车身结构与工艺Word格式.docx

1、车架质量较大。车架增加了整车高度。车架加工成本高。2.承载式车身结构（1）底座承载式格珊式结构：由尺寸相近型钢组成，易于建立较符合实际的有限元模型，提高计算精度。变动杆件的数量和位置调整杆件中的应力，达到等强度设计。较大的抗扭刚性。节省材料，成本低。（2）整体承载式车身的上部与下部形成整体封闭环。优点可以设计出等强度的空间结构，使车身质量小刚度大，易于保持低重心、可用空间大，易于实现自动化生产、安全性高。（3）承载式车身特点1）薄钢板材料，质量明显减少。2）没有车架降低整车高度，风阻系数减少。3）适应现代流线型车身的制造。4）增加成本和质量。5）改型较困难。6）抗扭性较差、不适宜作小批量生产。

2、2.2.3车身覆盖件结构类型1.骨架外蒙皮式2.内外板组合式现代轿车基本都采用内外板组合式结构 2.2.4车身刚性结构与安全纵向撞车： 在车身前部和后部均为弹性结构而中部位刚性结构的情况下，能确保乘员的安全。弹性结构 刚性结构2.2.5车身结构分析1.轿车结构特点（1）车身底部边纵梁与侧围融为一体，既提高刚度又不占用车内使用空间。（2）为保护乘员安全，重要部位设置柱状结构，如：三环樑、六立柱结构，提高整车强度和刚度。（2）焊缝特点1）具有隐蔽性，焊点避开视线。覆盖件搭接利用门框、窗框、雨水槽、车底附近、密封条、装饰条 。2）双边搭接处形成空心柱，又提高刚度，一举两得。如地板与侧围。3）容易焊接

3、操作，尽量边缘搭接、必要处开工艺孔。4）搭接宽度适中，15-20mm.2.3车身材料发展趋势 2.3.1车身用薄钢板发展趋势1.力学性能及工艺性能屈服强度要低。屈服强度（124-140）MPa钢板的废品率为0.3%，屈服强度（130-165）MPa钢板的废品率为5%，2.镀层钢板双面镀锌板白车身，使用寿命可达12年。汽车造型发展的趋势1）减少发动机所占空间，驾驶室前移；2）加长轴距，减少前后悬的长度；3）行李厢向车尾部后移或向车顶部上移；4）从三厢式向单厢式发展；5）车门由转轴式设计向旋翼式、推拉式及整体顶盖翻转式结构发展。3.拼焊钢板 外表部位用涂镀层钢板，耐蚀性。 承力、易磨损部位用较厚高

4、强度钢板。 如：车门内板、车身底板、侧面横档、档风玻璃窗框、中立柱等。 拼焊钢板，生产工艺简单、降低了模具和焊装夹具制造成本，改善了零件性能的稳定性。4.表面质量 冲压过程中，材料表面缺陷因应力集中而引起破裂。表面质量差会增加焊接电阻影响电焊质量。表面粗糙度 时涂漆效果较好 钢板表面粗糙度和清洁度影响锌层附着力。机器人点焊，板厚误差增加焊接电阻导致虚焊，影响质量。要求对宽1.5米长3000米的厚0.8毫米钢板，厚度公差不能超出20微米。5.化学成分含碳量：0.05%-0.15%，含硅量：在0.37%以下，钢板具有良好的塑性。 先进工艺，钢板的化学成分稳定性，有害元素含量明显。 钢厂可根据零件的

5、用途、形状的复杂程度来调整同钢的化学成分。2.3.2车身用非金属有色金属材料比例增加1.车身塑料化、复合材料化 提高汽车造型的美观度与设计的灵活性，降低汽车的能耗。 塑料有抗腐蚀、耐磨、隔热、消声、减振等优点。 由内外装饰件向车身覆盖件和结构件方面发展。 近来塑料在轿车上的使用量约占车身重的10-30%。保险杠采用复合材料。蓝鸟轿车车门下部采用塑料贴片，保险杠实现了整车周边化。图4-7宝马 M3轿车的前翼子板为塑料减量1.5kg2.铝、镁合金材料使用比例增加每使用lkg的铝，可降低汽车重量2.25kg 汽车每减轻1kg重量，1L汽油汽车多行驶1.1m。 用泡沫铝材制造汽车零件的质量，只有原钢件

6、质量的1/2，而刚度却为钢件的10倍。 其保温绝热性能比铝高95%;对频率大于800Hz的噪声有很强的消声能力。 实验表明，两辆各质量为2000kg，速度为20km/h轿车相碰撞，只需3块15cm *15cm*l0cm的泡沫铝材就能将碰撞能量吸收掉。2.4 车身冲压用材料冲压性能： 便于加工、容易得到高质量的冲压件，生产效率高，一次冲压工序的极限变形程度和总极限变形程度大，模具磨损小的等。2.4.1冲压加工对表面质量和厚度公差的要求1.良好的表面质量（1）良好的表面质量 覆盖件外表面不应有气泡、缩孔、划痕、麻点、裂纹、结疤、分层等缺陷。因在冲压中，缺陷因应力集中而引起破裂。（2）表面平整 板料

