《汽車制造工藝技術(shù)》 教案 張德虎 情境模塊一 汽車沖壓工藝

授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元1授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)一汽車沖壓概論教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解汽車車身發(fā)展歷程；掌握汽車車身組成、汽車沖壓、汽車沖壓生產(chǎn)定義；了解汽車沖壓工藝方法有哪些能力目標(biāo)：能正確分析汽車車身結(jié)構(gòu)組成、汽車沖壓工藝方法素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：汽車車身結(jié)構(gòu)難點：汽車沖壓、汽車沖壓生產(chǎn)教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、緒論二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)一汽車沖壓概論【緒論】1.課程性質(zhì)；2.課程考核?！緦?dǎo)入】

從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，汽車設(shè)計師把主要精力都用在了汽車機械工程學(xué)的發(fā)展和革新上。20世紀(jì)前半期，汽車的基本構(gòu)造已經(jīng)全部發(fā)明出來，汽車設(shè)計者們開始著手從汽車外部造型上進行改進，并相繼引入了空氣動力學(xué)、流體力學(xué)、人體工程學(xué)以及工業(yè)造型設(shè)計等概念，力求讓汽車能夠從外形上滿足各種年齡、各種階層，甚至各種文化背景的人的不同需求，使汽車真正成為科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合的統(tǒng)一體，從而達(dá)到最完善的境界。【講授新課】一、汽車車身發(fā)展歷程汽車車身的作用：保護駕駛?cè)艘约皹?gòu)成良好的空氣力學(xué)環(huán)境。好的車身不僅能帶來更佳的性能，也能體現(xiàn)出汽車主人的個性。汽車車身結(jié)構(gòu)主要包括：車身殼體、車門、車窗、車前板制件、車身內(nèi)外裝飾件和車身附件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、冷氣、空氣調(diào)節(jié)裝置等等，如圖1-1所示為承載式車身結(jié)構(gòu)。汽車造型師們把汽車裝扮成人類的肌體，例如：汽車的眼睛——前照燈；嘴——進風(fēng)口；肺——空氣濾清器；血管——油路；神經(jīng)——電路；心臟——發(fā)動機；胃——油箱；腳一一輪始；肌肉——機械部分，力圖使之具有藝術(shù)魅力，給人以美感。汽車車身在發(fā)展過程中主要經(jīng)歷了馬車形汽車、箱形汽車、甲殼蟲形汽車、船形汽車、魚形汽車、楔形汽車。

1.馬車形汽車

最早出現(xiàn)的汽車，其車身造型基本上沿用了“馬車”的形式，因此被稱為“無馬的馬車”，如圖2所示。1908年福特推出T型車，車身由原來的敞開式改為封閉式，其舒適性、安全性都有很大提高。福特將他的“封閉式汽車”(Closedcar)稱為Sedan。著名的福特T型車（如圖3所示）是馬車形汽車的佼佼者。2.箱形汽車美國福特汽車公司在1915年生產(chǎn)出一種不同于馬車形的汽車，其外形特點很像一只大箱子，并裝有門和窗，人們稱這類車為“箱形汽車”，如圖4所示。

3.甲殼蟲形汽車1937

年，德國設(shè)計天才費迪南德.保時捷開始設(shè)計類似甲殼蟲外形的汽車。甲殼蟲不但能在地上爬行，也能在空中飛行，其形體阻力很小。保時捷教授最大限度地發(fā)揮了甲殼蟲外形的長處，使大眾汽車成為當(dāng)時流線形汽車的代表作。從20世紀(jì)30年代流線形汽車開始普及到40年代末的20年間，是甲殼蟲形汽車的黃金時代，甲殼蟲形汽車汽車如圖5所示。4.船形汽車

1949年推出了具有歷史意義的新型V8型福特汽車，如圖6所示。使前翼子板和發(fā)動機蓋，后翼子板和行李箱蓋融于一體，前照燈和散熱器罩也形成整體，車身兩側(cè)形成一個平滑的面，車室位于車的中部，整個造型很像一只小船。5.魚形汽車1952

年，美國通用汽車公司的別克牌轎車開創(chuàng)了魚形汽車的時代，如圖7所示。6.楔形汽車這種造型就是將車身整體向前下方傾斜，車身后部像刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力，如圖8所示。二、汽車車身覆蓋件結(jié)構(gòu)1.車身的定義及功能駕駛?cè)说墓ぷ鲌鏊?，也是容納乘客和貨物的場所，起到封閉作用，還應(yīng)保證行車安全和減輕事故后果。2.車身的種類（1）按車身承載情況分類①非承載式車身②承載式車身③半承載式車身（2）按車身形狀或車頂型式分類①普通轎車；②硬頂轎車；③艙背式轎車；④活頂轎車

⑤旅行轎車；⑥廂式轎車；⑦SUV（3）按車身外形分類折背式車身；直背式車身；艙背式車身；短背式車身（4）按驅(qū)動方式分類①前置發(fā)動機后輪驅(qū)動(FR)；②前置發(fā)動機前輪驅(qū)動(FF)；③后置發(fā)動機后輪驅(qū)動(RR)；④中置發(fā)動機后輪驅(qū)動(MR)；⑤四輪驅(qū)動(4WD)。3.車身覆蓋件結(jié)構(gòu)白車身是指覆蓋件焊接后尚未進行噴漆的汽車車身結(jié)構(gòu)。汽車覆蓋件（簡稱覆蓋件）是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動機和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部零件。覆蓋件（白車身）主要是由四門、三蓋（發(fā)動機蓋總成、行李箱蓋總成、頂蓋總成）、左右翼子板總成、左右側(cè)圍、地板總成、發(fā)動機艙總成、行李箱總成等組成。（1）發(fā)動機艙總成發(fā)動機機艙總成的作用是安置汽車的發(fā)動機、變速器、轉(zhuǎn)向裝置、制動裝置等重要總成。（2）前地板總成前地板總成，是車身下部非常重要的部件。（3）后地板總成后地板總成的主要作用是承載后排座椅、備胎、油箱。其強度和剛度是由在主板上壓制的加強筋、凸凹平臺和后車架總成保證的。（4）前圍上部總成前圍上部總成的主要作用為裝配儀表板及轉(zhuǎn)向座等總成，由前圍上部內(nèi)板總成、前圍上部外板總成、轉(zhuǎn)向管柱安裝支座總成、儀表板左右側(cè)端內(nèi)板構(gòu)成。（5）左右側(cè)圍總成左右側(cè)圍總成，側(cè)圍總成是形成轎車左右側(cè)壁，組成乘員室的重要結(jié)構(gòu)。（6）四門總成四門總成分為左前門總成、右前門總成、左后門總成、右后門總成。（7）發(fā)動機蓋總成發(fā)動機蓋（又稱發(fā)動機罩）是最醒目的車身構(gòu)件，是購車者經(jīng)常要仔細(xì)觀看的部件之一。對發(fā)動機蓋的主要要求是隔熱隔聲、自身質(zhì)量輕、剛性強。發(fā)動機蓋一般由外板和內(nèi)板組成，中間夾以隔熱材料，內(nèi)板起到增強剛性的作用，基本上是骨架形式。（8）行李箱蓋總成行李箱蓋總成，行李箱蓋要求有良好的剛性，結(jié)構(gòu)上與發(fā)動機蓋基本相同，也有外板和內(nèi)板，內(nèi)板有加強筋。（9）翼子板翼子板是遮蓋車輪的車身外板，因舊式車身該部件形狀及位置似鳥翼而得名。按照安裝位置又分為前翼子板和后翼子板，前翼子板安裝在前輪處，因此必須要保證前輪轉(zhuǎn)動及跳動時的最大極限空間。（10）頂蓋總成頂蓋總成由頂蓋外板、頂蓋1號橫梁、頂蓋2號橫梁、頂蓋3號橫梁四部分構(gòu)成。（11）后圍板總成后圍板總成由行李箱門橫梁、后圍板、行李箱門鎖安裝板總成、后圍加強板構(gòu)成。后圍板總成參與了構(gòu)成行李箱，是車體固件中承受橫向載荷的主要部位之一。（12）行李箱隔板總成行李箱隔板總成由后排座椅掛鉤固定板總成、行李箱主蓋板、左右側(cè)連接角板、流水槽構(gòu)成。其主要作用是構(gòu)成行李箱和固定后排座椅。三、汽車沖壓概述

1.沖壓、汽車沖壓生產(chǎn)定義沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法。沖壓成形有冷、熱之分：當(dāng)被加工沖壓件的板材較薄時，通常在常溫下完成沖壓成形，即冷沖壓成形；當(dāng)沖壓件的板材較厚時，冷態(tài)成形所需的設(shè)備功率特別巨大，且沖壓成形易產(chǎn)生開裂和裂紋，這時常將板材加溫后再沖壓成形，即熱沖壓成形。汽車沖壓生產(chǎn)是生產(chǎn)車身沖壓件，主要是指車身的內(nèi)、外覆蓋件，如駕駛室、發(fā)動機蓋、車門等，如圖1所示。汽車零件的沖壓工藝一般包括四個過程：拉延工序、修邊工序、沖孔工序和翻邊工序，如圖2所示。每個工序?qū)?yīng)一套模具，有時候為了節(jié)約成本，為將后面的修邊沖孔工序一套模具做出來，壓縮成三工序成型。拉延工序是主要的成型工序，通過拉延工序，零件的主要形狀基本形成，此外，拉延成形后的零件通過形變強化，可以獲得一定的強度和剛度。修邊工序主要是切除拉延工序多余的輔料，如拉延筋、工藝補充面等。沖孔工序顧名思義，是沖零件上的孔，對于一些復(fù)雜的車門內(nèi)板模具，沖孔工序可能要沖100多個孔，精度要求高，工藝難度大。翻邊工序主要是將零件四周的邊翻起，供后面包邊工序或后續(xù)裝配使用。

