鈑金件工藝性講座-1

12三月2024鈑金件工藝性講座-1工藝性基礎(chǔ)課程授課學時：2學時

課程任務(wù)：1.了解鈑金件的工藝性概念；2.認識車身鈑金件的四大工藝；3.掌握設(shè)計中四大工藝對鈑金件約束參數(shù)。主要內(nèi)容：本課程主要介紹了鈑金件對鋼板材料的要求和鈑金件所要適應(yīng)的四大工藝課程情況總體簡介工藝性基礎(chǔ)課程第一章鈑金件對鋼板的要求第二章鈑金件的沖壓工藝性第三章鈑金件的焊裝工藝性第四章鈑金件的涂裝和總裝工藝性總目錄工藝性基礎(chǔ)課程鈑金件的工藝性：汽車車身是一個形狀復雜的空間薄壁殼體，其主要零部件均由鋼板沖壓、焊接而成，同時又是內(nèi)外飾、電器、動力、底盤的載體；所以車身必須有良好的沖壓焊接工藝性，和良好的漆面附著力，又要能方便地裝拆其他零件。鈑金件的工藝性主要表現(xiàn)在鈑金件的沖壓性能、焊接裝配性能、涂裝性能、操作安全性、材料消耗和對材料性能的要求。第一章鈑金件對鋼板的要求1.沖壓加工對沖壓件材料的要求1）對材料性能的要求。

用于沖裁加工的零件，應(yīng)具有足夠的塑性和較低的硬度有利于提高沖裁件的斷面質(zhì)量。用于彎曲成型的材料，要求具有足夠的塑性、較低的屈服強度和較高的彈性模量。用于拉伸成型的材料，要求具有足夠的塑性、低的屈服點和大的厚向異性系數(shù)，而硬度高的材料難于拉伸成型。第一章鈑金件對鋼板的要求1.沖壓加工對沖壓件材料的要求（續(xù)）2）對材料表面質(zhì)量的要求。

板料的尺寸精度對沖壓性能影響最大的是厚度公差。板料過薄則回彈難于控制，或出現(xiàn)壓不實現(xiàn)象；板料過厚會拉傷制件表面，縮短模具壽命，甚至損壞模具和設(shè)備。表面光潔。不應(yīng)有氣泡、縮孔、劃痕、麻點、裂紋、分層等缺陷。否則因應(yīng)力集中而破裂。表面平整。如果表面瓢曲不平，在剪切或沖壓時容易因定位不穩(wěn)而出現(xiàn)廢品，在沖裁時會因板料變形展開而損壞模具；在拉伸時可能使壓料不均影響材料的流向而引起開裂或起皺。表面無銹。如果有銹不僅對沖壓不利，損傷模具，而且后續(xù)的焊接和涂裝。第一章鈑金件對鋼板的要求2.材料的質(zhì)量對沖壓性能的影響1）力學指標對沖壓性能的影響。屈服極限σs。屈服極限小，材料容易屈服，則變形抗力小，產(chǎn)生相同變形所需的變形力小。壓縮變形時，不易起皺。彎曲時變形回彈小。屈強比σs/σb。小則容易產(chǎn)生變形不易破裂，從開始產(chǎn)生屈服到拉裂有較大變形空間。延伸率δ。指試樣拉斷時的延伸率，試樣開始頸縮時的延伸率稱均勻延伸率。均勻延伸率值越大，表明板料的沖壓成型性越好。

第一章鈑金件對鋼板的要求2.材料的質(zhì)量對沖壓性能的影響（續(xù)）1）力學指標對沖壓性能的影響。硬化指數(shù)n。硬化指數(shù)n又稱n值，亦稱應(yīng)變剛指數(shù)，它表示在塑性變形中材料的硬化程度。在延長類變形中，n值越大表明材料加工硬化嚴重，變形增長大，從而使變形趨于均勻，變薄減小，厚度均勻，表面質(zhì)量好零件不易產(chǎn)生裂紋。所以n值越大，沖壓性能越好.一般為0.18以上。厚向異性系數(shù)r。由于鋼板結(jié)晶和板材軋制時出現(xiàn)纖維組織等因素，板料的塑性會因方向不同而出現(xiàn)差異，這種現(xiàn)象稱各向異性，厚度方向的異性稱厚向異性。r>1時，板料寬度方向比厚度方向容易變形，即不易變薄或增厚。增大r值板料不易拉裂。板平面各向異性系數(shù)△r。由于△r會增加成型工序的材料消耗等生產(chǎn)中盡量降低△r值。

