第6章車身制造工藝

1、車身制造工藝學(xué)車身制造工藝學(xué)車身覆蓋件沖壓工藝覆蓋件的含義： 覆蓋件主要指覆蓋汽車發(fā)動機和底盤、構(gòu)成駕駛室及構(gòu)成車身的一些零件，如轎車的擋泥板、頂蓋、車門外板、發(fā)動機蓋、水箱蓋、行李箱蓋、骨架等。 覆蓋件組裝后構(gòu)成了車身或駕駛室的全部外部和內(nèi)部形狀，它既是外觀裝飾性零件，又是封閉薄殼的受力零件。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 覆蓋件表面一般都具有裝飾性，除考慮好用、好修、好造外，要求美觀大方。 覆蓋件與一般沖壓件的區(qū)別： 材料薄、形狀復(fù)雜（多為立體曲面），結(jié)構(gòu)尺寸大，尺寸精度高，因此沖壓工藝編制、沖模設(shè)計、沖模制造工藝都有一些特殊的要求，沖壓設(shè)計中常把他作為一種特殊類型研究。 覆蓋件的

2、工藝分類 按汽車覆蓋件拉深復(fù)雜程度可分為：深拉深件、中等拉深件、淺拉深件等三類。 按汽車覆蓋件本身所具有的特點可分為：具有封閉的外形和凸緣的零件；可進行雙件拉深成形的左右對稱零件；雖然不對稱，但通過增加工藝補充可以進行雙件拉深的零件；形狀不規(guī)則的零件；壓彎成形的覆蓋件。 按功能和部位分類，可分為外部覆蓋件、內(nèi)部覆蓋件和骨架件（結(jié)構(gòu)件）三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質(zhì)量有特殊要求，內(nèi)部覆蓋件的形狀往往更復(fù)雜。 按成形性質(zhì)分： 深拉深成形（油箱）、脹形拉深成形（翼子板）、淺拉深成形（外門板）、彎曲成形（支架、立柱）、彎曲成形（消音器隔板）。轎車車頂蓋的沖壓成形原板料沖壓件車身外覆蓋件主要由五

3、門（四門）兩蓋（四門三蓋）、側(cè)圍組成。五門左右前后門、行李箱門兩蓋發(fā)動機蓋、頂蓋 車身白車身結(jié)構(gòu)車身覆蓋件內(nèi)覆蓋件起加強剛性的作用；外覆蓋件主要起防護、美觀、降低風(fēng)阻的作用； 車身覆蓋件所用材料 汽車在運行過程中，經(jīng)受著含著各種酸或堿的空氣、濕氣、水、油等物質(zhì)的腐蝕。汽車的使用壽命，特別是轎車的使用壽命在較大程度上取決于車身的腐蝕速度。為提高覆蓋件的耐腐蝕性能，鍍鋅鋼板在轎車上得到越來越多的應(yīng)用。我國生產(chǎn)的奧迪、富康轎車上所用的鍍鋅鋼板約占鋼板總量的74%以上。 汽車用鍍鋅鋼板有電鍍鋅鋼板和熱鍍鋅鋼板兩大類。電鍍鋅鋼板的拉延性能更優(yōu)良，多用于汽車覆蓋件的生產(chǎn)。 覆蓋件的質(zhì)量性能要求 （1）表面

4、質(zhì)量要求高 外覆蓋件表面不允許波紋、皺紋、凹痕、邊緣拉痕、擦傷以及其他破壞表面完美的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線、裝飾盤條要求清晰、平滑、左右對稱以及過渡均勻。覆蓋件之間的裝飾棱線銜接處應(yīng)吻合，不允許參差不齊。表面上一些微小缺陷都會在涂漆后引起光的漫反射而損壞外觀。 （2）尺寸和形狀精度要求高 覆蓋件間的裝配多用點焊，間用螺釘連接。裝配連裝處的兩個覆蓋件的空間曲面必須一致，銜接處也是如此。 （3）剛性好 在加工過程中，由于材料的塑性變形不夠而使覆蓋件的一些部位剛性差，造成覆蓋件受振動后就會產(chǎn)生空洞聲。用這樣的覆蓋件裝車，在汽車行馳中要發(fā)生振動，造成覆蓋件的早期損壞。 覆蓋件的成形特點覆蓋件的成形特