2.汽車沖壓件生產(chǎn)工藝方法（1）雙動壓力機拉延成形；（2）張拉成形；（3）擴張成形。沖壓廠是車身廠的重要組成部分，車身沖壓廠具有以下特點：（1）車身沖壓廠的組成。車身沖壓廠一般由以下幾部分組成：①薄鋼板卷料倉庫。②卷料開卷落料生產(chǎn)線。③成垛落料毛坯的儲存和輸送系統(tǒng)。④沖壓生產(chǎn)線。⑤沖壓件儲存和輸送系統(tǒng)。⑥沖壓廢料的輸送、分理、打包和儲存系統(tǒng)。⑦模具的安裝、調(diào)整、儲存和維修系統(tǒng)。⑧設(shè)備和機械裝置的維修和易損備件的更換系統(tǒng)。（2）車間的平面布置。如圖1-44所示為車身沖壓廠車間的典型平面布置圖，圖中說明了沖壓生產(chǎn)過程中組成部分所處的合理位置。近年來，由于汽車工業(yè)迅速發(fā)展，而新建的大型車身沖壓車間，大體上與圖1-44相同，但其廠房結(jié)構(gòu)和平面布置又完全不一樣，可以概括出以下三個特點：

①利用壓力機的帶形基礎(chǔ)，建成二層樓的沖壓車間，帶形基礎(chǔ)的鋼梁上（即車間樓上）為壓力機生產(chǎn)線，屬于沖壓生產(chǎn)系統(tǒng)，在帶形基礎(chǔ)的地溝內(nèi)設(shè)廢料處理系統(tǒng)，車間樓下為鋼板卷料儲存?zhèn)}庫。

②鋼板卷料通過專用軌道從樓上進入沖壓車間，沖壓廢料通過另一條專用軌道從一樓送出沖壓車間。

③零件先進入集裝箱，用叉車送到高架倉庫，然后再分送至裝配生產(chǎn)線。四、車身覆蓋件沖壓成形特點與地位

1.汽車車身覆蓋件2.沖壓技術(shù)在汽車制造業(yè)中的地位以數(shù)量計，在汽車車身上有60％～70％的零件是用沖壓工藝生產(chǎn)出來的，其中典型的沖壓件有，如圖1-45所示。①車身的內(nèi)、外覆蓋件和骨架件。②車架的縱梁、橫梁和保險杠等。③車輪的輪輻、輪輞和擋圈等。④散熱器的散熱片、冷卻液管和儲液室等。⑤發(fā)動機的氣缸墊、油底殼和濾清器等。⑥底盤上的制動器零件、減振器零件等。⑦座椅的骨架、滑軌和調(diào)角器等。⑧車廂的側(cè)板和底板等。⑨車鎖及其他附件上的零件等。因此，沖壓工藝在汽車制造工藝中占有很大的比重，它直接影響著汽車的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。3.汽車制造業(yè)沖壓生產(chǎn)的特點1）產(chǎn)品（沖壓件）2）沖壓設(shè)備3）沖壓材料4）模具5）生產(chǎn)和管理4.汽車工業(yè)是推動沖壓技術(shù)發(fā)展的強大動力首先，加快了沖壓材料的快速發(fā)展，深拉深鋼、汽車大梁用鋼、低合金高強度鋼、型鋼、輕量化超高強度鋼等鋼種在質(zhì)量、品種等方面得到了明顯的進步；其次，促進了沖壓設(shè)備——大噸位壓力機、雙動壓力機、多工位壓力機、活動臺面壓力機以及智能化沖壓自動線的發(fā)展；第三，促進了沖壓工藝的發(fā)展，雙動拉深和精密沖裁技術(shù)等得到了廣泛應(yīng)用。在模具方面，汽車工業(yè)的發(fā)展，促進了實型鑄造、刃口堆焊和CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。模具加工技術(shù)的需要也加快了多種聯(lián)動的高精度數(shù)控機床、模具表面高能束強化裝備和技術(shù)水平的提升?？傊焖侔l(fā)展的汽車工業(yè)已經(jīng)成為了推動沖壓技術(shù)發(fā)展的強大動力。【提問】1.汽車車身發(fā)展歷程？2.汽車車身組成？3.汽車沖壓、汽車沖壓生產(chǎn)定義？4.汽車沖壓工藝方法有哪些？【布置作業(yè)】1.汽車車身分類？

2.汽車車身覆蓋件結(jié)構(gòu)？【總結(jié)】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元2授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)一汽車開卷落料線教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握汽車開卷落料線定義和組成能力目標(biāo)：能正確概述汽車開卷落料線各組成部分的結(jié)構(gòu)和作用素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：汽車開卷落料線組成難點：汽車開卷落料線各部分結(jié)構(gòu)和作用教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)二汽車開卷落料線【復(fù)習(xí)】1.汽車沖壓定義?2.汽車沖壓工序分類？3.汽車沖壓特點？【導(dǎo)入】

汽車車身鋼板如何從平直的薄鋼板沖壓成各種形狀、各種尺寸規(guī)格的沖壓件。這就需要用到?jīng)_壓設(shè)備和沖壓機，如下圖所示。【講授新課】一、汽車沖壓車間特點在汽車制造業(yè)中，沖壓車間屬于投資最大的生產(chǎn)領(lǐng)域之一。由于其投資額高、所選定的生產(chǎn)技術(shù)使用期長，所以要求嚴(yán)謹(jǐn)、仔細(xì)地制訂投資和生產(chǎn)規(guī)劃。汽車沖壓車間主要由模具和生產(chǎn)設(shè)備組成，其生產(chǎn)設(shè)備主要由開卷落料線、沖壓線以及橋式起重機、叉車等生產(chǎn)輔助設(shè)備組成。汽車沖壓車間可分為兩大工序：分離工序和成形工序。其中分離工序在開卷落料線完成，在沖壓線完成拉深、修邊、翻邊、沖孔、整形等成形工藝。沖壓設(shè)備是沖壓工藝及模具設(shè)備的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、模具使用壽命等一系列問題。汽車沖壓車間的機械化和自動化程度是衡量汽車車身制造水平的重要標(biāo)志之一。汽車沖壓生產(chǎn)除了采用新工藝、新技術(shù)和先進的沖壓設(shè)備外，還要提高沖壓生產(chǎn)過程的機械化和自動化程度，才能有效地提高沖壓設(shè)備的生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，減輕勞動強度，改善勞動條件，做到安全文明生產(chǎn)。目前，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，汽車沖壓車間在進行工廠建設(shè)規(guī)劃時，一般都采購一條開卷落料線和至少一條自動化沖壓生產(chǎn)線以及試模壓力機、橋式起重機、叉車以及模具轉(zhuǎn)運車等設(shè)備，如圖1所示，圖中所示為一條落料線和兩條自動化沖壓線的車間平面布局。圖2所示為丹東黃海汽車有限制責(zé)任公司沖壓制件車間的布局示意圖。二、汽車沖壓設(shè)備概述車身沖壓的主要設(shè)備為壓力機，壓力機按照一定方式組合成為沖壓生產(chǎn)線。由于壓力機及其組合方式不同，車身沖壓機械化、自動化和生產(chǎn)率也存在著較大的差別。車身設(shè)備沖壓和生產(chǎn)線的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個階段。

1.單臺壓力機多品種輪換生產(chǎn)用單臺壓力機進行沖壓生產(chǎn)，每完成一道工序就要更換一次模具，而且要存放大量的半成品，其占地面積大，生產(chǎn)效率低，搬運的次數(shù)較多，沖壓件質(zhì)量差。但因單臺壓力機設(shè)備投資少，所以一些小型汽車配套廠一般采用這種方式進行沖壓成形。

2.多臺壓力機組成的沖壓流水生產(chǎn)線該種生產(chǎn)線有以下三種組合形式：

（1）半流水線生產(chǎn)線將雙動壓力機拉深的半成品成批存放，然后送到多臺單動壓力機構(gòu)成的流水線進行后續(xù)成形。

（2）流水生產(chǎn)線雙動壓力機與多臺單動壓力機進行聯(lián)機，通過固定膠帶機傳遞各工序之間的半成品，而模具中的沖壓半成品的取出和放入由人工操作完成。

（3）半機械化流水線作業(yè)將多臺壓力機（雙動和單動）之間通過膠帶機連接起來，膠帶的高度和長度可進行調(diào)節(jié)，用機械化取料裝置從模具中將沖壓半成品取出，僅需要人工進行上料。

3.多臺壓力機組成的沖壓自動生產(chǎn)線這種沖壓自動化生產(chǎn)線仍有多臺壓力機組成，但各臺壓力機之間都配有機械化上料與下料裝置。目前，常見的沖壓自動化生產(chǎn)線有以下幾種形式：

（1）多臺壓力機配備通用搬運機器人組成的普通沖壓生產(chǎn)線此生產(chǎn)線，如圖3所示。

（2）多臺壓力機配備專用機械手組成的高速沖壓線此生產(chǎn)線，如圖4所示。

4.大型單臺多工位壓力機自動生產(chǎn)線在覆蓋件沖壓領(lǐng)域，大型多工位壓力機是最先進、最高效的沖壓設(shè)備，是高自動化、高柔性化的典型代表。它通常由拆垛機、大型壓力機、三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，如圖5-5所示。生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16~25次/min，是手工送料流水線的4~5倍，是普通沖壓生產(chǎn)線的2~3倍。它是當(dāng)今世界汽車制造業(yè)首選的最先進的沖壓設(shè)備，目前世界已能生產(chǎn)95000kN壓力的大型多工位壓力機。三、汽車開卷落料線定義

