《汽车制造工艺技术》 教案 模块三 汽车冲压材料.docx

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1、授课方案授课敕师课程名称汽车制造工艺技术1单元5授课时间年月日年月口年月日第周第周第周星期星期星期第节第节第节班班班授课章节任务一汽车冲压材料教学目标知识目标：了解了斛汽车冲压材料的基本要求：掌握汽车冲压钢板分类及各钢板的材料特性和冲压材料的成形性能能力目标：能正确分析不同汽车冲压钢板的性能家质目标：培养学生爱动脑、善于查资料的素质重点难点题点：汽车冲压钢板雄点：汽车冲压材料的成形性能教学地点普通教室口一体化教室回多媒体教室团实训室口实脸室口企业现场口其他教学方法及手段常规教学口启发式教学/现场教学口案例教学口同册教学/项目教学J多媒体教学口演示教学口其他教学过程设计一、笫9二、导入三、WWW

2、四、集向五、布置作业六、总结教学后记教案用纸No授课内任务一汽车冲压材料【复习】1 .汽车落料剪切生产处的结构Sl成?2 .半自动冲压生产线结构组成？【导入】汽车冲压材料汽车生产中采用了大Iit的冲Ik成形工艺.冲压成形工艺材料消耗乩、工艺流程简单、适合大量流水生产.冲球能生产出定强度、定刚%形状一杂、币Jt轻的零件.冲他应定的零件互换性好.健保证装配的也定性、生产效率充.产品刖3稳定.而且Il常适合汽年I：业也品种、大批Iit生产的需要.冲反材料1.j冲压生产的关系十分密切,材料的好坏不仅决定产品的性能,更直接影响到冲压工2的过理设”,影啊到冲压产品的贷61、成本、使用寿命和生产fiiftU

3、【讲授新课】一、汽车冲压材料的基本要求汽车不同部位的冲压件有不同的作用，具有不同的加工艺过程.为满足不同部位冲压件的作用和的化工艺过程,对冲压件的材料有下列要求:（1）强度高.汽车车身是能行驶的“房屋”.行驶中应能保障乘员及货物的安全，这就需要车D我盖件有足够的强度。另外，汽车发生群撞任故时，车身可能发生碳摭的部位应有足协吸收碰报产生的能曜的能力和防止严重变形的刚度，以保证驾驶人和乘客的安全，（2）成形性好，制造车身装靛件的钢板材料播是经过冲压成形的.一般情况下,钢板材料的强度越岛,成形性就越差.研究开发既有高强度又有好的成形性能的钢板材料和其他有良好性能的金属,非金属材料，是目前研究汽车陵盖

4、件材料的更要方向。（3）顺呆轻。有资料介绍，汽车的车身年减轻10%,行驶油耗就相应减少6%8%,油耗是汽车的虫签经济指标之1减少油耗可以改善废气的排放，降低空气污染.汽车政破轻,在同样的教荷和速位下可以缩短制动距离并减少碰撞惯性，问时也提鬲了汽车行驶的安全性，（4）耐腐蚀.车身覆或件是暴露在大气环境中的.车上的乘员,货物强车身挡风避雨汽*行驶中要经受不同的地理条件和气候环境的考脸。城市酸雨、海边盐雾、大漠风沙、高原沐雪都会时车身造成损害。汽车车身耐腐蚀要求已从20世纪70年代的8年不穿孔发展到目前的12年不穿孔.（5）良好的焊接性.汽车车身是由覆施件焊接装配而成.涉鼓件成品准确地安放在斓接夹具

