现代车身制造优秀PPT.ppt

5)材料利用率高材料利用率高 冲压加工可做到少废料甚至无废料生冲压加工可做到少废料甚至无废料生产，可以充分利用边角余料。产，可以充分利用边角余料。6)制件表面质量好制件表面质量好 冲压过程中材料表面不受破坏，因冲压过程中材料表面不受破坏，因此制件表面质量好。此制件表面质量好。7)易于实现机械化或自动化易于实现机械化或自动化 冲压操作简洁，又是冷态冲压操作简洁，又是冷态加工，有利于实现机械化或自动化。加工，有利于实现机械化或自动化。由于冲压加工具有上述优点，所以在车身制造中占有特由于冲压加工具有上述优点，所以在车身制造中占有特别突出的地位。车身的绝大多数零件都是用冲压方法制造别突出的地位。车身的绝大多数零件都是用冲压方法制造的。特殊是大型车身覆盖件，由于其形态困难，尺寸大，的。特殊是大型车身覆盖件，由于其形态困难，尺寸大，表面质量要求高，接受冲压工艺来制造是其它任何加工方表面质量要求高，接受冲压工艺来制造是其它任何加工方法都无法比拟的。法都无法比拟的。缺点：冲压模具制造技术要求高、制造周期较长、成本缺点：冲压模具制造技术要求高、制造周期较长、成本高，因而冲压加工在单件和小批量生产中的应用受到高，因而冲压加工在单件和小批量生产中的应用受到定定的限制。的限制。（2）冲压工序的基本分类）冲压工序的基本分类 由于冲压零件的形态、尺寸、精度要求、生产由于冲压零件的形态、尺寸、精度要求、生产批量、材料性能等不同，各生产厂家的生产条件批量、材料性能等不同，各生产厂家的生产条件各异，因此在生产中接受的冲压方法是多种多样各异，因此在生产中接受的冲压方法是多种多样的。依据材料的变形特点及现行的习惯，冲压的的。依据材料的变形特点及现行的习惯，冲压的基本工序可分为分别工序和成形工序两大类。基本工序可分为分别工序和成形工序两大类。分别工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相分别工序是使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分别，同时使冲压件分别断面的质量满足确定互分别，同时使冲压件分别断面的质量满足确定的要求。成型工序是使冲压毛坯在不发生破坏的的要求。成型工序是使冲压毛坯在不发生破坏的条件下产生塑性变形，以得到要求的制件形态和条件下产生塑性变形，以得到要求的制件形态和尺寸精度。车身冲压中常见的一些冲压加工方法尺寸精度。车身冲压中常见的一些冲压加工方法及特点见表。及特点见表。分别工序：1)冲裁2)剪切3)修边4)剖切成型工序：1）拉延2）弯曲3）翻边4）缩口5）涨形5.2 车身冲压用材料车身冲压用材料（1）材料的质量和冲压性能）材料的质量和冲压性能 要求汽车车身覆盖件材料既要在运用上保证有要求汽车车身覆盖件材料既要在运用上保证有足够的强度和刚性，又要在生产工艺上必需满足足够的强度和刚性，又要在生产工艺上必需满足冲压工艺的要求。冲压工艺的要求。为了提高覆盖件的工艺性，为了提高覆盖件的工艺性，方面应提高冲方面应提高冲压件的结构工艺性来改善冲压过程的变形条件，压件的结构工艺性来改善冲压过程的变形条件，以降低对材料的质量要求；另一方面应选择具有以降低对材料的质量要求；另一方面应选择具有适当冲压性能的材料，以适应冲压过程的变形要适当冲压性能的材料，以适应冲压过程的变形要求，保证制件质量求，保证制件质量 材料的冲压性能：指材料对各种冲压加工方法材料的冲压性能：指材料对各种冲压加工方法的适应实力。冲压性能好的材料是便于加工、简的适应实力。冲压性能好的材料是便于加工、简洁得到高质量的冲压件，生产率高，模具消耗低洁得到高质量的冲压件，生产率高，模具消耗低等。等。影响板料冲压性能的能量指标主要是机械性能，此外还有化学成分、影响板料冲压性能的能量指标主要是机械性能，此外还有化学成分、金相组织、表面质量和尺寸精度等。金相组织、表面质量和尺寸精度等。