车身工艺学 02章车身结构与材料

第2章车身结构与材料113:27:381章黑361-1中36号1.1.1黑321.中32(1)黑28第2章车身结构与材料213:27:38第2章车身结构与材料2.1车身特点概述2.2车身结构2.3车身材料发展趋势2.4车身冲压用材料第2章车身结构与材料313:27:392.1车身特点概述(1)车身是汽车三大总成之一。(4)技术、劳动密集型的产品，多种工艺。(2)质量占轿车的40%---60%。(5)相对其它总成车身在汽车工业中最年轻、发展最迅速。(3)又是艺术品,有艺术价值。第2章车身结构与材料413:27:402.2车身结构2.2.1车身结构概述白车身：已焊装，未喷漆的车身。包括：车身骨架及所有覆盖件总成。车身对于卡车而言是指驾驶室对轿车叫车身。第2章车身结构与材料513:27:40顶盖行李箱隔板侧围空气盒地板后围发动机舱轿车车身骨架图1.车身骨架发动机舱总成，空气盒总成，顶盖总成地板总成，侧围总成，行李箱隔板，后围总成。2-2车身结构第2章车身结构与材料613:27:402.车身覆盖件包括：车门、发动机罩、前翼子板、行李箱盖板。2-2车身结构覆盖车身骨架的表面板件总成第2章车身结构与材料713:27:412-2车身结构2.2.2车身类型按受载情况分：非承载式、承载式。第2章车身结构与材料813:27:411.非承载式车身非承载式车身由车架与车身组成。车架与车身螺栓联结，之间有橡胶垫。车身与车架分别制造，制造工艺简单。第2章车身结构与材料913:27:41双樑式车架2-2车身结构(1)车架结构第2章车身结构与材料1013:27:41单梁式车架单双组合式车架2-2车身结构第2章车身结构与材料1113:27:41【例】第2章车身结构与材料1213:27:41(2)非承载式车身特点①车架与车身之间有橡胶垫可以起到缓冲、吸收车架扭转变形和降低噪声作用。2-2车身结构③发生撞车事故时，车架可以保护车身。②由于有车架作为整车基础，只要改变车身可制成各种改装车。第2章车身结构与材料1313:27:41④车架质量较大。2-2车身结构⑥车架加工成本高。⑤车架增加了整车高度。第2章车身结构与材料1413:27:412.承载式车身结构(1)底座承载式格珊式结构：①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。2-2车身结构④节省材料，成本低。③较大的抗扭刚性。②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。第2章车身结构与材料1513:27:42(2)整体承载式2-2车身结构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。第2章车身结构与材料1613:27:42顶盖行李箱隔板侧围空气盒地板后围发动机舱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车身结构1)薄钢板材料，质量明显减少。(3)承载式车身特点3）适应现代流线型车身的制造。2）没有车架降低整车高度，风阻系数减少。第2章车身结构与材料1713:27:43全封闭承载式车身结构图2-2车身结构第2章车身结构与材料1813:27:432.2.3车身覆盖件结构类型1.骨架外蒙皮式2-2车身结构第2章车身结构与材料1913:27:43第2章车身结构与材料2013:27:432.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车身结构第2章车身结构与材料2113:27:432.2.4车身刚性结构与安全2-2车身结构纵向撞车：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。刚性结构弹性结构第2章车身结构与材料2213:27:43作业：1.承载式、非承载式车身的特点是什么？2.轿车覆盖件间的搭接结构设计的注意事项是什么？（画示意图表示）教材上的习题：1-1,2-1,3-4第2章车身结构与材料2313:27:442-2车身结构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。第2章车身结构与材料2413:27:443）容易焊接操作，尽量边缘搭接、必要处开工艺孔。4）搭接宽度适中，15-20mm.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)焊缝特点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。第2章车身结构与材料2513:27:442-2车身结构地板侧围顶盖侧围CCBBAACC侧围DD侧围在雨水槽中，不影响焊接，有隐蔽性。侧围门槛车门关闭后被遮住地板U型与侧围U型形成矩形纵梁第2章车身结构与材料2613:27:442-2车身结构地板侧围顶盖侧围CCBBAACC侧围DD侧围置于车底部，避开视线。车门关闭被遮住第2章车身结构与材料2713:27:45行李箱隔板顶盖顶盖加强樑顶盖加强樑顶盖侧围侧围侧围地板地板、侧围搭接边向内倾避开视线。又不影响车身下端与地面高度。设加强梁，提高顶盖的强度和刚度又为安装内饰棚提供固定螺母基础第2章车身结构与材料2813:27:45发动机仓纵樑ABAB空气盒前围板AA工艺孔侧围后围板2-2车身结构工艺孔给焊枪臂留出空间，焊接搭接焊点。