5、匕数控操纵的点焊机器人符覆彘件饵成左右侧困、原益、地板、仪表台上部、发动机盖、车门行李箱等部件，然后将各部件安放在白车身用车焊接夹具上，焊成白车Sh辆中型车的白车身大约有三四个焊点，任何一个焊点失效都会降低整车的刚性、挠性等安全性指标。阁族件材料具有好焊接性是材料的质要指标之M（6）抗凹陷性，汽车在混石路面上行驶时会受到泥石的进液,恶劣的气象条件如冰雀、严理沙尘蹑扬起的沙石.都可能造成车身外表面局部凹陷.影响美观,甚至漆腴利落,为此要求车身器盅件板材有一定的抗凹陷性。（7）表面光沽易涂装,汽车的漆腹外.表都是光亮如镜的，未经清洗涂装的白车身其衣面也必须是平滑光眼的，因为涂装油漆不能遮箭覆箭件基

6、材表面的任何微小桩痕/孟件基材经表面处埋后对漆媵要有良好的时着力,漆膜不易判才能呈现其耐腐蚀和美观的双重功效.（8）不污染环境.覆盖件在加工过程中最好不散发污染环境的气体.尤其轿车车身的内部是密闭的乘坐空间，更不允许有不良气体散发。车照内所有生物或彳j机材料及某些有吉溶剂，在汽车出厂前都应妥许处理.（9）可以再生。汽车是大批量生产的两品，全世界大约母年生产六千万辆汽车,同时每年报咙四五千万辆汽车.以每辆汽车车身约0.5t计算,两三千万吨物资如不能回收再利用就是极大的浪费,而且还会占用大Ift士地.污染环境.（10）质地均匀.汽车是大批量生产的产品,稳定的生产流程和生产工艺必须有不分批次和来源而

7、质、性能都均匀致的毛坯材料作保证，否则将导致生产秩序的紊乱.质后均匀最主要的就是板材厚度尺寸公屋范围应尽量小,尺寸公差范围大的坯料,对冲压件的生产稳定性有很大影响.会使成形变化不定,废品率增大.在某些成形工序中,模具间解根据坯科厚度确定的,尤其是校正弯曲和整形工序,坯料厚度公差对成形件的精度与模具寿命影响很大.（II）供应渠道广，车身是汽车的表征.汽车的动力、传动、控制、制动、悬架、装饰等部件都可以从专业部件生产厂采购成品.唯有车身.一般都是汽车厂选定毛坯材料自行生产。因此车身生产所需的毛坯材料通常都由多家企业供应，即使某一供应槃遒受阻，也不致影响汽车的生产。因此汽车用族件材料必须是有宽广的供

8、应烝道。（12）价格合理.汽车车身成本约占整车成本的1/3.除高级浆华侨车外,汽车已毡大众化的交通工具,同时也是一-种交易商品，买卖双方都桁型汽车的性价比能够合理.一般汽车价格的组成包括材料成本和生产成本两大方面，因此汽车救篮件材料价格高低a接关系到汽车价格，必须保证其合珊性。二、汽车各部件对材料的性能要求（1）汽车车身对材料的性能要求，汽车车身部件大都是Kl族件，外形红朵,成形复杂,但受力不大，采用模具成形J：艺，材料的成形性能就成了主要矛盾,因此要求材料具有成形性、张紧刚性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等.产品设计时.通常根据板制零件受力情况和形状或杂程度来选择铜板品种，一般选用拓廷性能

9、优良的低碳冷轧钢板、超低碳冷轧钢板.近几年，成形性优异、强度更高的含磷冷轧钢板、高强收冷轧钢板、冷轧双相钢板、烘烤硬化冷轧剂板、超低破刚高强反冷轨钢板以及其他种类钢板如涂该层钢板、拼焊钢板和TRIP钢板等,也被大量应用到车门外板、车门内板、车门加强板、车顶彘、行李箱盖板和保险杠等汽车车身零件上.（2）汽车车厢零件对材料的性能要求。汽车车厢缪件的状不太笈杂，大都采用辄压成形工艺，时材料的成形性、刚性、耐腐饨性和焊接性都有一定的要求。一般选用成形性能和焊接性较好的高强度钢板,通常，采用强度级别为3（X）-6MPa高强度钢板和超细晶粒钢，（3）车架及一些支撑件对材料的性能要求.车架及一些用于支撑和连

