1、汽车车身制造新技术及工艺汽车车身制造工艺及新技术概述u 汽车车身冲压工艺u 汽车车身的装焊工艺u 汽车车身涂饰工艺u 汽车车身制造新技术第一节第一节 汽车车身冲压工艺汽车车身冲压工艺一一.车身冲压件的工艺特点及冲压工艺的分类车身冲压件的工艺特点及冲压工艺的分类定义：冲压是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形和 分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件（冲压件）。类别：分离工序和成形工序分离工序：将冲压件或毛坯在冲压过程中沿一定的轮廓相互分离，分离断面要满足一定的断面质量要求 表1-1 车身制造工艺中常用的分离工序成形工序：板
2、料在不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，获得所要求 的形状及尺寸的零件表1-2 车身制造工艺中常用的成形工序 典型的冲压成型工序：拉延、翻边、弯曲、胀形。复杂冲压件的成形，板料的变形往往是几种基本成形工序的复杂组合。图1-1 典型的冲压成形工序图1-2 复杂的冲压成形工序 二二.冲压毛坯准备冲压毛坯准备车身冲压件的毛坯准备工作：除锈、排样、剪切下料。1、除锈分类除锈分类 1）物理除锈：手工除锈、（铲、刮、刷、擦等）机械除锈（喷砂、抛丸、机械打磨）2）化学除锈：即酸洗除锈，目的在于用适当浓度的酸液与板料毛坯表面 的锈蚀起化学反应而将其溶解掉，使板料表面重现金属光泽。2、排样、排样 当冲压件的毛
3、坯从板料上剪切下料时要进行排样。排样时需要考虑因素：（1）尽量减少废料，提高材料利用率；（2）保证制作质量，单向弯曲应按弯曲线与板材轧制方向垂直剪裁；双向弯曲件曲线应按板材轧制方向45度剪裁。（3）尽量做到剪切连续，操作安全，劳动强度低。3、剪切下料剪切下料 按排样图将钢板剪切成各种各样形式的冲压件毛坯。冲裁的定义：冲裁的定义：利用冲裁模在压力机上使板料的一部分与另一部分离的冲压利用冲裁模在压力机上使板料的一部分与另一部分离的冲压 分离工序。分离工序。包括：包括：可分为三个阶段，见 表 1-31）弹性变形阶段2）塑性变形阶段 3）断裂阶段表1-3 冲裁过程及冲裁后断面2.冲裁间隙对冲裁件质量影
4、响及间隙选择冲裁间隙对冲裁件质量影响及间隙选择 1)冲裁间隙：是指凹模凸模刃口工作部分尺寸之差。(a)间隙过小；间隙过小；(b)间隙合适；间隙合适；(c)间隙过大间隙过大 图图1-3 间隙大小对冲裁件质量的影响间隙大小对冲裁件质量的影响 1-断裂带断裂带;2-光亮带光亮带;3-圆角带圆角带;2)冲裁间隙大小的影响:冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力大小、模具寿命冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力大小、模具寿命因此，选择合适的间隙同时保证间隙的匀，是保证制件质量的重要因素。见图 1-3。3)冲裁间隙的确定原则：保证冲裁件质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。新模具采用最小合理保证冲裁件质量和尺
5、寸精度的前提下，使模具寿命最高。新模具采用最小合理间隙间隙Zmin。（见表。（见表 1-4）表1-4 冲裁模双面间隙四四.弯曲弯曲 弯曲工艺的定义：将板料、管料和型材弯成具有 一定的曲率、一定角度和形状 的冲压工序称作弯曲。图图1-4几种典型的弯曲件几种典型的弯曲件a-模具压弯模具压弯;b-滚弯滚弯;c-折弯折弯;d-拉弯拉弯图图1-5 弯曲件的加工形式弯曲件的加工形式弯曲方法：压力机上用弯曲模压力机上用弯曲模压弯压弯折弯机上进行折弯机上进行折弯折弯滚弯机上进行滚弯机上进行滚弯滚弯拉弯设备上进行拉弯设备上进行拉弯拉弯1.弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点表表1-5 板料弯曲变形工艺过
