钣金件工艺性讲座-1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工艺性基础课程,钣金件工艺性概述,主讲人：,1,工艺性基础课程,授课学时,：,2,学时,课程任务,：,1.,了解,钣金件的工艺性概念；,2.,认识,车身钣金件的四大工艺；,3.,掌握,设计中四大工艺对钣金件约束参数。,主要内容：,本课程主要介绍了钣金件对钢板材料的要求和钣金件所要适应的四大工艺,课程情况总体简介,2,工艺性基础课程,第一章 钣金件对钢板的要求,第二章 钣金件的冲压工艺性,第三章 钣金件的焊装工艺性,第四章 钣金件的涂装和总装工艺性,总目录,3,工艺性基础课程,钣金件的工艺性：,汽车车身是一个形状复杂的空间薄壁壳体，其主要零部件均由钢板冲压、焊接而成，同时又是内外饰、电器、动力、底盘的载体；所以车身必须有良好的冲压焊接工艺性，和良好的漆面附着力，又要能方便地装拆其他零件。,钣金件的工艺性主要表现在钣金件的冲压性能、焊接装配性能、涂装性能、操作安全性、材料消耗和对材料性能的要求。,4,第一章 钣金件对钢板的要求,1,.,冲压加工对冲压件材料的要求,1,）对材料性能的要求。,用于冲裁加工的零件，应具有足够的塑性和较低的硬度有利于提高冲裁件的断面质量。,用于弯曲成型的材料，要求具有足够的塑性、较低的屈服强度和较高的弹性模量。,用于拉伸成型的材料，要求具有足够的塑性、低的屈服点和大的厚向异性系数，而硬度高的材料难于拉伸成型。,5,第一章 钣金件对钢板的要求,1,.,冲压加工对冲压件材料的要求（续）,2,）对材料表面质量的要求。,板料的尺寸精度对冲压性能影响最大的是厚度公差。板料过薄则回弹难于控制，或出现压不实现象；板料过厚会拉伤制件表面，缩短模具寿命，甚至损坏模具和设备。,表面光洁,。不应有气泡、缩孔、划痕、麻点、裂纹、分层等缺陷。否则因应力集中而破裂。,表面平整,。如果表面瓢曲不平，在剪切或冲压时容易因定位不稳而出现废品，在冲裁时会因板料变形展开而损坏模具；在拉伸时可能使压料不均影响材料的流向而引起开裂或起皱。,表面无锈,。,如果有锈不仅对冲压不利，损伤模具，而且后续的焊接和涂装。,6,第一章 钣金件对钢板的要求,2,.,材料的质量对冲压性能的影响,1,）力学指标对冲压性能的影响。,屈服极限,s,。屈服极限小，材料容易屈服，则变形抗力小，产生相同变形所需的变形力小。压缩变形时，不易起皱。弯曲时变形回弹小。,屈强比,s,/,b,。小则容易产生变形不易破裂，从开始产生屈服到拉裂有较大变形空间。,延伸率,。指试样拉断时的延伸率，试样开始颈缩时的延伸率称均匀延伸率。均匀延伸率值越大，表明板料的冲压成型性越好。,7,第一章 钣金件对钢板的要求,2,.,材料的质量对冲压性能的影响（续）,1,）力学指标对冲压性能的影响。,硬化指数,n,。硬化指数,n,又称,n,值，亦称应变刚指数，它表示在塑性变形中材料的硬化程度。在延长类变形中，,n,值越大表明材料加工硬化严重，变形增长大，从而使变形趋于均匀，变薄减小，厚度均匀，表面质量好零件不易产生裂纹。所以,n,值越大，冲压性能越好,.,一般为,0.18,以上。,厚向异性系数,r,。由于钢板结晶和板材轧制时出现纤维组织等因素，板料的塑性会因方向不同而出现差异，这种现象称各向异性，厚度方向的异性称厚向异性。,r1,时，板料宽度方向比厚度方向容易变形，即不易变薄或增厚。增大,r,值板料不易拉裂。