10、接的零部件,都是重要的承栽件.大都采用模具成形工2要求材料有较高的塞度和较好的塑性,以及疲劳耐久性、陇撞能量吸收能力和焊接性等。一般选用成形性能较好的制强度钢板、超细晶粒钢板强强级别在300610MPa）和超商强度板（强度皴别在610100oMPa）三、汽车冲压用钢板分类按轧制方法分，汽车冲压用钢板可分为冷轧钢板和热轧钢板.按冲压级别区分.则可分为普通冲压级、深冲级和超深冲级.优碳热轧铜板可分为深拉延级（S.普通拉延级（P）和冷弯成形级（W）.冷轧钢板可分为超深冲拉延级（IF）、最更杂技延级（ZF）、很复柴拉廷级（HF）,受杂拉延线（F）、最深拉延级（Z）、深拉延级（S和普通拉延级（P）.按覆

11、度级别区分，可分为普通强度、高频度和超商强度钢板，汽车冷冲压用钢板应具有良好的焊接性能、涂漆性能和抗凹陷性能.车身是由众多的冲压件钱焊接而成.良好的焊接性能提岛了车身的质量：良好的涂漆性能可以获得美观的车身外观质量和提高其耐弼蚀性能.采用镀锌网板生产车身冲压件是必要的。汽车在行驶中，东身要经受沙石的碰击，为提而车身外表件的抗凹陷性，采用烘烤现化钢板生产外表件是理想的。人们统称的钢板，包括钢带和钢板两种形式。成卷供应的称为钢带。也钢铁厂将钢带展平剪切成一定尺寸的平片，成搦供应给用户的钢材称为钢板.同一材质、厚度、面积的钢带其价格约较钢板低10%.钢带的长我大.可以连续持样材料利用率较纲板高,因此

12、.使用纲带段使用钢板更经济，更适合批地生产.使用网带为原料的工厂必须具备开卷线,更宽一些的钢带，可以减少车身零件、缩短工艺流程和焊点数等优戊，我国宝山钢铁公司己能生产180Omm宽钢板，武汉钢铁公司能生产223Onlm宽制板，联山铜铁公司能生产231Omm宽钢板.随着汽车车身轻量化设计的要求.防地轻、强度高、具有艮好冲床成形性能的材料是汽车冲压材料发展的主要趋势.悟、槎合金材料使用比例逐渐堵加，比如全铝合金车身.另外新型复合材料的用量也有堵加的趋势，比如碟纤维车身等，目前，广泛应用的汽车冲压材料包拈冷轨薄钢板和热轧剂板两类，其中，冷轧薄钢板应用于车身强六件的冲压:热轧钢板主要应用于车架大梁、车

13、轮等受力大的结构件.1.冷轧薄钠板目前大批量生产中使用最多的就是冷轧铜板.冷轧薄剂板的厚度在0.IS32mm之间,汽车车身多采用060.8mm的薄板,这种薄钢板尺寸精度非常高，衣面光滑.具有良好的力学性能和加工性,主要用于车身侧围板、顶装、发动机曲、翼子板、行李箱靛、车门板和仪表板等外覆部件,这些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面质量和煌接性能.（1）悟慎静钢板（OSA1.）OSA1.钢板属于低碳纲,有较好的塑性.合适的强度,具有一定的时效性.在36个月内使用时.不旎破坏其冲压性能.在冲制奴杂零件时，因零件各部位的变形地不同，会在零件表面出现滑移线，严重地降低零件的表面质量，这刻于汽车的

14、滑击件，这种现象是不允许出现的。一般要诳行调桢轧制处理，消除冲压中出现的滑移现象，综上所述，08A1.钢板适合冲压强度、表面质瓜要求不再的、变形均匀的一般零件,而对于深冲件和爱杂零件.要慎用.（2）无间照原子钢板（IF钢板轿车车身的形状为了减少空气口I力和外形美观而日趋发杂，对钢板的冲压性能要求H益提高，因此对影响冲压成形性能的指标有一定要求，如高的柴性应变比、适当的应变硬化指数、高的伸长率、低的屈服强度，只有符合上述要求的钢板才能冲出形状狂杂的零件.以普通沸跨纲为代表的第一代冷扎斜板和以铝的静纲为代表的第二代冷扎钢板都难以完全满足现代轿车冲压件的要求.目前已能大规模生产的第三代冷轧无间隙原子