1）机械性能指标及其对冲压性能的影响）机械性能指标及其对冲压性能的影响 延长率延长率和匀整延长率和匀整延长率u 延长率延长率是材料试样在拉伸试验中被拉断时的长度是材料试样在拉伸试验中被拉断时的长度l与原长度与原长度l0的的差与原长度的比值，即差与原长度的比值，即 (l-l0)/l0100 延长率是延长率是个衡量材料塑性的指标个衡量材料塑性的指标 匀整延长率匀整延长率u是试样在拉伸试验中受到的拉应力达到强度极限是试样在拉伸试验中受到的拉应力达到强度极限b(试样起先出现局部的颈缩）的延长率。试样起先出现局部的颈缩）的延长率。一般状况下，冲压成形都是在板料的匀整变形范围内进行，即一般状况下，冲压成形都是在板料的匀整变形范围内进行，即板料的拉应力大于或等于屈服极限而小于或等于强度极限，因此，板料的拉应力大于或等于屈服极限而小于或等于强度极限，因此，u对于冲压性能有更干脆的意义。对于冲压性能有更干脆的意义。u表示了板料产生匀整塑性变形的实力，可用来间接地表示伸表示了板料产生匀整塑性变形的实力，可用来间接地表示伸长类变形的极限变形程度长类变形的极限变形程度u越高，板料的冲压变形实力就越强。越高，板料的冲压变形实力就越强。困难曲面的车身覆盖拉延件要求材料具有较高的匀整延延长率。困难曲面的车身覆盖拉延件要求材料具有较高的匀整延延长率。屈强比 屈强比是材料的屈服极限s与强度极限b的比值。较小的屈强比对几乎全部的冲压成形都是有利的。屈强比较小，说明材料的s较小或b较大。s较小时，材料塑性变形所须要的应力小，能充分变形，弯曲件回弹变形小，拉延件起皱的趋势小，b较大时，冲压件不易裂开，有利于提高极限变形程度 硬化指数硬化指数n n 常用金属材料在常温下的塑性变形过程中要出现硬化效常用金属材料在常温下的塑性变形过程中要出现硬化效应，使材料机械性能的强度指标增加，塑性指标应，使材料机械性能的强度指标增加，塑性指标(延长率延长率和断和断面收缩率面收缩率)降低。降低。材料在塑性变形中，变形抗力材料在塑性变形中，变形抗力(即每一瞬间的屈服应力即每一瞬间的屈服应力)随变形程度的变更可用硬化曲线来表示。随变形程度的变更可用硬化曲线来表示。在冲压生产中，常常用指数曲线来近似表示硬化曲线，在冲压生产中，常常用指数曲线来近似表示硬化曲线，其数学表达式为其数学表达式为式中，式中，材料的真实应力；材料的真实应力；材料的真实应变；材料的真实应变；C C系数；系数；n n硬化指数硬化指数 C C和和n n的值都取决于材料的种类和性能，可用试验方法的值都取决于材料的种类和性能，可用试验方法得到。得到。硬化指数表示在塑性变形中材料的硬化程度。硬化指数表示在塑性变形中材料的硬化程度。n n值大，值大，表示材料的变形抗力随变形的进展而增大的速度高。因此，在表示材料的变形抗力随变形的进展而增大的速度高。因此，在同样的条件下，同样的条件下，n n值大的材料在冲压成形中不易出现局部的集中值大的材料在冲压成形中不易出现局部的集中变形和破坏，使变形匀整稳定，增大极限变形程度。变形和破坏，使变形匀整稳定，增大极限变形程度。材料硬化对冲压性能也有不利的影响。硬化的结果使材料硬化对冲压性能也有不利的影响。硬化的结果使须要的变形力增大，还限制了毛坯进一步变形。引起开裂所须要的变形力增大，还限制了毛坯进一步变形。引起开裂所以，有时须要在后续工序之前增加中间退火工序以消退硬化。以，有时须要在后续工序之前增加中间退火工序以消退硬化。板厚方向性系数板厚方向性系数r r 板厚方向性系数板厚方向性系数r r是板料是板料试样试样在拉伸在拉伸试验试验中中试样试样延延长长率率为为2020时时的的宽宽度度应变应变BB与厚度与厚度应变应变tt之比。之比。r=B/t=ln(B/B0)/ln(t/t0)r=B/t=ln(B/B0)/ln(t/t0)B0 B0、B B 分分别别表示表示变变形前后的形前后的试样宽试样宽度度 t0 t0、t t 分分别别表示表示变变形前后的形前后的试样试样厚度厚度 由于在板料平面不同方向上所取由于在板料平面不同方向上所取试样试样r r值值不同，通常取板料不同，通常取板料r r值值为为 r=(r0+r90+2r45)/4 r=(r0+r90+2r45)/4 也可称也可称为为平均板厚方向性系平均板厚方向性系数。