汽车车身工艺设计规范

汽车车身工艺设计规范（共10篇）

汽车车身工艺设计规范 篇1

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浅析汽车车身的焊接工艺设计

在 汽车厂中，焊接生产线相对于涂装线和总装线来说，刚性强，多品种车型的通用性差，每更新换代一种车型，均需要更新车间大量专用设备和生产工艺。焊接工艺设 计可以称得上是焊接生产线的“灵魂”，涉及的专业知识较多，如机械化、电控、非标设备、建筑、结构、水道、暖通、动力、电气、计算机、环保和通讯等，从宏 观上决定车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，具体决定着生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、物流工位器具形式、机械化输送方式及控制模式等。因 此，焊接工艺设计在焊接生产线的开发中占有举足轻重的地位，是产生高性价比焊接生产线的关键。

1、车身焊接工艺设计的前提条件 1.1产品资料

a.产品的数学模型（简 称数模）。在汽车制造行业中，一般情况下用UG,Catia,ProE等三维软件均能打开数模（如图1），并在其中获取数据或进行深人的工作。在工艺设计 过程中，将所有数模装配在一起就构成了一个整车数模，从数模中可以获得零部件的结构尺寸、位置关系。由数模还可以生成整车、分总成、冲压件的各种视图（包 括轴测图），以及可以输出剖面图。

b.全套产品图纸。

c.样车、样件（包括整车车身总成、各大总成、分总成和冲压件）。

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d.产品零部件明细表（包括各部件的名称、编号，冲压件的名称、编号、数量，标准件的规格、数量）。

工艺设计时，业主必须提供上述a、b、c中至少1项，d项可以从前3项中分析出来，正常状态下d项（如图2）早在汽车设计结束时就已经确定了。如果仅提供b项，那么需要增加大量的车身拆解、分析工作。

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1.2工厂设计的参数

工厂设计的参数包括以下几方面： a.生产纲领即年产量；

b.年时基数即生产班次、生产线的利用率等；

c.生产线的自动化程度（机器人＋自动焊钳焊点数／全车身焊点数x 100%=自动化率）；

d.生产线的工艺水平要求（如主要设备选用原则、生产线的输送方式，电气控制水平等）；

e.各种材料、外购件的选用原则（如型材、控制元件、气动元件、电机、减速器）； f.各种公用动力介质的供应方式、能力、品质等参数，建厂所在地的环境状况如温度、湿度等；

g.当生产线布置在原有厂房内时，应收集原有房的土建、公用有关资料，如厂房柱顶标高、屋架承载能力、电力和动力介质的余富程度等。

2、工艺分析 2.1工艺线路分析

根据业主提供的产品资料进行产品工艺线路分析（如业主仅提供样车及样件则需经过样车分析→样车拆解→样车测量→样车再装配过程），完成装焊工艺线路图或爆炸图设计。

2.1.1产品分块

同类型车身的分块基本相 同（一般车身均由地板、侧围、前／后围、门、顶盖等大总成组成），但各总成之间的连接方式及顺序往往有较大区别，合理的分块才能保

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证车身的装配和焊接。例 如，解放平头驾驶室的装配顺序就比较特殊，先形成侧后围焊接总成（左／右侧围与后围形成焊接总成），而后形成驾驶室总成。

2.1.2确定基准

整个车身的设计、制造、检验均建立在同一坐标系上，在车身设计时一般已经考虑到装配、焊接、总装配和搬运过程中所需的基准（孔、面），车身装焊的整个过程必须建立在一定的基准上 才能保证整车的几何形状和尺寸，同时这些基准也是夹具设计、制造、调整、检测和维修的基准。确定基准时应注意以下几个方面：

a.基准的统一性，在焊接过程中基准是逐步传递的； b.基准应便于测量；

c.基准应保证零件的准确定位； d.基准应考虑便于焊接操作。

2.1.3确定车身装配的几何精度及检测的基准面

几何基准是零件或部件的某个明显部位，用来确定该零部件在X,Y,Z坐标系统内的理论位置；准确的部件基准位置用以保证装配的几何形状的准确性，因此基准位置对装配工作非常重要，在研究焊接过程之前需要仔细分析部件的基准，必须与用户一起完成几何形状的分析，由用户确定其基准位置、或由设计人员确定后再取得用户同意。