開卷落料線是一種適用于汽車、鋼板配送等行業(yè)表面覆蓋件卷板的開卷、清洗、校平、落料和堆垛的板材加工設(shè)備，隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷進步，采用自動化開卷落料線的廠家也越來越多，尤其是國內(nèi)的汽車合資企業(yè)。開卷落料線按照功能可分為三個單元，主要包括開卷單元、壓機單元和堆垛單元，其中各個單元又由不同的設(shè)備組合而成（如圖2所示），下面將對這些單元進行詳細(xì)介紹。四、汽車開卷落料線結(jié)構(gòu)組成（一）開卷單元開卷單元的主要由卷料穿梭裝置、開卷機、卷料穿帶裝置、剪頭料機、卷料清洗機、校直機、活套緩沖坑、送料輥以及伸縮式輥子輸送機組成。

1.卷料穿梭裝置

卷料穿梭裝置可以同時裝載兩個卷料，為落料線的生產(chǎn)做卷料準(zhǔn)備。其小車是由一臺橫向移動裝置和配備導(dǎo)柱的液壓升降缸組成。卷料穿梭裝置上裝有軌道，其四個輪子的運動方向和生產(chǎn)方向平行，通過液壓驅(qū)動來進行移動（如圖3所示）。液壓升降缸位于地平面以下，當(dāng)卷料放置到卷料支撐輥上后，液壓升降缸將卷料提高到開卷器心軸高度。卷料升降高度的檢測由一對光學(xué)開關(guān)控制。2.開卷機開卷機用于將卷料從頂部或底部至支撐處進行開卷，主要由橫移機座、開卷機心軸、交流變頻電動機以及液壓壓緊輥組成。開卷機橫移機架采用牢固焊接設(shè)計，通過配備絕對編碼器和集成制動器的交流變頻調(diào)速電動機驅(qū)動開卷機，從而實現(xiàn)卷料的升降或傳送。開卷機心軸用于裝載卷料，由高質(zhì)量工具鋼制造，并配備抗磨軸承。三相交流電動機用于穿帶、回卷以及制動。通過變速器、鏈條和齒輪驅(qū)動/制動盤來進行力和轉(zhuǎn)矩的傳輸。卷料的外徑由一臺模擬超聲波裝置進行監(jiān)控（如圖4所示）。

3.卷料穿帶裝置卷料穿帶裝置用于將經(jīng)過開卷的卷料由開卷機輸送到落料壓力機進行剪切分離作業(yè)。其主要由機架、剝皮機、清潔輥和臟輥組成。剝皮機用于將卷料引入至臟輥，臟輥再將卷料送至剪頭料機前進行切頭料，頭料剪切完畢后，再由清潔輥將卷料輸送至落料壓力機（如圖5所示）。

4.剪頭料機

在鋼卷運輸過程中，其最外層往往都會出現(xiàn)變形或者臟污等情況，為了防止這些不良情況損壞設(shè)備，在進入落料線剪切之前都需要將卷料的最外一層切掉，而這一工序就是在剪頭料機完成。剪頭料機的結(jié)構(gòu)為機械偏心式，由基座、剪切刀刃、交流電動機以及離合制動器等組成（如圖6所示）。

5.卷料清洗機卷料清洗機由機架、夾送輥、毛刷輥、兩個擠干輥、清洗油箱以及過濾系統(tǒng)組成。該設(shè)備主要用于清洗卷料上的防銹油。期中所有輥子的驅(qū)動都是由單獨的交流變頻電動機控制（如圖7所示）。

6.校直機校直機是由機架、夾送輥、上部校平擋塊以及驅(qū)動組成（圖8所示）。該設(shè)備主要是將彎曲的卷料重新校直，然后再進入落料壓力機進行剪切。

夾送輥安裝在校直機的入口側(cè)，結(jié)構(gòu)為拱形且鍍鉻，其作用是避免帶料邊緣壓力并確保帶料在傳送中不受損傷。上部夾送輥的升降為液壓驅(qū)動，通過壓力控制閥可以調(diào)節(jié)夾送壓力。特別是對于窄帶料，轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪的聯(lián)合作用能夠確保上部輥子的平行和同步抬起。當(dāng)夾送輥將卷料輸送至校直機后，校直機開始將卷料進行校平。在實際生產(chǎn)過程中，通過精確確定的反向彎曲的原始曲率正好與原始半徑相符是不能實現(xiàn)的，所以人們更多地使用輥子校平的方法，它通過對材料正反向的多次彎曲，并且逐漸增加曲率半徑使材料變形逐漸消失（圖9）。7.活套緩沖坑活套緩沖坑包括懸鏈輥，活套橋和光柵設(shè)備（圖10所示）。其安裝在連續(xù)運行的矯平機和間歇運行的輥子送料裝置之間?；钐卓刂颇軌虼_保為落料線中的壓力機提供充足的間歇性帶料進料?；钐咨疃鹊倪x擇需要適合于帶料的厚度和屈服強度范圍，以防止固定塑料材料發(fā)生任何更多的變形。

8.輥子送料設(shè)備

輥子送料設(shè)備由機架、送料輥、配備帶料側(cè)面導(dǎo)向的導(dǎo)向輥輥道、測量輪和伺服驅(qū)動單元組成（圖11所示）。進料過程中，輥子進料設(shè)備以一定角度將活套坑輸送過來的卷料再輸送到壓力機中。（二）落料壓力機

當(dāng)卷料輸送至落料壓力機后，落料壓力機開始剪切出一定規(guī)則形狀的坯料，這些坯料是沖壓線成形工藝的原材料（如圖12所示）。落料線壓力機與普通壓力機結(jié)構(gòu)相似，都是由上橫梁、滑塊、立柱、移動工作臺、底座以及落料模組成（圖13所示），詳細(xì)結(jié)構(gòu)和功能原理將在后面的章節(jié)中一一介紹。（三）堆垛單元

堆垛單元由伸縮式輸送機、堆垛機等組成。

1.伸縮式輸送機伸縮式輸送機的作用是將落料壓力機剪切的板料輸送至堆垛機。伸縮式輸送機由四條傳送帶組成，每條傳送帶可根據(jù)落料模具和剪切出來坯料的形狀進行單獨橫向調(diào)節(jié)以及縱向伸縮，并且在高度上也可以進行整體調(diào)節(jié)來適應(yīng)不同高度的模具（如圖14所示）。

2.堆垛機堆垛機主要由磁性輸送機、堆垛小車以及液壓升降臺組成（如圖15所示）。其中磁性輸送機可以根據(jù)零件的形狀進行橫向調(diào)節(jié)。它的材料為永久磁鐵，當(dāng)板料經(jīng)過堆垛區(qū)域時，此區(qū)域的磁鐵會自動失磁，從而使坯料可以精確地落到堆垛托盤上，堆垛托盤放在堆垛小車上。隨著板料的不斷堆積，液壓升降臺根據(jù)板料堆積的高度進行自動下降，其高度由一對光柵控制。為了保證持續(xù)生產(chǎn)，每個堆垛機都配置兩個堆垛小車。整條落料線的基本操作步驟及流程為：卷料上料開卷清洗校直送料剪切落料堆垛。整條線生產(chǎn)模式為全自動化生產(chǎn)，自動化程度非常高，整線操作僅需要三個操作員。開卷落料線為沖壓線提供原材料，是沖壓成形的前工序?！咎釂枴?.汽車沖壓車間基本組成？

2.汽車沖壓車間的沖壓工序？

3.汽車開卷落料線定義？

4.汽車開卷落料線的結(jié)構(gòu)組成？【布置作業(yè)】概述汽車開卷落料線的各結(jié)構(gòu)組成？【總結(jié)】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元3授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)二壓力機教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握壓力機類型和壓力機的結(jié)構(gòu)組成、特點能力目標(biāo)：能正確分析壓力機的結(jié)構(gòu)組成素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：壓力機結(jié)構(gòu)組成難點：壓力機結(jié)構(gòu)組成教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)三壓力機【復(fù)習(xí)】1.汽車開卷落料線的組成結(jié)構(gòu)組成？2.分析開卷單元、壓機單元和堆垛單元結(jié)構(gòu)組成？【導(dǎo)入】拉深、沖弧、彎曲等板料沖壓加工是將沖模裝在壓力機上，高速、大量生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件。壓力機可按動力種類、傳動機構(gòu)、床身結(jié)構(gòu)、滑塊運動方式分類。以下僅以沖壓車間常用的壓力機為例加以說明?！局v授新課】一、壓力機分類（1）按動力傳遞形式分：機械壓力機和液壓機，機械壓力機常用的有摩擦壓力機和曲柄壓力機。曲柄壓力機的工作原理如下：

曲柄壓力機（如圖1）工作時，由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪（通常兼作飛輪），經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后滑塊回程上行，離合器自動脫開，同事曲柄軸上的自動器接通，使滑塊停止在上止點附近。