7、表面翘曲不平，剪切或冲压因定位不稳而出现废品；在冲裁中会因板料变形展开而损坏模具。拉深时使压料不均而影响材料的流向而引起开裂或起皱。（3）表面无锈 有锈，对冲压不利，损伤模具，影响后续焊装涂装工序的正常进行及质量。2.严格的厚度尺寸公差 板料过薄则回弹难以控制，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，甚至损坏模具或设备。2.4.2材料冲压工艺对板料力学性能的要求1.极限 屈服极限 材料易屈服，变形抗力，产生相同变形所需变形力。压缩不起皱。弯曲变形回弹即贴模性和定形性好。2.屈强比容易产生塑性变形而不易破裂,而传力区的材料有较高强度而不易拉裂。3.厚向异性系数RR1时，宽度

8、方向的变形比厚度方向的变形容易.R愈大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生破裂4.延伸率 拉深力大于或等于屈服极限而小于或等于强度极限。 对于冲压成形性能有更直接、实际的意义。越高，板料的冲压成形性能愈好。2.4.3冲压性能对化学成分和金相组织的要求 1.化学成分 碳量不超过0.05%-0.15%的低碳钢板具有良好的塑性。含硅量在0.37%以下的钢，硅对塑性影响不大。 2.金相组织 晶粒大小不均最引起裂纹。 粗大的晶粒在冲压成形时，会在制件表面留下粗糙的“桔皮”，影响制件表面质量。 过小的晶粒会使钢板的塑性降低。 2.4.4冲压用钢板的类型 1.按钢的品质分类 常用：普通碳素钢、优质碳素钢以及

9、汽车专用的具有较高冲压性能的低合金高强度钢板 优质碳素结构钢板牌号： 沸腾钢-05F、08F、10F、15F、20F； 半镇静钢-08b; 镇静钢08、10、15、20、30等。 汽车专用钢板： 08Al（车身），09Mn、16Mn、06Ti 、10Ti等用来制造汽车的受力零件，例如车架。 2.按钢板的拉深级别分类 表2-2热轧钢板的拉深级别代号表2-3冷轧钢板的拉深级别代号 3.按钢板的表面质量分类 表2-4钢板的表面质量分类4.按钢板轧制尺寸精度（厚度公差）分类 钢板的尺寸精度或厚度公差为：A-高级精度；B-较高级精度C-一般精度 深冲压用冷轧钢板分A、B两级；优质钢板分A、B、C三级，普

10、通钢板分为B、C两级。 钢板标注示例：第3章 冲压设备3.1冲压设备的类型1.按驱动力分机械压力机（摩擦压力机 曲柄压力机）液压机2.按床身型式分开式压力机闭式压力机3.按曲柄压力机曲轴支承形式分 单柱式压力机曲柄悬臂式结构双柱式压力机（两轴承座）单面传动双面传动4.按曲柄压力机连杆数目分单点压力机双点压力机5.按压力机公称压力分小型压力机 100t以下中型压力机 100t300t大型压力机 300t以上6.按滑块数目分单动压力机双动压力机其一滑块作拉深时压料用3.2压力机类型的选择选择依据: 冲压工艺的性质、生产批量、制件几何形状、尺寸及精度，安全操作等因素。1.制件的几何形状、尺寸1）复杂

11、的大型拉深件：双动拉深压力机，以保证压边的可靠性。2）大、中型冲压件： 闭式曲柄压力机。 这类压力机刚度好、精度高，但只能两个方向操作3）中、小型件： 选用开式曲柄压力机。 压力机刚度差，降低了模具寿命和制件质量。但成本低、三个方向都可操作，容易安装机械化装置。2.制件的工艺性质 校平、整形、弯曲、成形和温、热挤压工序：可选用摩擦压力机。 结构简单、造价低，不易发生超负荷损坏。3.3压力机的主参数1.公称压力（吨位）公称压力p是指滑块离下死点前某一特定距离S1时，滑块上所容许承受最大作用力。S1称压力行程，开式压力机 =3-5mm，闭式压力机 =13mm；2 .电机功率大型件冲裁、深度很大拉深

12、 ，会出现压力不足而功率不足的现象，此时对电机功率进行校核，额定功率大于冲压总功率。3.滑块行程s和行程次数n 滑块从上死点运动到下死点所经过的距离称为滑块行程S。 行程次数n是滑块在空载时每分钟往复行程的次数。4.装模高度 5.工作台面和滑块底面尺寸导轨间距A、滑块底面前后尺寸B1、工作台面左右尺寸L、工作台前后尺寸B2。 6. 压力机的精度和刚度 精度指压力机在静态情况下，所测得的压力机应达到的各种精度指标。 包括： 工作台面的平面度。滑块下平面的平面角。工作台面同滑块下平面的平行度。滑块行程同工作台面的垂直度。滑块中心孔同滑块行程的平行度。 第4章 车身冲压工艺与材料变形理论4.1冲压工