数。r0 r0、r90r90、r45r45分分别别表示在板料方向上与表示在板料方向上与纵纵向（向（轧轧制方向）成制方向）成00、9090、4545方向上的方向上的试样试样的的r r值值。r r表示板料在受表示板料在受单单向拉向拉应应力作用力作用时时，板平面方向上的，板平面方向上的变变形和厚形和厚度方向上得度方向上得变变形的相形的相对难对难易程度。易程度。r=1r=1的材料叫各向同性材料。一般的材料叫各向同性材料。一般金属材料金属材料r1r1。当当r1r1时时，板料在平面方向上比厚度方向更，板料在平面方向上比厚度方向更简洁变简洁变形所以形所以r r大大的材料，厚度的材料，厚度变变薄量小，拉延薄量小，拉延过过程中在板料平面内的程中在板料平面内的压缩变压缩变形比形比较简较简洁洁，起，起皱皱的的趋趋向降低，可使拉延极限向降低，可使拉延极限变变形程度增大，有利于拉延形程度增大，有利于拉延过过程程的的稳稳定性和定性和产产品品质质量提高。量提高。板平面方向性板平面方向性 在板料平面内不同方向上裁取的试样，在拉伸试在板料平面内不同方向上裁取的试样，在拉伸试验中所测得的机械性能可能不验中所测得的机械性能可能不样。板料平面内的机械性样。板料平面内的机械性能与方向有关的性质称为板平面方向性由于板料机械性能与方向有关的性质称为板平面方向性由于板料机械性能的各项指标中，板厚方向性系数能的各项指标中，板厚方向性系数r r对冲压性能的影响比对冲压性能的影响比较明显，所以在冲压生产中都用较明显，所以在冲压生产中都用 r r来表示板平面方向性的来表示板平面方向性的强弱强弱 r r是板料平面内不同方向上板厚方向性系数是板料平面内不同方向上板厚方向性系数r r的差的差值值 r=(r0+r90-2r45)/2r=(r0+r90-2r45)/2 式中式中r0r0、r90r90、r45r45分别是板料上与纵向分别是板料上与纵向(轧制方轧制方向向)成成00、90 90 、45 45 方向上的板厚方向性系数。方向上的板厚方向性系数。板平面方向性对冲压变形和冲压件质量都是不利板平面方向性对冲压变形和冲压件质量都是不利的它使拉延件在口部形成突耳，它使毛坏变形分布不匀的它使拉延件在口部形成突耳，它使毛坏变形分布不匀整，局部变形程度加大，从而导致总体的极限变形程度减整，局部变形程度加大，从而导致总体的极限变形程度减小，还可能使冲压件形成不等壁厚。因此，应尽量降低板小，还可能使冲压件形成不等壁厚。因此，应尽量降低板料的料的 r r值值2）化学成分对冲压性能影响）化学成分对冲压性能影响 材料的化学成分与冲压性能有亲密的关系。材料的化学成分与冲压性能有亲密的关系。钢中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑钢中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑性降低，脆性增加，导致冲压性能变差，其中含碳量对材性降低，脆性增加，导致冲压性能变差，其中含碳量对材料的塑性影响最大。料的塑性影响最大。含碳量不超过含碳量不超过0.05-0.15%的低碳钢具有良好的塑性，的低碳钢具有良好的塑性，车身覆盖件多接受这种塑性较好的低碳优质钢车身覆盖件多接受这种塑性较好的低碳优质钢 含硅量在含硅量在0.37%以下时硅对钢的塑性影响不大，但超过以下时硅对钢的塑性影响不大，但超过这一数值，即使含碳量很低也会使钢板变的又硬又脆。车这一数值，即使含碳量很低也会使钢板变的又硬又脆。车身用钢板含硅量小于身用钢板含硅量小于0.03%.磷在低碳钢中能明显改善磷在低碳钢中能明显改善r值，含磷量应限制在值，含磷量应限制在0.1%以下，避开冷脆性和对焊接性的不利影响。以下，避开冷脆性和对焊接性的不利影响。硫在钢中与锰或铁结合后，以硫化物的形态出现，严硫在钢中与锰或铁结合后，以硫化物的形态出现，严峻影响钢材的热轧性能，促使条状组织产生，也使塑性降峻影响钢材的热轧性能，促使条状组织产生，也使塑性降低。