（2）按床身的型式分：開式壓力機和閉式壓力機。開式壓力機也稱沖床，應(yīng)用最為廣泛，如圖2所示。開式壓力機多為立式。機身呈C形，前、左、右三面敞開，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，機身可傾斜某一角度，以便充好的工件滑下落入料斗，易于實現(xiàn)自動化。但開式壓力機機身剛度較差，影響制件精度和模具壽命，適用于40~4000KN中小型壓力機。閉式壓力機機身呈框架形，機身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺面的尺寸較大，如圖3所示，適用于壓制大型零件，公稱工作力多為1600~60000kN。冷擠壓、熱模鍛和雙動拉深等重型壓力機等均使用閉式壓力機。（3）按壓力機的壓力可分為小型壓力機、中型壓力機和大型壓力機。壓力在100頓以下的是小型壓力機，在100~300噸的是中型壓力機，在300噸以下是大型壓力機。雙柱式壓力機雙柱式壓力機的床面和滑塊行程很大，一般為1000kN以上弧度大、剛度高的大型、中型壓力機，適于加工較高精度的沖壓件。雙柱式壓力機四拉桿連接結(jié)構(gòu)是在板料沖壓加丁中廣泛采用的壓力機式樣，該機由上部橫梁、下部床面、兩側(cè)立柱四部分組成，其問以四根拉桿連接，并施以裝配預(yù)載荷。采用這種將橫梁、床面分成兩部分并施加預(yù)載荷的裝配方法，可不受設(shè)備運輸方面的嚴(yán)格限制。雙柱式壓力機如圖4所示。三、無曲柄壓力機由于結(jié)構(gòu)上的原因，如果要求曲柄壓力機同時具有大的沖程和高的壓力，則曲柄的尺寸過大，不適合汽車覆蓋件的沖壓，因此多使用無曲柄壓力機。這種壓力機的主要驅(qū)動部件裝在橫梁內(nèi)，由和偏心桿連在一起的主齒輪將動力傳至滑塊。偏心桿數(shù)稱為點數(shù)，有1、2、4點等幾類。表5-1列舉了轎車車門外護板主生產(chǎn)線的壓力機參數(shù)。四、雙動壓力機淺拉沖壓件或幾乎無精度要求的拉深件，大都采用緩沖裝置來壓邊。而深拉沖壓件或高精度的拉深件，則在雙動壓力機(圖5)上成形。當(dāng)壓料圈壓住板料后，裝在內(nèi)滑塊上的沖模開始拉深。壓料圈的負(fù)荷雖隨滑塊的負(fù)荷而變化，但可從液壓壓料裝置中得到補償，以使壓邊力在沖壓成形過程中保持一致。五、四柱式油壓機四柱式床身結(jié)構(gòu)主要用在油壓機上，由上橫梁、工作臺和四根立柱裝配而成，主柱也是滑塊的導(dǎo)軌。四柱式油壓機如圖6所示。六、壓力機的相關(guān)參數(shù)和部件在汽車沖壓生產(chǎn)中，壓力機的作用是將一個或者多個力和運動施加到模具上，從而對工件進行成形或沖裁。所以壓力機的設(shè)計者要對工件所采用的生產(chǎn)工藝準(zhǔn)確了解，并具有豐富經(jīng)驗。壓力機按照種類可以分為機械式壓力機、液壓壓力機以及伺服壓力機。目前汽車沖壓車間往往采用機械壓力機。機械壓力機主要組成部分為：上橫梁、立柱、滑塊、工作臺以及底座（如圖9所示）。上橫梁。上橫梁是壓力機的驅(qū)動源，其主要組成有電動機、飛輪、齒輪箱、離合器和制動器等，下面我們就對這些結(jié)構(gòu)進行一一介紹。①驅(qū)動電動機和飛輪。大型壓力機大多數(shù)采用變頻交流電動機，尤其在要求高度保險的情況下。由力、工作行程和速度確定的壓力機工作能力以及損失的能量都是由電動機提供的。作為能量存儲器的飛輪吸收周期性出現(xiàn)的負(fù)載沖擊。電動機可以在每個工作循環(huán)中承受高至20%的轉(zhuǎn)速下降，并在下一次行程開始之前，通過給飛輪加速而補充消耗掉的能量。

圖9

機械壓力機結(jié)構(gòu)壓力機在處于調(diào)整狀態(tài)時，應(yīng)在行程次數(shù)降低了的情況下，例如每分鐘5次，也能保證提供有用能量。這時，轉(zhuǎn)速下降50%是允許的。在壓力機的設(shè)計中，考慮能量平衡時，一個重要指標(biāo)就是起動時間要短。對于能量和相對20%允許飛輪轉(zhuǎn)速下降的要求使得飛輪設(shè)計必須主要以壓力機在能量方面不利的工作狀態(tài)，即沖程次數(shù)較低的工作范圍為依據(jù)。當(dāng)然飛輪的轉(zhuǎn)速越高越好，但是這一要求要受到離合器、制動裝置和飛輪允許轉(zhuǎn)速的限制。在三軸式多工位壓力機上，飛輪的直徑高達(dá)2500mm，重為25t。這一類飛輪對所使用的滾動軸承及其潤滑工作要求很高，不僅潤滑量大，而且要一直對溫度進行監(jiān)控。主電動機通過帶傳動驅(qū)動飛輪。在關(guān)掉主傳動的時候，通過電動機的反接制動和附加的氣動飛輪制動，使飛輪在30s內(nèi)就能達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。②離合器和制動器。機械壓力機的一個特征是,離合器把電動機和飛輪上的力矩傳遞到傳動軸上，離合器松開后，制動器對滑塊上的模具和傳動裝置進行制動。尤其對于單行程狀態(tài)，每個行程后，壓力機內(nèi)移動和旋轉(zhuǎn)的重量都要在200~300ms短時間內(nèi)達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，離合器合上的時候，這些重量又要從零加速到工作速度。處于安全考慮，制動力是由機械彈簧力產(chǎn)生的。離合器力矩由公稱力和所要求的下止點前13~25mm的工作行程計算出來。很多年來，自身旋轉(zhuǎn)重量較小的單片離合器得到了成功的應(yīng)用（如圖10所示）。配有安全門和阻尼系統(tǒng)的氣動控制系統(tǒng)價格便宜，基本上滿足所有的技術(shù)要求，可以達(dá)到較短的開關(guān)和制動時間。但氣動離合器一直存在一個問題，即單行程壓力機開關(guān)頻率受到限制，而且離合器和制動器的磨損也給環(huán)境造成了污染，所以目前壓力機制造越來越多地采用性能更好的濕式離合制動器（如圖10所示），這種離合制動器工作介質(zhì)使用液壓油，并且配備冷卻系統(tǒng)，單位時間內(nèi)的離合制動次數(shù)得到了提高，而且不會產(chǎn)生磨損，更加便于維護。

圖10

干式分體式離合器和制動器③傳動裝置。壓力機滑塊的往復(fù)運動是通過上橫梁齒輪箱的傳動來實現(xiàn)的，其傳動形式主要有偏心傳動（如圖11所示）和多連桿傳動（如圖12所示）兩種形式。在多臺壓力機組成的串聯(lián)式?jīng)_壓線上，其中第一臺壓力機為多連桿結(jié)構(gòu)，這是由于第一工序為沖壓拉延工序，多連桿能夠提供出更優(yōu)良的運動曲線。其他壓力機通常會選擇偏心結(jié)構(gòu)。如圖13所示為傳動裝置力傳遞示意圖。3）滑塊通過相應(yīng)的速度和力的變化，傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運動由連桿傳到滑塊上，滑塊進行上下往復(fù)運動?；瑝K（如圖15所示）是壓力機上最重要的功能單元，尤其是在大型壓力機上。單臺壓力機主要應(yīng)用螺桿承受壓力，其滑塊調(diào)整量可達(dá)到600mm，以使模具空間適應(yīng)不同的模具高度（如圖16所示）。對于多工位壓力機來說，150mm的滑塊調(diào)整量已經(jīng)足夠了，所以更適合采用閉合高度較低的杯式螺桿傳遞壓力，采用制動電動機和蝸桿傳動機構(gòu)，調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到60mm/min。

圖15

滑塊

圖16

滑塊調(diào)整裝置①過載保護裝置。過載保護裝置是指壓力機的公稱力通過滑塊的液壓過載保護裝置得到了限制和保護，超過公稱力的時候，一個與加壓點組合在一起的液壓墊會在短時間內(nèi)卸載，以取得一段超載距離。②上模夾緊器。上模夾緊器主要用于將模具上模進行夾緊，其夾緊原理基本上是電氣和液壓控制。有些還和彈簧力、絲杠等機械控制機構(gòu)組合在一起，最基本的一點就是必須始終保證安全可靠。機械壓力機采用氣動的主要地方是離合器、制動器、飛輪制動器、重量平衡裝置等。在多工位壓力機上還要加上輸送凸輪的進氣裝置和橫桿傳送裝置?？諝庑枨罅枯^大的時候，就有必要使用帶有安全監(jiān)測系統(tǒng)和抽水系統(tǒng)的壓縮空氣罐。壓縮空氣的壓力一般最大為0.6MPa，高壓力網(wǎng)和壓力最高至1.6MPa的空氣壓縮機也正逐漸成為趨勢?？諝鈮嚎s設(shè)備的設(shè)計和制造都有一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，在安裝中主要使用的是“1”到“6”的鍍鋅氣體管道。較小的管道采用了鋼管和卡套式管接頭或擴口管接頭。相比較來說，液壓在機械壓力機上應(yīng)用得較少，一般應(yīng)用在液壓過載保護裝置，液壓拉深墊、移動工作臺的提升以及液壓模具的加緊裝置，所需工作油液由一個統(tǒng)一的液壓中心站提供。目前，很多機械壓力機開始逐步采用濕式離合器，其介質(zhì)為液壓油。除此之外，各種夾緊和鎖緊裝置也采用了液壓系統(tǒng)。機械壓力機上，給各潤滑點提供潤滑液的潤滑裝置是很復(fù)雜的。在應(yīng)用了分配模塊后，整個潤滑裝置得到了分解，結(jié)構(gòu)簡化了很多（如圖17所示），主要按并聯(lián)方式連在一起的漸進式分配器。通過數(shù)量調(diào)節(jié)器、數(shù)量限控、數(shù)量分配器和其他相似的器件來進行潤滑液數(shù)量的分配。在每一個分配模塊上都需要對潤滑液的流量進行監(jiān)控。為了得到良好的工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)在一個較小的范圍內(nèi)通過加熱和冷卻對潤滑液的溫度進行調(diào)節(jié)。

