汽车制造工艺基础（第3版）课件：车身冲压

车身冲压

从质量分析来看，轿车车身占整车的40%～60%，载重车车身（又称驾驶室）占整车的20%～30%；从制造成本上来看，轿车车身占整车的50%～70%，载货车车身占整车的15%～30%从汽车发展趋势来看，人们对汽车的安全性、舒适性、新颖性以及豪华档次等特色的要求将越来越高，而这些特色很多要通过汽车车身来体现。汽车车身是一个形状复杂的空间薄壁壳体。它的主要零部件均由钢板冲压焊接而成，然后进行涂漆以增加美观和防蚀性，最后装上各种内饰件，形成完整的车身。

第一节汽车车身覆盖件一、汽车车身汽车的车身通常是由覆盖件和一般冲压件构成的。汽车覆盖件（简称覆盖件）是构成驾驶室和车身的表面零件，以及覆盖发动机和底盘其它表面零件。覆盖件通常可分为内覆盖件、外覆盖件和骨架件。1、汽车车身结构汽车车身主要覆盖件有发动机盖、行李箱盖、车门、车顶、翼子板、前后底板等。

车身主要构件

车身骨架主要构件车身底板主要构件车身侧围主要构件车门主要构件发动机盖主要构件行李箱盖主要构件2．车身材料车身冲压件所用的材料均为冷轧薄钢板，按冲压级别可分：最复杂拉深级（用ZF表示）、很复杂拉深级（HF）、复杂拉深级（F）、最拉深级（Z）、深拉深级（S）、普通拉深级（P）。镀锌板的拉深性能优越常使用在车身覆盖件，镀锌板有单面和双面镀锌板两种。常见镀锌板号牌有st1203、st1303、st1403、st1305、st1405、08ZF等。号牌中st12，st13，st14表示材料塑性，数字越大，塑性越好，“03”“05”表示材料表面质量，05表面光洁，缺陷少，常用于外覆件。二、对汽车车身覆盖件的要求1.表面质量：覆盖件表面不允许波纹、皱纹、凹痕、边缘拉痕、擦伤以及其他破坏表面完美的缺陷。2.尺寸和形状应符合覆盖件图和汽车主模型：覆盖件间的装配多用点焊，间用螺钉连接。装配连接处的两个覆盖件的空间曲面必须一致，衔接处也是如此。3.刚性：在拉延过程中，由于材料的塑性变形不够而使覆盖件的一些部位刚性差，造成覆盖件受振动后就会产生空洞声。4.工艺性：覆盖件的工艺性关键在于拉延的可能性和可靠性，即拉延的工艺性。而拉延工艺性的好坏主要取决于覆盖件的形状。第二节汽车冲压生产线一、冲压设备冲压车间主要设备有压力机、开卷机和剪板机。在汽车冲压车间常见压力机有曲轴压力机和偏心压力机两种。

二、汽车车身冲压生产特点1、拉深工序多采用宽台面双动压力机

双动压力机有分别运动的内、外两个滑块，内滑块提供拉深成形力，外滑块提供很大而稳定的压力边，有利于拉深过程中压边力的控制。因此，汽车覆盖件的拉深工序广泛采用（10000～20000）kN的双动压力机。

2、广泛采用单动宽台面多点压力机由于汽车覆盖件轮廓尺寸大而材料厚度小，所需台面尺寸较大，在修边、校形、翻边、冲孔等工序的偏心力较大，因而广泛采用宽台面多点压力机。3、广泛采用冲压生产线汽车车身生产都是大批量生产，为提高生产效率、稳定质量，一般采用冲压生产线方式生产。三、冲压生产线

根据产量的不同，生产线的自动化程度也不同。半自动化生产线：人工上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件；自动化生产线：自动上料、取件，由传送带在设备间运输半成品件；全自动化生产线（如图）：卷材开卷线、上料、涂润滑油、取件、工序件翻转、输送、工序件的质量检测等全部由程序控制或电脑控制，全生产线实现无人化生产。

