1、第十章 汽車車身制造工藝結(jié)束篇概述汽車車身是汽車的三大部件之一，需要滿足外形美觀、安全舒適和經(jīng)久耐用的要求。是一個(gè)由鋼板沖壓焊接而成的形狀復(fù)雜的空間薄壁殼體，而且通過表面涂漆、內(nèi)外裝飾等方法達(dá)到豪華精致、防蝕實(shí)用的效果。因此，汽車車身制造工藝主要包括沖壓、裝焊和涂飾等工序。一、車身殼體的類型和制造工藝流程 車身殼體按照受力情況可分為非承載式和承載式兩種：非承載式車身的汽車有剛性車架，車身與車架通過彈簧或橡膠墊等彈性元件柔性連接，具有較好的減振防振效果，各種負(fù)荷主要由車架承擔(dān)；承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭、側(cè)圍、車尾、底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)，這種車

2、身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷，因此要求具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度。非承載式車身和承載式車身各具特點(diǎn)，使用在不同用途的汽車上，通常貨車駕駛室、客車、越野車和一些高級(jí)轎車采用非承載式車身，而大多數(shù)轎車和部分客車車身則采用承載式車身。 車身殼體按照結(jié)構(gòu)型式可分為無(wú)骨架車身和有骨架車身兩大類：無(wú)骨架車身沒有專門的骨架零件，是由外部覆蓋零件和內(nèi)部飯件焊合而成的空間結(jié)構(gòu)；而有骨架車身則先制作專門的骨架零件，再將鋼板或覆蓋件蒙皮裝焊在骨架上形成車身。轎車、微型車和各種小型客車以及貨車駕駛室等都采用無(wú)骨架車身，中、大型客車則一般采用有骨架車身。 無(wú)骨架車身是通過將鋼板沖壓成某種形狀的

3、車身零件或者將幾個(gè)車身零件焊合后形成具有某種截面型式的“梁”，來(lái)增加剛性以保證其承載能力，而且車身的表面形狀完全由覆蓋件形成，車身覆蓋件必須具有要求的形狀和能保持這種形狀的剛性，因此無(wú)論是用作承載式車身，還是非承載式車身，無(wú)骨架車身的零件一般都比較復(fù)雜，其覆蓋件的表面質(zhì)量也要求較高，具有較大的制造難度。無(wú)骨架車身的制造工藝流程所示如下：有骨架車身的制造工藝大致包括車身骨架的制作、在骨架上蒙皮焊裝及車身涂飾三個(gè)階段。相對(duì)無(wú)骨架車身來(lái)說，由于有骨架支撐，除了局部有外觀造型要求區(qū)域需采用較復(fù)雜的覆蓋件外，其余蒙皮的形狀較簡(jiǎn)單，要求也不高，而且由于中、大型客車的產(chǎn)量不是很大，因此其工藝水平相對(duì)較低。有

4、骨架車身的制造工藝流程所示如下：二、汽車車身生產(chǎn)的特點(diǎn)隨著汽車生產(chǎn)批量的不同，車身的制造工藝流程雖然大致相同，但其生產(chǎn)方式、使用的設(shè)備及工藝裝備、生產(chǎn)過程的機(jī)械化自動(dòng)化程度會(huì)有很大的不同，因此其工藝特征有很大的差別。 在單件少量生產(chǎn)中，車身覆蓋件的成形一般以飯金工藝為主，工人使用少量的胎具和工具進(jìn)行手工操作，只有外觀質(zhì)量要求高的少數(shù)覆蓋件才配備模具；車身的裝配則是在平板上使用簡(jiǎn)易夾具和樣架結(jié)合劃線找正來(lái)定位，以保證各部分有合適的裝配間隙；車身焊接只是部分采用點(diǎn)焊，仍大量采用氣焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，甚至手工電弧焊；常采用刮膩?zhàn)雍痛蚰サ姆椒?，使車身表面平整，表面涂飾則往往使用手工清洗和噴漆，漆膜

5、一般不烘干而自然干燥。因此產(chǎn)品質(zhì)量在很大程度上取決于操作工人的技術(shù)水平。 在小批量生產(chǎn)中，車身覆蓋件的主要成形工序常采用鋼板拼焊模、鑄造模或低熔點(diǎn)合金模等簡(jiǎn)易模具，在液壓機(jī)或機(jī)械式雙動(dòng)壓力機(jī)上完成，然后使用一些專用胎具、樣板在滾剪、振動(dòng)剪設(shè)備上手工或配合一些機(jī)具來(lái)完成切邊、翻邊、沖孔等工序；車身裝配一般在固定式裝配臺(tái)上進(jìn)行，使用夾具對(duì)零件進(jìn)行定位，車身互換性較差；焊接以點(diǎn)焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊為主；表面處理雖有簡(jiǎn)易噴漆室和烘干室，但操作仍多為手工；工序間的運(yùn)輸主要由行車或地面軌道輕便小車來(lái)承擔(dān)。 在中批和大批量生產(chǎn)中，車身覆蓋件在由數(shù)臺(tái)壓力機(jī)組成的沖壓線上全模具成形，屬于流水線生產(chǎn)形式；車身裝