圖17

閥塊【提問】1.壓力機的分類？2.各類型壓力機的結(jié)構(gòu)特點？【布置作業(yè)】計算壓力機的主要參數(shù)?！究偨Y(jié)】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元4授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)三汽車沖壓生產(chǎn)線教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握剛性連接的自動線和柔性連接的自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理能力目標(biāo)：能正確分析自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：半自動沖壓生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成難點：剛性連接的自動線和柔性連接的半自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)三汽車沖壓生產(chǎn)線【復(fù)習(xí)】1.壓力機的分類？2.各類型壓力機的結(jié)構(gòu)特點？【導(dǎo)入】傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，雖然在建設(shè)初期投入相對較小，但隨著市場需求的擴大，其固有的效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等缺點越來越影響企業(yè)的發(fā)展。自動化生產(chǎn)線恰好可以讓這些問題得到解決。較高的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量以及規(guī)模生產(chǎn)條件下更低的單件生產(chǎn)成本，正是自動化沖壓生產(chǎn)線的優(yōu)點，尤其對大型車身覆蓋件生產(chǎn)而言，這些優(yōu)點更為突出。因而，現(xiàn)今主機廠一般在大型沖壓生產(chǎn)線規(guī)劃初期，就會直接考慮采用自動化?！局v授新課】一、汽車落料剪切生產(chǎn)線

汽車車身沖壓件所用鋼板大部分都是以卷料進廠，在沖壓成形前應(yīng)在剪切線上剪成所需要的尺寸與形狀。卷料剪切線可按剪切機類型和卷料輸送方式區(qū)分，其情況見表5-2、表5-3所示。圖5-39所示是汽車外板落料剪切生產(chǎn)線實例。生產(chǎn)線由卷料臺車、儲存裝置、開卷機、緩沖架、洗滌彎轉(zhuǎn)裝置、平整機、高速送料器、落料壓力機、堆料機、控制裝置組成。平整機用于卷料校平，可消除加工硬化鋼板屈服點延伸現(xiàn)象，其效果與彎曲裝置相同。高速輸送機由電力控制，最大速度為180m/min，送料精度為±0.4mm，壓力機轉(zhuǎn)速為15～60r/min。落料壓力機生產(chǎn)線除可進行卷料剪切外，還可用于大件連續(xù)加工。此外，也可在落料壓力機上安裝梯形剪切模，模具在壓力機的每一沖程中搖動，因而具備移動式梯形落料生產(chǎn)線的功能。在落料生產(chǎn)線或剪切生產(chǎn)線上已剪成的大型板料，可再用圓盤剪床或龍門剪床(圖5-40)剪成板條料。沖壓自動化生產(chǎn)線

汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化程度是汽車車身制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化主要表現(xiàn)在：坯料準(zhǔn)備，使用卷材、帶料，實現(xiàn)卷材的開卷、校平和落料自動化；大型覆蓋件，形成不同形式的沖壓自動線和機械化沖壓生產(chǎn)線；小型沖壓件，大量采用連續(xù)或自動沖模，采用高速壓力機實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的高速化；廢料排除，采用廢料處理的自動化系統(tǒng)。根據(jù)產(chǎn)量的不同，生產(chǎn)線的自動化程度也不同。半自動化生產(chǎn)線：人工上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運輸半成品件。自動化生產(chǎn)線：自動上料、取件，由傳送帶在設(shè)備間運輸半成品件。全自動化生產(chǎn)線：卷材開卷線、上料、

涂潤滑油、取件、工序件翻轉(zhuǎn)、輸送和工序件的質(zhì)量檢測等全部由程序控制或計算機控制，全生產(chǎn)線實現(xiàn)無人化生產(chǎn)。1.半自動沖壓生產(chǎn)線半自動沖壓生產(chǎn)線是指除二次加工件需人工搬運外，生產(chǎn)線上的其他裝置與設(shè)備(裝料器、卸料器)都實現(xiàn)了自動化，如圖5-41和圖5-42所示。2.沖壓自動生產(chǎn)線

沖壓自動生產(chǎn)線，按其機械結(jié)構(gòu)不同，可分為剛性連接的自動線（如圖5-43）和柔性連接的半自動生產(chǎn)線（如圖5-44）。剛性連接的自動線由一個貫通全線的剛性滑架構(gòu)成，整個滑架與壓力機同步動作，分別完成包括夾緊、進給、松開和復(fù)位等動作在內(nèi)的工作循環(huán)。這種自動線要求壓力機之間距離相等或壓力機間共位成倍數(shù)。全線的壓力機和自動傳送裝置以及出件器、翻轉(zhuǎn)器等通過統(tǒng)一的動力系統(tǒng)，自動協(xié)調(diào)動作。這種自動線的自動化程度較高，通用性較差，要有很好的定位和可靠的保險裝置。

柔性連接的半自動生產(chǎn)線調(diào)整方便、機動靈活、通用性較好，它不像剛性連接的自動線要求那么高，壓力機間距離不定相等，也不一定要求壓力機距離間隔為零件共位的倍數(shù)。這種生產(chǎn)線適用于產(chǎn)量不是非常大的情況，圖5-45是一種半自動化生產(chǎn)線的示意圖。半自動化生產(chǎn)線主要有以下兩種類型。一種類型是：人工上料、機械手取料；或部分人工上料，部分機械化上料，機械手取料。壓力機間多數(shù)是采用帶式運輸機將各工序連接起來，除卸件(取件)用各種機械手外，上料和定位基本上靠人工操作或部分靠人工操作部分機械化推進，人工定位。這種生產(chǎn)線自動化程度不同，生產(chǎn)效率懸殊也較大。另一種類型是：上、下料都用機械化裝置，但未實現(xiàn)電氣互鎖和同步系統(tǒng)，靠人工進給信號間歇操作。