5、點 1）結(jié)構(gòu)尺寸大； 2 ）形狀復(fù)雜；3 ）相對厚度小 。 （ 翼子板的多處翻邊） 1.成形工序多：拉深為關(guān)鍵工序； 2.拉深是復(fù)合成形 ：常采用一次拉深； 3.拉深時變形不均勻：工藝補充、拉深筋； 4.大而穩(wěn)定的壓邊力：雙動壓床； 5.高強度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼板； 6. 覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。成形特點： 1）汽車覆蓋件沖壓成形時，內(nèi)部的毛坯不是同時貼模，而是 隨著沖壓過程的進行而逐步貼模。2）成形工序多。覆蓋件的沖壓工序一般要46道工序，多的 有近10多道工序。 拉深、修邊和翻邊是最基本的三道工序。3）覆蓋件拉深往往不是單純的拉深，而是拉深、脹形、彎曲 等的復(fù)合成形。不論形狀如何復(fù)雜，

6、常采用一次拉深成形。4）拉深時變形不均勻，主要成形障礙是起皺和拉裂。為此， 常采用加工藝補充面和拉深筋等控制變形的措施。5）需要較大和較穩(wěn)定的壓邊力。所以，廣泛采用雙動壓力機。6）材料多采用如08鋼等沖壓性能好的鋼板，且要求鋼板表面 質(zhì)量好、尺寸精度高。 7）制定覆蓋件的拉深工藝和設(shè)計模具時，要以覆蓋件圖樣和 主模型為依據(jù)。 拉深是復(fù)合成形 常采用一次拉深無論覆蓋件分塊有多大形狀有多復(fù)雜，盡可能在一次拉延中成形出全部空間曲面形狀，以及曲面上的棱線筋條和凸臺。否則很難保證覆蓋件幾何形狀的一致性和表面光滑形狀。因為二次拉延經(jīng)常會發(fā)生拉延不完整的情況造成覆蓋件表面質(zhì)量的惡化。外覆蓋件的同一表面盡可能

7、一次成形，如果分兩次成形，在交接處會殘存不連續(xù)的面，這樣表面噴涂裝飾后外觀效果不良。拉深時變形不均勻 工藝補充、拉深筋 簡單零件的形狀對稱，深度均勻，而且通常壓邊面積比其余部分面積大，只要壓邊力調(diào)節(jié)合適，便能防止起皺。而大型覆蓋零件形狀復(fù)雜，深度不勻，又不對稱，壓邊面積比其余部分小，因而需要采用拉深筋來加大進料阻力；或是利用拉深筋的合理布排，改善毛坯在壓邊圈下的流動條件，使各區(qū)段金屬流動趨于均勻，才能有效地防止起皺。拉深深度淺拉深檻有些覆蓋件，由于拉深深度淺（如汽車外門板），拉深時材料得不到充分的拉伸變形，容易起皺，且剛性不夠，這時需采用拉延檻來加大壓邊圈下材料的牽引力。從而增大塑性變形程度，

8、保證零件在修邊后彈性畸變小，剛性好，以消除“鼓膜狀”的缺陷，避免零件在汽車運行中發(fā)生顫抖和噪聲。大而穩(wěn)定的壓邊力 雙動壓床在普通帶氣墊的單動壓床上，壓邊力只有公稱噸位的20%左右，而且壓邊力調(diào)節(jié)時可能性小，故僅適用于簡單零件的拉深。對于大型覆蓋件的拉深，需要的變形力和壓邊力都較大，因此，在大量生產(chǎn)中，此類零件的拉深均在雙動壓床上進行，雙動壓床具有拉深（內(nèi)滑塊）與壓邊（外滑塊）兩個滑塊，壓邊力可達到拉深力的60%以上，且四點連接的外滑塊可進行壓邊力的局部調(diào)節(jié)，這可滿足覆蓋件拉深的特殊要求。沖壓成形拉延切邊沖孔沖孔整形覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施 由于覆蓋件形狀復(fù)雜，多為非軸對稱、非回轉(zhuǎn)體的復(fù)

9、雜曲面形狀零件，因而決定了拉深時的變形不均勻，所以拉深時的起皺和開裂是主要成形障礙。1.起皺及防皺措施 原因： 覆蓋件的拉深過程中，當板料與凸模剛開始接觸，板面內(nèi)就會產(chǎn)生壓應(yīng)力，隨著拉深的進行，當壓應(yīng)力超過允許值時，板料就會失穩(wěn)起皺。 防皺措施： 解決的辦法是增加工藝補充材料或設(shè)置拉深筋。 2.開裂及防裂措施 原因： 是由于局部拉應(yīng)力過大造成的，由于局部拉應(yīng)力過大導(dǎo)致局部大的脹形變形而開裂。 位置: 開裂主要發(fā)生在圓角部位，開裂部位的厚度變薄很大如凸模與坯料的接觸面積過小、拉深阻力過大等都有可能導(dǎo)致材料局部脹形變形過大而開裂 。 防裂措施： 為了防止開裂，應(yīng)從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具設(shè)計