,板平面各向异性系数,r,。 由于,r,会增加成型工序的材料消耗等生产中尽量降低,r,值。,8,第一章 钣金件对钢板的要求,2,.,材料的质量对冲压性能的影响（续）,2,）化学成分和金相组织对冲压性能的影响。,钢中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑性降低，脆性增加，导致冲压性能变差。其中碳对材料的塑性影响最大，含碳量不超过,0.05%-0.15%,的低碳钢具有良好的塑性。车身覆盖件大多采用这种优质碳素钢。,钢板金相组织的晶粒大小也直接影响冲压性能。晶粒不均最易引起裂纹。粗大的晶粒在冲压时会在制件表面留下桔皮，影响表面质量。过小的晶粒会使钢板的塑性降低，在变形中的硬化作用下，会使材料的硬度、强度增加，容易造成冲压件开裂、回弹、扭曲或起皱。,9,第一章 钣金件对钢板的要求,3,.,材料的种类,08Al,冲压件,低碳钢（,ST,）,DC01,、,DC03,、,DC04,、,DC05,、,DC06,冲压件,冲压用：,BLC,、,BLD,、,BUSD,、,BUFD,、,BSUFD,冲压件,高强度：,BP,、,DP,、,BH,、,BLa,、,TRIP,、,SAPH,冲压件、结构件,10,冲压,：,第二章 钣金件的,冲压工艺性,室温下用压力机和模具使钢板材料分离或塑性变形。,分离工序：,成形工序：,落料、冲孔、剪切、切口、切边、剖切,弯曲、拉深、翻边、胀型、整型等,分类：,拉伸工艺、冲裁工艺、弯曲工艺,11,第二章 钣金件的,冲压工艺性,2.,垂直型冲孔：是指冲模刃口（凸模和凹模）随上模的上下运动在竖直方向上进行冲孔。模具结构最简单，垂直于覆盖件的型面进行冲孔，最容易保证冲孔质量，应优先选择。,3,斜面上冲孔：由于产品某些功能要求不得不在斜面上设计冲孔。一般要求为：,当冲孔直径,d5,时，,5,；当,5d1515,；,当,15d,20,时,20,；,d 20,时，,25(,但最大的,不大于,30,，,为孔径中心线（即冲孔方向）与型面方向的夹角,),。,冲裁工艺性：,一,.,覆盖件上冲孔方向的选择,：,1.,一般情况下，冲孔应尽量设计在一个面上，不要横跨二个面，已改善模具刃口的寿命。,12,第二章 钣金件的,冲压工艺性,4.,横跨两个面上的冲孔：因某些功能要求必须分别在两个面上冲同一个孔时。则要留有接刀口尺寸，一般为,0.7,1,（如门内板锁孔）。,二、切边及冲孔角度的规定：,1),斜面部位的切边,斜面修边有三种情况，要想顺利切割必须满足以下各条件。,满足斜面修边的最小角度，根据下图所示：,13,第二章 钣金件的,冲压工艺性,三、 普通冲裁件冲孔间距和孔边距,冲孔边缘离外形的距离（孔边距）过小时影响冲件的质量甚至模具刃口，冲裁件的孔间距在复合模中直接影响凹模刃口间的强度和凸模的紧固方式。冲裁件的孔与孔之间，孔与边之间距离,A2t,，并不小于,3-4mm,14,第二章 钣金件的,冲压工艺性,四、正修时允许修边的最大倾斜角，根据下图所示,15,第二章 钣金件的,冲压工艺性,五、冲孔时最大冲裁角度的规定（图中的角度指冲压方向与面法向的夹角）,16,第二章 钣金件的,冲压工艺性,六、,定位孔的相关规定：料厚小于,1.2,时必须要求,3,度以内冲孔，料厚大于等于,1.2,小于,1.4,时,2,度以内冲孔，料厚大于等于,1.4,时必须,1,度以内冲孔。同时保证在同一工序完成。