第一章鈑金件對鋼板的要求2.材料的質(zhì)量對沖壓性能的影響（續(xù)）2）化學成分和金相組織對沖壓性能的影響。鋼中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都會使材料的塑性降低，脆性增加，導致沖壓性能變差。其中碳對材料的塑性影響最大，含碳量不超過0.05%-0.15%的低碳鋼具有良好的塑性。車身覆蓋件大多采用這種優(yōu)質(zhì)碳素鋼。鋼板金相組織的晶粒大小也直接影響沖壓性能。晶粒不均最易引起裂紋。粗大的晶粒在沖壓時會在制件表面留下桔皮，影響表面質(zhì)量。過小的晶粒會使鋼板的塑性降低，在變形中的硬化作用下，會使材料的硬度、強度增加，容易造成沖壓件開裂、回彈、扭曲或起皺。

第一章鈑金件對鋼板的要求3.材料的種類

08Al沖壓件低碳鋼（ST）DC01、DC03、DC04、DC05、DC06沖壓件沖壓用：BLC、BLD、BUSD、BUFD、BSUFD沖壓件高強度：BP、DP、BH、BLa、TRIP、SAPH沖壓件、結(jié)構(gòu)件沖壓：第二章鈑金件的沖壓工藝性室溫下用壓力機和模具使鋼板材料分離或塑性變形。分離工序：成形工序：落料、沖孔、剪切、切口、切邊、剖切彎曲、拉深、翻邊、脹型、整型等分類：拉伸工藝、沖裁工藝、彎曲工藝第二章鈑金件的沖壓工藝性2.垂直型沖孔：是指沖模刃口（凸模和凹模）隨上模的上下運動在豎直方向上進行沖孔。模具結(jié)構(gòu)最簡單，垂直于覆蓋件的型面進行沖孔，最容易保證沖孔質(zhì)量，應(yīng)優(yōu)先選擇。3斜面上沖孔：由于產(chǎn)品某些功能要求不得不在斜面上設(shè)計沖孔。一般要求為：當沖孔直徑d≤5㎜時，α﹤5°；當5㎜﹤d≤15㎜α﹤15°；當15㎜﹤d＜20㎜時α﹤20°；d≥20㎜時，α﹤25°(但最大的α不大于30°，α為孔徑中心線（即沖孔方向）與型面方向的夾角)。沖裁工藝性：一.覆蓋件上沖孔方向的選擇：1.一般情況下，沖孔應(yīng)盡量設(shè)計在一個面上，不要橫跨二個面，已改善模具刃口的壽命。第二章鈑金件的沖壓工藝性4.橫跨兩個面上的沖孔：因某些功能要求必須分別在兩個面上沖同一個孔時。則要留有接刀口尺寸，一般為0.7～1㎜（如門內(nèi)板鎖孔）。二、切邊及沖孔角度的規(guī)定：1)斜面部位的切邊斜面修邊有三種情況，要想順利切割必須滿足以下各條件。滿足斜面修邊的最小角度，根據(jù)下圖所示：第二章鈑金件的沖壓工藝性三、普通沖裁件沖孔間距和孔邊距