15、钢（IF铜板）能湎足上述要求，由IF钢街生出的新型钢板如IFBH钢、IF高强度钢、IF镀层钢等，再加上双相别（DP钢）和型性变形诱导相变钢（TRIPifl）,使汽车用冷轧钢板达到了新的水平，基本上满足了轿车生产的需要.在低碳蝌中加入足好数址的钛后,纲中的碳、觎间隙原子就完全技钛固定,形成钛碳化合物,此时铜就成为无间隙原子纲而具有优异的成形性能。因钛价格品贵，刖的生产成本太高，因此无法大批地生产。20世纪60年代后期，出空脱气技术的成功应用，使得钢中的碳、氮含量大幅度降低，而减少了钱的用M，从而降低了IF钢的生产成本,到了70年代,制板生产采用连续退火机组,大大降低了生产成本,又出现了加呢及复合

16、添加钛和配的IF捌.拉大了IF捌的生产和应用.*3-3rMRC!*rJl(IUTiMUoX2aonooa(Ma2O(InOCl10aw7*nWaon0P2aa4目前工业生产的IF钢有三种,即单一加Ti的TiIF钢、单一加Nb的Nb-IF钢和同时加Ti和Nb的复合Ti-Nb-IF钢.IF钢板的特点.与现在广泛使用的微镇静低碳深冲钢比IF钢板在性能上最明H的特点是优秀的成形性能和永不时效性.IF钢板的应用;a.用于形状复杂的冲压件；b.用于制造高瓢度的汽车车身獴萩件：c.作为再性能镀锌钢板的基板.3-5IFewisnttnseone4,5A，Gj-，I,ISHMMZ1：imIis,uI“ftwKM

17、WZ-，iIMSl44,IM*t2D；.K*演段.2 .汽车用商覆度钢板20世纪90年代初，汽车车身使用而强钢板的比例增加到30%，然轻了车型：90年代后期.出于碰撞安全性考虑.汽车车身增加门川强件的使用fib从而增加了车重：为确保车身相撞安全性和轻仪化，用于汽车车身的高强网板覆度从440MPa级提高到590MPa级，车身结构件使用980MPa级超高演别板，使刖比例也在40%以E汽车用高强度冷扎削板主要用于车身零部件.大致分为3类,即内外面板、结构件和加强件.（1）外板用高强度钢板汽车外板分为车门和!面两类，车n外板的抗网性要求很而，适用于车门外板等拉延成形主体制件，侧板适用于深冲成形性要求较

18、高的部件.面板零部件用钢板20世纪80年代后期.车门外板等部件开始使用烘折便化纲板BH）.该钢板在超低碳纲板基础匕.添加Nb、C等元案.将固溶碳含量控制在很低的水平。到了90年代，采用Mn.P等元素固溶强化的340MPa级BH钢板的抗凹性能得到了提高，并广泛应用于车门外板等部件，外部侧板用高深冲钢板20世纪90年代前期,通过在IF钢中添加Si、Mn和P元素.开发出强或低于440MPa级高深冲高强度冷轧钢板.90年代后期.340MPa级IkIB3-2魔力轧IR板冲用曦收里台金化热镀锌钢板被用于汽车外部侧板。2）冷轧双相钢（I）P钢）作为590980MPa级低屈服比的高强度冷轧纲板，DP制板适用于

