： 涂料经受气候的考验造成的综合破坏，其耐受能力叫

21、耐候性。 三、 涂装的三要素 ：涂装材料、涂装工艺、涂装管理。 第十四章汽车车用涂料 一、 车身涂料的特点： 1.施工性和配套性：适应自动化、高速化的涂布方法，易干燥，不渗色，不开 裂 2.耐侯性与耐腐蚀性：适应各种气候条件、道路状况、不脱落、不锈蚀 3.机械性能：涂膜应坚韧耐磨 4.装饰性能：色泽艳丽，经久不变 5.经济环保性能：来源广、价格低、低公害 二、 车身涂料的组成 1.主要成膜物质：使涂料粘附在制件表面形成涂膜的主要物质，也称基料 或漆 基。 包括油性涂料（油、天然树脂）和树脂涂料（酚醛树脂）。 2.次要成膜物质：涂膜的组成部分，但不能单独构成涂膜的物质，如颜料。 3.辅助成膜物质

22、：包括稀料（挥发成分） 、辅助材料。 三、 按成膜原理分为 固化剂固化型漆、氧化聚合型漆、热固型漆、挥发型漆等。 四、涂料编号 ：06底漆、 04磁漆、 01清漆 五、 底漆特征 1.附着力强，能与车身表面、泥子或面漆牢固粘附； 2.与中间涂层或面漆涂层间的配套性较好，耐溶剂性好； 3.良好的防锈能力、耐腐蚀性和耐潮湿性； 8 4.底漆涂膜具有较高的机械强度和适当的弹性，满足面漆耐久性要求； 5.良好的施工性。 六、 阴极电泳涂料的成膜聚合物是阳离子型树脂，中和剂为有机酸。 七、 阳极电泳涂料的成膜聚合物为阴离子型树脂，常用多羟基聚合物。 八、 有机溶剂型底漆的主要基料为醇酸硝基、酚醛树脂、环

23、氧树脂等。 九、 中间层涂料的特性 1.与底漆与面漆配套良好，结合力强，硬度适中，不受面漆的溶剂的影响； 2.具有良好的填平性，能消除表面微小缺陷； 3.打磨性能好，不沾砂纸，湿打磨后能得到平整光滑的表面，并能高温烘干； 4.耐潮性好，不引起涂层起泡。 十、 面漆具体要求： 1.外观装饰性：光滑平整、花纹清晰 2.硬度和抗崩裂性 3.耐候性 4.防腐蚀和潮湿 5.耐药剂性 6.施工性能 十一、 面漆的分类： 硝基面漆、过氯乙烯漆、醇酸树脂漆、氨基醇酸烘漆 （最 常用） 第十五章涂装前表面处理 一、 漆前表面处理的目的 漆前表面处理的目的在于充分除去车身表面上的污物，为涂层提供良好的 基底。 二

24、、 车身表面主要污染物： 油污、铁锈、焊渣、其他酸碱等污物。 三、 根据表面污物情况、被涂金属种类、光洁度选择表面处理方法，主要包括 脱脂、 除锈、磷化 三大部分。 四、 将车身制件金属表面的油脂除掉的过程称为脱脂（名词解释）。 五、碱液脱脂的机理主要通过皂化作用、乳化作用、分散作用来完成脱脂。 1.皂化：碱类与油脂在加热时反应生成溶于水的脂肪酸盐 2.乳化、分散： 脂肪酸盐的亲油基包裹油污，亲水基溶于水，形成悬浊液 六、 乳化剂 是在有机溶剂中加入表面活性剂和弱碱性清洗剂组成的混合液。 七、 乳化剂脱脂法： 溶剂浸透油脂层使其微粒化，表面活性剂使油脂微粒乳化 分散在水中，从而把油脂除去。 八

25、、 通过酸溶液与金属氧化物的反应，除掉金属表面的锈蚀物，通常称为酸洗 （名词解释） 。酸洗常用的酸有硫酸、盐酸、磷酸。 九、 酸洗用缓蚀剂 缓蚀剂可防止因氢原子扩散至金属内部形成? 氢脆? 。 缓蚀剂具有选择吸附性，有选择的在金属表面活性区域以吸附的方式形成保 护，阻止酸铁继续反应达到缓蚀作用。铁锈和氧化皮表面不带电荷所以 不产生吸附膜。 十一、用磷酸或锰、铁、锌、镉的磷酸盐溶液处理金属表面，生成不溶于水的磷 酸盐薄 膜的过程称为 磷化处理。 9 十二、 影响磷化的因素 1.总酸：磷酸根与磷酸二氢根浓度的总和。总酸过低，磷化膜稀疏、发暗； 总酸 过高，沉淀多，对金属腐蚀作用大。 2.游离酸：控

26、制磷酸二氢盐的离解度。游离酸高，磷化膜薄，反应慢，易 引起酸 蚀；游离酸低，磷化沉淀多，产生粉末状残渣。 3.酸比：总酸与游离酸的比值。 4.温度：温度高，磷酸二氢锌离解度大，沉淀多，结晶粗糙；温度低，成 膜离子 浓度低，磷化膜不完整。 5.时间：时间短，不能获得致密磷化膜；时间长，形成较粗的疏松厚膜。 6.磷化方式：浸渍、喷射、喷浸结合。 第十六章汽车车身涂装工艺及设备 一、 涂装工艺基本体系 1.涂两层烘两次体系： 底漆+面漆，两层分别烘干。中、重型载重汽车驾驶室采用。 2.涂三层烘三次体系： 底漆+中涂+面漆，三层分别烘干。外观装饰性要求高的车身采用。 3.涂三层烘两次体系： 二、 常见

27、涂漆方法： 浸涂、刷涂、喷涂、电泳涂漆和粉末静电涂饰 三、 电泳过程中伴随着 电解、电泳、电沉积、电渗四种现象。 四、 电泳涂装的优点： 1 涂装工序可实现自动化，适用于流水生产 2 泳透性好，提高理工建内腔的防腐蚀性。 3 可得到均匀膜厚 4 涂料的利用率高 5 涂膜外观好，有较好的烘干性能 6 安全性比较高，为低公害涂装（涂料） 五、 喷涂包括空气喷涂、静电喷涂 静电喷涂的优点： 1 生产效率高，可实现喷涂过程的连续化和自动化，功效高 2 涂抹均匀，附着力好，涂膜质量好 3 漆雾飞散损失少，涂料利用率高。 4 极大减轻了劳动强度，改善了劳动条件。 七、 涂料的成膜过程称为涂料干燥或固化。干燥方式分为 自然干燥和人工干燥 。 其中 人工干燥分为 对流式热风干燥和热辐射式干燥两种。 八、 涂膜固化 涂膜固化需经历 三个阶段 ：表干、半硬干燥、完全干燥。