10、多方面采取相應(yīng)的措施。 覆蓋件的成形障礙的防止措施: (1) 覆蓋件的結(jié)構(gòu)上，可采取的措施有： 各圓角半徑最好大一些、曲面形狀在拉深方向的實際深度應(yīng)淺一些、各處深度均勻一些、形狀盡量簡單且變化盡量平緩一些等。 (2)拉深工藝方面，可采取的主要措施有： 拉深方向盡量使凸模與坯料的接觸面積大、合理的壓料面形狀和壓邊力使壓料面各部位阻力均勻適度、降低拉延深度、開工藝孔和工藝切口等 (3)模具設(shè)計上 可采取設(shè)計合理的拉深筋、采用較大的模具圓角、使凸模與凹模間隙合理等措施。 6.2 覆蓋件沖壓工藝設(shè)計6.2.1 覆蓋件拉深工藝的設(shè)計原則1）盡可能在一道拉深工序中完成覆蓋件全部空間曲面形狀。 覆蓋件拉深過

11、程示意圖 a) 坯料放入 b) 壓邊 c ) 板料與凸模接觸 d) 材料拉入 e) 壓型 f) 下死點 g) 卸載2）覆蓋件的拉深深度應(yīng)盡可能平緩均勻。 3）拉深表面較為平坦的覆蓋件，適當?shù)卦O(shè)置拉深肋和拉深檻及設(shè)計合適的壓料面。 4）在制定拉深工藝時，可以通過加大過渡區(qū)域和過渡圓角、工藝切口等方法，改善材料的流動和補充條件。5）覆蓋件上的焊接面不允許有皺折、回彈等質(zhì)量問題。6）覆蓋件上的孔一般應(yīng)在零件拉深成形之后沖出。7）覆蓋件拉深工序應(yīng)為后續(xù)工序（如整形、修邊、翻邊等）提供良好的工藝條件。 6.2.1確定沖壓方向確定沖壓方向 覆蓋件的沖壓工藝包括拉深、修邊、翻邊等多道工序，確定沖壓方向應(yīng)從拉

12、深工序開始，然后制定以后各工序的沖壓方向。應(yīng)盡量將各工序的沖壓方向設(shè)計成一致。1.拉深方向的選擇 (1)拉深沖壓方向?qū)畛尚蔚挠绊?凸模能否進入凹模、對破裂和起皺的影響等。 (2)拉深方向選擇的原則 保證能將拉深件的所有空間形狀（包括棱線、肋條、和鼓包等）一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸不到的死角或死區(qū)。 如圖a a，若選擇沖壓方向A，則凸模不能全部進入凹模, ,造成零件右下部的a a區(qū)成為“死區(qū)”, ,不能成形出所要求的形狀。選擇沖壓方向B后, ,則可以使凸模全部進人凹模, ,成形出零件的全部形狀。 圖b)b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面確定的拉深方向, ,若改變拉深方向則不能保證

13、9090角。圖6.1.4 拉深方向確定實例 拉 延 方 向拉 延 方 向修 邊 線修 邊 線修 邊 線修 邊 線 有利于降低拉深件的深度。 拉深深度太深,會增加拉深成形的難度,容易產(chǎn)生破裂、起皺等質(zhì)量問題；拉深深度太淺,則會使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形，覆蓋件剛度得不到加強。 盡量使拉深深度差最小。 以減小材料流動和變形分布的不均勻性（如圖6.2.2)。 圖6.2.2 拉深深度與拉深方向a) b) c) d) 凸模開始拉深時與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖保證凸模開始拉深時與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。 開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應(yīng)盡量靠近沖模中心（如圖）。 2.修邊方向

14、的確定及修邊形式修邊方向的確定及修邊形式 (1)修邊方向的確定 所謂修邊就是將拉深件修邊線以外的部分切掉。 理想的修邊方向: 是修邊刃口的運動方向和修邊表面垂直。 (2)修邊形式 修邊形式可分為垂直修邊、水平修邊和傾斜修邊三種， 如圖6.2.4所示。 圖6.2.6 修邊形式示意圖 a) 垂直修邊 b) 水平修邊 c) 傾斜修邊工藝補充 工藝補充是拉延件不可缺少的組成部分，是指為了順利拉延成型出合格的制件，而在沖壓件的基礎(chǔ)上所添加的那部分材料，用以滿足拉延、壓料面和修邊等工序的要求。這部分材料僅僅是沖壓成型需要而不是零件所需要的，故在拉延成型后的修邊工序中需將工藝補充切除掉。 大多數(shù)汽車車身覆蓋