6、程分析板料弯曲变形工艺过程分析1)弯曲变形过程分为四个阶段 2)弯曲变形特点 变形区部位变形区部位：主要在弯曲件的圆角部分，正方形网：主要在弯曲件的圆角部分，正方形网格变成了扇形格变成了扇形 变形特点：变形特点：应变中性层纤维长度不变，外侧区伸长，应变中性层纤维长度不变，外侧区伸长，内侧区缩短内侧区缩短 变形区厚度变化变形区厚度变化：相对弯曲变形：相对弯曲变形r/t 较小时，板料厚较小时，板料厚度变薄度变薄图图1-6 弯曲前后坐标网弯曲前后坐标网格的变化格的变化图图1-7 弯曲时毛坯断面形状的变化弯曲时毛坯断面形状的变化 板料宽度影响：板料宽度影响：宽板（宽板（B/t3）弯曲时横断面几乎不）弯
7、曲时横断面几乎不变；窄板（变；窄板（B/t3）弯曲时原矩形断面变成了扇形）弯曲时原矩形断面变成了扇形2.弯曲变形中的质量弯曲变形中的质量1)弯曲件弯裂与防止措施弯曲件弯裂与防止措施 当当r/t值减小到使外层纤维的拉伸变形超过材料值减小到使外层纤维的拉伸变形超过材料所允许的变形程度时，外层纤维将会出现裂纹，所允许的变形程度时，外层纤维将会出现裂纹，即弯裂现象，图即弯裂现象，图1-8所示为板料的弯裂。所示为板料的弯裂。图图1-8 冲裁表面对弯曲冲裁表面对弯曲 件质量的影响件质量的影响克服弯裂现象的措施：要选用要选用表面质量好、无缺陷表面质量好、无缺陷的材料做弯曲件的毛坯；的材料做弯曲件的毛坯；设计
8、弯曲件时，应使工件设计弯曲件时，应使工件弯曲半径大于其最小弯曲半径弯曲半径大于其最小弯曲半径（r件件rmin）。）。若需要（若需要（r件件rmin），则应两次弯曲；），则应两次弯曲；弯曲时，应尽可能使弯曲时，应尽可能使弯曲线与材料的纤维方向垂直弯曲线与材料的纤维方向垂直。对于需要双向弯曲。对于需要双向弯曲 的工件，应可能使弯曲线与纤维方向成的工件，应可能使弯曲线与纤维方向成45的角；的角；弯曲时毛刺易引起应力集中使工件开裂，应把弯曲时毛刺易引起应力集中使工件开裂，应把毛刺毛刺放在弯曲内侧。放在弯曲内侧。2）弯曲件的回弹与防止措施回弹是弯曲件质量的主要问题之一回弹是弯曲件质量的主要问题之一2）弯
9、曲件的回弹与防止措施：）弯曲件的回弹与防止措施：回弹是弯曲件质量的主要问题之一回弹是弯曲件质量的主要问题之一 任何一种塑性变形，在外载作用下，其弯曲产生的变形都由塑性变形和弹性变形两部分组成。当外载卸除后，弯曲件的塑性变形保留下来，而弹性变形则完全消失，这时弯曲件会发生于加载时完全相反的变化，与模具相应形状不一致，这种现象称之为弯曲件的回弹。（见图1-9）图图1-9 弯曲件回弯曲件回弹现象弹现象材料的机械性能，相对弯曲半径r/t，弯曲力和弯曲件的形状及模具间隙等。影响回弹的因素：减少回弹的措施：补偿法根据弯曲件的回弹趋势和回弹量的大小，修正凸模 或凹模工作部分的形状或尺寸，使工件的回弹量得到补
10、偿。校正法弯曲成形终了时，坯料与模具贴合后，对坯料施加一定的附加压力以校正弯曲变形区。(见图1-11)选择合适材料及改进零件局部结构见（图1-10)图图1-11 减小回弹的措施减小回弹的措施图图1-10 在弯曲变形区压制加强在弯曲变形区压制加强筋筋3）弯曲件的偏移及防止措施：弯曲件的偏移及防止措施：在弯曲过程中，板料沿凸模圆角滑移时，因板料各边摩擦力不等，有可能使板料向一侧偏移，而造成弯曲件边长不合要求（见图1-12）。图1-12 制件弯曲时的偏移现象防止偏移的措施：防止偏移的措施：拟定工艺方案时，可将弯曲件不对称形状组合成对称形状，然后再切开（见图1-13）。在模具设计时采用压料装置（见图1
11、-14）。要设计合理的定位板(外形定位)或定位销（见图 1-15）。图1-13 克服偏移措施(1)图1-14 克服偏移措施(2)图1-15 克服偏移措施(3)五五.拉延（拉深）拉延（拉深）v 定义：拉延是利用拉深模将已冲裁好的平面毛坯压制成各种形状的开口空心零件。v 特征：拉延所使用的模具与冲裁模具不同，凹模和凸模无锋利刃口；具有较大圆角半径；拉延间隙稍大于 板料的厚度以有利于金属的流动。v 拉深件类型：圆筒形、梯形、球形、锥形、盒形 和其它不规则的开口空心零件。a-圆筒形零件;b-带凸缘的筒形零件;c-阶梯形零件;d-锥形零件;e-抛物线零件;f-球形零件;g-盒形零件;h-复杂曲面形状零件