为了使这些基准能一直保持准确，在夹具制造与安装调试过程中必须严格控制以下几方面。a.在制造焊装夹具时进行调整（检测）；b.在生产时，对装配好的部件的最后几何尺寸进行校核；C．在维修装焊夹具时进行检测。

2.1.4确定装配顺序

车身的每个冲压件、分总成和总成都是按照严格的顺序进行组装、焊接从而完成整个车身焊接的，每个零件的装配顺序必须保证能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊点分析

表明焊点的主要参数（焊点的数量、位置、幅度、重要程度）是产品设计时决定的，但目前部分业主仅提供产品数模而没有产品图纸。这时，焊点的主要参数需要工艺设计人员确定。

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2.1.5.1定形焊点的确定

相对复杂的工件之间的焊 接，往往需经过组装、补焊的过程完成。在组装工位，由于生产节拍限制、设备数量布置空间需要和夹具有效空间占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必须完 成部分焊点，这些焊点应能保证工件离开夹具时的形状尺寸，这部分焊点称为定形焊点，一般情况下定形焊点占总焊接点数的1/3左右。

2.1.5.2焊点分组

车身每个总成上都要完成许多焊点，在编制工艺时必须对焊点进行分组，即将1把焊钳在1个工作节拍内完成的焊点分为1个焊点组。

2.1.5.3焊钳初步选型

焊点分组工作完成后即可进行焊钳选型，确定焊点组的数量即焊钳的最小数量，根据工件的形状及尺寸确定焊钳的形式（X 形,C形）及喉深、开档、行程、电极形状，焊钳的吊挂形式（横吊、纵吊、转环）根据焊点位置和操作位置确定。焊钳型号的确定要在夹具总图设计完成之后，根 据选定的焊钳制造商提供的型谱进行焊钳型号的选择，对于在型谱中找不到合适焊钳焊接的焊点，需要重新设计焊钳与之匹配。2.2编制工艺过程卡

在具备前提条件下，经过工艺分析，就可以开始编制装焊工艺过程卡。工艺过程卡是装焊线设计、制造和调试整个过程的指导性文件，是装焊线全部工作的基础，装焊工艺过程卡的编制深度和质量对装焊线设计、制造。调试整个过程的质量甚至成败起决定性作用。2.2.1生产节拍

一般生产节拍可按式（1)计算：

T节＝全年工作日x每日班次x每班工时xK1 x K2/年纲领（1）式中，K1 为工时利用率，一般取 0.9；K2为设备利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位设置及工位生产周期

工位是构成生产线的基本 单元，工位生产周期必须小于或等于生产线节拍。工位生产周期是从待焊接零部件上料（装件）开始到完成本工位全部作业并将工件取出的整个过程时间，同时应考 虑工时利用率及设备利用率。工位生产周期与操作工人的熟练程度有很大关系，一般准确的工位生产周期需由实测确定，工艺设计旧寸应使所有工位的工位生产周期 尽可能相等并接近生产节拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一个工位上设置的焊接设备数量及操作工人数量，主要由工件外形尺寸、焊接工艺方法和焊接工作量决定。

a.按工件外形尺寸决定工作密度。

外形尺寸小于1000 mmxl 500 mm，工作密度取1；外形尺寸小于2 000 mmxl 500 mm，工作密度取1-2；外形尺寸小于3 000 mmx 1500 mm，工作密度取2-3；外形尺寸小于6 000 mmx 1 500 mm，工作密度取3-4.b.按照焊接工作量和生产节拍确定工作密度。2.2.4工时定额估算

工时定额＝焊接工作时间＋辅助工作时间

每一工位或工序的时间定额一般由装件、夹具动作夹紧、焊接、松开夹具和将工件送至下一工位的时间累计构成，也可用焊接时间放大而得出，即概算定额，工序时间定额（工时）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是几种焊接方法焊接速度的一般状况估算值，其焊接速度与焊点及焊缝的间距、分布、焊钳及焊枪的接近性、工人操作难易程度等有一定的关系，故仅供工艺编制参考。a.手工焊钳点焊15点/min;b．机械手焊钳点焊20点/min;c.C02半自动焊300 mm/min;d.机械手C02自动焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 个/min;f.凸焊螺母（手工）3个/min;g.铜钎焊100 mm/min。