冲头设,计为,d+0.05,安装孔的相关规定：,20,以上（包含,20,）孔冲头设计,d+0.2,，,20,以下的孔冲头设计,d+0.1,七、,拉伸翻边与收缩翻边的常用对策：,1),拉伸翻边。拉伸翻边易出现的问题：开裂，回弹。对策：第一是在拉延序加余肉造型积料补偿，第二将拉延深度加高，尽量减小翻边量，第三是更改产品加缺口。,17,第二章 钣金件的,冲压工艺性,七、,拉伸翻边与收缩翻边的常用对策：,1),拉伸翻边。拉伸翻边易出现的问题：开裂，回弹。对策：第一是在拉延序加余肉造型积料补偿，第二将拉延深度加高，尽量减小翻边量，第三是更改产品加缺口。,18,第二章 钣金件的,冲压工艺性,2),收缩翻边。收缩翻边易出现的问题：起皱，回弹。对策：第一是将拉延深度加高，尽量减小翻边量。第二是拉延造型尽量接近产品，减小变形量。第三是更改产品加缺口。,19,典型件的工艺性,第二章 钣金件的,冲压工艺性,一、,典型件翻边整形设置参考图梁类件，易回弹件 整形对策：,20,第二章 钣金件的,冲压工艺性,21,第二章 钣金件的,冲压工艺性,22,第二章 钣金件的,冲压工艺性,23,第二章 钣金件的,冲压工艺性,二,.,根据成型方法的分类,张出，成型,-,是拉着制品成型的方法，用压边圈固定制品流入面使用材料的流入最小化。制品是材料自体变薄，以自体伸率伸长且成型。此时材料要是材料全体被固定不能伸长的话会发生不良现象（划痕，裂痕）的情况多。,主要利用在主要必要强性，因内部形象少而没必要材料流入的外板件形象，为了省材料在内板件上使用的情况也有。,要提高压边圈的压力是有界限，为了张出成型有利用伸长成型的情况。,24,第二章 钣金件的,冲压工艺性,一般情况下决定材料的流放为,5mm,以内，伸率适用为,3% 5%,程,度。材料流入为,5mm,以上的情况提高压边圈压，调整内部形象,的,R,，使材料全体伸长均匀。,张出成型的情况还要考虑材料伸长的方向。主张力和辅张力差,异大的情况成型后板件的强性会弱要特别注意。特别是门板的情,况会受到大影响，设计时要注意。,25,第二章 钣金件的,冲压工艺性,26,第二章 钣金件的,冲压工艺性,伸长成型,-,是张出成型的一种，可说是将张出成型极大化。,一般使用在强性不足的,ROOF,等中，,HOOD,，,DOOR,等是增加,制品以外的形象且材料消耗大，一般有品质线等能够确保强性，,所以不使用。,在内板中将制品以外的形象长度做小，为了极大化材料利用率,而使用的情况也有。,使用在内板件的情况因,2,次成型为张出成型，因此不能使用在,形象深的制品中，主要使用在形象浅的开产品上（移动产品：,后背箱，顶盖）。,-,基本的原理如下。,1,阶段,:,上下型压边圈压住材料。,27,第二章 钣金件的,冲压工艺性,28,2,阶段,:,在上下型压边圈压住材料的状态下上型滑块下来时上下压边圈同时下降形成拉延成型。此时上型压边圈压力要比下型压边圈压力大才能形成正长的伸长成型。,第二章 钣金件的,冲压工艺性,29,第二章 钣金件的,冲压工艺性,3,阶段,:,拉延成型完成后继续在压边圈压住的状态下上型,压边圈压缩时上模下降。此时不发生材料流入只靠材料自,体的伸率成型。,30,外板件要控制材料的流入才能确保强性。一般确保表面伸率为,23%,设定拉延长度。外门的情况在,30mm,左右的深度中表现出主力和辅助力最大为确保最好的强性。判断材料的流入是否控制的最好方法是比较上下压边圈固定材料的状态和制品完成后的状态确认量是否为,5mm,以内。