12、图图1-16 拉深成形的各种零件拉深成形的各种零件v拉深时五个区域应力应变分析1）凸缘区域凸缘区域 应力状态：径向受拉，切向受压 变形状态：径向伸长，切向压缩 变形区厚度变化：板料厚度增加，凸缘外边缘处板厚增加至最大 凸缘区域应力:sr为拉，sq及st为压（无压料装置时st为零）凸缘区域应变:er为伸长，eq为压缩，et为伸长(无论有无压料装置时)2）凹模圆角区凹模圆角区 应力状态：径向受拉，切向和厚向受压 变形状态：径向伸长，切向压缩，厚向减薄图图1-17圆筒形拉延件各成形区域圆筒形拉延件各成形区域3）壁筒区域壁筒区域 应力应变状态：轴向受拉的单向应力状态；轴向伸长、厚度变化(筒下部减薄、上
13、部增厚)的平面应变状态。4)凸模圆角区域凸模圆角区域 特点：经历两次弯曲，受到凸模圆角顶压和成形力拉伸作用，减薄严重 应力状态：径向受拉，切向和厚向受压 变形状态：径向和切向伸长，厚向压缩，材料减薄严重，危险断面特点：为低应力小变形区应力应变状态：切向、径向受拉的平应力状态；切向、径向拉伸、厚度压缩的三维应变状态5)筒底区域筒底区域图图1-18 圆筒形件拉深时的应力与应变圆筒形件拉深时的应力与应变六六.车身覆盖件的拉延工艺车身覆盖件的拉延工艺1.车身覆盖件的工序车身覆盖件的工序落料工序拉深工序修边工序翻边工序冲孔工序获得拉延工序所需的毛坯外形形成覆盖件所需形状（关键工序）切除拉延件的工艺补充部
14、分完成覆盖件的竖边成形加工覆盖件上的孔洞2.覆盖件的拉延特点覆盖件的拉延特点（1）成形要求：覆盖件分块大，形状复杂，空间曲面及其上的棱线、筋条、凸台尽 可能在一次拉延中成形。（2）防止起皱和拉裂措施：覆盖件形状复杂，深度不匀且又不对称，压料面积小，需 要采用拉深筋来加大进料阻力；或是利用拉深筋的合理布置，改善毛坯在压料圈 下的流动条件，使金属流动趋于均匀，有效防止起皱和拉裂。（3）压料力要求：覆盖件的拉延不仅要求一定的拉延力，还要求在拉延过程中具有 足够的、稳定的压料力。双动压力机：压料力可达到拉延力的双动压力机：压料力可达到拉延力的65%70%（4）表面保护和润滑：为减少拉深时板料与凹模和压
15、料圈的摩擦，降低材料内应 力以避免破裂和表面拉毛的现象，常在压料表面涂抹特制的润滑剂。3.车身覆盖件的拉延工艺分析车身覆盖件的拉延工艺分析 选定拉延方向，就是确定工件在模具中的三向坐标（x，y，z）位置。拉伸方向的合理性是拉延工艺合理性的前提。其应符合以下原则：其应符合以下原则：（1）保证凸模能够进入凹模不产生负角。）保证凸模能够进入凹模不产生负角。上：凸模不能进入凹模下：凸模能进入凹模图图1-19 覆盖件的凹形覆盖件的凹形决定拉深方向决定拉深方向（2）工艺补充面）工艺补充面 在拉延本体外，另增添的必要材料称为工艺补充面，它直接影响到抗延成形，及拉延后修边、整形、翻边等工序。确定工艺补充部分考
16、虑的问题 拉深深度尽可能浅 尽量采用垂直修边 工艺补充部分尽量小(a)(b)(c)(d)(e)图图1-20 工艺补充部分的种类工艺补充部分的种类(3)压边面压边面 压边面指板料在凹模圆角以外的法兰部分，由工件本体部分或工艺补充部分组成，其应是平面或曲率较小的曲面，不允许有大的起伏或拐点。在拉伸成形的过程中，压边面的材料被逐渐拉入凹模腔内，转化为覆盖件形状。压边面与凸模形状保持一定几何关系，保证在拉伸过程中板料处于张紧状态，并能平稳地包拢凸模，防止起皱破裂。（4）工艺切口）工艺切口工艺切口的作用：用于冲压较深的局部突起或鼓包所需材料的补充。设置工艺切口的条件：必须在容易破裂的区域附近设置工艺切口
17、，且该切口又必须在拉深件的修边线以外，以便在修边工序中切除。(a)上后围成形部位工艺切口布置；上后围成形部位工艺切口布置；(b)门内板成门内板成形部位工艺切口布置形部位工艺切口布置图图1-21 工艺孔和工艺切口工艺孔和工艺切口（5）拉深筋）拉深筋作用：冲压件在拉深时，因工件的形状不规则各处变形差异很大，所以需要用拉深筋来控制和调节板料各段流入凹模的阻力。拉深筋的种类：拉深筋、拉深槛图图1-22 拉深筋拉深筋图图1-23 拉深拉深槛槛（6）定位方式）定位方式 冲压件在模具中必须有准确合理的定位，它直接影响冲压件的冲压精度。（7）拉延间隙）拉延间隙（8）工艺弧形）工艺弧形 拉延间隙是保证压边圈与凸