2.2:5工艺卡的内容

a.焊件（总成或合件）简图一般为轴测图（立体图），图中：应标出进入装配冲压零件的名称、图号及数量；同时要标出焊点的位置、数量，甚至施焊的顺序；各种标准件如螺母、螺柱、支架等位置、数量及焊接方法。b二工艺过程描述：从工件（零、合件）的装入、定位夹紧、焊接及焊后将合件送往下工序的整个过程，按先后顺序既简单又全面的描述。

c.工序所采用的夹具、设备、辅具及工具的名称、编号及数量作定性及定量分析。

d.给出工序的时间定额，甚至分每一工步给出，而工时的确定有如下几种方法：凭经验；采用人工模仿，秒表测定；计算机仿真。

2.2.6工艺卡的格式

工艺卡格式见焊接工艺卡附表（如表1）。

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2.2.7工艺卡编制的工作量

以三厢轿车为例估算：简图约100张，工艺卡约200张，需要3个有经验的能够独立工作的技术人员花两个月的时间完成。

3、工艺设计

工艺设计是焊接生产线设计的基础，其他专业（机械化、非标设备、土建、公用、电控）设计均以工艺设计文件为指导，工艺设计文件的深度必须满足相关专业的设计需要。工艺设计文件一般包括以下内容。

3.1工艺设备安装图

标明工艺设备安装位置、设备外形、编号，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，预留面积（如果有），起重设备质量、跨度、轨道线，机械化运输悬

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链、单轨等的范围轨迹，水、电、气供应点及局部通风位置的坐标等。

3.2设备明细表 3.3焊机、时控箱布置图

表示焊机、时控箱及相关设备的型号、数量、安装位置、安装方式、接管尺寸等内容，供公用各专业设计支管线和焊机、时控箱安装时使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。

3.4焊钳、平衡器布置图

表示焊钳、平衡器的型号、数量、安装位置、吊挂方式，供焊钳安装使用。简单的装焊线可直接在车间工艺平面图中表示。

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3.5滑轨、滑车布置图

表示滑轨型号、长度位置，滑车形式、尺寸、位置、数量，供机械化专业设计滑轨、滑车安装图使用。简单的装焊线可直接在车间工艺设备安装图中表示。

3.6标准设备订货任务书 3.7非标设备设计任务书

说明对机械化运输方式的要求，与机械化相关的吊挂要求，设备长、宽、高及其技术要求，工艺参数，最大工件尺寸、面积和质量等。

3.8夹具设计任务书

夹具设计任务书（如图3）是夹具设计的指导文件，也是夹具最终验收的依据，所以夹具任务书一定要得到甲方的认可并签字。

3.8.1编制的前提条件

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a.已编好的工艺卡，认为确实可行并得到用户的认可。

b.按合同与业主商定的技术条件，如手动或气动，外购件的来源等。3.8.2编制步骤

a.根据工艺卡了解装配顺序、焊接顺序、焊钳类型、操作位置来确定工件的位置，以及工作台面的高度，同时确定台面是固定或是可旋转（水平或垂直），是否需要带举升取件的装置。

b.确定进人装配的零部件定位及夹紧点，并表示出来，给出序号。c.确定定位销及支承夹紧器的形式，并将断面图画出。d.确定测量点及计算出其数据（理论数据）。3.9检具设计任务书 3.10工位器具设计任务书

工位器具设计任务书是工位器具设计的指导文件，也是工位器具最终验收的依据；工位器具任务书必须符合设计深度要求，必须经业主签字确认后方可进行工位器具设计。说明放置工件的名称、编号、数量，工件放置形式、运输形式，必要时画出简图及注明尺寸。

3.11公用管道司令图

用以指导厂房管线设计的管线总体布置：规划图，避免管线之间或管线与建筑物／构筑物之间直接相碰或不满足规定的安全距离要求。

3.12车间土建资料 3.13 车间公用资料

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4、工艺设计的主要注意事项

a.汽车车身在装焊过程中，合理分块非常重要，而车身总成的分块大体相同，但往往对头接缝处有所变化，要认真分析。分块决定夹具的套数、工艺流程，是工艺设计的第一步。

b.工艺设计不能只顾眼前，应该远近结合、滚动发展，做到近期合理、远期可行。c.要充分考虑混线生产的可能性，在夹具设计任务书和工艺设备选型上尽可能柔性化。

d.生产方式尽可能精益，尽量减少在制品存放，大型外覆盖件的物流尽量短；灵活布局车间内的各条生产线，使各生产线之间工件输送及与其他车间的衔接尽量短捷、顺畅，提高生产效率。