,第二章 钣金件的,冲压工艺性,31,第三章 钣金件的,焊接工艺性,外板件中,FENDER, SIDE OUTER,等成型深度深的部品表面伸率若超过,5%,以上的话，材料的厚度会变薄，容易发生波段。,因表面的凹凸，段差，深度等表面长度发生差异多的部位，在制品外侧增加余肉或层，减小表面长度取消材料流入量的急剧变化。,外板件的情况从最初接触往左右拉近来的材料的长度发生差异的话，最初接触面多近来的一侧因滑而发生线推移，在涂装后也会有留下线的情况。要防止线推移现象就应使左右两边拉近来的材料一样的设定压料面。,32,第三章 钣金件的,焊接工艺性,33,第三章 钣金件的,焊接工艺性,外板件的情况设定时考虑到制品的强性的张出成型。（虽根据,23,以上的伸率设计拉伸是盼望的，但是像,SIDE OUTER, FENDER,等一样成型深度深的部品拉伸,5%,以上的情况，因材料变薄容易发生波段，所以要材料流入的过程中成型。,内板件的情况使表面的伸率达到,23%,设定凸模分模线及压料面。,34,第三章 钣金件的,焊接工艺性,因制品表面的凹凸形象及成型深度的差异表面长度的变化严重的情况容易发生褶皱，所以要考虑到余肉，拉延筋，层拉延等缩小表面长度的差异。,35,第三章 钣金件的,焊接工艺性,修边或切断的面以修边工序的压机方向为基准设定为外板件上,下,15,度,内板件上,下,25,度才能防止因毛边的不良现象。超过此条件时考虑侧切。,焊接结构工艺性,焊接结构工艺性是指钣金结构件在焊接夹具上组合拼装后，实施焊接的难易程度。零件良好的焊接结构应能满足材料较省、工序较少、夹具加工较易、寿命较高、操作较方便及产品质量稳定等要求。,36,第三章 钣金件的,焊接工艺性,一、部件分块,车身覆盖件的分块，应该在冲压工艺允许的前提下，零件越少越好，这样可以减少焊接面和装配误差。,车身上所有的孔洞，如门框和前后风窗框都是非常重要的装焊部位，要求这 些门框洞尽量采取整体结构，若孔洞部分采用双层结构，则至少一层为整体结构，以减少装焊误差。,二、结构的工艺性,在焊接结构设计时，应该贯彻“对称地布置焊缝、焊点，并避免汇交、聚集、重迭，次要的焊缝、焊点可中断，主要的焊缝、焊点应连接。,1.,点焊接头形式及焊接空间,在零件设计时，点焊接头应尽可能设计成敞开式,同时还要考虑周边空间，以保证焊钳能够接近。（附图,5-1,点焊接头形式）,37,第三章 钣金件的,焊接工艺性,敞 开 式,半 敞 开 式,封 闭 式,图,5-1,点焊接头型式,2.,焊接边宽度,两个（或三个）相焊接零件的焊接边重叠部分的直边宽度,一般应不小于,13mm,，且相焊接零件的焊接边要平齐。因冲压或装配等工艺要求，允许,1-2,个焊点焊接处焊接边的宽度为,10-13mm,。具体参照表,5-1,及图,5-2,（若板材为不同厚度组合，按较薄的板选取）：,38,第三章 钣金件的,焊接工艺性,板厚,(,最薄板,)t,mm,焊点直径,d,mm,焊点到边缘,最小距离,f,mm,焊接边最小宽度,mm,0.6-0.79,5.0-6.0,5,10,0.8-1.39,5.5-6.5,5-6,10-12,1.4-1.99,6.0-7.0,7-9,14-18,2.0-2.49,6.5-7.5,9-10,18-20,表,5-1,电阻点焊的焊点尺寸,3.,覆盖件焊接面要求平整，不允许存在皱折、回弹等质量问题。