如圖5-46是一種全自動生產(chǎn)線的示意圖。目前，國內(nèi)各大汽車廠的車身覆蓋件的批量生產(chǎn)均采用沖壓自動化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機。前者基本都是由單臺壓力機串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機之間零件的搬運采用機器人完成。這種通過機器人組成的自動化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動化生產(chǎn)線中，還包括自動化板料拆垛裝置。（1）板料拆垛裝置板料在進入壓力機之前，先需要將板料進行拆垛，使其形成單個板料，然后隨著整條線的工作節(jié)拍把板料送入壓力機進行沖壓。目前，汽車沖壓自動化生產(chǎn)線主要有兩種形式將板料進行拆垛；采用機械手真空吸盤的拆垛送料裝置和磁性輸送機的拆垛送料裝置。1）采用機械手真空吸盤的拆垛送料裝置如果沖壓自動化生產(chǎn)線的最大節(jié)拍為10件／min或者更高時，而且板料形狀合適的情況下，可采用機械手拆垛送料裝置。此裝置主要由一個通用機械手和一套通用端拾器組成（如圖5-47所示），通過合理布置通用端拾器真空吸盤的位置來實現(xiàn)對所有類型的板料進行拆垛。通用端拾器的吸盤通過閥島控制，在操作面板上可以根據(jù)零件的形狀來選擇使用吸盤。2）采用磁性傳送帶的拆垛送料裝置這種裝置有一個或者兩個氣缸控制的拆垛橋，拆垛橋上裝有真空吸盤和磁鐵（如圖5-48所示）。在兩條磁性輸送帶之間，真空吸盤降到料垛最上面的板料上，吸起板料并將板料傳送到磁性傳送帶上。應(yīng)用這種方式，較小的板料拆垛可以到達(dá)25件／min，較大的板料拆垛可以達(dá)到15件/min。為了使壓力機在換料垛時能夠連續(xù)工作，需要采用雙料垛。雙料垛上料系統(tǒng)在一個料垛拆完后，拆垛裝置會自動轉(zhuǎn)到其他已經(jīng)放好的新料垛上。3）清洗為了達(dá)到最好的工件質(zhì)量，需要在工件成形之前對板料進行清洗，尤其是可見的汽車車身外部覆蓋件（車門、翼子板、頂篷等）。清洗過程采用清洗液或者清洗油。安裝在清洗機前面的傳送帶將板料輸送到清洗機里面。沖壓線清洗機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與開卷落料線結(jié)構(gòu)相似，都是由一對夾送輥、一對毛刷輥以及一對擠干輥組成（如圖5-49所示）。4）對中定位板料在被自動送進模具之前，要按照所要求的板料位置對其進行對中定位。料垛上及輸送過程中板料位置不準(zhǔn)確時，通過擋塊和邊側(cè)推塊得到修正。為了在板料尺寸和形狀選擇上有更大的靈活性，可以對所有定位裝置進行編程，并且電動調(diào)節(jié)，這樣可以縮短調(diào)裝時間。另外，還有一種機器人對板料對中定位形式，當(dāng)板料經(jīng)過此區(qū)域時，對中照相機對其進行拍照并將其位置傳遞到計算機中，然后計算機將數(shù)據(jù)反饋給機器人，機器人再對其進行精確定位（如圖5-50所示）。5）自動化搬運設(shè)備沖壓自動化的工作過程從拆垛送料裝置對板料進行拆垛開始，然后是清洗、潤滑并把板料送到首臺壓力機里面進行拉深。在第一步拉深成形完成后，工件被送到后工序里面進行沖裁、彎邊或者整形等加工。沖壓自動化的末端是成品件堆垛裝置?，F(xiàn)代化的沖壓自動化線上，單個壓力機之間的工件輸送以及板料上料都是自動化的。是否采用成品自動堆垛裝置取決于不同工件的堆垛條件、工件形狀和工件大小是否相似。自動上下料系統(tǒng)有各自不同的形式，如搖臂式機械手送料裝置、微機數(shù)控（CNC）機械手送料裝置或者機器人。哪一種機械手送料裝置最適合哪一種沖壓自動化生產(chǎn)線，取決于在此線加工的工件種類、壓力機行程次數(shù)和占地面積。搖臂式機械手送料裝置由電動機通過凸輪傳動系統(tǒng)和連桿進行驅(qū)動（如圖5-51所示）。首臺壓力機模具中的頂料器把工件頂出模具，壓力機后面的送料機械手借助吸盤，把工件從壓力機里面取出來，放在過渡工位托架上。如果需要，可以在過渡工位托架上進行翻轉(zhuǎn)，然后通過下一臺壓力機的機械手送料裝置送到下一個模具工位里面。搖臂式機械手裝置的運動曲線是固定的，適用于單臺壓力機之間間距較小、中等尺寸的工件及工件種類相同的場合。此類機械手送料裝置的送料能力可以達(dá)到10～12件/min。CNC機械手送料裝置是電子控制的，有兩個可以自由編程的軸，適用于不同種類的沖壓件。傳動部分通過兩根蝸桿或者齒帶驅(qū)動的行走小車實現(xiàn)（如圖5-52所示）。這種機械手送料裝置可以把工件從模具里面取出，不需要提升裝置。采用CNC機械手送料裝置的自動化沖壓線，其產(chǎn)量可以達(dá)到每分鐘加工8~10件大型板件。無論是CNC還是搖臂式送料手送料裝置都需要過渡工位托架。過渡工位托架有三到五個可編程軸，以進行縱軸方向的工件傳送、橫軸方向和高度的調(diào)節(jié)以及另外的翻邊運動。采用機器人進行壓力機連線的優(yōu)點在于，工件在單臺壓力機之間不需要過渡存放（如圖5-53所示）。機器人的端拾器將工件從一臺壓力機的模具里面取出來，然后直接放到下一臺壓力機的模具里面去。所以每一臺壓力機只需要一個機器人而省掉了過渡工位托架。采用機器人的缺點是，重工件由于離心力較大而且傳送距離較長而不能快速輸送，所以生產(chǎn)線的產(chǎn)量很多一部分取決于工件的大小，目前的水平是6~8件／min。進一步提高自動化生產(chǎn)線的效率，德國和日本又分別研制出了橫桿式機器人（如圖5-54所示），配合高速沖壓生產(chǎn)線，將沖壓自動化線的生產(chǎn)效率提高到12~18件／min，使生產(chǎn)效率能夠達(dá)到700件/h以上。相對于傳統(tǒng)的機器人，橫桿式機器人縮短了機器人搬運沖壓件的時間，縮短了機器人的安裝時間，使壓力機的間距由6~8m縮短到5.2m。這樣不僅僅縮短了工件的搬運時間，提高了生產(chǎn)節(jié)拍，還減少了廠房建設(shè)的投資，為企業(yè)節(jié)省了大量的資金。3.坯料準(zhǔn)備的自動化和機械化毛坯準(zhǔn)備工作主要是板料剪切，如果使用的毛坯是卷材，則毛坯準(zhǔn)備工作包括開卷、落料或剪切。用來剪切板料的普通剪板機的機械化一般由升降料臺、板料的分放機構(gòu)、送料機構(gòu)、定位機構(gòu)、出料機構(gòu)和堆垛機構(gòu)等組成（圖5-55）。寬卷材是汽車車身覆蓋件生產(chǎn)中廣泛采用的種原材料形式，用寬卷材備料的工藝程序般是:開卷機開卷、多輥校平、落料壓力機落料（或切斷）和堆垛。落料開卷自動線的工作流程是：①由起重機將卷材送到開卷線的送料裝置上；②將卷材的端頭裝夾在開卷裝置上；③進行開卷，并進入多輥校平機校平；④被校平后的板料進入地坑，形成一個緩沖帶(補償環(huán))，以補償卷材在開卷校平部分連續(xù)運行和進入落料切斷沖模時的間歇動作速度的差異。在地坑的側(cè)，裝有光電反射器，當(dāng)卷材下落到坑底時，反射器給出信號使驅(qū)動開卷裝置的電動機停止工作，卷材進給中斷；當(dāng)經(jīng)幾次落料切斷后地坑中的卷材逐步上升到一定程度，光電反射器發(fā)出信號，使驅(qū)動開卷裝置的電動機起動，恢復(fù)卷材進給，開卷校平；⑤從地坑上來的板料進入向落料壓力機進給的裝置；⑥落料壓力機落料并堆垛。

目前，國內(nèi)各大汽車廠的車身覆蓋件的批量生產(chǎn)均采用沖壓自動化生產(chǎn)線或者大型多工位壓力機。前者基本都是由單臺壓力機串聯(lián)成一條生產(chǎn)線，壓力機之間零件的搬運采用機器人完成。這種通過機器人組成的自動化沖壓線，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。在自動化生產(chǎn)線中，還包括自動化板料拆垛裝置。5.廢料處理方式

大批量生產(chǎn)車身時，沖壓后的廢料處理是汽車覆蓋件生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，在較大的汽車車身生產(chǎn)工廠，由于生產(chǎn)量大，廢料多（一般占原材料的25%

~40%），一般在沖壓廠房地下設(shè)有復(fù)雜的廢料處理系統(tǒng)。廢料處理的一般過程為：

①廢料的收集。從壓力機沖模上順序下來的廢料，通常都采用由沖壓設(shè)備旁的斜槽自動經(jīng)設(shè)在壓力機前后地面上的廢料洞口下的滑槽滑入地下輸送帶上。