沖孔邊緣離外形的距離（孔邊距）過小時影響沖件的質(zhì)量甚至模具刃口，沖裁件的孔間距在復合模中直接影響凹模刃口間的強度和凸模的緊固方式。沖裁件的孔與孔之間，孔與邊之間距離A≥2t，并不小于3-4mm第二章鈑金件的沖壓工藝性四、正修時允許修邊的最大傾斜角，根據(jù)下圖所示第二章鈑金件的沖壓工藝性五、沖孔時最大沖裁角度的規(guī)定（圖中的角度指沖壓方向與面法向的夾角）第二章鈑金件的沖壓工藝性六、定位孔的相關(guān)規(guī)定：料厚小于1.2時必須要求3度以內(nèi)沖孔，料厚大于等于1.2小于1.4時2度以內(nèi)沖孔，料厚大于等于1.4時必須1度以內(nèi)沖孔。同時保證在同一工序完成。沖頭設(shè)計為Φd+0.05安裝孔的相關(guān)規(guī)定：Φ20以上（包含Φ20）孔沖頭設(shè)計Φd+0.2，Φ20以下的孔沖頭設(shè)計Φd+0.1七、拉伸翻邊與收縮翻邊的常用對策：1)拉伸翻邊。拉伸翻邊易出現(xiàn)的問題：開裂，回彈。對策：第一是在拉延序加余肉造型積料補償，第二將拉延深度加高，盡量減小翻邊量，第三是更改產(chǎn)品加缺口。第二章鈑金件的沖壓工藝性七、拉伸翻邊與收縮翻邊的常用對策：1)拉伸翻邊。拉伸翻邊易出現(xiàn)的問題：開裂，回彈。對策：第一是在拉延序加余肉造型積料補償，第二將拉延深度加高，盡量減小翻邊量，第三是更改產(chǎn)品加缺口。第二章鈑金件的沖壓工藝性2)收縮翻邊。收縮翻邊易出現(xiàn)的問題：起皺，回彈。對策：第一是將拉延深度加高，盡量減小翻邊量。第二是拉延造型盡量接近產(chǎn)品，減小變形量。第三是更改產(chǎn)品加缺口。典型件的工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性一、典型件翻邊整形設(shè)置參考圖梁類件，易回彈件整形對策：第二章鈑金件的沖壓工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性二.根據(jù)成型方法的分類張出，成型-是拉著制品成型的方法，用壓邊圈固定制品流入面使用材料的流入最小化。制品是材料自體變薄，以自體伸率伸長且成型。此時材料要是材料全體被固定不能伸長的話會發(fā)生不良現(xiàn)象（劃痕，裂痕）的情況多。主要利用在主要必要強性，因內(nèi)部形象少而沒必要材料流入的外板件形象，為了省材料在內(nèi)板件上使用的情況也有。要提高壓邊圈的壓力是有界限，為了張出成型有利用伸長成型的情況。第二章鈑金件的沖壓工藝性一般情況下決定材料的流放為5mm以內(nèi)，伸率適用為3%~5%程度。材料流入為5mm以上的情況提高壓邊圈壓，調(diào)整內(nèi)部形象的R，使材料全體伸長均勻。張出成型的情況還要考慮材料伸長的方向。主張力和輔張力差異大的情況成型后板件的強性會弱要特別注意。特別是門板的情況會受到大影響，設(shè)計時要注意。第二章鈑金件的沖壓工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性伸長成型-是張出成型的一種，可說是將張出成型極大化。一般使用在強性不足的ROOF等中，HOOD，DOOR等是增加制品以外的形象且材料消耗大，一般有品質(zhì)線等能夠確保強性，所以不使用。在內(nèi)板中將制品以外的形象長度做小，為了極大化材料利用率而使用的情況也有。使用在內(nèi)板件的情況因2次成型為張出成型，因此不能使用在形象深的制品中，主要使用在形象淺的開產(chǎn)品上（移動產(chǎn)品：后背箱，頂蓋）。-基本的原理如下。1階段:上下型壓邊圈壓住材料。第二章鈑金件的沖壓工藝性2階段:在上下型壓邊圈壓住材料的狀態(tài)下上型滑塊下來時上下壓邊圈同時下降形成拉延成型。此時上型壓邊圈壓力要比下型壓邊圈壓力大才能形成正長的伸長成型。第二章鈑金件的沖壓工藝性第二章鈑金件的沖壓工藝性3階段:拉延成型完成后繼續(xù)在壓邊圈壓住的狀態(tài)下上型壓邊圈壓縮時上模下降。此時不發(fā)生材料流入只靠材料自體的伸率成型。外板件要控制材料的流入才能確保強性。一般確保表面伸率為2~3%設(shè)定拉延長度。外門的情況在30mm左右的深度中表現(xiàn)出主力和輔助力最大為確保最好的強性。判斷材料的流入是否控制的最好方法是比較上下壓邊圈固定材料的狀態(tài)和制品完成后的狀態(tài)確認量是否為5mm以內(nèi)。第二章鈑金件的沖壓工藝性第三章鈑金件的焊接工藝性外板件中FENDER,SIDEOUTER等成型深度深的部品表面伸率若超過5%以上的話，材料的厚度會變薄，容易發(fā)生波段。因表面的凹凸，段差，深度等表面長度發(fā)生差異多的部位，在制品外側(cè)增加余肉或?qū)?，減小表面長度取消材料流入量的急劇變化。外板件的情況從最初接觸往左右拉近來的材料的長度發(fā)生差異的話，最初接觸面多近來的一側(cè)因滑而發(fā)生線推移，在涂裝后也會有留下線的情況。要防止線推移現(xiàn)象就應(yīng)使左右兩邊拉近來的材料一樣的設(shè)定壓料面。第三章鈑金件的焊接工藝性第三章鈑金件的焊接工藝性外板件的情況設(shè)定時考慮到制品的強性的張出成型。（雖根據(jù)2~3以上的伸率設(shè)計拉伸是盼望的，但是像SIDEOUTER,FENDER等一樣成型深度深的部品拉伸5%以上的情況，因材料變薄容易發(fā)生波段，所以要材料流入的過程中成型。內(nèi)板件的情況使表面的伸率達到2~3%設(shè)定凸模分模線及壓料面。第三章鈑金件的焊接工藝性因制品表面的凹凸形象及成型深度的差異表面長度的變化嚴重的情況容易發(fā)生褶皺，所以要考慮到余肉，拉延筋，層拉延等縮小表面長度的差異。第三章鈑金件的焊接工藝性修邊或切斷的面以修邊工序的壓機方向為基準設(shè)定為外板件上,下±15度,內(nèi)板件上,下±25度才能防止因毛邊的不良現(xiàn)象。超過此條件時考慮側(cè)切。焊接結(jié)構(gòu)工藝性