18、模有一定的尺寸距离，从而使板料通过拉延间隙流入凹模中。工艺弧形是对零件预先给予增加一定的拱形，就是说对零件的原始形状进行某些改变。七七.冲压生产的机械化和自动化冲压生产的机械化和自动化 车身零件的冲压生产的机械化和自动化程度是衡量汽车车身制造技术水平的重要标志重要标志之一。全自动化冲压生产线全自动化冲压生产线是在自动化单机的基础上，配置工序间零件输送装置、是在自动化单机的基础上，配置工序间零件输送装置、翻转（或转位）装置、废料排除装置等由控制装置统一协调各单机和各种装置的翻转（或转位）装置、废料排除装置等由控制装置统一协调各单机和各种装置的动作，使各工件按规定的程序自动地逐步进入各种冲压工位，
19、全部冲压成型而被送出。动作，使各工件按规定的程序自动地逐步进入各种冲压工位，全部冲压成型而被送出。1、压力机单机机械化和自动化、压力机单机机械化和自动化v特点特点安装自动化上、下料装置安装自动化上、下料装置图1-25 接件机械手图1-26 气动摇臂式机械手2、压力机自动化生产线、压力机自动化生产线 压力机自动化生产线是由折垛系统（板料上料装置）、清洗喷油装置、料坯对中装置、压力机的上、下料机械手、双动压力机与单动压力机之间的翻转装置、单动压力机之间的输送装置等组成。图图1-27 刚性连接自动冲压线刚性连接自动冲压线图图1-28 机械装置由压力机驱动机械装置由压力机驱动的柔性自动冲压线的柔性自动
20、冲压线3、坯料自动化生产线、坯料自动化生产线 毛坯准备工作主要是剪切下料。毛坯准备工作主要是剪切下料。如果使用卷料毛坯，就要在开卷如果使用卷料毛坯，就要在开卷设备上进行开卷、校平、剪切等设备上进行开卷、校平、剪切等工作。工作。1-送料装置；送料装置；2、3-开卷装开卷装置；置；4-多辊校平机；多辊校平机；5-落料落料压力机；压力机；6、7-送料机构；送料机构；8-堆垛机构；堆垛机构；9-下料地坑；下料地坑；10-缓冲带；缓冲带；11-门式框架门式框架图图1-30开卷落料自动线开卷落料自动线1-升降台；升降台；2-带有抓取机构的可移式板料放置装置；带有抓取机构的可移式板料放置装置；3-机机动滚道
21、；动滚道；4-送进装置；送进装置；5-剪板机；剪板机；6-防板料下沉磁力滚道；防板料下沉磁力滚道；7-下料机构；下料机构；8-下料转换机构；下料转换机构；9-坯料起重运输小车坯料起重运输小车图图1-29 板料剪切机械化生产线板料剪切机械化生产线二、坯料准备的自动化和机械化二、坯料准备的自动化和机械化v板料剪切板料剪切 卷料开卷卷料开卷1-送料装置；送料装置；2、3-开卷装开卷装置；置；4-多辊校平机；多辊校平机；5-落料落料压力机；压力机；6、7-送料机构；送料机构；8-堆垛机构；堆垛机构；9-下料地坑；下料地坑；10-缓冲带；缓冲带；11-门式框架门式框架图图1-32开卷落料自动线开卷落料自
22、动线1-升降台；升降台；2-带有抓取机构的可移式板料放置装置；带有抓取机构的可移式板料放置装置；3-机机动滚道；动滚道；4-送进装置；送进装置；5-剪板机；剪板机；6-防板料下沉磁力滚道；防板料下沉磁力滚道；7-下料机构；下料机构；8-下料转换机构；下料转换机构；9-坯料起重运输小车坯料起重运输小车图图1-31 板料剪切机械化生产线板料剪切机械化生产线第二节第二节 汽车车身的装焊工艺汽车车身的装焊工艺一一.车身的焊接方法车身的焊接方法 汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由数百个薄板冲压件，经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成。基本焊接方法：电阻点焊CO2 气体保护焊螺柱焊惰性气体保护焊
23、钎焊激光焊接 图1-33 轿车白车身结构 焊接的实质是利用局部加热或加压，使被连接的金属熔化或进入塑性状态，焊接的实质是利用局部加热或加压，使被连接的金属熔化或进入塑性状态，促成被连接处金属原子相互渗透并接近促成被连接处金属原子相互渗透并接近0.30.5mm的金属晶格距离，完全利用的金属晶格距离，完全利用金属原子间的结合力把两个分离的金属板件连接起来。金属原子间的结合力把两个分离的金属板件连接起来。图1-34 点焊原理图1.点焊的优点及原理点焊的优点及原理（1）定义：点焊是将工件装配成搭接接头置于两电极之间压紧、通电，利用电阻热能熔化母材，形成焊核，是热-机械（力）联合作用的焊接过程。（2）优
