《汽車制造工藝技術(shù)》課件 模塊二 項(xiàng)目六 任務(wù)1 汽車焊接概述、車身焊接材料和車身結(jié)構(gòu)

模塊二汽車焊裝工藝項(xiàng)目六任務(wù)1汽車焊接概述

車身焊接材料和車身總成一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)

（1）焊接的概念、焊接方法分類；

（2）汽車車身金屬材料和非金屬材料的特性；（3）汽車車身總成結(jié)構(gòu)組成。2.能力目標(biāo)（1）具備描述焊接概念、焊接方法的分類；（2）具備汽車車身焊接材料特性分析能力。

3.素質(zhì)思政目標(biāo)

安全意識(shí)、規(guī)范操作、艱苦奮斗、吃苦耐勞、精益求精的思政精神二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：汽車車身金屬材料和非金屬材料的特性；2.教學(xué)難點(diǎn)：汽車車身總成結(jié)構(gòu)組成。CONTENTS目錄2焊接概念、焊接方法分類1汽車車身結(jié)構(gòu)3汽車車身焊接材料5/27

1.概述汽車沖壓件質(zhì)量缺陷種類？

2.分析汽車沖壓安全防護(hù)？復(fù)習(xí)一6/27新課導(dǎo)入二

汽車焊裝工藝是汽車生產(chǎn)制造過程中的重要部分，是汽車制造四大工藝中特殊過程之一。沖壓工藝成型薄板沖壓件，剛性不足、容易變形，只有焊接成車身殼體后，才有較強(qiáng)剛性。

7/27新課導(dǎo)入二

公元前3000多年埃及出現(xiàn)了鍛焊技術(shù)。公元前2000多年中國(guó)的殷朝采用鑄焊制造兵器。公元前200年前，中國(guó)已經(jīng)掌握了青銅的釬焊及鐵器的鍛焊工藝。近代焊接技術(shù)是從1885年出現(xiàn)碳弧焊開始。

8/27（一）焊接與焊接工藝

1.焊接的概念

焊接是指通過加熱、加壓，或兩著并用，并且用填充材料（有時(shí)也可不用），使焊件達(dá)到原子結(jié)合狀態(tài)的一種方法。被結(jié)合的兩個(gè)物體可以是各種同類或不同類的金屬非金屬，也可以是一種金屬與一種非金屬。但是，目前工業(yè)中應(yīng)用最普遍的還是金屬之間的結(jié)合。

講授新課三9/27

要把兩個(gè)分離的金屬焊件連接在一起，從物理本質(zhì)上來看就是要使這兩個(gè)焊件連接表面上的原子拉近到金屬晶格距離，即0.3~0.5nm。一般情況下材料表面總是不平整的，另一方面金屬表面存在著氧化膜和其他污物，阻礙著兩分離焊件表面原子間的接近。因此，焊接過程的本質(zhì)就是通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程克服這兩個(gè)困難，使兩個(gè)分離焊件表面的原子接近到晶格距離而形成結(jié)合力。

講授新課三10/272.焊接在現(xiàn)代工業(yè)中的地位

在工業(yè)生產(chǎn)中采用的連接方法主要有可拆連接和不可拆連接兩大類。螺釘、鍵、銷釘?shù)冗B接方式屬于可拆連接，用于零件的裝配和定位工作。不可拆連接有鉚接、焊接和粘接等幾種方式，用于金屬結(jié)構(gòu)或零件的制造。焊接方法易于保證焊接結(jié)構(gòu)等強(qiáng)度的要求，相對(duì)來說工藝比較簡(jiǎn)單，加工成本也比較低廉，所以焊接方法得到了廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展。

講授新課三11/27（二）焊接方法分類

目前，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法已達(dá)百余種。根據(jù)它們的焊接過程特點(diǎn)可將其分為熔焊、壓焊、釬焊三大類，每大類又可按不同的方法細(xì)分為若干小類。

講授新課三12/27

1.熔焊

將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱為熔焊。實(shí)現(xiàn)熔焊的關(guān)鍵是要有一個(gè)能量集中、溫度足夠高的局部熱源。常見熔焊：電弧焊、氣焊法、鋁熱焊、電渣焊、激光焊。

講授新課三13/27

2.壓焊

焊接過程中，必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱)以完成焊接的方法稱為壓焊。按所施加焊接能量的不同，壓焊的基本方法分為電阻焊(包括點(diǎn)焊、縫焊、凸焊、對(duì)焊)、摩擦焊、超聲波焊、擴(kuò)散焊、冷壓焊、爆炸焊和鍛焊等。