19、深冲鞭和拉廷成形较难的成形部件冷轨果性变形法导相变钢（TRIP钢DP钢板相比,TRIP钢板具有均匀延伸性较高的特性。目前,590MPa和780MPa级TRIP冷轧钢板已被实用化.980MPa级冷扎钢板980MPa娘以上.的高强度冷轧钢板主要用于保险杠和门防撞大梁等汽车零部件。59O-98OMPa级合金化热镀锌（GA）钢板工业化的大气腐蚀、道跖融雪盐和海洋气纸的侵蚀使得汽车尤其是轿车的有效寿命在跟大程僮上取决于车身的耐腐饨能力.因而，为提高车身缓蚀性能,用户要求车身底部结构零部件使用GA钢板的呼声越来越大.GA纲板的高强度化主要体现在与高强度冷孔纲板相比.其合金成分更高，因而，在设计钢板成分时需

20、考虑其点煤性。1l801Pa级以上部件用超裔强度冷轧钢板强度在1180MPa以上的超裔强度冷轨钢板主要是马氏体组织，已有这样的应用案例（如IIXoMPa级钢板适用于门护栏，1470MPa被钢板加工成焊管后用于门撞击梁）3 .激光焊接纲板传统汽车车身零件有分离成形和整体成形两种成形方法。分离成形方法是利用不同的冲压模具分别成形单个零件，然后将各个零件通过夹具装配、焊接组成目标总成这种方法虽然提高了材料选择的灵活性，但同时也增加了冲张、装好和焊接成本以及形状配合误差.并且内干定位煌时需要材料的重登额外增加了车身的质吊:。整体成形方法则是在一套冲压模具上将一块铜板同时成形几个零件（一个总成件）.为了

21、港轻车身质量、提诲车身的装配精度、增加车身的刚度、降低汽车乍身制造过程中的冲压和装配成本.减少车身事件的数目同时招其整体化是非常必要的.因而，-种克服传统分离成形方法和整体成形方法缺点的生产形式一一拼炸板冲压成形得以发展.4 .冲压用热轧钢板汽车用热轧钢板的数很大，成优汽车的用相约占钢板总重量的50%,筋斗自卸车的用量更大，但轿车用热轧铜板的数玳很少，只占钢板总局的10%左右，热轧钢板在我国按其厚度分为热轧带板（厚度W4.Omnl）和热轧中厚板（厚侬4.0nm）.按制种可分为魂素结构用热轧钢板，如QI95-Q255钢种.08A1.15A1.。-35。和65Mn帆等:低合金热轧纲板.如16Mn1

22、.（含WMnRElAMMnRE1.（）61.,OSTi1.09SiV1.和宝钢生产的B32O1.、B4201.和BSIO1.等。本节芾重介绍生产乍架和车轮的热轧剂板。（1）梁用热轧高覆废铜板热轧高强度钢板主要用于投货汽车车架纵梁和横梁、车厢的纵梁和横梁以及制动盘等受力结构件和安全件.载货汽车车架用蝌加图2-13所示.目前这些零件用热轧高强度制板的抗拉强度分别为390MPa和510MPa.经过多年的开发和应用研究,我们对这些钢板的工艺性能和强度性能己有深入的了解，并建立了我国汽车用热轧高强度钢板系列，如链钢和钻稀土钢系列、徒根钢系列、含钛钢系列和含银钢系列8J3-135T菖汽车车蒙用4情况（2）

23、型车轮用钢板车轮是汽车乖要的安全构件,它的钢板经过滚压和拉延成形或由异形断面型钠经滚网、焊接、喷漆处理等一系列严格制造工艺而制成.无内胎滚里车轮具有精度高、重附轻、良好的动平衡性、高的疲劳疥命以及可咏的安全性等优点，因而得到广泛应用.随齐国内汽车特别是轿车生产的扩大，滚型车轮用钢的用量越来越大，而且厢式车、小吨位轻型货车也采用滚型车轮，中吨位我货汽车车轮的轮辆用异形断面型钢滚圆成形,轮辐用辆桢冲压成形但也有采用钢板滚压成形的趋势，因此滚型车轮用钢板拘成为汽车用铜板的重要品种,有的钢厂如宝钢已将车轮用钢板列入汽车零配件钢板标准之中.四、冲压材料的成形性能所谓成形性能是指钢板在定条件下,Ife就成

