第9章汽车车身制造工艺

第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础第9章汽车车身制造工艺第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础【主要内容】1.汽车车身的结构分类和特点2.汽车车身冲压件材料、性能及种类3.汽车车身覆盖件冲压工艺及冲压模具4.汽车车身装焊工艺及装焊夹具与装焊生产线5.汽车车身涂装工艺及常用涂装方法和设备第9章汽车车身制造工艺第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础【学习目标】●了解汽车车身的结构分类和特点。●熟悉常用汽车车身冲压件所用的材料特点、性能和类型。●熟悉汽车车身覆盖件冲压工艺及冲压模具。●熟悉汽车车身装焊工艺及装焊夹具与装焊生产线●熟悉汽车车身涂装工艺及常用涂装方法和设备。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础9.1汽车车身结构及材料9.1.1汽车车身结构分类汽车车身按结构可分为三大类：轿车车身客车车身货车车身第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础一、轿车车身结构分类1．轿车按车身承载方式分类可分为：承载式车身和非承载式车身。1)承载式车身又称整体式车身,如后图所示。特点：前、后轴之间没有起连接作用的车架，车身是承担全部载荷的刚性壳体，直接承受从地面和动力系统传来的力。这类车身有利于减轻自身质量，使车身结构合理化、轻量化。现代轿车几乎都采用承载式车身。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础典型承载式轿车车身第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2）非承载式车身也称为有车架式车身，如后图所示。典型特点：车身下面有足够强度和刚度的独立车架，车身通过弹性支撑紧固于车架上，施加于汽车上的力基本上都由车架来承受，车身壳体不承载或承载很小。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础非承载式车身及车架第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础（1）非承载式车身的优点:★减振性好。车架可较好地吸收或缓和来自路面的冲击，减轻振动，提高乘坐舒适性。★工艺简单。底盘和车身可分开装配后再总装在一起，可简化装配工艺，便于组织专业化生产线。★易于改型。车架为整车的装配基础，易于改变车型和改装成其他车辆。★安全性好。车架可对车身和乘员起到一定的保护作用。（2）非承载式车身的主要缺点:◆质量大。◆承载面高。◆成本较高。车架成型需大型、昂贵而复杂的制造设备。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2．轿车按车身外形分类1）按车身背部结构分类折背式车身直背式车身短背式车身舱背式车身第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2）按车身厢数结构分类可分为：三厢式轿车和两厢式轿车两种。典型的三厢式轿车车身为封闭的刚性结构，有四个以上侧窗、两排以上座位和两个以上车门；因其发动机室、乘客室、行李厢分隔成相互独立的三段布置而得名典型的两厢式轿车，因其后部形状按较大的内部空间设计，将乘客室与行李厢布置于同一段而得名。3）按用途及车门数分类可分为：二门轿车、四门轿车；二门旅行车、四门旅行车；二门敞篷车；二门客货两用车（又称皮卡车）等。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础3．轿车按车身壳体结构分类1）开式壳体车身即指车壳不带顶盖的敞篷式轿车，如左图所示。2）闭式壳体车身车壳由板件构成一个封闭系统，是轿车车身壳体最普遍的一种结构形式，呈现为由基本结构板件所构成的一个封闭的近似平行的六面体。如右图所示。开式车身结构闭式车身结构第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础二、客车车身结构分类1．客车按车身用途分类可分为：城市客车车身长途客车车身旅游客车车身其差别主要体现在外观和车室布置上。由于其用途不同，车身结构也存在一些差异。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2．客车按车身承载形式分类可分为：承载式、半承载式、非承载式等三种客车车身。1）承载式车身为减轻客车自重并使车身结构更加合理，有些客车上采用无车架承载式结构。根据客车车身上下承载程度不同，又可将承载式结构分为：整体承载式和基础承载式两种。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础（1）整体承载式车身如图所示。特点：车身上下部结构形成一个统一的整体，整个车身均参与承载。a）整体承载式车身示意图大客车整体承载式车身b)整体承载式大客车车身骨架结构第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础（2）基础承载式车身如图所示。特点：车身侧围腰线窗台梁以下到地板的侧壁骨架和底部结构，设计成车身主要承载件，而其顶盖和窗柱均为非承载件。大客车基础承载式结构b）大客车基础承载式底架结构a）基础承载式车身示意图第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2）半承载式车身如图所示，该车身是一种过渡性结构，其下部保留有强度和刚度均比车架低的底架，车身骨架的立柱下端与底架纵梁两侧悬伸的横梁刚性相连，车身下部与底架组成一整体。车身能承担一部分弯、扭载荷，故称半承载式。其优点是可以减少整车质量。半承载式客车车身第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础3）薄壳式车身如图所示，又称应力壳体式车身结构，是飞机机身薄壳结构的移植和运用。面包车薄壳式车身无独立骨架，由板块式构件构成车身整体并承担结构应力。如顶盖、车底、侧板、前围、后围、车身构件等。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础4）非承载式车身该车身直接在三类底盘车架上组装而成，车架纵梁两侧的悬伸梁(俗称牛腿)用螺栓与纵梁相连，底横梁支撑在悬伸梁上，车厢侧立柱与底横梁焊接；为弥补悬伸梁与车架纵梁上平面度的误差，缓和车身的冲击和振动，在底横梁及悬伸梁之间安装有橡胶缓冲垫，如图所示。载荷主要由车架承担，车身几乎不承载。目前国产客车大多采用此结构，如后图所示。悬伸梁与底横梁、车架的连接第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础非承载式客车车身骨架结构第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础三、货车车身结构分类与轿车和客车相比，货车车身(驾驶室、货厢)的结构形式要简单得多，可按以下方法分类。1．按驾驶室与发动机相对位置分类货车上的发动机一般都是前置的，发动机中置和后置常用于变形车。以发动机前置而言，按其与驾驶室的相对位置可分为：长头式、短头式、平头式等形式。a）长头式b）短头式c）平头式发动机罩驾驶室发动机货车车身结构类型第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础2．