13、艺特点及冲压工序分类 4.1.1冲压工艺特点 常温,压力机模具施压板料，在塑性变形极限内，板料分离或变形。 1.优点: （1）操作简便,生产率高，易于实现机械化与自动化。 （2）在大批量生产中显著降低成本 。 （3）冲压可以获得其它加工方法所不能制造或难以制造的，形状复杂的零件。 （4）模具多为单件生产、精度要求高，制造周期长,模具制造费用高，不宜用于单件小批量的零件生产。 2.冲压生产的三大要素 板料、模具和冲压设备 4.1.2冲压工序分类 1.按是否分离分 板料在冲压过程中沿设计分界线分离。 （1）分离工序 （2）成形工序板料在不分离前提下发生塑性变形2.按工件成形特点分（1）弯曲 将板料

14、弯成一定的角度或弧面的工序。（2）拉深 将平面板料变成各种开口空心零件，或把空心件的形状，尺寸作进一步改变。（3）局部成形 用各种不同性质的局部变形来改变冲压件形状。包括翻边、胀形、校平和整形等。4.1.3冲压件类型2冲压件基本类型（1）伸长型： 工件某处拉应变的绝对值最大，板料伸长和厚度减薄。（2）压缩型： 压应变的绝对值最大，板料压缩和厚度增厚。4冲压件的成形工序分析 多工序作用结果： 车身翼子板：周边翻边，腹板拉深、冲孔。4.2金属塑性变形的力学规律4.2.1金属塑性变形的基本概念 外力作用下，金属形状和尺寸变化变形。 分为弹性变形、塑性变形。1.塑性变形外力破坏原子间原有的平衡状态排列

15、畸变金属形状、尺寸变化。2.塑性及塑性指标（1）塑性：金属在外力作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。（2）塑性指标3.影响金属的塑性与变形抗力的因素（1）影响塑性的因素 内因 ：化学成分的影响；组织结构的影响 外因：温度 ，变形速度 ，应力应变状态。（2）影响金属变形抗力的主要因素 化学成分及组织 变形温度4.金属塑性变形对组织和性能的影响晶粒形状、方位变化应力 加工硬化（1）硬化现象表现形式 材料的强度指标随变形程度增加而增加,塑性随之降低.（2）加工硬化结果 引起材料力学性能指标的变化。（3）加工硬化有利及不利方面 有利方面:板料硬化减小过大的局部变形,使变形趋于均匀,增大

16、成形极限,同时提高材料强度. 不利方面:使进一步变形困难.4.2.2材料塑性变形的应力应变状态1点的应力状态以点的应力状态为切入点。九个应力分量 互相垂直平面上的剪应力互等 已知三个正应力和三剪应力，该点的应力状态就确定。2主应力与主应变 存在这样一组坐标系，使得单元体各表面上只有正应力而无剪应力. 三个坐标轴的方向就称为主方向，而三个正应力就叫主应力. 4.2.4塑性变形条件 1.屈服准则： 物体中某点在三向应力状态下，当各应力分量之间符合一定关系时，该点才开始屈服。（1）屈斯加屈服准则 （最大剪应力理论2.密席斯屈服准则（工程常用）等效应力达到某一临界值，材料开始屈服： 与2有关系数，平均

17、值1.1。4.2.4真实应力、真实应变概念 1真实应力 （1）不考虑横截面积的变化 （2）考虑横截面积的变化（实际横截面积） 4.2金属塑性变形的力学规律1.增量理论2全增量理论4.全增量理论的应用 （1）2=0时，为平面应变 如宽板弯曲 （2） 1 = 2 = s 时 材料三向等拉或等压时，材料不产生塑性变形，仅有弹性变形. （4）10 且2 =3=0时，材料受单向拉伸 材料受单向拉伸时产生拉伸变形其余两方向为压缩变形。（5） 1=2 0时， 4 =0 材料受双向等拉时，拉应力方向为拉伸变形。厚度方向为压缩变形，其值为拉伸变形的两倍。从上式可知，判断某个方向的应变是伸长还是缩短，并不是看这个

18、方向受拉还是受压，而是看该方向的偏应力是正还是负值；或者说看该方向的应力值是大于还是小于平均应力值。4.3 板料的冲压成形性能 1.板料成形极限 两种失稳现象 拉伸失稳：拉伸时缩颈和断裂 压缩失稳：压缩时起皱 成形极限：最大变形程度 总体成形极限、局部成形极限 2.板料的冲压成形性能 板料对冲压成形工艺的适应能力抗破裂性、贴模性、定形性 冲压生产中，主要是用抗破裂性作为评价冲压成形的指标。 4.4成形极限图 1.概念 半平面内的两个主应变的任意组合，只要落在成形极限图中的成形极限曲线之上，薄板料变形时就会发生破裂；反之则是安全的 方法： 调整压料力、改变润滑条件、改变毛坯尺寸、调整凹模圆角半径以及是否采用拉深筋，调整拉深材料流入凹模的变形阻力，以减少应变。（2）提高复杂冲压件的成形质量 起皱和拉裂 在防皱的情况下，如何保证零件不破裂。图示A点，用减小长轴方向应变的办法，使A点应变移至B点，从而进入安全区，这一措施也有利于解决起皱问题。