e.生产线的布置要考虑空中机械化运输设备和水、电、气管线布置流畅。f.小件生产尽量集中布置，提高设备利用率。按照工艺流程在线旁布置小件的模式，从节约成本的角度看是不可取的。

g.焊钳的选型不容易做好，在焊接生产线调试过程中更换5%的焊钳是比较低的，故需要进行三维焊钳与夹具的焊接过程动态模拟，提高选型准确性。

h.有条件的项目建议应用数字化工厂软件虚拟焊接车间，将以往设计中不宜发现的问题经过计算机仿真，较早地被发现和解决，提高设计方案、图纸的准确性和节拍平衡。

i: 工艺设计不能脱离生产管理系统，计算机系统在那些工位取得生产信息，就要求在设备定货技术任务书明确功能及接口条件。

5、结束语

焊接工艺设计涉及的知识 领域宽，受到制约同样比较多，比如产品系列、用户观

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念、工艺水平、质量精度要求、周边物流状况、投资限制、原有厂房及厂区等，因此要求工艺设计人员见多识 广。生产线技术水平和自动化率不是越高越好，也不是生产线投资越低越好，在保证产品质量的前提下，高性价比的焊接生产线是工艺设计永恒的追求目标。随着我 国汽车行业自主品牌的不断增加，焊接工艺设计也必实现由国外设计多而转变成国内设计多，将会有更多的自主品牌焊接生产线得到广泛应用。

——四川绵阳理工学院

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汽车车身工艺设计规范 篇2

汽车是人们非常重要的交通工具之一, 提高汽车白车身焊接质量能够提升汽车的总制造质量, 这对降低交通事故具有促进作用。所以, 要重视汽车车身的焊接工作, 进而逐步改善汽车总制造质量。目前, 市场上多数车身结构是钢制冲压件为主体的单体式车身, 很多冲压件经过凸焊、气体保护焊、电焊等工艺连成一个车体。因为钢制冲压件厚度都很薄, 薄板冲压件焊接质量标准及焊接工艺具有自己独特的特点, 实际焊接过程中要严格控制车身的焊接标准。

2 汽车白车身的常见的焊接工艺

2.1 点焊工艺

正常情况下, 一辆汽车的白车身会有几千个焊点, 而绝大部分车身都是点焊结构件构成的, 所以, 相比其他焊接工艺, 点焊是白车身制造中运用最多的焊接工艺。点焊属于电阻焊, 点焊的原理使在焊件之间制造多个焊点连接焊接, 当两个焊件压紧在两个电极间是介入较大电流, 运用电阻热把焊接区域加热, 直至加热到可以达到预计尺寸的熔化点, 再切断电源, 熔化中心受压力影响冷却后会变成焊点。

2.2 凸焊工艺

凸焊可以说是点焊的变型, 凸焊常用来焊接低合金钢与低碳钢冲压件。凸焊也有很多种类, 例如:板件凸焊、螺钉零件凸焊、管子凸焊机线材交叉凸焊等。利用凸焊工艺焊接板件时板件厚度最好在4mm以内。点焊和凸焊不同之处是凸焊要提前在焊件上制造凸点, 或是利用焊件原有倒角、型面当成焊接过程中的接触部位。

2.3 CO2气体保护焊

CO2气体保护焊是焊接工艺中的电弧焊, 它是用CO2作为保护气体, 利用工件和焊丝之间产生一定电弧带来的高温, 实现熔化金属部件的母的, 利用CO2焊接工艺时常运用光焊丝作为其填充金属。CO2气体保护焊和其他焊接工艺相比, 有自身独特的优势, 例如:焊接成本低、效率高, 且可以保证焊接质量。