講授新課三14/27

3.釬焊

采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接焊件的焊接方法稱為釬焊。釬焊時(shí)，通常要清除焊件表面污物，增加釬料的潤(rùn)濕性，這就需要采用釬劑。按熱源不同可分為火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、電阻釬焊、鹽浴釬焊。也可按釬料熔點(diǎn)不同分為硬釬焊（熔點(diǎn)450oC以上）和軟釬焊（熔點(diǎn)在450oC以下）兩類。

講授新課三15/27講授新課三16/27（三）車身焊接材料

汽車車身所使用的主要材料為金屬，約占車身總重量的99.5%

，目前主流車型使用的金屬以鋼材為主，中高級(jí)轎車的個(gè)別覆蓋件采用鋁合金材料。普遍認(rèn)為車身使用的鋼板越厚，車身的安全系數(shù)就越高。在20世紀(jì)80年代，轎車上普遍采用2mm厚的鋼材，安全性能并不高。到21世紀(jì)初至今，轎車上普遍采用0.8-1.5mm厚的板材，同時(shí)，在各項(xiàng)碰撞檢測(cè)中表現(xiàn)越來越好。

講授新課三17/27講授新課三18/27

1.車身用金屬材料

隨著汽車的發(fā)展對(duì)環(huán)保的要求，車身的質(zhì)量越來越輕，安全性能越來越高，普通的鋼材已不能適應(yīng)汽車發(fā)展的需要。在車身上開始大量應(yīng)用不同種類的新材料，如高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼、鋁合金、塑料件等。新材料的大量應(yīng)用使車身板件性能發(fā)生了非常大的改變。

講授新課三19/27（1）金屬材料的主要性能

主要性能是指機(jī)械性能和工藝性能。

1）金屬的機(jī)械性能=力學(xué)性能。力學(xué)性能是指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。

①強(qiáng)度；②疲勞；③塑性；④韌性；⑤硬度。

講授新課三20/272）金屬材料的工藝性能。工藝性能指金屬材料在加工過程中所表現(xiàn)出來的性能，即接受加工難易程度的性能。①鑄造性；②切削加工性；③焊接性；④可鍛性；⑤沖壓性；

⑥熱處理工藝性。

講授新課三切削加工性焊接性21/27

講授新課三沖壓性可鍛性熱處理性22/27

2.車身用金屬材料種類（1）熱軋鋼板和冷軋鋼板

熱軋鋼板是在800℃以上的高溫下軋制的，它的厚度一般在1.6~8mm之間，用于制造汽車上要求強(qiáng)度高的零部件，例如車底橫梁、縱梁、車身內(nèi)部鋼板、底盤零件等。

冷軋鋼板是由熱軋鋼板經(jīng)過酸洗后冷軋變薄，經(jīng)過退火處理后得到的。由于冷軋鋼板是在較低的溫度下軋制的，它的厚度精度高，一般厚度為0.4~1.4mm。大多數(shù)整體式車身都采用冷軋鋼板制成。

講授新課三23/27

高強(qiáng)度鋼的種類：①高強(qiáng)度低合金鋼。高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)又稱回磷鋼，通過在低碳鋼中加入磷來提高鋼的強(qiáng)度。例如前后縱梁、門檻板、保險(xiǎn)杠面板、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)筋和車門立柱。②高抗拉強(qiáng)度鋼。高抗拉強(qiáng)度鋼(HSS)又稱Si-Mn固溶體淬火鋼。這種鋼增加了硅、錳和碳的含量使抗拉強(qiáng)度提高。③超高強(qiáng)度鋼。如：高塑性鋼、雙相鋼、多相鋼、硼鋼和鐵素體—貝氏體鋼等。

高強(qiáng)度鋼在現(xiàn)代車身上的應(yīng)用：

講授新課三24/27

3.特殊金屬板在車身中的應(yīng)用①防銹鋼板。防銹鋼板的表面有一層鍍層，鍍層的種類有鍍鋅、鍍鋁和鍍錫。

鍍鋅和鍍鋁比鋼板容易腐蝕，而鍍錫防腐蝕能力則比鋼板好。鍍鋅鋼板對(duì)堿性環(huán)境的防腐性能要好于酸性環(huán)境，一般用于車身鋼板；而鍍鋁鋼板對(duì)酸性環(huán)境的防腐性能要好于堿性環(huán)境，一般用于排氣管護(hù)板；鍍錫鋼板則用于燃油箱。