1.压力机单机机械化和自动化自动化的压力机安装了自动上、下料装置。最常用的自动下（卸）料装置是各种类型的机械手或接触器。它们大多数安装在压力机上，也有的是单独安装。2.冲压自动线的机械装置冲压自动生产线的机械化装置由上料、下料、翻转和传送等装置构成。上料装置也称为拆垛进给装置，是汽车覆盖件冲压自动线必不可少的机械化装置。上料下料装置是一种用于两台压力机之间的组合式结构，同时完成工作的下料、传送和上料三种动作。翻转装置一般是由驱动系统、间歇运动机构、旋转轮和过载离合器等组成。3.冲压自动生产线冲压自动生产线，按其机械结构，可分为刚性连接的自动线和柔性连接的半自动生产线。

四、坯料准备的自动化和机械化用来剪切板料的普通剪板机的机械化一般由升降料台、板料的分放机构、送料机构、定位机构、出料机构和堆垛机构等组成

五、废料处理方式1）废料的收集。2）由地下输送带将废料送处理车间；3）用打包机打包成块；4）将压好的废料块由专用运输车送出。

第三节冲压工艺流程

一、冷冲模的基本结构冷冲模的基本结构分为上，下两部分，上半部分有模柄，上模座，上模垫板，上模固定板，凸模，卸料板，卸料橡皮(弹簧)，推料杆，内六角螺栓，圆柱销，(圆锥销)等；下半部分有下模座，下模垫板，凹模，定位板以及导柱导套等。二、冲压工艺相关概念冲压工艺流程概括起来可分为两大类：一类是分离工序，主要包括剪裁，冲裁（落料、冲边、切边）等，其特点是板料受外力后，剪切应力超过剪切强度极限τ，使得板料发生剪裂而分离。另一类是变形工序或成形工序，主要包括弯曲、拉延及成形（起伏即凸筋和凹行翻边）等，其特点是板料受外力后，应力超过屈服极限Q，但低于抗拉强度经塑性变形后成一定形状。1.分离工序相关工艺术语冲裁是利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工（序）件或废料分离的一种冲压工序。冲裁包含：落料、冲孔、冲缺、冲槽、切断、凿切、切边、切舌、切开、整修等分离工序。工序简图落料冲孔切边切口工序简图切舌剖切整修精冲切断2．成形工序相关工艺术语成形工序，也称变形工序，包括：弯曲、拉延、拉深、压凸、压筋、卷边、校平、卷边、整形、翻边等。工序简图弯曲卷边扭曲拉伸反拉伸工序简图变薄拉伸胀形整形缩口扩口工序简图翻边压凸压筋翻孔校平工序简图刻印拉桥去毛刺倒角冲敲落孔三、典型零件的冲压工艺流程

卷材经过开卷、校平、落料后进入冲压生产线（如图）。冲压车间置备的大小不一的模具，就是用来压制轿车上各种冲压件的。复杂的冲压件往往需要几副模具，经过几道工序才能完成。1.发动机盖外板冲压工艺流程发动机盖外板其冲压工艺流程采用五道工序：（1）上拉延油。

（2）拉深。（3）切边，在单动压力机上切边冲孔，通常4人操作，每次行程1件。（4）切边翻边，在单动压力机上翻边切，通常4人操作，每次行程1件。（5）翻边，在单动压力机上翻边，通常2人操作，每次行程一件。

2.左前门外板冲压工艺流程左前门外板冲压工艺流程采用六道工序：（1）上拉延油；（2）拉深，在单动压力机上拉深，4人操作，每次行程1件。（3）冲孔，在单动压力机上冲孔。4人操作每次行程1件。（4）切边、冲孔，在单动机上切边、冲孔。4人操作每次行程1件。（5）成形，翻边。在单动机上成形，4人操作。每次行程1件。（6）成形。在单动压力机上成形，4人操作，每次行程1件。五、宝马汽车侧围的冲压工艺流程

第四节典型车身冲压模具一、拉延模拉延模主要由固定座、压边圈、顶出器、凸模和凹模五个部件组成。1．凸模及其它组件

自润导板：主要起导向作用，材质通常是HT300；调整垫块：主要用来调整凸模及压边圈是否敦实，材质通常是45；铸入式起重棒：主要是用在起吊模具，材质通常是45.2.压边圈及其它组件压边圈本体：材质通常采用MoCr铸铁；压力调整垫：用来调整压边力等，材质通常为45；定位板组件：主要用于毛坯板料的定位，材质通常为A3；安全螺栓合件：主要是防止压边图在受力时抬得过高。