6、配則采用多工位的有快速定位夾緊的固定式或隨行式夾具的通用裝配線，按工位完成合件、分總成和車身總裝；焊接大量采用配有各種專用焊鉗和焊槍的懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，并少量采用多點(diǎn)焊機(jī)；車身的表面處理則在較完善的涂飾生產(chǎn)線上進(jìn)行，具備脫脂、磷化、電泳底漆、噴漆室和烘干室等先進(jìn)設(shè)施，工序間的運(yùn)輸使用滑道、輸送帶、懸鏈及專用叉車等，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或半自動(dòng)化。 在大量生產(chǎn)中，其機(jī)械化、自動(dòng)化程度則更高。車身覆蓋件的沖壓大部分都在通用或?qū)Ｓ玫陌胱詣?dòng)或自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線上完成，屬于成批流水線和連續(xù)流水線生產(chǎn)；裝焊和涂飾分別在實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的專用生產(chǎn)線上進(jìn)行，這些自動(dòng)線大多裝備了機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)等高科技產(chǎn)品。相對(duì)于其他普通機(jī)械

7、產(chǎn)品，汽車車身生產(chǎn)具有以下較為顯著的特點(diǎn)： (1)作為汽車的重要組成部分，除了安全舒適的使用要求外，還有外觀氣質(zhì)的藝術(shù)要求，因此其零件形狀復(fù)雜，質(zhì)量要求高，制造難度大。為了剛性和造型的需要，車身覆蓋件多為空間曲面，而且尺寸大，有極高的表面質(zhì)量要求，不允許有任何皺裂和拉痕等缺陷，這必須由合理的沖壓成形工藝和高質(zhì)量的沖壓模具來(lái)保證；而且車身零件之間的連接必須圓滑光順，這又依賴于可靠的裝配工藝和準(zhǔn)確的裝配夾具來(lái)保證。因此，沖模和裝配夾具是車身制造技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 (2)汽車作為實(shí)用的交通工具，必須能夠經(jīng)受風(fēng)霜雨雪和泥濘顛簸的侵蝕，這要求車身表面有很好的耐蝕性；而且，汽車作為現(xiàn)代生活獨(dú)特的消費(fèi)用品，

8、還必須具有賞心悅目的視覺效果，這要求車身表面要進(jìn)行高質(zhì)量的裝飾加工。因此，車身的表面處理要求很高，必須借助于先進(jìn)的、專門的、復(fù)雜的設(shè)備和工藝，來(lái)保證車身表面的漆前處理和涂飾過程的高質(zhì)量。 (3)車身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件繁多，一般情況下，貨車車身的零部件約有400700種，車和大客車的零部件則達(dá)500800種，還有標(biāo)準(zhǔn)件和非金屬零部件200300種。因此，身所用材料品種規(guī)格很多，加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)性質(zhì)多種多樣。 (4)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)類型一般以大批、大量生產(chǎn)為主，只有達(dá)到一定的生產(chǎn)規(guī)模才能實(shí)現(xiàn)低成本高效益，才能在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)，就必須使用先進(jìn)的沖壓生產(chǎn)線、裝焊線、

9、漆前處理線及涂漆線等生產(chǎn)設(shè)備，而且車身覆蓋件質(zhì)量要求高、尺寸大，需要大型壓力機(jī)和模具，再加上大型廠房和配套工程，因此所需投資大，一般都需數(shù)億或數(shù)十億元，而且建設(shè)周期長(zhǎng)。 三、現(xiàn)代車身制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著人類科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和對(duì)高質(zhì)量汽車需求的急劇增長(zhǎng)，汽車車身的制造技術(shù)不斷向著高效率、高品質(zhì)、高智能、低成本、低能耗和環(huán)保方向發(fā)展。 在車身沖壓方面，實(shí)現(xiàn)了大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)機(jī)械化或自動(dòng)化，坯料準(zhǔn)備即卷料的開卷、校平、剪切和落料等的自動(dòng)化以及沖壓廢料處理的自動(dòng)化。而且大量應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，目前正朝著CADCAMCAE(車身設(shè)計(jì)、沖壓工藝分析、沖模設(shè)計(jì)、沖模制造和車身制造)一體化系統(tǒng)的方向發(fā)展。

10、 在車身裝焊方面，已開始實(shí)現(xiàn)由大量使用懸掛式點(diǎn)焊鉗的裝焊生產(chǎn)線向以多點(diǎn)焊機(jī)為主的自動(dòng)生產(chǎn)線過渡，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化裝焊生產(chǎn)線的應(yīng)用。 在車身涂飾方面，已大大加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，通過開發(fā)低污染涂料粉基底漆及潔凈面漆來(lái)降低車身生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。而且，通過更深入地將機(jī)器人、傳感器和微電子技術(shù)應(yīng)用于漆前處理和涂漆自動(dòng)生產(chǎn)線，有望實(shí)現(xiàn)整個(gè)涂飾車間的自動(dòng)化生產(chǎn)。第一節(jié) 汽車車身沖壓材料以覆蓋件為主的汽車車身沖壓件所用的材料，一方面要保證有足夠的強(qiáng)度和剛性以滿足車身的使用性能要求，另一方面，還必須滿足沖壓生產(chǎn)過程中沖壓工藝的要求。沖壓用材料的質(zhì)量是沖壓工藝中一個(gè)非常重要的因素，它直接影響沖壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行以