按驾驶室与货厢的连接关系分类货车车身几乎都属非承载式的。按驾驶室与货厢的连接关系分为：分体式、连体式两种形式。1）分体式绝大多数货车车身属此形式，驾驶室、货厢与车架各成一体。驾驶室常以三点支承在车架上，其中两点多采用弹簧或橡胶衬垫的浮式连接。货厢大多为前栏板固定、侧栏板和后栏板可翻转的栏板式货台，栏板通常为钢板冲压件焊接组合而成。2）连体式驾驶室与货厢连为一体，多数微型和轻型货车车身属此结构形式。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础主要包括：车身壳体、车门、车窗、车前钣制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等。货车和专用汽车上还包括车箱和其它装备。车身壳体是一切车身部件的安装基础，通常指纵、横梁和支柱等主要承力元件及与之连接的钣件共同组成刚性的空间结构。客车车身多数有明显的骨架，轿车车身和货车驾驶室则无明显骨架。车身壳体还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。车门通过铰链安装在车身壳体上，其结构较复杂。钣制件形成了容纳发动机、车轮等部件的空间。9.1.2汽车车身基本构造第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础目前应用的材料主要有：高强度钢板；铝合金；镁合金和钛合金；泡沫合金板；蜂窝夹芯复合板；工程塑料；高强度纤维复合材料等。9.1.3汽车车身材料第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础一、高强度钢板▲过去的高强度钢板强度高而延伸率低，故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。▲现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当微量元素轧制而成；其抗拉强度高，是普低钢的2～3倍深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板。是车身轻量化的重要材料。主要有：含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板（BH钢）、双相冷轧钢板（DP钢）、超低碳高强度超深冲冷轧钢板（IF钢）、镀锌钢板、轻量化迭层钢板等。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础二、铝合金优点：与钢板相比，铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、热稳定性好、易成形、可再生、技术成熟等。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，采用了全铝车身骨架和外板结构，比传统钢材料车身减轻了43％，使平均油耗降至每百公里3升的水平。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%，还比同类车型的钢制车身车重减少50%。深受环保人士的欢迎。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础三、镁合金和钛合金镁的密度很小，仅为1.8g/cm3。但其比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。四、蜂窝夹芯复合板它由两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝板组成。根据夹芯蜂窝材料不同，可分为：纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础五、泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成。特点：是密度小，仅为0.4～0.7g／cm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原来的形状。种类：主要有泡沫铝合金、泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢板材等。由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。目前，用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础六、工程塑料特点：与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等；且比金属材料轻、成型时能耗少；可实现汽车轻量化、节能和回收利用。七、高强度纤维复合材料它是一种多相材料，由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已获得成功应用。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础9.2汽车车身覆盖件冲压工艺9.2.1汽车车身覆盖件的结构特点和技术条件一、车身覆盖件的结构特点车身覆盖件结构形状及尺寸，有以下特点：1．材料薄，相对厚度小板料厚度一般为0.3～1.0mm，相对厚度t/L（板厚与坯料最大长度之比）最小值可达0.0003。2．轮廓尺寸大如驾驶室顶盖的坯料尺寸可达2800mm×2500mm。3．形状复杂大多数为三维甚至多维空间曲面，且形状和轮廓不规则，难以用简单的几何方程来描述。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础4．轮廓内部常带有局部形状如图所示，有的覆盖件往往带有窗口、局部凸起或凹陷等形状。它们的成形往往会对整个冲压件的成形带来较大影响。a）b）c）d）e）f）汽车覆盖件内部局部形状示例第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础二、车身覆盖件的质量要求1．具有良好的表面质量尤其是外覆盖件的可见表面，一般有严格的外观装饰性要求，不允许有波纹、皱纹、凹痕、擦伤、边缘拉痕等有损表面完美的缺陷；覆盖件上的装饰棱线、装饰肋条，要求清晰、平整、光滑、左右对称及过渡均匀，两个覆盖件的衔接处应吻合，不允许参差不齐。2．具有较高的尺寸精度和形状精度覆盖件必须具有较高的轮廓尺寸、孔位尺寸、局部形状尺寸等精度，以保证焊装或组装时的准确性和互换性，便于实现车身冲压与焊接的自动化，保证车身外观形状的一致性和美观性。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础3．具有良好的工艺性主要指冲压性能、焊接装配性能、操作安全性能、材料利用率及其要求等几方面。覆盖件的冲压性能关键在于拉深工艺性的好坏。4．具有足够的刚性覆盖件刚性不够，汽车行驶时会产生振动和噪声，使覆盖件发生早期损坏，缩短车身使用寿命。故必须通过充分的塑性变形和合理的结构予以保证。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础9.2.2车身覆盖件的冲压成型特点一、覆盖件的变形特点覆盖件一般都具有复杂且不规则的空间曲面，使得冲压成形困难，且容易产生回弹、起皱、拉裂、表面缺陷和平直度低等质量问题。成形时的变形不单纯是拉深，而是拉深和局部胀形、拉深和弯曲、拉深和翻边或拉深与冲孔等工序交错混合。第9章汽车车身制造工艺汽车制造工艺基础二、覆盖件成形工艺分类根据覆盖件拉深复杂程度及其外形特点（主要指覆盖件本身是否对称），