空气盒为空心结构刚度大，撞车时保护安全第2章车身结构与材料2913:27:452.卡车驾驶室覆盖件间的搭接2-2车身结构门立柱为空心结构刚度较大搭接边成窗框第2章车身结构与材料3013:27:452-2车身结构外板与顶盖内板在雨水槽下面搭接，容易焊接又不影响外观。顶盖内板的搭接形成前窗框并被密封圈罩住顶盖内板的搭接形成前窗框并被密封圈罩住第2章车身结构与材料3113:27:462.3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2.镀层钢板屈服强度(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%，双面镀锌板白车身，使用寿命可达12年。屈服强度要低。第2章车身结构与材料3213:27:463.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。轮罩纵梁立柱2.3车身材料发展趋势第2章车身结构与材料3313:27:464.表面质量表面粗糙度mRa3.1时涂漆效果较好冲压过程中，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。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。2.3车身材料发展趋势第2章车身结构与材料3413:27:465.化学成分先进工艺，钢板的化学成分稳定性↑，有害元素含量明显↓。钢厂可根据零件的用途、形状的复杂程度来调整同钢的化学成分。含碳量：0.05%-0.15%，含硅量：在0.37%以下，钢板具有良好的塑性。2.3车身材料发展趋势第2章车身结构与材料3513:27:462.3车身材料发展趋势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%。第2章车身结构与材料3613:27:46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。2.3车身材料发展趋势第2章车身结构与材料3713:27:46图4-7宝马M3轿车的前翼子板为塑料减量1.5kg第2章车身结构与材料3813:27:472.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2.25kg2.3车身材料发展趋势汽车每减轻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。第2章车身结构与材料3913:27:472.4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.良好的表面质量第2章车身结构与材料4013:27:47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。2.4车身冲压用材料(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)表面无锈第2章车身结构与材料4113:27:472.严格的厚度尺寸公差2.4车身冲压用材料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。第2章车身结构与材料4213:27:482.4.2材料冲压工艺对板料力学性能的要求1.极限s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。s2.4车身冲压用材料第2章车身结构与材料4313:27:48拉伸曲线2.屈强比bs/bs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。第2章车身结构与材料4413:27:483.厚向异性系数R2.4车身冲压用材料R愈大，在拉深过程中越不容易产生变薄和发生破裂，R1时，宽度方向的变形比厚度方向的变形容易.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。%10000LLLK第2章车身结构与材料4513:27:482.4.3冲压性能对化学成分和金相组织的要求2.4车身冲压用材料碳量不超过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。1.化学成分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.金相组织第2章车身结构与材料4613:27:482.4车身冲压用材料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。第2章车身结构与材料4713:27:492.按钢板的拉深级别分类厚度(mm)最拉深级深拉深级普通拉深级冷弯拉深级4-14-SPW4ZSP表2-3冷轧钢板的拉深级别代号厚度(mm)冲制拉深最复杂零件冲制拉深很复杂零件冲制拉深复杂零件2ZFHFF表2-2热轧钢板的拉深级别代号2.4车身冲压用材料第2章车身结构与材料4813:27:49代号表面质量Ⅰ特别高级的精整表面Ⅱ高级的精整表面Ⅲ较高级的精整表面Ⅳ普通的精整表面2.4车身冲压用材料3.按钢板的表面质量分类表2-4钢板的表面质量分类第2章车身结构与材料4913:27:494.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