講授新課三25/27②不銹鋼。不銹鋼板是一種鉻、鎳合金碳鋼，碳鋼的含鉻量大約為12%，在車身上主要用于一些豪華車的外裝飾部件。③夾層制振鋼板。夾層制振鋼板在其表面或中間覆有塑膠，夾層制振鋼板用在下隔板或乘坐室隔板。④鋁合金?，F(xiàn)在鋁合金應(yīng)用于車身外部裝飾件，現(xiàn)在車身結(jié)構(gòu)件也可以全部用鋁合金來制造，例如奧迪A6、別克GL8等發(fā)動(dòng)機(jī)罩用鋁合金制造。

講授新課三26/27車身應(yīng)用最廣泛的是鍍鋅鋼板。鋼板表面有鋅，空氣不能直接和鋼板接觸。當(dāng)銹蝕情況出現(xiàn)時(shí)，鋅先于鋼板生銹，且只在表面形成薄薄的涂層，不向內(nèi)部延伸，從而得到保護(hù)。車身用的鍍鋅鋼板有單面鍍鋅和雙面鍍鋅兩種，雙面鍍鋅鋼板一般用在車身的下部板件，如車地板、擋泥板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等部位，這些部位經(jīng)常接觸腐蝕物質(zhì)，需要重點(diǎn)防護(hù)。單面鍍鋅一般用在不經(jīng)常接觸腐蝕物質(zhì)的部件，如車身上部的板件。

講授新課三27/27

2.車身非金屬材料

（1）汽車用玻璃汽車用玻璃有安全和外觀兩方面的要求。汽車玻璃要有良好的光學(xué)性能，還要有良好的耐磨性、耐熱性、耐光性?，F(xiàn)在的風(fēng)窗玻璃都做成整體一幅式的大曲面型，上下左右都有一定的弧度?，F(xiàn)在汽車上應(yīng)用的安全玻璃有夾層玻璃、鋼化玻璃、區(qū)域鋼化玻璃和特殊功能玻璃等類型。

講授新課三28/27

2.車身非金屬材料

（1）汽車用塑料

1）塑料的組成。塑料是以合成樹脂為基體，并加入某些添加劑制成的高分子材料。它在一定溫度、一定壓力下可以塑造成各種形狀的部件。

①合成樹脂。合成樹脂是塑料的主要成分。工程上常用的合成樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂和聚氯乙烯、聚苯乙烯等。講授新課三29/27

②添加劑。為了改善塑料的性能，擴(kuò)大其使用范圍。它包括填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑和著色劑等。③填料。填料主要起強(qiáng)化作用，同時(shí)也能改善或提高塑料的某些性能。加入云母、石棉粉、氧化硅可以增加塑料的電絕緣性、耐熱性、硬度和耐磨性。

增塑劑用于提高塑性的可塑性和柔性。

穩(wěn)定劑可以提高塑料在光和熱作用下的穩(wěn)定性，以延緩老化。

固化劑可以促使塑料在加工程中硬化。

著色劑可以使塑料制品的色彩美觀。講授新課三30/27（2）塑料的分類和特性①塑料的分類。按其熱性能不同，可分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類。②塑料的主要特性優(yōu)點(diǎn)：a.質(zhì)量輕；b.化學(xué)穩(wěn)定好；c.電絕緣性好；d.吸振性和消聲性好。缺點(diǎn)：力學(xué)性能較低；耐熱性較差；導(dǎo)熱性差；容易吸水；易老化、易燃燒、溫度變化時(shí)尺寸穩(wěn)定性差等。③塑料在汽車中的應(yīng)用。常用于制作各種結(jié)構(gòu)零件、耐磨減磨零件、隔熱防振零件等。講授新課三31/273.汽車用橡膠

橡膠是一種高分子材料，如輪胎、車門窗密封條、風(fēng)扇傳動(dòng)帶、緩沖墊、油封、制動(dòng)皮碗等。（1）橡膠的基本性能①極高的彈性；②良好的熱可塑性；③良好的黏著性；④良好的絕緣性。（2）橡膠在汽車中的應(yīng)用輪胎，用于車門、車窗的密封條；各種膠管、膠帶；減震配件以及耐油配件等。

講授新課三32/274.汽車用黏合劑黏合劑又稱黏結(jié)劑，它是將兩種材料黏結(jié)在一起，或填補(bǔ)零件裂紋、空洞等缺陷的材料。黏合劑具有較高的黏結(jié)強(qiáng)度和良好的耐水、耐油、耐腐蝕、電絕緣等性能，修復(fù)零件具有工藝簡(jiǎn)單，連接可靠，成本低，不會(huì)引起零件變形、內(nèi)部組織發(fā)生變化等優(yōu)點(diǎn)。（1）環(huán)氧樹脂黏合劑；（2）酚醛樹脂黏合劑。（3）氧化銅黏合劑。

講授新課三33/27（四）汽車車身總成結(jié)構(gòu)

