車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料課件

車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2024/3/14車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料第2章車身結(jié)構(gòu)與材料2.1車身特點(diǎn)概述2.2車身結(jié)構(gòu)2.3車身材料發(fā)展趨勢2.4車身沖壓用材料車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.1車身特點(diǎn)概述(1)車身是汽車三大總成之一。(4)技術(shù)、勞動密集型的產(chǎn)品，多種工藝。(2)質(zhì)量占轎車的40%---60%。(5)相對其它總成車身在汽車工業(yè)中最年輕、發(fā)展最迅速。(3)又是藝術(shù)品,有藝術(shù)價(jià)值。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.2車身結(jié)構(gòu)2.2.1車身結(jié)構(gòu)概述白車身：已焊裝，未噴漆的車身。包括：車身骨架及所有覆蓋件總成。車身對于卡車而言是指駕駛室對轎車叫車身。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料轎車車身骨架圖1.車身骨架發(fā)動機(jī)艙總成，空氣盒總成，頂蓋總成地板總成，側(cè)圍總成，行李箱隔板，后圍總成。2-2車身結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.車身覆蓋件包括：車門、發(fā)動機(jī)罩、前翼子板、行李箱蓋板。2-2車身結(jié)構(gòu)覆蓋車身骨架的表面板件總成車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)2.2.2車身類型按受載情況分：非承載式、承載式。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料1.非承載式車身非承載式車身由車架與車身組成。車架與車身螺栓聯(lián)結(jié)，之間有橡膠墊。車身與車架分別制造，制造工藝簡單。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料雙樑式車架2-2車身結(jié)構(gòu)(1)車架結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料單梁式車架單雙組合式車架2-2車身結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料【例】車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料(2)非承載式車身特點(diǎn)①車架與車身之間有橡膠墊可以起到緩沖、吸收車架扭轉(zhuǎn)變形和降低噪聲作用。2-2車身結(jié)構(gòu)③發(fā)生撞車事故時(shí)，車架可以保護(hù)車身。②由于有車架作為整車基礎(chǔ)，只要改變車身可制成各種改裝車。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料④車架質(zhì)量較大。2-2車身結(jié)構(gòu)⑥車架加工成本高。⑤車架增加了整車高度。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.承載式車身結(jié)構(gòu)(1)底座承載式格珊式結(jié)構(gòu)：①由尺寸相近型鋼組成，易于建立較符合實(shí)際的有限元模型，提高計(jì)算精度。2-2車身結(jié)構(gòu)④節(jié)省材料，成本低。③較大的抗扭剛性。②變動桿件的數(shù)量和位置調(diào)整桿件中的應(yīng)力，達(dá)到等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料(2)整體承載式2-2車身結(jié)構(gòu)車身的上部與下部形成整體封閉環(huán)。優(yōu)點(diǎn)可以設(shè)計(jì)出等強(qiáng)度的空間結(jié)構(gòu)，使車身質(zhì)量小剛度大，易于保持低重心、可用空間大，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)、安全性高。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料4）增加成本和質(zhì)量。5）改型較困難。6）抗扭性較差、不適宜作小批量生產(chǎn)。2-2車身結(jié)構(gòu)1)薄鋼板材料，質(zhì)量明顯減少。(3)承載式車身特點(diǎn)3）適應(yīng)現(xiàn)代流線型車身的制造。2）沒有車架降低整車高度，風(fēng)阻系數(shù)減少。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料全封閉承載式車身結(jié)構(gòu)圖2-2車身結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.2.3車身覆蓋件結(jié)構(gòu)類型1.骨架外蒙皮式2-2車身結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.