,4.,覆盖件的焊接面要尽量布置在平直面上，非焊接面要留足够的空间，以免零件间相互干涉。,39,第三章 钣金件的,焊接工艺性,5,焊点间距的合理性,在实际生产中，当焊接小尺寸零件时，可参考表,5-2,中的数据。在焊接大尺寸零件时，点距可以适当加大，一般不小于,40-50 mm,。在有些非受力的部位，则焊点的距离还可以加大到,70-80 mm,。,板厚,t,、焊点直径,d,、设计时可选取的最小焊点直径,dmin,及焊点间的最小距离,e,，详见图,5-3,、,5-4,、,5-5,及表,5-2,。若板材为不同厚度组合，按较薄的板选取。特殊情况下必须超出表,5-2,规定设计点焊接头时应经与客户工艺人员商讨。,表,5-2,电阻点焊的焊点尺寸,板厚,(,最薄板,),t,mm,焊点直径,d,mm,最小焊点直径,dmin,mm,二层板焊点间最小距离,e,mm,三层板焊点间最小距离,e,mm,0.6-0.79,5.0-6.0,3.5,12-16,15-20,0.8-1.39,5.5-6.5,4.0,16-25,20-32,1.4-1.99,6.0-7.0,4.5,25-40,33-50,2.0-2.49,6.5-7.5,5.0,40-50,50-63,40,6,点焊零件的板材层数及料厚比,点焊零件的板材的层数一般为,2,层，最多三层，点焊接头各层板材的料厚比应在,1/33,之间。,如因结构要求确需,3,层焊接，首先应检查料厚比，如果合理可以焊接，如果不合理，应考虑开工艺孔或工艺缺口，错开焊点，以保证点焊处料厚比在允许的范围内。,7,零件定位、夹紧是否方便可靠,在零件的设计时，应考虑合适的焊接夹具定位孔和定位基准面，以便设计制造低成本、高质量的焊接定位夹具。尽量利用凸包、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。,41,8 CO2,气体保护焊焊接加工工艺,a, 检查焊接空间是否合理。焊接间隙最大应在,0.50.8MM,。,b, 检查可见区域内焊接处是否开有塞焊工艺孔及凹坑，以保证焊接后有较好的外观质量。塞焊工艺孔尺寸一般取,10,左右。,三、其他装焊的工艺性,1.,对于某些有外观有求的车身外覆件，其点焊表面不允许有凹坑，在产品结构设计中，应考虑在固定点焊机上或采用单面焊枪来完成焊接，所要求的表面应能与下电极相接触。因为这时采用大平面的电极，以而使点焊凹陷不明显。,42,2.,焊接辅具的选用,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（如焊钳），选用这些焊接辅具的品种，尽量利用标准的或适用的焊接辅具也是衡量车身结构工艺性的一项内容。（如大批量生产中采用大焊钳来焊接某个件，而在小批量生产中，这焊钳是不经济的，应尽量采用适用的焊接辅具或其它方法。）,3,标准件的使用,在车身上要尽量采用相同的标准件（焊接螺母、螺钉）。以利于减少装焊工艺的工种和管理工作。,43,车身涂装是对汽车车身起防腐烛保护作用和装饰作用。车身涂料涂在车身表面时，能生成坚韧、耐磨、附着力强，具有各种颜色和防锈、耐潮湿、耐高温等多种功能的涂膜。还有些涂料还能起防震，隔热作用。,一、涂装前车身工艺要求,1.,检查白车身的焊接质量、外覆盖件的表面质量是否符合图纸要求。,2.,检查各开闭件总成、车身本体、骨架构件上，应有涂装工艺孔、眼或相应的切口，应齐全、面积足够。