2.4 激光焊

激光焊是运用激光器输出且经过光源聚焦的具有高能量密度激光作热源, 对金属实行钎焊或熔化焊。激光焊有脉冲功率激光焊与连续功率激光焊。利用激光焊焊接过程中激光不和工件发生直接接触, 具有较高的灵活性, 接头实行对接或搭接。利用激光焊焊接工艺可以焊接部分变形较小、强度较高, 利用传统焊接方法不能焊接的特殊材料汽车零部件。激光焊有很多优点, 因为焊接过程没有连接的间隙, 车身焊接位置在整个焊接过程中不会发生变形。激光焊接的焊接宽度和焊接深度比很高, 如果焊接缝宽1mm, 焊接深度要高达5mm, 因此, 激光焊的焊接质量非常高。因为激光焊的焊缝较为平整, 焊接的痕迹较小, 几乎不用再进行修补, 很多汽车公司都在运用该焊接技术。通用汽车公司焊机新的车顶部件运用激光焊, 上海大众焊接车侧围和顶盖连接位置运用激光焊, 伴随汽车行业不断发展, 激光焊运用一定会越来越广泛。

3 设计焊接工艺方法过程中的注意事项

3.1 点焊

为了控制点焊的质量, 在利用点焊焊接工艺施工时要注意一些问题:首先, 要严格控制零件料厚比。因为加热板件过程中, 板件极易受焊接电流与时间的影响, 因此, 要防止不同零件料的厚比差较大问题, 防止焊接质量受到影响。例如:出现焊穿薄板, 但厚板依然没有焊透情况。如果遇到由于焊接工艺需要一定要一起焊接4层板时, 可运用开焊接工艺缺口法进行解决;其次, 有效控白车身边缘和焊点间距离。一般情况下, 汽车白车身边缘和焊点间距离要等于0.8倍薄板厚度和0.2倍厚板厚度, 大量的实践充分证明, 进行点焊时如果薄板厚度太大, 车身零件就会有起翘问题出现。控制焊点间距过程中要充分结合车身的刚度要求, 防止刚度分流现象出现;最后, 要有效控制焊接空间和焊接面。为防止焊接白车身过程中存有虚焊问题, 要确保不同薄板间焊接面都贴合, 合理布置点焊缝位置。焊接空间方面, 应该尽可能的让X型焊枪和C型焊枪和焊接头接近。

3.2 凸焊

由于凸焊是运用车身凸点来接触焊接, 接触面的单位面积电流与压力都会随之提升, 可以集中巨大热量, 使车身板件的外表面氧化膜发生破裂, 分流电流就会变小。所以, 利用凸焊工艺进行焊接时可以实现多点凸焊, 接头变形不仅会减轻, 焊接效率也能够有很大程度提高。利用凸焊焊接工艺焊接之前, 要注意先冲制车身凸起位置, 所以, 和其他焊接工艺相比, 凸焊工艺更要做好焊接前的准备工作, 合理制定焊接工序, 充分准备焊接设备。凸焊焊接时间和薄板厚度、焊接电流及凸点刚度有关。要在车身薄板位置焊接凸焊螺栓和凸焊螺母, 促使拧紧螺母或螺栓时能够装配车身。运用凸焊机焊接好螺栓和螺母以后, 要认真检查上级车身整体和零部件匹配情况, 并运用定位销固定螺母焊接位置。

3.3 CO2气体保护焊

CO2气体保护焊具有较小的铁锈敏感性, 能够实现焊接自动化与机械化, 所以, CO2气体保护焊运用的十分广泛。运用CO2气体保护焊过程中, 需要注意其规范参数非常多, 例如:电弧电压、CO2流量、焊丝尺寸、焊接速度、焊接电流等等, 焊接前一定要合理选择这些参数, 必须以保证焊接质量为前提, 然而再尽量提高焊接效率。

4 结束语

汽车车身焊接工艺对汽车整车制造质量具有很大影响, 因此, 制造汽车过程中, 要高度重视汽车白车身焊接工艺选择, 因为焊接工艺受用户一项、工艺水平、产品系列等因素影响, 设计过程中必须全面考虑各工艺优缺点及影响因素, 结合厂家要求, 不断完善焊接工艺的设计方案, 优化焊接方法, 全面考虑各种因素影响, 确保车身焊接质量满足要求。

参考文献

[1]杜坤, 魏庆丰, 赵涛, 姜海涛.车身焊装工艺规划方法及分析[J].汽车工艺与材料, 2012 (09) .