3、凹模及其它组件凹模本体：材质通常采用MoCr铸铁；压印标记销：主要用来检测试模时模具是否合到底排气管：主要用于排气，材质通常为直径为6的铜管二、修边模

三、翻边模

1．翻边凸模式或翻边凹模作垂直方向运动的翻边模称垂直翻边模。2．翻边凹模单面向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔翻边模。3．翻边凹模对称两面向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔两面开发翻边模。4．翻边凹模三面或封闭向内作水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔圆周开花翻边模。5．翻边凹模对称两面向外做水平或倾斜方向运动的翻边模称斜楔两面向外翻边模。6．覆盖件窗口的封闭向外翻边的翻边模称内外全开花翻边模。第五节质量检验与安全操作一、冲压件常见缺陷及原因分析1.冲裁件的常见缺陷及原因分析冲裁件常见缺陷有：毛刺、制件表面翘曲、尺寸超差。1)毛刺2)制件翘曲不平3)尺寸精度超差2.弯曲件的常见缺陷及原因分析弯曲件常见缺陷有：形状与尺寸不符、弯裂、表面擦伤、挠度和扭曲等。1)形状与尺寸不符2)弯曲裂纹3)表面擦（拉）伤3.大型曲面拉深件的常见缺陷及原因分析大型曲面拉深件常见的缺陷有：裂纹和破裂、皱纹和折纹、棱线不清、刚度差、表面划痕、表面粗糙和滑移线等。1)裂纹和破裂2)皱纹和折纹3)棱线不清4)刚性差5)表面划痕（拉伤）6)表面粗糙和滑移线二、冲压件质量检验等级划分缺陷认定标准Ａ级缺陷超出规定很大的偏差，没有经验的顾客也能发现的缺陷，该缺陷能引起严重的功能障碍，如渗水，危及整车安全性等。B级缺陷一般指用油石磨件检验之前就能摸出或看出的表面缺陷。C级缺陷在目视难以发现或手摸较难确认的情况下，经过油石磨过冲压件后便能看到的缺陷。冲压件缺陷等级划分通常分为Ａ级、B级、C级三种。。1．外观检查（1）外观检验方法外观检验方法主要有触摸检查、油石打磨、柔性纱网的打磨和涂油检查。1)触摸检查2)油石打磨3)柔性纱网的打磨

(2)外观缺陷检查标准及描述①裂纹

②缩颈③坑包④变形⑤麻点⑥锈蚀⑦材料缺陷镀锌表面疏松⑧起皱⑨毛刺⑩拉毛、压痕及划伤11)圆角不顺12)叠料2.尺寸检验（1）尺寸检验的方法

①人工检测利用检具、钢板尺、间隙尺、孔塞规等工具，对冲压件的孔位置、大小、型面尺寸、料边等部位进行人工测量，同时结合产品样板，对冲压件的尺寸进行确认。②自动测量

利用三坐标、扫描等专业测量设备对冲压件孔位置、型面尺寸等进行精确测量。孔塞规（2）尺寸缺陷检查标准及描述①孔偏、少孔检查方法：检具测量、三坐标测量

②孔径不符检查方法：间隙尺、游标卡尺使用孔塞规检测孔径③少边、多料检查方法：检具测量、间隙尺、钢板尺、三坐标测量

压合边少边④型面尺寸不符检查方法：检具测量、间隙尺、钢板尺、三坐标测量（3）典型检具的使用

左前门检具左前门总成检具检验步骤步骤一，将检具放置平稳，清除干净工作表面。步骤二，确认所有样规及夹紧器均处于开启（非工作）位置。步骤三，检验左前门总成支撑台用A1、A3、A5、A7、A9、A10。步骤四，清除左前门总成油污，将检测件对准B、C基准，轻放在检具上，然后用A基准相对应夹紧器夹紧产品件。该步骤要注意将检测件与检具型面贴服摆放，轻拿轻放，避免冲压件嗑碰变形及损坏检具。步骤五，将样规4-10处于工作位置后锁紧；步骤六，按