焊接結(jié)構(gòu)工藝性是指鈑金結(jié)構(gòu)件在焊接夾具上組合拼裝后，實施焊接的難易程度。零件良好的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、夾具加工較易、壽命較高、操作較方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。第三章鈑金件的焊接工藝性一、部件分塊車身覆蓋件的分塊，應(yīng)該在沖壓工藝允許的前提下，零件越少越好，這樣可以減少焊接面和裝配誤差。車身上所有的孔洞，如門框和前后風窗框都是非常重要的裝焊部位，要求這些門框洞盡量采取整體結(jié)構(gòu)，若孔洞部分采用雙層結(jié)構(gòu)，則至少一層為整體結(jié)構(gòu)，以減少裝焊誤差。二、結(jié)構(gòu)的工藝性在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該貫徹“對稱地布置焊縫、焊點，并避免匯交、聚集、重迭，次要的焊縫、焊點可中斷，主要的焊縫、焊點應(yīng)連接。1.點焊接頭形式及焊接空間在零件設(shè)計時，點焊接頭應(yīng)盡可能設(shè)計成敞開式,同時還要考慮周邊空間，以保證焊鉗能夠接近。（附圖5-1點焊接頭形式）第三章鈑金件的焊接工藝性敞開式半敞開式封閉式圖5-1點焊接頭型式2.焊接邊寬度兩個（或三個）相焊接零件的焊接邊重疊部分的直邊寬度,一般應(yīng)不小于13mm，且相焊接零件的焊接邊要平齊。因沖壓或裝配等工藝要求，允許1-2個焊點焊接處焊接邊的寬度為10-13mm。具體參照表5-1及圖5-2（若板材為不同厚度組合，按較薄的板選?。旱谌骡k金件的焊接工藝性板厚(最薄板)tmm焊點直徑dmm焊點到邊緣最小距離fmm焊接邊最小寬度mm0.6-0.795.0-6.05100.8-1.395.5-6.55-610-121.4-1.996.0-7.07-914-182.0-2.496.5-7.59-1018-20表5-1電阻點焊的焊點尺寸3.覆蓋件焊接面要求平整，不允許存在皺折、回彈等質(zhì)量問題。4.覆蓋件的焊接面要盡量布置在平直面上，非焊接面要留足夠的空間，以免零件間相互干涉。第三章鈑金件的焊接工藝性5焊點間距的合理性在實際生產(chǎn)中，當焊接小尺寸零件時，可參考表5-2中的數(shù)據(jù)。在焊接大尺寸零件時，點距可以適當加大，一般不小于40-50mm。在有些非受力的部位，則焊點的距離還可以加大到70-80mm。板厚t、焊點直徑d、設(shè)計時可選取的最小焊點直徑dmin及焊點間的最小距離e，詳見圖5-3、5-4、5-5及表5-2。若板材為不同厚度組合，按較薄的板選取。特殊情況下必須超出表5-2規(guī)定設(shè)計點焊接頭時應(yīng)經(jīng)與客戶工藝人員商討。表5-2電阻點焊的焊點尺寸板厚(最薄板)tmm焊點直徑dmm最小焊點直徑dminmm二層板焊點間最小距離emm三層板焊點間最小距離emm0.6-0.795.0-6.03.512-1615-200.8-1.395.5-6.54.016-2520-321.4-1.996.0-7.04.525-4033-502.0-2.496.5-7.55.040-5050-636點焊零件的板材層數(shù)及料厚比點焊零件的板材的層數(shù)一般為2層，最多三層，點焊接頭各層板材的料厚比應(yīng)在1/3—3之間。