汽车车身制造工艺同步工程浅析 篇3

【关键词】汽车车身；车身制造；制造工艺；同步

汽车的组成主要有三大部分，即车身、发动机和地盘。车身既是驾驶人员的工作地，也可以容纳货物或者乘客，是汽车最主要的骨架结构。在汽车车身的开发和研制过程中，研发与制造系统的同步工程的协调，制造系统内部各专业同步工程的协调，直接关系着汽车的开发周期、质量、成本、生产效率，以及市场销量。

一、车身制造工艺

用于车身制造工艺的设备投资大、开发周期长，为了生产出满足市场需求的车身骨架，并且能够应用稳定、可靠的工艺进行大批量生产，同时车身工艺具备了模块化、柔性化和精益化的特点，只有这种成本低、质量高的车身才可以得到市场的认可。能否根据产品的工艺特点进行合理的工厂生产分配是实现生产精益化的关键。为了实现车身工艺的模块化和柔性化，必须要求车身主线的设计合理，才可以保证多种车型的生产制造，以及多个平台上的制造生产。只有制造和开发出各种车型和平台定位通用、零件接口通用、装配顺序通用，才可能将汽车车身制造的结构成本降低，提高质量，缩短开发制造周期。车身制造工艺主要有涂装工艺、焊接工艺和冲压工艺三个方面。涂装工艺是指车身的油漆和密封工艺。它不但要求能够达到汽车美观的效果，同时还要满足防腐要求。因此，在实际制造过程中，对于车身涂层有请涂层、色漆层、中涂层、电泳层、磷化层和金属基材等六层，层层均细致完成，其工艺细致、美观、安全。焊接工艺主要是要按照一定的顺序，经电阻焊、CO2气体保护焊、激光焊和粘结等工艺，将数百个冲压件进行连接，制造出白车身。白车身是指不包含侧门、前发动机罩板和后行李箱盖板的车身结构，是一种类薄板的框架结构。目前，在车身连接工艺中，应用较为广泛的有CO2气体保护焊、激光焊接、包边技术和电阻点焊。在车身制造工艺中，车身外覆盖件的冲压是一种薄板冲压。

二、专业同步工程和工艺开发流程

（1）冲压专业同步工程流程。产品研发部门，将产品数模或者是产品的图纸提供给汽车制造系统中的冲压专业负责部门，专业冲压部门根据得到的资料进行产品冲压工艺的可行性分析，并撰写产品冲压工艺可行性分析报告，反馈给产品研发部门。（2）冲压工艺的制定流程。首先，产品部门将产品数模或者图纸提供给冲压专业部门，冲压专业部门进行可行性分析后，制定出可行的冲压工艺，主要包括拉延、成形工艺的制定，涉及拉延、成形方式和冲压方向的制定；修边、冲孔、翻边、整形等工序工艺的制定，涉及冲压方向、定位方式和编制工序内容的制定；检测方案的制定，涉及零件定位点、定位方式和各检测点检测方式的制定。（3）焊接专业同步工程流程。产品研发部门将产品数模或者是产品的图纸提供给汽车制造系统中的焊接专业部门，焊接专业部门根据得到的资料，对产品焊接工艺的可行性进行分析，并撰写产品焊接工艺可行性分析报告，反馈给产品研发部门。（4）焊接工艺制定流程。首先，产品研发部门向汽车制造系统中的焊接专业部门提供产品数模或者产品图纸，焊接专业部门根据资料进行焊接专业工艺可行性分析，并制定焊接工艺，主要包括以下几个方面：一是焊接总成分块；二是分总成焊接工艺制定，包括焊接形式的制定和零件定位点、定位方式的制定；三是总成焊接工艺制定，包括焊接形式制定和零件、分总成定位点、定位方式的制定；四是检测制定，包括在分装夹具时采用便携三坐标进行检测、重要总成用PUG检测。

三、工艺同步工程的新内涵

汽车车身制造过程中的工艺同步工程，主要是指产品环节的工艺同步工程和制造环节的工艺同步工程。（1）产品环节的工艺同步工程，即工艺可行性分析或者是工艺并行工程，目前已经在汽车企业中实施。（2）制造工艺同步工程流程。产品研发部门为汽车制造系统的冲压、焊接专业部门提供产品数模或者产品图纸，冲压、焊接专业分别制定出冲压工艺预案和焊接工艺预案，各部门针对工艺预案进行交流，从而最终制定出冲压工艺方案和焊接工艺方案。综上所述，在汽车车身制造过程中，工艺制定是整个制造周期的开始，工艺制定水平直接影响着整个汽车制造的效率、成本、周期等等。而起着决定性作用的冲压、焊接、涂装和总装工艺，每一道工艺不能独立完成，必须相互协调，相互信任，进行有效的工艺信息的交流，最终制定制度化、流程化、系统化、细节标准化的工艺同步工程，最终实现车身开发与制造工艺共同作用，设计和制造出成本低但是质量高的车身结构，进而为整车提供高质量的服务。

