《汽車制造工藝技術》課件 模塊一項目三 任務1 汽車沖壓材料

模塊一汽車沖壓工藝項目三任務1汽車沖壓材料一、教學目標1.知識目標

（1）汽車沖壓材料的基本要求；

（2）汽車各部件對材料的性能要求。（3）汽車沖壓鋼板分類、特性和應用。2.能力目標（1）具備操作沖壓設備進行薄鋼板的沖壓能力；（2）具備操作沖壓設備進行不同部件的鋼板類型選擇能力。

3.素質思政目標

安全意識、規(guī)范操作、嚴謹細致、吃苦耐勞、精益求精的思政精神二、教學重難點1.教學重點：汽車沖壓材料的基本要求；2.教學難點：汽車沖壓鋼板分類、特性和應用。CONTENTS目錄2汽車沖壓材料的基本要求1汽車沖壓鋼板分類、特性和應用3汽車各部件對材料的性能要求5/27

1.概述汽車落料生產線組成單元？

2.分析沖壓機工作原理？

3.描述汽車沖壓生產線結構特點？復習一6/27新課導入二

沖壓材料與沖壓生產的關系十分密切，材料的好壞不僅決定車身覆蓋件的性能，更直接影響到沖壓工藝過程設計，影響到沖壓產品的質量、成本、使用壽命和生產組織。因此，選擇合適沖壓材料對車身覆蓋件沖壓生產至關重要。7/27（一）汽車沖壓材料基本要求

汽車沖壓件主要以車身覆蓋件、車架縱梁和橫梁、車廂、車輪及制動盤為主，還有一些支撐件與連接件。由于每個沖壓件的使用和工作條件不同，承受的負荷不同，所以對材料的要求有很大的差異。

沖壓設備、沖壓工裝及沖壓材料構成沖壓三大要素，只有將它們良好地結合，才能得出質量優(yōu)良的沖壓件，因此合理選用汽車沖壓材料是一項重要而復雜的工作。講授新課三8/27講授新課三9/27

講授新課三（一）汽車沖壓材料基本要求

汽車不同部位沖壓件有不同的作用，對沖壓件的材料有下列要求：

（1）強度高。行駛中應能保障乘員及貨物的安全，這就需要車身覆蓋件有足夠的強度。（2）成形性好。車身覆蓋件既要求強度高，又要求具有良好的成形性。（3）質量輕。汽車質量輕，可以減少尾氣排放，降低油耗，可以縮短制動距離并減少碰撞慣性，同時也提高了汽車行駛的安全性。10/27

講授新課三（4）耐腐蝕。耐腐蝕的車身覆蓋件能承受城市酸雨、海邊鹽霧、大漠風沙、高原冰雪都會對車身造成損害。

（5）良好焊接性。一輛中型車的白車身大約有三四千個焊點，任何一個焊點失效都會降低整車的剛性、撓性等安全性指標。覆蓋件材料具有良好焊接性是材料的重要指標之一。

（6）抗凹陷性。車身行駛經常承受泥石的迸濺，惡劣的氣象條件如冰雹、嚴重沙塵暴揚起的沙石，都可能造成車身外表面局部凹陷，影響美觀，甚至漆膜剝落，因此車身要具備良好的抗凹陷性。11/27

講授新課三（7）表面光潔易涂裝。覆蓋件基材經表面處理后對漆膜要有良好的附著力，漆膜不易剝才能呈現其耐腐蝕和美觀的雙重功效。（8）不污染環(huán)境。覆蓋件在加工過程最好不散發(fā)污染環(huán)境的氣體。（9）可以再生。車身報廢可以回收再利用。（10）質量均勻。板材厚度尺寸公差范圍應盡量小。（11）供應渠道廣。汽車覆蓋件材料必須是有寬廣的供應渠道。（12）價格合理。汽車車身成本約占整車成本的1/3，因此汽車覆蓋件材料價格高低直接關系到汽車價格，必須保證其合理性。

12/27講授新課三13/27

講授新課三（二）汽車各部件對材料的性能要求

（1）汽車車身對材料的性能要求。汽車車身覆蓋件外形復雜，成形復雜，但受力不大，因此要求材料具有成形性、張緊剛性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等。一般選用拉延性能優(yōu)良的低碳冷軋鋼板、超低碳冷軋鋼板。成形性優(yōu)異、強度更高的含磷冷軋鋼板、高強度冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、超低碳鋼高強度冷軋鋼板以及其他涂鍍層鋼板。14/27