24、点：与熔焊方法相比，电焊为内部热源，其冶金过程简单，且加热几种，热影响区域小，易于获得优质焊接接头 与铆接比，节省金属，减轻结构质量，这对高速 运行的轿车十分重要。焊接过程中无弧光、无有害气体、无噪声，劳动 条件好。点焊过程机械化、自动化程度高，可提高生产效率，减轻作业者劳动强度。适合自动生产线的要求。图1-35 点焊焊接前和点焊焊接后点 焊 四 个 焊 接 程 序加 压 程 序焊 接 程 序维 持 程 序休 止 程 序 （3）点焊循环的原理 1）预压。点焊时，将待焊的板件搭接起来，置于上、下电极之间，然后施加一定的电极压力，将板件压紧。2）焊接。闭合开关K，接通焊接变压器，电流流经被焊板件。
25、板件的内部电阻成为形成焊点的主要热源，焊件与焊件接触表面被加热到熔化温度，并逐渐向四周扩大行成熔核。3）锻压。就是把焊接电流断开后，仍保持足够大的电极压力使电极继续对熔核进行挤压使之变形，形成致密的核心，同时熔核冷却形成焊点。4）休止。在休止时间内，升起电极，移动板件或电极，准备进行下一个点的焊接。图1-36 点焊的四个程序2.点焊工艺规范参数点焊工艺规范参数（2）焊接电流：焊接电流是最重要的点焊参数。焊接时流经焊接回路的电流称为焊接电流。点焊时I一般在万安培（A）以内。点焊时应选用接近C点处，抗剪强度增加缓慢，越过C后由于飞溅或工件表面压痕过深，抗剪 强度会明显降低。点焊的主要工艺参数：电阻
26、，焊接电流，焊接时间，焊接压力，电极和电极加头，焊接工件等。（1）电阻R图1-37 影响焊接效果因素图1-38 不同材料电阻图1-39 焊接强度和电流关系（3）焊接时间 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互为补充选用强条件还是弱条件，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率，但对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都仍有一个上、下限，超过此限，将无法形成合格的熔核。（4）电极压力电极压力对两电极间总电阻R有显著影响，随着电极压力的增大，R显著减小。此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的产热的减少，因此，焊点强度总是随着电极压力的增大而降低，在增大电极压
27、力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性。电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。（5）强规范和弱规范 强规范：大电流，短时间。弱规范：小电流，长时间。图1-40 电极压力和焊接 强度的关系（6）焊接直径电极直径增大，电极接触面积也增大，通过的电流密度变小，同时散热效果增强，引起焊点加热不够，造成板件焊点强度下降，故应按推荐值和试焊情况来确定。（7）其他 选择点焊工艺参数时可以采用计算方法或查表的方法，无论采用哪种方法，所选择出来的工艺参数都不可能是十分精确和合适的。即只能给出一个大概的 范围，具体的工作
28、还需经实测和调试来获得最佳规范。序板厚电极直径焊接压力通电时间焊接电流备 注号mmmmNSA11.06100020000.200.406000800021.26100025000.250.5070001000031.36150035000.250.5080001200042.08250050000.350.6090001400053.08500080000.601.00140001800064.010600090000.801.20150002000075.0118000100000.901.50170002400086.01310000140001.202.002000026000表表1-6