②由地下輸送帶將廢料送至處理車間。③用打包機打包成塊。

④將壓好的廢料塊由專用運輸車送出。圖5-56為地下沖壓廢料處理系統(tǒng)示意圖。【提問】1.汽車落料剪切生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成？2.半自動沖壓生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成？【布置作業(yè)】剛性連接的自動線和柔性連接的半自動生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成、工作原理?【總結(jié)】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元5授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務(wù)一汽車沖壓材料教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：了解了解汽車沖壓材料的基本要求；掌握汽車沖壓鋼板分類及各鋼板的材料特性和沖壓材料的成形性能能力目標(biāo)：能正確分析不同汽車沖壓鋼板的性能素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：汽車沖壓鋼板難點：汽車沖壓材料的成形性能教學(xué)地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓(xùn)室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學(xué)方法及手段常規(guī)教學(xué)□啟發(fā)式教學(xué)√現(xiàn)場教學(xué)□案例教學(xué)□問題教學(xué)√項目教學(xué)√多媒體教學(xué)□演示教學(xué)□其他教學(xué)過程設(shè)計一、復(fù)習(xí)二、導(dǎo)入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結(jié)教學(xué)后記教案用紙No授課內(nèi)容備注任務(wù)一汽車沖壓材料【復(fù)習(xí)】1.汽車落料剪切生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成？2.半自動沖壓生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成？【導(dǎo)入】【講授新課】一、汽車沖壓材料的基本要求汽車不同部位的沖壓件有不同的作用，具有不同的加工藝過程。為滿足不同部位沖壓件的作用和簡化工藝過程，對沖壓件的材料有下列要求：（1）強度高。汽車車身是能行駛的“房屋”，行駛中應(yīng)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。另外，汽車發(fā)生碰撞事故時，車身可能發(fā)生碰撞的部位應(yīng)有足夠吸收碰撞產(chǎn)生的能量的能力和防止嚴(yán)重變形的剛度，以保證駕駛?cè)撕统丝偷陌踩?。?）成形性好。制造車身覆蓋件的鋼板材料都是經(jīng)過沖壓成形的。一般情況下，鋼板材料的強度越高，成形性就越差。研究開發(fā)既有高強度又有好的成形性能的鋼板材料和其他有良好性能的金屬、非金屬材料，是目前研究汽車覆蓋件材料的重要方向。（3）質(zhì)量輕。有資料介紹，汽車的車身每減輕10%，行駛油耗就相應(yīng)減少6%～8%。油耗是汽車的重要經(jīng)濟指標(biāo)之一。減少油耗可以改善廢氣的排放，降低空氣污染。汽車質(zhì)量輕，在同樣的載荷和速度下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。（4）耐腐蝕。車身覆蓋件是暴露在大氣環(huán)境中的，車上的乘員、貨物靠車身擋風(fēng)避雨。汽車行駛中要經(jīng)受不同的地理條件和氣候環(huán)境的考驗。城市酸雨、海邊鹽霧、大漠風(fēng)沙、高原冰雪都會對車身造成損害。汽車車身耐腐蝕要求已從20世紀(jì)70年代的8年不穿孔發(fā)展到目前的12年不穿孔。（5）良好的焊接性。汽車車身是由覆蓋件焊接裝配而成。覆蓋件成品準(zhǔn)確地安放在焊接夾具上，數(shù)控操縱的點焊機器人將覆蓋件焊成左右側(cè)圍、頂蓋、地板、儀表臺上部、發(fā)動機蓋、車門行李箱等部件，然后將各部件安放在白車身整車焊接夾具上，焊成白車身。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(biāo)。覆蓋件材料具有良好焊接性是材料的重要指標(biāo)之一。（6）抗凹陷性。汽車在泥石路面上行駛時會受到泥石的迸濺，惡劣的氣象條件如冰雹、嚴(yán)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。為此要求車身覆蓋件板材有一定的抗凹陷性。（7）表面光潔易涂裝。汽車的漆膜外表都是光亮如鏡的，未經(jīng)清洗涂裝的白車身其表面也必須是平滑光順的，因為涂裝油漆不能遮蓋覆蓋件基材表面的任何微小疵痕。覆蓋件基材經(jīng)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(xiàn)其耐腐蝕和美觀的雙重功效。（8）不污染環(huán)境。覆蓋件在加工過程中最好不散發(fā)污染環(huán)境的氣體，尤其轎車車身的內(nèi)部是密閉的乘坐空間，更不允許有不良?xì)怏w散發(fā)。車廂內(nèi)所有生物或有機材料及某些有害溶劑，在汽車出廠前都應(yīng)妥善處理。（9）可以再生。汽車是大批量生產(chǎn)的商品，全世界大約每年生產(chǎn)六千萬輛汽車，同時每年報廢四五千萬輛汽車。以每輛汽車車身約0.5t計算，兩三千萬噸物資如不能回收再利用就是極大的浪費，而且還會占用大量土地，污染環(huán)境。（10）質(zhì)量均勻。汽車是大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，穩(wěn)定的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝必須有不分批次和來源而質(zhì)量、性能都均勻一致的毛坯材料作保證，否則將導(dǎo)致生產(chǎn)秩序的紊亂。質(zhì)量均勻最主要的就是板材厚度尺寸公差范圍應(yīng)盡量小，尺寸公差范圍大的坯料，對沖壓件的生產(chǎn)穩(wěn)定性有很大影響，會使成形變化不定，廢品率增大。在某些成形工序中，模具間隙根據(jù)坯料厚度確定的，尤其是校正彎曲和整形工序，坯料厚度公差對成形件的精度與模具壽命影響很大。（11）供應(yīng)渠道廣。車身是汽車的表征。汽車的動力、傳動、控制、制動、懸架、裝飾等部件都可以從專業(yè)部件生產(chǎn)廠采購成品。唯有車身，一般都是汽車廠選定毛坯材料自行生產(chǎn)。因此車身生產(chǎn)所需的毛坯材料通常都由多家企業(yè)供應(yīng)，即使某一供應(yīng)渠道受阻，也不致影響汽車的生產(chǎn)。因此汽車覆蓋件材料必須是有寬廣的供應(yīng)渠道。（12）價格合理。汽車車身成本約占整車成本的1/3。除高級豪華轎車外，汽車已是大眾化的交通工具，同時也是一種交易商品，買賣雙方都希望汽車的性價比能夠合理。一般汽車價格的組成包括材料成本和生產(chǎn)成本兩大方面，因此汽車覆蓋件材料價格高低直接關(guān)系到汽車價格，必須保證其合理性。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。汽車車身部件大都是覆蓋件，外形復(fù)雜，成形復(fù)雜，但受力不大，采用模具成形工藝，材料的成形性能就成了主要矛盾，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。產(chǎn)品設(shè)計時，通常根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板品種。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。近幾年，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種類鋼板如涂鍍層鋼板、拼焊鋼板和TRIP鋼板等，也被大量應(yīng)用到車門外板、車門內(nèi)板、車門加強板、車頂蓋、行李箱蓋板和保險杠等汽車車身零件上。

（2）汽車車廂零件對材料的性能要求。汽車車廂零件形狀不太復(fù)雜，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(xì)晶粒鋼。（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。一般選用成形性能較好的高強度鋼板、超細(xì)晶粒鋼板（強度級別在300～610MPa）和超高強度板（強度級別在610～1000MPa）。三、汽車沖壓用鋼板分類按軋制方法分，汽車沖壓用鋼板可分為冷軋鋼板和熱軋鋼板。按沖壓級別區(qū)分，則可分為普通沖壓級、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(fù)雜拉延級（ZF）、很復(fù)雜拉延級（HF）、復(fù)雜拉延級（F）、最深拉延級（Z）、深拉延級（S）和普通拉延級（P）。按強度級別區(qū)分，可分為普通強度、高強度和超高強度鋼板。汽車?yán)錄_壓用鋼板應(yīng)具有良好的焊接性能、涂漆性能和抗凹陷性能。車身是由眾多的沖壓件經(jīng)焊接而成，良好的焊接性能提高了車身的質(zhì)量；良好的涂漆性能可以獲得美觀的車身外觀質(zhì)量和提高其耐腐蝕性能，采用鍍鋅鋼板生產(chǎn)車身沖壓件是必要的。汽車在行駛中，車身要經(jīng)受沙石的碰擊，為提高車身外表件的抗凹陷性，采用烘烤硬化鋼板生產(chǎn)外表件是理想的。人們統(tǒng)稱的鋼板，包括鋼帶和鋼板兩種形式。成卷供應(yīng)的稱為鋼帶。由鋼鐵廠將鋼帶展平剪切成一定尺寸的平片，成捆供應(yīng)給用戶的鋼材稱為鋼板。同一材質(zhì)、厚度、面積的鋼帶其價格約較鋼板低10%。鋼帶的長度大，可以連續(xù)排樣，材料利用率較鋼板高，因此，使用鋼帶較使用鋼板更經(jīng)濟，更適合批量生產(chǎn)。使用鋼帶為原料的工廠必須具備開卷線。更寬一些的鋼帶，可以減少車身零件、縮短工藝流程和焊點數(shù)等優(yōu)點，我國寶山鋼鐵公司已能生產(chǎn)1800mm寬鋼板，武漢鋼鐵公司能生產(chǎn)2230mm寬鋼板，鞍山鋼鐵公司能生產(chǎn)2310mm寬鋼板。隨著汽車車身輕量化設(shè)計的要求，質(zhì)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(fù)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(yīng)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(yīng)用于車身覆蓋件的沖壓；熱軋鋼板主要應(yīng)用于車架大梁、車輪等受力大的結(jié)構(gòu)件。

1.冷軋薄鋼板目前大批量生產(chǎn)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(xué)性能和加工性，主要用于車身側(cè)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(zhì)量和焊接性能。（1）鋁鎮(zhèn)靜鋼板（08AL）08AL鋼板屬于低碳鋼，有較好的塑性，合適的強度，具有一定的時效性，在3~6個月內(nèi)使用時，不能破壞其沖壓性能。在沖制復(fù)雜零件時，因零件各部位的變形量不同，會在零件表面出現(xiàn)滑移線，嚴(yán)重地降低零件的表面質(zhì)量，這對于汽車的覆蓋件，這種現(xiàn)象是不允許出現(xiàn)的。一般要進行調(diào)質(zhì)軋制處理，消除沖壓中出現(xiàn)的滑移現(xiàn)象。綜上所述，08AL鋼板適合沖壓強度、表面質(zhì)量要求不高的、變形均勻的一般零件。而對于深沖件和復(fù)雜零件，要慎用。（2）無間隙原子鋼板（IF鋼板）轎車車身的形狀為了減少空氣阻力和外形美觀而日趨復(fù)雜，對鋼板的沖壓性能要求日益提高，因此對影響沖壓成形性能的指標(biāo)有一定要求，如高的塑性應(yīng)變比、適當(dāng)?shù)膽?yīng)變硬化指數(shù)、高的伸長率、低的屈服強度，只有符合上述要求的鋼板才能沖出形狀復(fù)雜的零件。以普通沸騰鋼為代表的第一代冷軋鋼板和以鋁鎮(zhèn)靜鋼為代表的第二代冷軋鋼板都難以完全滿足現(xiàn)代轎車沖壓件的要求。目前已能大規(guī)模生產(chǎn)的第三代冷軋無間隙原子鋼（IF鋼板）能滿足上述要求，由IF鋼衍生出的新型鋼板如IFBH鋼、IF高強度鋼、IF鍍層鋼等，再加上雙相鋼（DP鋼）和塑性變形誘導(dǎo)相變鋼（TRIP鋼），使汽車用冷軋鋼板達(dá)到了新的水平，基本上滿足了轎車生產(chǎn)的需要。

在低碳鋼中加入足夠數(shù)量的鈦后，鋼中的碳、氮間隙原子就完全被鈦固定，形成鈦碳化合物，此時鋼就成為無間隙原子鋼而具有優(yōu)異的成形性能。因鈦價格昂貴，鋼的生產(chǎn)成本太高，因此無法大批量生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代后期，真空脫氣技術(shù)的成功應(yīng)用，使得鋼中的碳、氮含量大幅度降低，而減少了鈦的用量，從而降低了IF鋼的生產(chǎn)成本。到了70年代，鋼板生產(chǎn)采用連續(xù)退火機組，大大降低了生產(chǎn)成本，又出現(xiàn)了加鈮及復(fù)合添加鈦和鈮的IF鋼，擴大了IF鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用。目前工業(yè)生產(chǎn)的IF鋼有三種，即單一加Ti的Ti-IF鋼、單一加Nb的Nb-IF鋼和同時加Ti和Nb的復(fù)合Ti-Nb-IF鋼。IF鋼板的特點。與現(xiàn)在廣泛使用的鋁鎮(zhèn)靜低碳深沖鋼比，IF鋼板在性能上最明顯的特點是優(yōu)秀的成形性能和永不時效性。