講授新課三（二）汽車各部件對材料的性能要求

（2）汽車車廂零件對材料的性能要求。汽車車廂零件大都采用輥壓成形工藝，對材料的成形性、剛性、耐腐蝕性和焊接性都有一定的要求。一般選用成形性能和焊接性較好的高強度鋼板。通常，采用強度級別為300～600MPa高強度鋼板和超細晶粒鋼。15/27

講授新課三（二）汽車各部件對材料的性能要求

（3）車架及一些支撐件對材料的性能要求。車架及一些用于支撐和連接的零部件，都是重要的承載件，大都采用模具成形工藝，要求材料有較高的強度和較好的塑性，以及疲勞耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。選用成形性能較好的高強度鋼板、超細晶粒鋼板（強度級別在300～610MPa）和超高強度板（強度級別在610～1000MPa）。16/27

講授新課三

（三）汽車沖壓用鋼板分類

（1）按軋制方法分：冷軋鋼板和熱軋鋼板。

（2）按沖壓級別區(qū)分：普通沖壓級、深沖級和超深沖級。

優(yōu)碳熱軋鋼板可分為深拉延級（S）、普通拉延級（P）和冷彎成形級（W）。

冷軋鋼板可分為超深沖拉延級（IF）、最復雜拉延級（ZF）、很復雜拉延級（HF）、復雜拉延級（F）、最深拉延級（Z）、深拉延級（S）和普通拉延級（P）。

（3）按強度級別區(qū)分：普通強度、高強度和超高強度鋼板。17/27講授新課三18/27

講授新課三

（四）汽車沖壓材料的特點

隨著汽車車身輕量化設計的要求，質量輕、強度高、具有良好沖壓成形性能的材料是汽車沖壓材料發(fā)展的主要趨勢。鋁、鎂合金材料使用比例逐漸增加，比如全鋁合金車身。另外新型復合材料的用量也有增加的趨勢，比如碳纖維車身等。目前，廣泛應用的汽車沖壓材料包括冷軋薄鋼板和熱軋鋼板兩類。其中，冷軋薄鋼板應用于車身覆蓋件的沖壓；熱軋鋼板主要應用于車架大梁、車輪等受力大的結構件。19/27講授新課三20/27講授新課三鋁合金優(yōu)異的成形性、防腐性能、高導熱和高導電性使其成為汽車輕量化中最具使用前景的金屬奧迪A8全鋁合金車身鎂是比鋁更輕的金屬材料，密封只有鋁的2/3，鐵的2/9，鋼的1/4鎂合金方向盤骨架21/27

講授新課三1.冷軋薄鋼板

目前大批量生產中使用最多的就是冷軋鋼板。冷軋薄鋼板的厚度在0.15~3.2mm之間，汽車車身多采用0.6~0.8mm的薄板。這種薄鋼板尺寸精度非常高，表面光滑，具有良好的力學性能和加工性，主要用于車身側圍板、頂蓋、發(fā)動機蓋、翼子板、行李箱蓋、車門板和儀表板等外覆蓋件，這些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面質量和焊接性能。22/27

講授新課三1）一般沖壓用薄鋼板以前，汽車覆蓋件都用低碳沸騰鋼板（08F）和鋁鎮(zhèn)靜鋼（08AL）沖制。特別是對于成形要求不高的車身零件，采用鋁鎮(zhèn)靜鋼板仍然占多數。2）無間隙原子鋼板（IF鋼板）

目前已能大規(guī)模生產的第三代冷軋無間隙原子鋼（IF鋼板）可以滿足高的塑性應變比、適當的應變硬化指數、高的伸長率、低的屈服強度。a.Ti-IF鋼；b.Nb-IF鋼；c.（Nb+Ti）-IF鋼。23/27

講授新課三3）汽車用高強度鋼板為確保車身碰撞安全性和輕量化，用于汽車車身的高強鋼板強度從440MPa級提高到590MPa級，車身結構件使用980MPa級超高強鋼板，使用比例也在40%以上。