29、 点焊工艺参数表点焊工艺参数表3.点焊的质量控制点焊的质量控制（1）焊件的表面清理。机械清理：喷砂、砂轮或砂纸打磨等 化学清理：酸洗除锈、碱洗脱脂和钝化等（2）零件装配 车身覆盖件装配时易产生的缺陷是间隙过大和位置错移，均造成制作焊后变形或应力过大。若两焊件的间隙过大，实际焊接压力减小，飞溅倾向增强，焊核尺寸和焊接强度的波动加大，焊接区的变形增加。故装配焊隙(0.50.8)mm（3）点焊分流与焊点间距点焊分流定义：点焊时，不经过焊接区，未参加形成焊点的那部分电流。点焊分流危害：使焊接区电流密度降低，造成未焊透、焊核畸变等缺陷。故应尽量采取措施，减少分流的影响影响分流的因素：焊点间距、零件材料、
30、表面状态、和装配等。在能保证联接强度的条件下，焊点间距应以较大为好，这样减少焊点，减少分流有利于提高焊接的质量。4.点焊设备点焊设备（1）固定式点焊机 单点式单点式 多为通用设备；多点式多点式 一般为专用设备。基本结构基本结构供电系统供电系统：变压器和焊机的二次回路（低电压、高电流）。加压系统加压系统：提供焊接的电极压力。有脚踏式加 压机构、电极凸轮加压机构、气压式加压机构。焊具部分焊具部分：机臂、电极夹持器、电极。冷却系统冷却系统：冷却电极、变压器。图图1-41 DN2-200型电焊机构造型电焊机构造图图1-42 多点焊机构造示意图多点焊机构造示意图（2）移动式电焊机移动式电焊机有缆式 变压
31、器与焊钳分离。手持部分较轻便。无缆式 将变压器与焊钳合在一起。图1-43 有缆式电焊机图1-44 无缆式电焊机二二.CO2气体保护焊气体保护焊1.焊接过程焊接过程 盘状焊丝由送丝机经软管送到焊枪的导电嘴。电源分别连接焊枪和焊件。焊丝靠近工件，产生电弧，工件形成熔池，焊丝熔化；同时，气瓶的CO2经预热、干燥、减压，从喷嘴喷出，隔离空气与熔池和电弧。2.优点优点1）生产率高2）成本低3）焊接质量高4）操作简单5）适用范围广3.缺点缺点 设备较复杂；不能在有风处工作；弧光辐射强；飞溅较大。图1-45 CO2气体保护半自动焊接设备示意图三三.装焊夹具与车身装焊生产线装焊夹具与车身装焊生产线1.对车身装
32、焊夹具的基本要求1）保证焊件焊后能获得正确的 几何形状和尺寸2）便于操作3）考虑导电、绝缘4）制造工艺性好5）能用样件、样架来进行校正 2.工件的定位定位基准的选择：曲面外形 曲面上经过整形的平台 工件经拉延和压弯形成的台阶 经修边的窗口和外部边缘 装配用孔和工艺孔图1-46 孔定位结构图 1,2 工件；3-定位板图1-47 曲面定位 3.工件的夹紧 夹紧的目的夹紧的目的：1）使工件的定位基准与定位元件紧密接触；2）保持工件位置在焊接工程中不变动。夹紧力的数目夹紧力的数目：对于每一个定位部位一般都应有夹紧力。夹紧力的作用点夹紧力的作用点：夹紧力的作用点已般应落在定位元件上，当工件刚性很好时，也
33、可以落在几个定位元件所组成的平面内；选择夹紧力的作用点时还要考虑工件的自由伸缩。夹紧钳夹紧钳：车身装焊夹具中常用的装置。图1-48 驾驶室总成定位夹紧示意图图1-49 常用的夹紧机构四四.车身总成装焊夹具车身总成装焊夹具一次性装配定位夹具一次性装配定位夹具 一次定位夹紧就可完成车身总成的全部焊接工作。易保证装焊质量；结构复杂。又分为固定式夹具和随行夹具。多次性装配定位夹具多次性装配定位夹具 二台以上夹具，分别完成部分装焊工作。夹具结构简单；易产生装配误差。图图1-50 随行夹具随行夹具 图图1-51 EQ140驾驶室总装随行夹具驾驶室总装随行夹具五五.焊装车间生产的机械化和自动化焊装车间生产的
34、机械化和自动化 在车身的制造过程中，纯焊接工程通常只占25%35%，其余时间均为焊接前的准备、装配、零件的运输等。因此，为了提高效率应逐步提高制造过程机械化机械化和自动化和自动化的水平。第三节第三节 汽车车身涂装工艺汽车车身涂装工艺一一.概述概述 涂装的定义涂装的定义：涂装是指将涂料均匀覆在车身覆盖件表面上并干燥成膜的 工艺。涂装的作用涂装的作用：1）保护作用保护作用 隔离各种腐蚀物质及紫外线，防止锈蚀。2）装饰作用装饰作用 给对汽车外观赋予色彩、图案、光泽。3）标志作用标志作用 专用汽车（警车、消防车、救护车、工程车等）辨识标志。4）其他作用其他作用 密封、隔热、隔声、防振、防石击。二二.车