,在车身零部件的最低位置处，应开设不同形状、面积足够大的流水（液）孔、眼或者相应的工艺切口，以便在实施涂装前，采用机械处理和酸洗磷化处理的方法，去除油污、锈蚀、焊渣等，其表面应达到清洁、无锈、不挂水珠等要求。并使这些化学溶液能顺利地从这些工艺开口中流出去。,44,3.,进入自动化的涂装流水线前，完成涂装前的准备工作：,发动机盖与车体简单铰接后，用铁钩固定住。呈一定的开启状态。,车门总成或推拉门总成与车门框简单铰接后，用铁钩固定住，呈约,1/4,的开启状态。,行李箱盖与后围框简单铰接后，用铁钩固定住，呈约,1/6,的开启状态。,铰接后的“四门二盖总成”，将一起进入酸洗、磷化、电泳浸漆流水线,有规律地起伏、流转、运行。这些化学溶液和油漆液体能迅速方便地从车身构件的工艺切口处流入流出。而的。不会滞留在车身构件的内部。不然的话，将会影响车身的油漆质量,二、,涂装工艺要求,1,前处理工艺,焊装后清理脱脂水洗表调磷化水洗钝化去离子水洗,磷化膜特点：磷比例越高，与阴极电泳配套性能越好 。,45,2.,车身底漆工艺,底漆是直接涂布在经过表面处理的车身表面上的第一道漆。是每个涂层基础，它对车身防锈烛和整个涂层的经久耐用起主导作用。如电泳底漆，涂层厚度,20m.,阴极电泳底漆适用于轿车车身的底漆涂装（,TQ2,甲），阴极电泳底漆所用的成膜聚合物是阳离子型树酯。最常用的树酯有环氧树酯和聚酰胺树酯等。,3.,车身中涂和面漆工艺,要求具有极优良的装饰性,耐候性和耐水性,适应于各种气候条件,.,要求面漆漆膜外观,:,光滑平整,无颗粒,光亮如镜,光泽不低于,90(,高级轿车,).,中涂层是在底漆的基础上进行喷涂，中涂层厚度,=40-50m,。车身面漆是涂装的最后一道油漆，也是最关键的。漆膜厚度,=60-80m,。,46,车身装配工艺,车身装配是汽车总装配的重要组成部分,是制造工艺过程的最后一个环节。作为整个汽车制造过程中的最后一个环节,在总装配工序中保证装配精度是保证汽车质量的关键。好的装配工艺不仅保证汽车产品水平质量。还可以降低生产成本和提高劳动生产率。,一车身装配线的组成：,内饰装配和外饰装配,.,总装线一般由内饰装配线、底盘装配线、外饰装配线和检测线组成。装配顺序如下：油漆车间涂装车身内饰装配线变速器总成分装线底盘装配线车轮分装线外饰装配线检测线出车,二、装配工艺性要求,1.,为了避免装配时不同的零件表面互相发生干涉，零件设计时两零件在同一方向上应只有凸台面接触。,2.,零件的结构形状要考虑螺纹连接件的装拆方便，降低工人操作难度、提高劳动效率。,47,3.,保证所有装配紧固件不存在易松动的可能,.,48,4.,设计车身零部件时，必须充分地考虑到装配定位基准。在装配时方能找准基准、正确定位,.,利用电动工具快速而便利地安装到位。（定位挂钩）,5.,在相关零部件的适当位置，设计定位基准,-,合适的定位孔、定位面、定位凸台等。（要有定位孔、辅助定位孔，安装孔。）,6.,注意装配的先后顺序和不同的定位方式。,7.,在活动的关节连接处，例如车门的铰接连接处，要注意装配后的间隙调整，并在铰接的节点处，涂敷适量的润滑剂，以利于正常的旋转、调试。当间隙、相互运动的噪声达标后，即认为车身附件装配成功。,8.,车身零件设计时应充分考虑到电气、润滑、冷却等部分的装配、布线和接管的要求。,9.,考虑到车身零部件的装配方便性，在车身零部件的适当位置，增加必要的压盖、堵头和相应的工艺孔。,10.,在车身零件的适当位置，增加必要的拆卸窗口、孔、槽等。,49,