如因結(jié)構(gòu)要求確需3層焊接，首先應(yīng)檢查料厚比，如果合理可以焊接，如果不合理，應(yīng)考慮開工藝孔或工藝缺口，錯開焊點，以保證點焊處料厚比在允許的范圍內(nèi)。7零件定位、夾緊是否方便可靠在零件的設(shè)計時，應(yīng)考慮合適的焊接夾具定位孔和定位基準面，以便設(shè)計制造低成本、高質(zhì)量的焊接定位夾具。盡量利用凸包、切口來代替樣板定位。這不但能方便操作和提高效率，而且有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。8CO2氣體保護焊焊接加工工藝a．檢查焊接空間是否合理。焊接間隙最大應(yīng)在0.5—0.8MM。b．檢查可見區(qū)域內(nèi)焊接處是否開有塞焊工藝孔及凹坑，以保證焊接后有較好的外觀質(zhì)量。塞焊工藝孔尺寸一般取φ10左右。三、其他裝焊的工藝性1.對于某些有外觀有求的車身外覆件，其點焊表面不允許有凹坑，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮在固定點焊機上或采用單面焊槍來完成焊接，所要求的表面應(yīng)能與下電極相接觸。因為這時采用大平面的電極，以而使點焊凹陷不明顯。2.焊接輔具的選用在車身裝焊工藝中，由于結(jié)構(gòu)形式不同，需使用各種各樣的焊接輔具（如焊鉗），選用這些焊接輔具的品種，盡量利用標準的或適用的焊接輔具也是衡量車身結(jié)構(gòu)工藝性的一項內(nèi)容。（如大批量生產(chǎn)中采用大焊鉗來焊接某個件，而在小批量生產(chǎn)中，這焊鉗是不經(jīng)濟的，應(yīng)盡量采用適用的焊接輔具或其它方法。）3標準件的使用在車身上要盡量采用相同的標準件（焊接螺母、螺釘）。以利于減少裝焊工藝的工種和管理工作。車身涂裝是對汽車車身起防腐燭保護作用和裝飾作用。車身涂料涂在車身表面時，能生成堅韌、耐磨、附著力強，具有各種顏色和防銹、耐潮濕、耐高溫等多種功能的涂膜。還有些涂料還能起防震，隔熱作用。一、涂裝前車身工藝要求1.檢查白車身的焊接質(zhì)量、外覆蓋件的表面質(zhì)量是否符合圖紙要求。2.檢查各開閉件總成、車身本體、骨架構(gòu)件上，應(yīng)有涂裝工藝孔、眼或相應(yīng)的切口，應(yīng)齊全、面積足夠。在車身零部件的最低位置處，應(yīng)開設(shè)不同形狀、面積足夠大的流水（液）孔、眼或者相應(yīng)的工藝切口，以便在實施涂裝前，采用機械處理和酸洗磷化處理的方法，去除油污、銹蝕、焊渣等，其表面應(yīng)達到清潔、無銹、不掛水珠等要求。并使這些化學溶液能順利地從這些工藝開口中流出去。3.進入自動化的涂裝流水線前，完成涂裝前的準備工作：發(fā)動機蓋與車體簡單鉸接后，用鐵鉤固定住。呈一定的開啟狀態(tài)。車門總成或推拉門總成與車門框簡單鉸接后，用鐵鉤固定住，呈約1/4的開啟狀態(tài)。行李箱蓋與后圍框簡單鉸接后，用鐵鉤固定住，呈約1/6的開啟狀態(tài)。鉸接后的“四門二蓋總成”，將一起進入酸洗、磷化、電泳浸漆流水線,有規(guī)律地起伏、流轉(zhuǎn)、運行。這些化學溶液和油漆液