15、件都需要添加工藝補充后才能設(shè)計成能拉延成型的沖壓件，這是覆蓋件沖壓工藝設(shè)計的重要內(nèi)容，也是與普通簡單拉延件拉延工藝設(shè)計的主要不同點。拉延工藝分析 工藝補充部分有兩大類：外部工藝補充、內(nèi)部工藝補充加拉深筋以增加進料阻力，使拉深件有足夠的塑性變形簡化了拉深件的輪廓，改善了毛坯變形流動的均勻性外部工藝補充壓料面 壓料面是指板料在凹模圓角以外的法蘭部分，工件本體部分或工藝補充部分組成，其應(yīng)是平面或曲率較小的曲面，不允許有大的起伏或拐點在拉延成型過程中，壓料面的材料被逐漸拉入凹模型腔內(nèi)，轉(zhuǎn)化為覆蓋件形狀。壓料面與凸模形狀保持一定幾何關(guān)系，保證在拉延過程中板料處于張緊狀態(tài)，并能平穩(wěn)地包攏凸模，防止起皺破裂

16、。2008年壓料面形狀1-1-平面；2-2-圓柱面；3-3-圓錐面；4-4-直曲面圖6.2.11 6.2.11 壓料面與沖壓方向的關(guān)系1-1-壓邊圈；2-2-凹模；3-3-凸模 覆蓋件拉延成型時，在壓料面上敷設(shè)拉延筋或拉延檻，對改變進料阻力，調(diào)整進料速度使之均勻和防止起皺具有明顯的效果。敷設(shè)拉延筋的主要作用：（1）增加局部區(qū)域的進料阻力，使整個拉延件進料速度達到平衡狀態(tài)。（2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力，提高覆蓋件的剛性。（3）加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力，延緩或防止起皺。拉延筋的斷面形狀為半圓形，拉延檻的阻力更大，它多用在深度淺的拉延件上。拉延筋拉深筋設(shè)計 設(shè)置拉深筋，最根本的目的是為了成形板材

17、提供足夠的拉力。拉深筋形式的設(shè)計單筋結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和模具調(diào)試時拉深筋參數(shù)的修正單筋的斷面圓弧半徑和拉深筋槽的圓角半徑相對較小，板材與其接觸的表面壓力大，易產(chǎn)生磨損，使用壽命相對短重筋可相對降低壓料面上其他部位的精度要求對表面質(zhì)量要求較高的沖壓件，即使需要較多的進料、阻力要求不是很高，但為了確保零件表面質(zhì)量，也往往采用重筋。在毛坯變形不需要特別大的拉深阻力，且修邊線不在壓料面部位時，可在凹模口部設(shè)置拉深檻，既能保證拉深成形所必需的拉深阻力，又可減少毛坯尺寸和模具尺寸。拉深筋的固定方式拉深筋一般嵌入在壓邊圈的下表面內(nèi)拉深筋的布置拉深筋的布置原則凹模內(nèi)輪廓的曲率變化不大時，壓料面上各部位的變形差

18、別也不大，但為了補償變形力的不足提高材料變形程度，可沿凹?？谥苓呍O(shè)置封閉的拉深筋凹模內(nèi)輪廓的曲率變化較大時，可沿凹?？谥苓呍O(shè)置間斷的拉深筋。為了增大徑向力，減小切向拉應(yīng)力，防止毛坯起皺，可只在容易起皺的部位設(shè)置局部的短拉深筋為了改善壓料面上材料塑性流動的不均勻性，可在材料流動速度快的部位設(shè)置拉深筋V 對于拉深深度大的圓弧部位可以不設(shè)拉深筋VI對于拉深深度相差較大的沖壓件，可在深的部位不設(shè)拉深筋，淺的部位設(shè)拉深筋，并使拉深筋的長度延伸到接近深度大的區(qū)域，拉深筋的高度逐漸減小。2008年 6.2.3 拉深、修邊和翻邊工序間的關(guān)系拉深、修邊和翻邊工序間的關(guān)系 覆蓋件成形各工序間不是相互獨立而是相互關(guān)聯(lián)的，在確定覆蓋件沖壓方向和加工藝補充部分時，還要考慮修邊、翻邊時工序件的定位和各工序件的其它相互關(guān)系等問題。 拉深件在修邊工序中的定位有三種： （1）用拉深件的側(cè)壁形狀定位。 （2）用拉深筋形狀定位。 （3）用拉深時沖壓的工藝孔定位。 修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側(cè)壁或覆蓋件本身的孔定位。車身覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu) 覆蓋件拉深模覆蓋件拉深模 1.1.拉深模的典型結(jié)構(gòu)拉深模的