参考文献

[1]余秀慧，沈建东，王镝.制造工艺与车身工程开发集成应用技术[J].上海汽车.2010（4）：24～28

汽车车身制造焊钳的设计研究 篇4

汽车车身制造焊钳的设计研究

针对汽车车身结构特点,介绍了用于焊接汽车车身的各种焊钳(如,长臂X型焊钳、中长臂X型焊钳、短臂X型焊钳,以及C型焊钳)的结构特点,并通过实例图片详细说明了它们应用于不同的车身结构.

作 者：唐海勇 TANG Hai-yong  作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西,柳州,545007 刊 名：企业科技与发展 英文刊名：ENTERPRISE SCIENCE AND TECHNOLOGY & DEVELOPMENT 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：U462.21 关键词：车身结构   焊接   X型焊钳   C型焊钳  

汽车车身及附属装置习题 篇5

汽车车身及附属装置习题

一、填空题

1.绝大多数的货车其发动机均布置在汽车的。2.大部分客车多采用 底盘，后轮驱动。

3.轿车的第一种布置型式是发动机，后轮。

4.轿车第三种布置型式紧凑，重心低，同时还可以更好地隔绝发动机的。5.汽车车身是驾驶员的，也是容纳乘客和 的场所。

6.汽车车身的生产主要经过钣料冲压、焊接、加工、涂漆和 五个阶段。

7.汽车车身结构主要包括、、和车身内外装饰件、车身附件、坐椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等。

8.车身附件包括、、防眩镜、门锁、门铰链、玻璃升降器、风窗洗涤器、点烟器、烟灰盒、扶手、各种密封件、收录机、杆式天线等。

9.汽车车身壳件结构型式可分为、和 三种。

10.不依靠动力而利用车外的迎面气流来进行车内空气循环的办法称为。11.大多数汽车的 和取暖装置是合二为一的。

12.独立式通风取暖装置是 发动机而另备独立热源。13.汽车上所采用的刮水器有 和 两类。

14.东风EQ1091型汽车用的刮水器是 换向阀刮水器。15.电动风窗刮水器用于 的汽车上。

16.汽车门锁结构一般可分为、转子式和。

17.凸轮式门锁其特点是有特殊形状 的锁片装在门支柱上。

二、选择题

1.按发动机与驾驶室的相对位置，货车布置型式有（）。Ａ、发动机在前轴上方，驾驶室在发动机之后；

Ｂ、发动机在前轴上方，驾驶室的一部分在发动机之上； Ｃ、发动机在前轴上方，整个驾驶室在发动机之上； Ｄ、发动机在前轴上方，整个驾驶室在发动机之前。2.常见大客车布置型式有（）。

A、发动机布置于车身内部的前方 B、发动机布置于车身内部的后方 C、发动机布置于车身中部地板下面

3.轻便客车车身有几种结构（）。A、开式 B、闭式 C、可开式 4.轿车车身大多采用型式是（）。

Ａ、无骨架；Ｂ、半骨架；Ｃ、全骨架；Ｄ、刚性。

5.在汽车空调中，按驱动方式分，可分为哪几种形式（）。A、独立式 B、电动式 C、非独立式 D、气动式

6.在汽车空调系统中，制冷系统中的管路充满着制冷剂，俗称“雪种”，请问下列哪一个是属于环保制冷剂（）

A、R12 B、R12a C、R134a D、R156 7.在汽车空调系统中，储液干燥器是安装在（）。

A、压缩机的出口处 B、压缩机的入口处 C、蒸发器的出口处 D、冷凝器出口处

8.在汽车空调系统中，储液干燥器的作用是什么（）。A、储液 B、干燥 C、增压 D、降压

9.汽车空调压缩机是由发动机通过电磁离合器来驱动的。请问下列哪个装置可以控制电磁离合器（）。

A、温控开关 B、点火开关 C、空调A/C开关 D、膨胀阀 10.在汽车仪表系统中，充放电系统的显示方式不包括（）。A、电流表 B、电池容量表 C电压表 D、充电指示灯 11.汽车仪表的分类，按显示方式不同，可分为（）。