35、身用涂料的组成车身用涂料的组成1.按成膜情况分为按成膜情况分为：2.按其作用分为按其作用分为：3.按在途膜中的状态按在途膜中的状态 分为分为：主要成膜物质；次要成膜物质；辅助成膜物质。粘结剂（固着剂）；其他材料。固体成分 稀料成分三三.车身用底漆车身用底漆 底漆是直接涂布在经过表面处理的车身表面上的第一道漆，是整个涂层的基础，它对车身的防锈蚀和整个图层的经久耐用起着主要的作用。底漆必须具备下列特性：底漆必须具备下列特性：1）附着力强；2）有良好的防锈能力、耐腐蚀性和耐水性（耐潮湿性）；3）有较高的机械强度和适当的弹性；4）有良好的施工性。汽车车身常用底漆：汽车车身常用底漆：表1-7 汽车车身涂
36、装常用底漆四四.车身用中间层涂料车身用中间层涂料 中间层涂料中间层涂料 指介于底漆层与面漆层之间的图层涂料。主要功能主要功能 改善平整度，为面漆创造良好的基底，以提高整个涂层的装饰性。应用应用 对于装饰性要求高的汽车车身，有时采用几种中间层涂料。对于表面平整度较好，装饰性要求又不太高的汽车车身，常不采用中间涂层，以简化工艺。中间层涂料应具有以下特性：中间层涂料应具有以下特性：1）与底漆、面漆层配套良好）与底漆、面漆层配套良好 涂层的结合力强，硬度配套适中，不被面 漆的溶剂所咬起。2）具有填平性）具有填平性 能消除被涂漆表面的划纹等微小缺陷。3）打磨性能好打磨性能好 打磨时不沾砂纸，在湿打磨后，
37、能得到平整光滑的表 面，并能高温烘干。4)耐潮湿性好耐潮湿性好 不应引起图层起泡。中间层涂料的种类中间层涂料的种类 主要是环氧树脂、胺基醇酸树脂和醇酸树脂漆。五五.车身用面漆车身用面漆面漆面漆:是汽车多层涂层中最后图层用的涂料。它用以提高汽车的装饰性、耐候性耐潮湿性和抗污性。对汽车用面漆的要求：对汽车用面漆的要求：1）外观装饰性；2）耐候性；3）硬度和抗崩裂性；4）耐潮湿性和防腐蚀性；5）施工性。六六.汽车车身涂装工艺汽车车身涂装工艺1.涂饰的基本体系涂饰的基本体系 涂三层烘三次（3C3B）底漆涂层烘干中间涂层烘干面漆烘干涂三层烘二次（3C2B）底漆涂层中间涂层烘干面漆烘干涂三层烘一次（3C1
38、B）底漆涂层中间涂层面漆烘干涂两层烘两次（2C2B）底漆涂层烘干面漆烘干2.常用的涂漆工艺常用的涂漆工艺涂底漆：喷涂、浸涂、电泳涂漆（电泳涂漆一般只用于喷底漆）涂中间涂层：喷涂、粉末喷涂。涂面漆：喷涂、经典喷涂。3.涂装工艺举例涂装工艺举例为涂三层烘三层体系预清洗碱液脱脂水洗表面调整磷化水洗（二次）阴极 泳涂漆水洗（四次）烘干底漆打磨喷中涂（两道）晾置 烘干中涂打磨喷面漆（二道）烘干检查。东风公司的雪铁龙（富康）轿车的涂装工艺东风公司的雪铁龙（富康）轿车的涂装工艺：4.涂装线涂装线封闭，保证清洁度；工件自动传送。图1-52 全喷淋预处理工艺示意图 第四节第四节 车身制造新技术车身制造新技术 国
39、外汽车企业在车身设计制造方面广泛采用最先进的设计制造技术进行全新开发和超前开发，使得创新车型越来越多，车身开发周期越来越短。轻量化设计、模块化设计和绿色设计是车身设计的发展方向，而智能化、精密化和敏捷化是车身制造技术的主要发展趋势。一车身冲压新技术一车身冲压新技术 车身冲压技术发展新趋势：冲压技术模块化、亚毫米冲压技术和特种成型技术等。模块式冲压加工系统模块式冲压加工系统：一般由一台带有控制功能模块式冲压的压力机、卷材带材送进装杆、带材矫正机及可编程进给装置等构成。系统在运行时可进行冲模横向位移、带材进给定位、冲模重复运行及自动调整下工步等多项功能。由于采用可编程冲压，该系统能柔性地适应生产需
40、求，在相同带材上进行不同工件及批次的混合生产。实现串接式加工，还可同时在工件两面冲压加工，极大地提高了工作效率。优点优点:能把冲压加工系统的柔性与高效生产统一起来。CAD(CAPP)和计算机模拟技术和计算机模拟技术 各大跨国汽车公司都已将金属板料成形过程的数值模拟作为汽车零部件设计过程中的一个标准工具,这样既可提高冲压质量,减少废、次品率,也可降低汽车制造成本。亚毫米冲压亚毫米冲压:车身冲压件的精度控制在01.0mm的范围内。主要指标 精度：使冲压件尺寸准确度控制在亚毫米的水平。敏捷度：减少30以上的冲压件生产准备时间，包括模具设计、试样 制造和工装准备时间，以达到极大缩短新车型制造周期的目的