講授新課三34/27車身總成又叫白車身總成，是指焊裝生產(chǎn)任務(wù)完結(jié)后的最終交付產(chǎn)品，是由車身各分總成通過既定工藝連接而成的。車身總成是車身下部總成(地板總成)與左右側(cè)圍總成、頂蓋等通過定位焊、激光焊以及結(jié)構(gòu)膠連接后，并將左前門、左后門、右前門、右后門、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、行李艙蓋以及左右前翼子板總成通過螺栓緊固聯(lián)接安裝完成之后的產(chǎn)品。

講授新課三35/27講授新課三36/27通過下圖所示，可以直觀地了解車身結(jié)構(gòu)的基本組成。

講授新課三37/27

1.白車身下部總成結(jié)構(gòu)

白車身下部總成又叫做底板總成。底板總成在整個(gè)車身結(jié)構(gòu)安全性、承載能力中起到關(guān)鍵作用。底板總成包括由左右前縱梁組成的發(fā)動(dòng)機(jī)艙分總成、左右后縱梁組成的后底板分總成、乘員艙的承載主體前底板分總成以及車身橫向力均勻分配的關(guān)鍵部件左右門檻板。

講授新課三38/27

1.白車身下部總成結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)艙分總成由左右前縱梁與前圍板組合而成，其中左右前縱梁為主體骨架，前圍板起連接作用并使之成為類平行四邊形的固定框架，提高了框架的穩(wěn)定性。左右前縱梁承載著發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池等轎車內(nèi)較重的零部件。在汽車出現(xiàn)碰撞的過程中,左右前縱梁又是縱向力的主要承受對(duì)象，約7%的縱向力會(huì)由左右前縱梁來承擔(dān)，要具有足夠的強(qiáng)度來承載車身及重要零部件的重量，又要具備足夠的吸能效果。

講授新課三39/27

1.白車身下部總成結(jié)構(gòu)

后底板分總成由左右后縱梁與后底板面板組合而成，左右后縱梁為主體骨架，后底板面板起連接作用并使之成為類平行四邊形的固定框架，提高了框架的穩(wěn)定性。后縱梁的主要作用是為車身后部的重量承載，為后副車架的安裝支撐。

講授新課三40/27

1.白車身下部總成結(jié)構(gòu)

前底板分總成由前底板面板與車身座椅橫梁連接而成，單獨(dú)的前底板分總成并不具備很強(qiáng)的剛性，但在底板總成上，它連接了發(fā)動(dòng)機(jī)艙分總成與后底板分總成，并由左右門檻板起到加強(qiáng)作用后，因此前底板就具有了很強(qiáng)的承載能力。

講授新課三41/27

1.白車身下部總成結(jié)構(gòu)

前底板分總成由前底板面板與車身座椅橫梁連接而成，單獨(dú)的前底板分總成并不具備很強(qiáng)的剛性，但在底板總成上，它連接了發(fā)動(dòng)機(jī)艙分總成與后底板分總成，并由左右門檻板起到加強(qiáng)作用后，因此前底板就具有了很強(qiáng)的承載能力。

講授新課三42/27

2.白車身骨架結(jié)構(gòu)總成白車身骨架總成是由車身底板總成與左右側(cè)圍總成通過頂棚總成連接而成，連接后形成腹腔型，腹腔的四周各具有高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件相連形成結(jié)構(gòu)框架。從外形上看，汽車外觀輪廓已基本形成，但僅完成車身以確保乘員安全為目的的結(jié)構(gòu)性。

講授新課三43/27

2.白車身骨架結(jié)構(gòu)總成側(cè)圍分總成由側(cè)圍外板、側(cè)圍內(nèi)板及其他結(jié)構(gòu)件連接而成，它是4個(gè)車門安裝的支撐基礎(chǔ)。側(cè)圍既定的車身尺寸內(nèi)預(yù)留盡量大的乘員空間，導(dǎo)致側(cè)圍的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以細(xì)、長(zhǎng)、薄為主。一般側(cè)圍外板采用0.6~0.8mm厚鍍鋅鋼板進(jìn)行加工，側(cè)圍內(nèi)板采用1~2mm厚的鋼板進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)在對(duì)乘員保護(hù)要求較高的駕駛?cè)思扒芭懦丝臀恢檬褂酶邚?qiáng)度鋼板。

講授新課三44/27

2.白車身骨架結(jié)構(gòu)總成

汽車車身側(cè)圍總成中單側(cè)有3個(gè)立柱，從前往后依次為前柱(A柱)、中柱(B柱)和后柱(C柱)，SUV和MPV等部分車型還有另外一根立柱D柱。立柱除了有支撐車身頂棚、保證車身車頂強(qiáng)度的共同作用外，立