①外板用高強度鋼板

汽車外板分為車門和側面兩類，車門外板的抗凹性要求很高，適用于車門外板等拉延成形主體部件，側板適用于深沖成形性要求較高的部件。24/27

講授新課三主要應用部件部件需要的性能適用材料TS級/MPa1.面板外板表面質量

門擋泥板側板拉延剛性抗凹性耐蝕性BH鋼板IF型高強鋼板-340-4402.結構件

結構類部件沖擊強度疲勞強度固溶強化型鋼板析出強化型鋼板440~980支架類部件剛性耐蝕性DP鋼板TRIP鋼板

3.加強件

門撞擊梁結構RF薄板框架沖擊強度疲勞強度DP鋼板貝氏體鋼板馬氏體鋼板780~147025/27

講授新課三②車身結構件用高強鋼板

對于側面結構件、支架和車身底框等主要結構件來說，要求具備耐形變等特性。26/27

講授新課三2.沖壓用熱軋鋼板

汽車用熱軋鋼板的數量很大，載貨汽車的用量約占鋼板總重量的50%，但轎車用熱軋鋼板的數量很少，只占鋼板總量的10%左右。

熱軋鋼板在我國按其厚度分為熱軋薄板(厚度≤4.0mm)和熱軋中厚板(厚度>4.0mm)。

按鋼種可分為碳素結構用熱軋鋼板，如Q195-Q255鋼種、08-35鋼和65Mn鋼等；低合金熱軋鋼板，如16MnL(含16MnREL)和寶鋼生產的B320L、B420L和B510L等。27/27

講授新課三

1）梁用熱軋高強度鋼板熱軋高強度鋼板主要用于載貨汽車車架縱梁和橫梁、車廂的縱梁和橫梁以及制動盤等受力結構件和安全件。目前這些零件用熱軋高強度鋼板的抗拉強度分別為390MPa和510MPa，錳鋼和錳稀土鋼系列、硅釩鋼系列、含鈦鋼系列和含鈮鋼系列。28/27

講授新課三

2）型車輪用鋼板

車輪是汽車重要的安全構件，它由鋼板經過滾壓和拉延成形或由異形斷面型鋼經滾圓、焊接、噴漆處理等一系列嚴格制造工藝而制成。滾型車輪用鋼板將成為汽車用鋼板的重要品種之一。29/27

講授新課三3.激光拼焊鋼板為了減輕車身質量，提高裝配精度，增加車身剛度，降低成本，一種克服傳統(tǒng)分離成形方法和整體成形方法缺點的生產形式——拼焊板沖壓成形。采用激光拼焊板可以節(jié)省鋼材，節(jié)省工時，焊接質量大大提高。30/27

講授新課三目前激光焊接鋼板毛坯已經廣泛應用于汽車車身的生產中。越來越多的典型結構件諸如縱梁、門內板、保險扛、加強板在沖壓工序均使用激光拼焊板。平均每輛車有2件或3件使用激光拼焊技術，整車的抗碰撞性能大大提高。31/27

講授新課三

（五）車身非金屬材料

隨著非金屬材料的迅猛發(fā)展和汽車輕量化的要求，非金屬材料已越來越多地應用在汽車上。車身用非金屬材料包括塑料、橡膠、玻璃、樹脂等。塑料質最輕，耐腐蝕，成型工藝簡單，低廉的價格更具有顯著的優(yōu)勢。汽車塑料車燈燈罩32/27

講授新課三

（六）復合材料

復合材料在汽車上使用的越來越多，車身外板零件如擋泥板、發(fā)動機罩、車頂蓋、行李箱蓋等，車室內零件如變速桿、發(fā)動機殼、側門框裝飾、風窗窗框等。復合材料在汽車中的應用33/27

講授新課三

（七）沖壓材料的成形性能

成形性能是指鋼板在一定條件下，能夠成形出具有所需要的合格零件的能力。沖壓材料的成形性能直接關系到成形質量和工藝的可實現性。薄板沖壓成形過程分為拉深和脹形。拉深是指模具給板料邊緣部分所施加的壓緊力僅僅是為了防止零件不產生翹曲，板料可向凹模內自由流動，變形只發(fā)生在板料的邊緣部分；脹形是指沖壓過程中通過上、下模具或模具上的加強筋將板料壓緊，使板料不能自由地向沖頭部位流動，變形只發(fā)生在沖頭的周圍。沖壓成形工藝劃分為深拉深、脹形一深拉、淺拉深、彎曲和翻邊成形五大類。34/27

講授新課三

序號

成形類別性能指標和試驗方法主要指標重要指標試驗方法1深拉伸成形類γ值η值、伸長率深拉伸試驗（LDR值）2脹形-拉伸成形類η值、ν值伸長率錐杯試驗（CCV值）3淺拉深成形類伸長率、屈服伸長η值錐杯試驗（CCV值）4彎曲成形類屈服強度伸長率錐杯試驗（CCV值）5翻邊成形類伸長率屈