內(nèi)外板組合式現(xiàn)代轎車基本都采用內(nèi)外板組合式結(jié)構(gòu)2-2車身結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.2.4車身剛性結(jié)構(gòu)與安全2-2車身結(jié)構(gòu)縱向撞車：在車身前部和后部均為彈性結(jié)構(gòu)而中部位剛性結(jié)構(gòu)的情況下，能確保乘員的安全。剛性結(jié)構(gòu)彈性結(jié)構(gòu)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料作業(yè)：1.承載式、非承載式車身的特點(diǎn)是什么？2.轎車覆蓋件間的搭接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)是什么？（畫示意圖表示）教材上的習(xí)題：1-1,2-1,3-4車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)2.2.5車身結(jié)構(gòu)分析1.轎車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）車身底部邊縱梁與側(cè)圍融為一體，既提高剛度又不占用車內(nèi)使用空間。（2）為保護(hù)乘員安全，重要部位設(shè)置柱狀結(jié)構(gòu)，如：三環(huán)樑、六立柱結(jié)構(gòu)，提高整車強(qiáng)度和剛度。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料3）容易焊接操作，盡量邊緣搭接、必要處開工藝孔。4）搭接寬度適中，15-20mm.1）具有隱蔽性，焊點(diǎn)避開視線。覆蓋件搭接利用門框、窗框、雨水槽、車底附近、密封條、裝飾條。(2)焊縫特點(diǎn)2）雙邊搭接處形成空心柱，又提高剛度，一舉兩得。如地板與側(cè)圍。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)在雨水槽中，不影響焊接，有隱蔽性。側(cè)圍門檻車門關(guān)閉后被遮住地板U型與側(cè)圍U型形成矩形縱梁車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)置于車底部，避開視線。車門關(guān)閉被遮住車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料地板、側(cè)圍搭接邊向內(nèi)傾避開視線。又不影響車身下端與地面高度。設(shè)加強(qiáng)梁，提高頂蓋的強(qiáng)度和剛度又為安裝內(nèi)飾棚提供固定螺母基礎(chǔ)車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)工藝孔給焊槍臂留出空間，焊接搭接焊點(diǎn)?？諝夂袨榭招慕Y(jié)構(gòu)剛度大，撞車時(shí)保護(hù)安全車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.卡車駕駛室覆蓋件間的搭接2-2車身結(jié)構(gòu)門立柱為空心結(jié)構(gòu)剛度較大搭接邊成窗框車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2-2車身結(jié)構(gòu)外板與頂蓋內(nèi)板在雨水槽下面搭接，容易焊接又不影響外觀。頂蓋內(nèi)板的搭接形成前窗框并被密封圈罩住頂蓋內(nèi)板的搭接形成前窗框并被密封圈罩住車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.3車身材料發(fā)展趨勢2.3.1車身用薄鋼板發(fā)展趨勢1.力學(xué)性能及工藝性能2.鍍層鋼板屈服強(qiáng)度(124-140)MPa鋼板的廢品率為0.3%，屈服強(qiáng)度(130-165)MPa鋼板的廢品率為5%，雙面鍍鋅板白車身，使用壽命可達(dá)12年。屈服強(qiáng)度要低。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料3.拼焊鋼板外表部位用涂鍍層鋼板，耐蝕性。承力、易磨損部位用較厚高強(qiáng)度鋼板。如：車門內(nèi)板、車身底板、側(cè)面橫檔、檔風(fēng)玻璃窗框、中立柱等。拼焊鋼板，生產(chǎn)工藝簡單、降低了模具和焊裝夾具制造成本，改善了零件性能的穩(wěn)定性。輪罩縱梁立柱2.3車身材料發(fā)展趨勢車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料4.表面質(zhì)量表面粗糙度時(shí)涂漆效果較好沖壓過程中，材料表面缺陷因應(yīng)力集中而引起破裂。表面質(zhì)量差會增加焊接電阻影響電焊質(zhì)量。鋼板表面粗糙度和清潔度影響鋅層附著力。機(jī)器人點(diǎn)焊，板厚誤差增加焊接電阻導(dǎo)致虛焊，影響質(zhì)量。要求對寬1.5米長3000米的厚0.8毫米鋼板，厚度公差不能超出20微米。2.3車身材料發(fā)展趨勢車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料5.化學(xué)成分先進(jìn)工藝，鋼板的化學(xué)成分穩(wěn)定性↑，有害元素含量明顯↓。鋼廠可根據(jù)零件的用途、形狀的復(fù)雜程度來調(diào)整同鋼的化學(xué)成分。含碳量：0.05%-0.15%，含硅量：在0.37%以下，鋼板具有良好的塑性。2.3車身材料發(fā)展趨勢車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.3車身材料發(fā)展趨勢