低。3）金相组织对冲压性能影响）金相组织对冲压性能影响 钢板金相组织的晶粒大小干脆影响冲压性能。钢板金相组织的晶粒大小干脆影响冲压性能。晶粒大小不匀整引起变形不均，大晶粒易变形，晶粒大小不匀整引起变形不均，大晶粒易变形，而小晶粒难于变形，简洁引起裂纹；板料表面粗而小晶粒难于变形，简洁引起裂纹；板料表面粗大的晶粒在冲压成形时变形大，易在表面留下粗大的晶粒在冲压成形时变形大，易在表面留下粗糙的糙的“桔皮桔皮”，影响制件表面质量，心部细小的晶，影响制件表面质量，心部细小的晶粒变形小，使钢板的塑性降低，简洁使冲压件产粒变形小，使钢板的塑性降低，简洁使冲压件产生开裂等缺陷；通过严格的退火工艺使生开裂等缺陷；通过严格的退火工艺使Fe3C呈圆呈圆球状或扁球状且匀整分布在铁素体中，可降低其球状或扁球状且匀整分布在铁素体中，可降低其对深冲性能的影响；限制夹杂物的数量及形态，对深冲性能的影响；限制夹杂物的数量及形态，以削减对冲压性能的影响。以削减对冲压性能的影响。4）板料的尺寸精度和表面质量对冲压性能的影响）板料的尺寸精度和表面质量对冲压性能的影响 板料的尺寸精度对冲压性能影响最大的是板料的厚度板料的尺寸精度对冲压性能影响最大的是板料的厚度公差。确定的冲压模具凸、凹模间隙适应于确定的毛坯厚公差。确定的冲压模具凸、凹模间隙适应于确定的毛坯厚度。厚度超差，则影响产品质量，板料过薄则间隙难以限度。厚度超差，则影响产品质量，板料过薄则间隙难以限制；板料过厚会拉伤制件表面，缩短模具寿命，甚至损坏制；板料过厚会拉伤制件表面，缩短模具寿命，甚至损坏模具或设备。模具或设备。板料的表面质量也是影响冲压过程的因素之一，对冲板料的表面质量也是影响冲压过程的因素之一，对冲压用板料的表面有以下要求：压用板料的表面有以下要求：表面光滑表面光滑 表面不应有气泡、缩孔划痕、麻点、裂表面不应有气泡、缩孔划痕、麻点、裂纹、结疤、分层等缺陷。否则在冲压变形过程中，缺陷部纹、结疤、分层等缺陷。否则在冲压变形过程中，缺陷部位就可能因应力集中而引起裂开。位就可能因应力集中而引起裂开。表面平整表面平整 假如板料表面不平整，在剪切或冲压时简假如板料表面不平整，在剪切或冲压时简洁因定位不稳而出现废品；在冲裁过程中会因板料变形绽洁因定位不稳而出现废品；在冲裁过程中会因板料变形绽开而破坏模具；在拉延时可能使压料不匀整和影响材料流开而破坏模具；在拉延时可能使压料不匀整和影响材料流向而引起开裂或起皱。向而引起开裂或起皱。表面无锈表面无锈 假如板料表面有锈，不仅对冲压不利、损假如板料表面有锈，不仅对冲压不利、损伤模具，而且还影响后续的焊接、涂漆工序的正常进行。伤模具，而且还影响后续的焊接、涂漆工序的正常进行。（2）车身冲压用钢板的类型）车身冲压用钢板的类型 1）按钢的品质分类）按钢的品质分类 按钢的品质分，常用的冲压用钢板有一般碳素钢、优质碳素结构按钢的品质分，常用的冲压用钢板有一般碳素钢、优质碳素结构钢以及汽车专用的具有较高冲压性能的低合金高强度钢板钢以及汽车专用的具有较高冲压性能的低合金高强度钢板 2）按钢板的拉延长级别分类）按钢板的拉延长级别分类 厚度为厚度为414mm的热轧钢板的拉延级别分为：的热轧钢板的拉延级别分为：S深拉延级深拉延级 P普遍拉延级普遍拉延级 W冷弯成型级，用于简洁压弯。冷弯成型级，用于简洁压弯。厚度小于厚度小于4mm的热轧和冷轧薄钢板的拉延级别分为三级：的热轧和冷轧薄钢板的拉延级别分为三级：Z最深拉延级；最深拉延级；S深拉延级；深拉延级；P一般拉延级一般拉延级 厚度小于厚度小于2mm的深冲压用冷轧薄钢板和钢带一般用于冲压汽车车的深冲压用冷轧薄钢板和钢带一般用于冲压汽车车身困难的覆盖件。拉延级别分为三级：身困难的覆盖件。拉延级别分为三级：ZF用于冲制拉延最困难的零件；用于冲制拉延最困难的零件；HF一用于冲制拉延很困难的零件；一用于冲制拉延很困难的零件；F用于冲制拉延困难的零件。用于冲制拉延困难的零件。上述三类钢板的拉延级别从高到低排列依次为：上述三类钢板的拉延级别从高到低排列依次为：ZF-HF-F-Z-S-P-W