41、。特种成型技术特种成型技术液压成型精密成型爆炸成型旋压成型无模成型激光成型电磁成型等 Mubea公司近日公布了一项钢板柔性SL的新技术，利用该技术可生产可变截面厚度的钢板卷料 现代汽车的发展要求冲压成型技术向结构复杂、分块尺寸增大、相关边的零部件较多、承载能力变大和内应力限制严格等方向发展。类型:二二.车身焊装新技术车身焊装新技术高速焊接时电弧较高的稳定性、更大的熔深较大缝隙的焊接能力、焊缝的韧性更好 无焊缝背面下垂现象等。经济性 激光复合焊较为突出的是激光一MIG复合焊接技术。由于激光一MIG复合焊将激光焊接与MIG钎焊有机结合为一体，克服了各自的缺点，具有较好的电弧稳定性和填充性能，焊后焊
42、缝熔宽比符合设计要求、焊缝表面光滑、具有较高强度和塑性，一般表面无需PVC涂层，可直接作为裸露表面使用。由于焊缝为连续密封焊缝。因而对整车的车身刚性、密封性和防止内部噪声的产生等方面均具有积极的作用。激光复合焊接技术：激光复合焊接技术：在激光焊接的基础上，两种焊接方法同时作用于焊接区。激光焊接技术在车身制造工艺的发展：不等厚钢板激光拼接技术车身激光焊接技术激光复合焊接技术 优点优点：图1-53 激光焊接设备 应用实例：应用实例：焊接生产线要高度自动化，广泛采用6自由度的机器人，且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置采用无人驾驶的更具
43、柔性化的感应导向小车、高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备。发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业。提高档次。自动化柔性生产系统自动化柔性生产系统自动化柔性生产系统是车身焊接技术的发展趋势之一。图 1-54 焊接机器人三车身涂装新技术三车身涂装新技术新涂装材料的应用新涂装材料的应用 新涂装材料的应用是涂装技术进步的先导,以减少VOC和有害重金属为代表的环保型涂料不断得到推广应用。在欧美和日本,由生物可降解性活性剂配制的脱脂剂、无镍磷化液、无亚硝酸盐磷化液、无铬钝化剂、低温脱脂剂和可替代传统中涂的二次电泳涂料均逐步得到应用。随
44、着机器人技术的进步,多功能喷涂机器人(VarioRobot)得到应用,使喷涂质量进一步提高,更适应柔性生产,一次投资和运行成本进一步减少,新车型上线和设备维修更容易 多功能喷涂机器人的应用多功能喷涂机器人的应用图 1-55 机器人喷涂系统 汽车涂装技术的发展趋势是从材料、工艺、设备等方面不断地追求更高的质量和效率、更少的材料和能源消耗、减少直至消除三废排放，在此基础上降低成本。新的涂装技术概念已经开始工业化应用新的涂装技术概念已经开始工业化应用：简化的工艺(例如3C1B工艺、无中涂工艺)无三废排放的粉末喷涂工艺 VU固化技术等工艺等 汽车车身涂装技术趋势分析 NIPPON PAlNT的新色数字
45、化概念，是基于通用型颜料和色浆，借助于数字化和网络技术，不但可以大大缩短新颜色面漆的开发周期，而且可使新车生产到售后修补整个体系的新颜色在质量一致的前提下实现完全统一，根据汽车用户需要立即供应新色面漆将成为可能。PPG和汉高公司都相继开发了可满足车身要求的卷板前处理和防腐涂料，使应用预涂钢板制造车身成为可能，这将大大简化车身制造工艺，可能使车身涂装实现零排放。图1-56 机器人自动喷涂线结构 我国汽车工业随着多年发展已形成相当规模，汽车车身生产制造水平也有了极大的提升，但与世界先进水平相比还有很大的差距。n 结语结语 我国汽车车身制造技术的差距主要表现为生产设备的落后，先进的冲压、焊接和涂装工艺所需的关键设备基本上都依赖于进口。而研发投入不足、研发人才缺乏等因素造成的汽车车身制造装备自主开发能力薄弱是其主要原因。针对我国汽车车身制造技术方面存在的差距和问题，汽车生产企业应该采取“学习跟随一吸收消化一局部超越”的技术竞争策略，时刻跟随前瞻性技术发展的最新动态。通过引进消化吸收进行二次开发，通过技术和人才储备争取实现局部超越，掌握技术发展的主动权。