2.3.2車身用非金屬有色金屬材料比例增加1.車身塑料化、復(fù)合材料化提高汽車造型的美觀度與設(shè)計(jì)的靈活性，降低汽車的能耗。塑料有抗腐蝕、耐磨、隔熱、消聲、減振等優(yōu)點(diǎn)。由內(nèi)外裝飾件向車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件方面發(fā)展。近來塑料在轎車上的使用量約占車身重的10-30%。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料保險(xiǎn)杠采用復(fù)合材料。藍(lán)鳥轎車車門下部采用塑料貼片，保險(xiǎn)杠實(shí)現(xiàn)了整車周邊化。2.3車身材料發(fā)展趨勢車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料圖4-7寶馬M3轎車的前翼子板為塑料減量1.5kg車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.鋁、鎂合金材料使用比例增加每使用lkg的鋁，可降低汽車重量2.25kg2.3車身材料發(fā)展趨勢汽車每減輕1kg重量，1L汽油汽車多行駛1.1m。用泡沫鋁材制造汽車零件的質(zhì)量，只有原鋼件質(zhì)量的1/2，而剛度卻為鋼件的10倍。其保溫絕熱性能比鋁高95%;對頻率大于800Hz的噪聲有很強(qiáng)的消聲能力。實(shí)驗(yàn)表明，兩輛各質(zhì)量為2000kg，速度為20km/h轎車相碰撞，只需3塊15cm*15cm*l0cm的泡沫鋁材就能將碰撞能量吸收掉。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.4車身沖壓用材料

沖壓性能：便于加工、容易得到高質(zhì)量的沖壓件，生產(chǎn)效率高，一次沖壓工序的極限變形程度和總極限變形程度大，模具磨損小的等。2.4.1沖壓加工對表面質(zhì)量和厚度公差的要求1.良好的表面質(zhì)量車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料有銹，對沖壓不利，損傷模具，影響后續(xù)焊裝涂裝工序的正常進(jìn)行及質(zhì)量。2.4車身沖壓用材料(1)良好的表面質(zhì)量覆蓋件外表面不應(yīng)有氣泡、縮孔、劃痕、麻點(diǎn)、裂紋、結(jié)疤、分層等缺陷。因在沖壓中，缺陷因應(yīng)力集中而引起破裂。(2)表面平整板料表面翹曲不平，剪切或沖壓因定位不穩(wěn)而出現(xiàn)廢品；在沖裁中會因板料變形展開而損壞模具。拉深時(shí)使壓料不均而影響材料的流向而引起開裂或起皺。(3)表面無銹車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.嚴(yán)格的厚度尺寸公差2.4車身沖壓用材料板料過薄則回彈難以控制，或出現(xiàn)“壓不實(shí)”現(xiàn)象；板料過厚會拉傷制件表面，縮短模具壽命，甚至損壞模具或設(shè)備。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.4.2材料沖壓工藝對板料力學(xué)性能的要求1.極限屈服極限材料易屈服，變形抗力↓，產(chǎn)生相同變形所需變形力↓。壓縮不起皺。彎曲變形回彈↓即貼模性和定形性好。2.4車身沖壓用材料車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料拉伸曲線2.屈強(qiáng)比容易產(chǎn)生塑性變形而不易破裂,而傳力區(qū)的材料有較高強(qiáng)度而不易拉裂。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料3.厚向異性系數(shù)R2.4車身沖壓用材料R愈大，在拉深過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生破裂，R>1時(shí)，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易.4.延伸率拉深力大于或等于屈服極限而小于或等于強(qiáng)度極限。對于沖壓成形性能有更直接、實(shí)際的意義。越高，板料的沖壓成形性能愈好。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.4.3沖壓性能對化學(xué)成分和金相組織的要求2.4車身沖壓用材料碳量不超過0.05%-0.15%的低碳鋼板具有良好的塑性。含硅量在0.37%以下的鋼，硅對塑性影響不大。1.化學(xué)成分晶粒大小不均最引起裂紋。粗大的晶粒在沖壓成形時(shí)，會在制件表面留下粗糙的“桔皮”，影響制件表面質(zhì)量。過小的晶粒會使鋼板的塑性降低。2.金相組織車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.4車身沖壓用材料2.4.4沖壓用鋼板的類型1.按鋼的品質(zhì)分類常用：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼以及汽車專用的具有較高沖壓性能的低合金高強(qiáng)度鋼板。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板牌號：沸騰鋼----05F、08F、10F、15F、20F；半鎮(zhèn)靜鋼----08b;鎮(zhèn)靜鋼08、10、15、20、30等。汽車專用鋼板：08Al(車身），09Mn、16Mn、06Ti、10Ti等用來制造汽車的受力零件，例如車架。車身工藝學(xué)02章車身結(jié)構(gòu)與材料2.按鋼板的拉深級別分類厚度(mm)最拉深級深拉深級普通拉深級冷彎拉深級4-14-SPW<4ZSP表2-3冷軋鋼板的拉深級別代號厚度(mm)