24、形出具有所需要的合格冬件的能力.在汽车上较为复杂的冲压工艺是薄板成形工艺，冲压材料的成形性能直接关系到成形质麻和工艺的可实现性.一般说来,薄板冲乐成形过程分为拉深和张形.所谓拉深是指模具给板料边缘部分所施加的压紧力仅仅是为了防止零件不产生翘曲，板料可向凹模内自由流动，变形只发生在板料的边缘部分：所谓假形是指冲压过程中通过上、下模具或模具上的加覆筋将板料压紧，使板料不能自由地向冲头部位流动，变形只发生在冲头的周围，在冲压成形过程中，这两种变形方式既独立存在，又能更合在一起而形成具体的成形工艺.许多汽车生产企业.根据冲压件的外形特征.应变大小和特点将冲质成形工乞划分为深拉深、胀形一深拉、浅拉深、弯

25、曲和翻边成形五大类.1.深拉深成形深拉深成形可制成筒形、阶梯形、锥形、方禽形和其他不规则形状的薄壁件。尤中，典型的零件有汽车发动机的油底壳和车身的里门板等。当拉深的变形抗力超过筒壁或变薄严重的凸模冏角附近处钢板的抗粒强僮时.拉深件将破裂.2 .张形一深拉成形胀形是指板坯的局部版形,如零件的局部突起、凹坑、加强筋等,很多企业生产的汽车发动机带轮就是采用胀形工艺由板料成形的.张形深拉成形时，别板处于双向拉伸和拉一压双Ht应力状态，3 .沙拉深成形浅拉深是指零件的应变Ift小于10%或拉深深度小于IOmm的冲压件.当钢板有屈服伸长时,零件容身产生滑移线或因应变量小引起零件刚性不足，容易产生凹坑.4

26、.弯曲成形弯曲成形工2应用广泛,大多数冲压件均需弯曲成形.用以增加I零件刚性、连接等,它是汽车冲压件最常见的冲压成形方式,弯曲成形有两种：一种为自我弯曲，另一种为曲段弯曲，弯曲成形的特点为平面应变，但曲设弯曲时，还存在拉伸和压缩应变。5 .期边成形在毛坯的平面或曲面部分，使毛坯沿一定的曲缓翻成特立边缘的工艺叫解边.翻边工之经常用以加强零件刚性、连接其他件或焯接奘配,它可分为内凹物边和外凸翻边。醐边成形时在翎口边缘易被拉裂，6 .冲压成形类别与成形性能指标的关系所有冲压件都是钢板羟果性变形获得的，因此与材料成形性能指标行直接关系,衡心冷孔钢板成形性能的指标很多，以往不论以什么方式成形,一律用强度

27、、伸长率和杯突值来衡量,汽车冲压件的成形方式往往是多种成形的组合,这增加r寻找成形类别与性能指标对应关系的复杂性.零件成形方式不同.要求钠板的成形性能指标也不一样,寻找零件成形类别与制板性能指标的对应关系非常重曼,它对台再选FlI材料，充分发挥材料的潜力和优化冲压工艺以及指导冲压生产均有借赛作用，冲压成形类别与成形性能指标的关系见衣2/3。ai-n4&戌彩费汆0修设超标舒美星序号成R绡别住险指标弼氏验方法王要梅林i三atf1理检修或H次Yfll、铮K壬录控惭W(1.BRlI)2传影我嬲形金，值、，值IB桧*傕杯I戏3。长三、层那传长TIIIt怀i统;层锡皂度保氏车三5粉制冶传长案屈筋*fih值r11iittt(犷孔*)【提问】1 .了解汽车冲压材料的基本要求。2 .了斛汽车各部件对材料的性能要求。【布置作业】1 .汽车冲压钢板分类及各钢板的材料特性.2 .冲压材料的成形性能.【总结】