11、及沖壓件的質(zhì)量、壽命和成本。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過提高沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性來(lái)改善沖壓過程的變形條件，以降低對(duì)材料的質(zhì)量要求；也可以通過選擇具有適當(dāng)沖壓成形性能的材料，以適應(yīng)沖壓過程的變形要求，保證制件質(zhì)量。前者依托先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，科學(xué)評(píng)價(jià)材料的沖壓性能，保證沖壓件具有合理結(jié)構(gòu)和性能，有利于降低制造成本，具有積極的意義。 沖壓件有兩類：一類是形狀復(fù)雜但受力不大，要求鋼板有良好的沖壓性能和極好的表面質(zhì)量，多采用冷軋深沖低碳薄鋼板，車身覆蓋件基本屬于這一類；另一類零件形狀比較復(fù)雜而且受力較大，要求鋼板既有良好的沖壓性能又有一定的強(qiáng)度，多選用沖壓性能好的熱軋低合金(或碳素)厚鋼板，如汽車車架就屬于這一類

12、。 材料的沖壓性能是指材料對(duì)各種沖壓成形方法的適應(yīng)能力。沖壓性能好的板料應(yīng)是便于沖壓成形加工，單個(gè)沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大，生產(chǎn)率高，容易得到高質(zhì)量的沖壓件，且模具損耗低，不易出廢品等。一、沖壓加工對(duì)材料的基本要求 沖壓所用的材料，不僅要滿足沖壓件的使用要求，還應(yīng)滿足沖壓工藝的要求和后續(xù)加工(如切削加工、電鍍、焊接等)的要求。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要有以下幾個(gè)方面： 量具有良好的沖壓成形性能 (1)沖裁加工 為保證沖裁件的斷面質(zhì)量和尺寸精度，其材料應(yīng)具有良好的塑性和較低的硬度。通常軟材料(如黃銅)的沖裁性能較好，沖裁件的斷面較光潔且傾斜角度??；而硬材料(加高碳鋼、低碳綱)

13、沖裁后質(zhì)量較差，脆性材料沖裁時(shí)則易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。對(duì)于塑性差的材料或厚板，可采取加熱沖裁的方法提高材料的塑性。 (2)彎曲加工 用于彎曲成形的材料，要求具有良好的塑性、較低的屈服強(qiáng)度和較高的彈性模數(shù)。材料塑性越好，越不易產(chǎn)生彎裂；而材料的屈服強(qiáng)度越低、彈性模數(shù)越高，彎曲后產(chǎn)生的回彈越小，彎曲形狀越難確。塑性好的材料，如含碳量小于0*2的低碳鋼、黃銅和鋁等，彎曲件質(zhì)量較好；脆性較大的材料，如磷青銅(QSn 6525)、彈簧鋼(65Mn)等，要求工件有較大的相對(duì)彎曲半徑，以避免產(chǎn)生彎裂現(xiàn)象；脆性很大的材料，也可采用加熱彎曲的方法提高塑性，防止彎裂。(3)拉深加工 一般來(lái)說，材料組織均勻、晶粒大小適當(dāng)

14、、塑性好、屈強(qiáng)比o。，b小、板平面方向性系數(shù)Af小、板厚方向系數(shù)r大、硬化指數(shù)n大的板料，變形抗力小，拉深過程中不容易產(chǎn)生局部嚴(yán)重變薄和拉裂，極限拉深系數(shù)較小，因而拉深性能好。含碳量小于015的低碳鋼、軟黃銅(含銅量6872)、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼等材料，拉深性能較好，適用于拉深加工。 2 具有較高的表面質(zhì)量 對(duì)于板料的表面質(zhì)量有以下要求： (1)表面光潔 表面不應(yīng)有氣泡、縮于L、劃傷、麻點(diǎn)、裂紋、結(jié)疤、分層等缺陷，些缺陷部位在沖壓成形過程中，可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而造成開裂。 (2)表面平整 翹曲不平的板料表面，會(huì)影響工件的定位穩(wěn)定性而沖出廢品；也可能出現(xiàn)板料變形展開而損壞模具；在拉深時(shí)則可能造成壓料不均勻而影響材料的流向而引起拉裂或起皺。 (3)表面無(wú)銹 板料表面的銹蝕或氧化皮，會(huì)對(duì)沖壓成形、模具壽命、以及后續(xù)的焊裝、涂裝工序質(zhì)量形成不利的影響。 3材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料