IF鋼板的應(yīng)用：

a.用于形狀復(fù)雜的沖壓件；

b.用于制造高強度的汽車車身覆蓋件；

c.作為高性能鍍鋅鋼板的基板。2.汽車用高強度鋼板

20世紀(jì)90年代初，汽車車身使用高強鋼板的比例增加到30%，減輕了車重；

90年代后期，出于碰撞安全性考慮，汽車車身增加了加強件的使用量，從而增加了車重；

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(jié)構(gòu)件使用980MPa級超高強鋼板，使用比例也在40%以上。

汽車用高強度冷軋鋼板主要用于車身零部件，大致分為3類，即內(nèi)外面板、結(jié)構(gòu)件和加強件。

（1）外板用高強度鋼板

汽車外板分為車門和側(cè)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(cè)板適用于深沖成形性要求較高的部件。

①面板零部件用鋼板

20世紀(jì)80年代后期，車門外板等部件開始使用烘烤硬化鋼板（BH），該鋼板在超低碳鋼板基礎(chǔ)上，添加Nb、C等元素，將固溶碳含量控制在很低的水平。到了90年代，采用Mn、P等元素固溶強化的340MPa級BH鋼板的抗凹性能得到了提高，并廣泛應(yīng)用于車門外板等部件。

②外部側(cè)板用高深沖鋼板

20世紀(jì)90年代前期，通過在IF鋼中添加Si、Mn和P元素，開發(fā)出強度低于440MPa級高深沖高強度冷軋鋼板。90年代后期，340MPa級IF合金化熱鍍鋅鋼板被用于汽車外部側(cè)板。

（2）車身結(jié)構(gòu)件用高強鋼板

①冷軋雙相鋼（DP鋼）

作為590～980MPa級低屈服比的高強度冷軋鋼板，DP鋼板適用于深沖型和拉延成形較難的成形部件

②冷軋塑性變形誘導(dǎo)相變鋼（TRIP鋼）

與DP鋼板相比，TRIP鋼板具有均勻延伸性較高的特性。目前，590MPa和780MPa級TRIP冷軋鋼板已被實用化。

③980MPa級冷軋鋼板

980MPa級以上的高強度冷軋鋼板主要用于保險杠和門防撞大梁等汽車零部件。

④590～980MPa級合金化熱鍍鋅（GA）鋼板

工業(yè)化的大氣腐蝕、道路融雪鹽和海洋氣氛的侵蝕使得汽車尤其是轎車的有效壽命在很大程度上取決于車身的耐腐蝕能力。因而，為提高車身緩蝕性能，用戶要求車身底部結(jié)構(gòu)零部件使用GA鋼板的呼聲越來越大。GA鋼板的高強度化主要體現(xiàn)在與高強度冷軋鋼板相比，其合金成分更高，因而，在設(shè)計鋼板成分時需考慮其點焊性。

⑤1180MPa級以上部件用超高強度冷軋鋼板

強度在1180MPa以上的超高強度冷軋鋼板主要是馬氏體組織，已有這樣的應(yīng)用案例（如1180MPa級鋼板適用于門護欄，1470MPa級鋼板加工成焊管后用于門撞擊梁）。

3.激光焊接鋼板

傳統(tǒng)汽車車身零件有分離成形和整體成形兩種成形方法。分離成形方法是利用不同的沖壓模具分別成形單個零件，然后將各個零件通過夾具裝配、焊接組成目標(biāo)總成。這種方法雖然提高了材料選擇的靈活性，但同時也增加了沖壓、裝配和焊接成本以及形狀配合誤差，并且由于定位焊時需要材料的重疊額外增加了車身的質(zhì)量。整體成形方法則是在一套沖壓模具上將一塊鋼板同時成形幾個零件（一個總成件）。

為了減輕車身質(zhì)量、提高車身的裝配精度、增加車身的剛度、降低汽車車身制造過程中的沖壓和裝配成本，減少車身零件的數(shù)目同時將其整體化是非常必要的。因而，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(chǎn)形式——拼焊板沖壓成形得以發(fā)展。

4.沖壓用熱軋鋼板

汽車用熱軋鋼板的數(shù)量很大，載貨汽車的用量約占鋼板總重量的50%，翻斗自卸車的用量更大，但轎車用熱軋鋼板的數(shù)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(jié)構(gòu)用熱軋鋼板，如Q195-Q255鋼種，08AL、15AL、

08-35

鋼和65Mn鋼等；低合金熱軋鋼板，如16MnL(含16MnREL),09MnREL、

06TiL、08TiL、

09SiVL

和寶鋼生產(chǎn)的B320L、B420L和B510L等。本節(jié)著重介紹生產(chǎn)車架和車輪的熱軋鋼板。（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(jié)構(gòu)件和安全件。載貨汽車車架用鋼如圖2-13所示。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，經(jīng)過多年的開發(fā)和應(yīng)用研究，我們對這些鋼板的工藝性能和強度性能已有深入的了解，并建立了我國汽車用熱軋高強度鋼板系列，如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（2）型車輪用鋼板車輪是汽車重要的安全構(gòu)件，它由鋼板經(jīng)過滾壓和拉延成形或由異形斷面型鋼經(jīng)滾圓、焊接、噴漆處理等一系列嚴(yán)格制造工藝而制成。無內(nèi)胎滾型車輪具有精度高、重量輕、良好的動平衡性、高的疲勞壽命以及可靠的安全性等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著國內(nèi)汽車特別是轎車生產(chǎn)的擴大，滾型車輪用鋼的用量越來越大，而且?guī)杰嚒⑿嵨惠p型貨車也采用滾型車輪，中噸位載貨汽車車輪的輪輞用異形斷面型鋼滾圓成形，輪輻用鋼板沖壓成形但也有采用鋼板滾壓成形的趨勢，因此滾型車輪用鋼板將成為汽車用鋼板的重要品種，有的鋼廠如寶鋼已將車輪用鋼板列入汽車零配件鋼板標(biāo)準(zhǔn)之中。四、沖壓材料的成形性能所謂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。在汽車上較為復(fù)雜的沖壓工藝是薄板成形工藝，沖壓材料的成形性能直接關(guān)系到成形質(zhì)量和工藝的可實現(xiàn)性。一般說來，薄板沖壓成形過程分為拉深和脹形。所謂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(chǎn)生翹曲，板料可向凹模內(nèi)自由流動，變形只發(fā)生在板料的邊緣部分；所謂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。在沖壓成形過程中，這兩種變形方式既獨立存在，又能復(fù)合在一起而形成具體的成形工藝。許多汽車生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)沖壓件的外形特征、應(yīng)變大小和特點將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。1.深拉深成形深拉深成形可制成筒形、階梯形、錐形、方盒形和其他不規(guī)則形狀的薄壁件。其中，典型的零件有汽車發(fā)動機的油底殼和車身的里門板等。當(dāng)拉深的變形抗力超過筒壁或變薄嚴(yán)重的凸模圓角附近處鋼板的抗拉強度時，拉深件將破裂。2.脹形一深拉成形脹形是指板坯的局部脹形，如零件的局部突起、凹坑、加強筋等，很多企業(yè)生產(chǎn)的汽車發(fā)動機帶輪就是采用脹形工藝由板料成形的。脹形一深拉成形時，鋼板處于雙向拉伸和拉一壓雙重應(yīng)力狀態(tài)。3.淺拉深成形淺拉深是指零件的應(yīng)變量小于10%或拉深深度小于10mm的沖壓件。當(dāng)鋼板有屈服伸長時，零件容易產(chǎn)生滑移線或因應(yīng)變量小引起零件剛性不足，容易產(chǎn)生凹坑。4.彎曲成形彎曲成形工藝應(yīng)用廣泛，大多數(shù)沖壓件均需彎曲成形，用以增加零件剛性、連接等，它是汽車沖壓件最常見的沖壓成形方式。彎曲成形有兩種：一種為直線彎曲，另一種為曲線彎曲。彎曲成形的特點為平面應(yīng)變，但曲線彎曲時，還存在拉伸和壓縮應(yīng)變。5.翻邊成形在毛坯的平面或曲面部分，使毛坯沿一定的曲線翻成豎立邊緣的工藝叫翻邊。翻邊工藝經(jīng)常用以加強零件剛性、連接其他件或焊接裝配，它可分為內(nèi)凹翻邊和外凸翻邊。翻邊成形時在翻口邊緣易被拉裂。6.沖壓成形類別與成形性能指標(biāo)的關(guān)系所有沖壓件都是鋼板經(jīng)塑性變形獲得的，因此與材料成形性能指標(biāo)有直接關(guān)系。衡量冷軋鋼板成形性能的指標(biāo)很多，以往不論以什么方式成形，一律用強度、伸長率和杯突值來衡量。汽車沖壓件的成形方式往往是多種成形的組合，這增加了尋找成形類別與性能指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的復(fù)雜性。零件成形方式不同，要求鋼板的成形性能指標(biāo)也不一樣，尋找零件成形類別與鋼板性能指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系非常重要。它對合理選用材料，充分發(fā)揮材料的潛力和優(yōu)化沖壓工藝以及指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)均有借鑒作用。沖壓成形類別與成形性能指標(biāo)的關(guān)系見表2-13?！咎釂枴?.了解汽車沖壓材料的基本要求。2.了解汽車各部件對材料的性能要求。【布置作業(yè)】1.汽車沖壓鋼板分類及各鋼板的材料特性。2.沖壓材料的成形性能?！究偨Y(jié)】授課方案授課教師課程名稱汽車制造工藝技術(shù)1單元6授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第