A、独立信息系统、电子式及综合信息显示系统 B、机械式、电子式及综合信息显示系统 C、机械式、独立信息系统及综合信息显示系统 D、机械式、电子式及独立信息显示系统 12.电流表是用来指示（）。

A、蓄电池充电和放电电压 B、蓄电池充电和放电电流 C、蓄电池的电压和电量 D、蓄电池存储电能和电流

13.在汽车仪表系统中，充放电显示的电流表，指针向“+”刻度方向偏转说明（）。A、蓄电池在放电 B、蓄电池在充电 C、发电机不发电 D、充电系统有故障 14.车速里程表是用来指示汽车的（）。

A、行驶速度和累计汽车行驶里程 B、行驶速度和当日汽车行驶里程 C、汽车日行驶里程 D、行驶速度和年累计行驶里程 15.水温表是用来显示（）。

A、发动机水箱内冷却水的工作温度 B、发动机水套中冷却水的工作温度 C、发动机水箱底部冷却水的工作温度 D、发动机电气温度 16.机油压力表是用来（）。

A、检测发动机润滑系统的主油道压力情况 B、检测发动机机油滤清器芯外的机油压力 C、检测发动机润滑系统的流动状况 D、检测发动机机油滤网内部机油压力 17.下列说法正确的是（）。

A、机油压力显示系统包括机油压力表和低机油压力报警系统

B、当机油面过低是，油压传感器中热敏电阻升温，阻值下降，报警灯不亮 C、机油压力显示系统包括机油压力表和油压传感器

D、在冷却液液面报警装置中，当冷却液位正常时，液位传感器通过液体搭铁 18.汽车照明系统是由（）组成。

A、开关和灯泡 B、灯泡和导线 C、电源、照明装置及控制部分 D、前大灯近光和远光

19.现代汽车的前照灯大都采用双丝灯泡，有远光灯丝和近光灯丝，近光灯丝位于焦点的（）。

A、下方 B、前方 C、后方 D、上方 20.半可拆式前照灯由（）组成。

A、灯泡、发光镜、插座、接线板、灯壳 B、灯开关、灯泡、反光镜、插座、接线板、灯壳

C、散光版、灯泡、插座、接线板、灯壳 D、透光玻璃、灯泡组件、反光罩、插座、接线器、灯外壳

21.下列说法正确的是（）。A、汽车夜间行驶对前照灯照明系统的一般要求是能够提供车前道路500m以上的明亮均匀的照明

B、汽车电喇叭有触点式和无触点式两类

C、汽车制动信号开关是安装在驻车制动上

D、危险警告信号在点火开关切断（停车）时也可使用 22.12V电系汽车转向灯的闪光频率为（）。

A、180～200次/min B、100～150次/min C、50～110次/min D、30～40次/min 23.在汽车电路中，导线束的颜色在电路图中一般用英文缩写来表示，下列说法正确的是（）。

A、字母G表示棕色 B、字母P表示粉红色 C、字母L表示蓝色 D、字母G表示橙色 24.下列关于汽车电路特点说法正确的是（）。A、高电压 B、单线制 C、串联制 D负极搭铁

25.随着汽车用电设备的日益增多的要求，酝酿中的汽车电压标准是（）。A、36 V /14 V B、24 V /14 V C、42 V /14 V D、42 V /24V 26.中型客车车身均采用（）车身结构。

Ａ、开式；Ｂ、整体承载式；Ｃ、非承载式与开式；Ｄ、闭式的厢式。

三、判断题（正确打√，错误打×）

1.具有完整的骨架，车身蒙皮固定在装配好的骨架上称为骨架式车身壳件。（）2.轻便客车车身要求具有较好的流线型，以使转向轻便。（）3.中型客车均采用闭式的厢式车身。（）4.全部载荷由车架承受，而车身不承受载荷为半承载式车身。（）5.自然通风最简单的方法是依靠通风阀及前后车门上的三角窗进行通风。（）6.空气调节装置用于长途公共汽车。（）7.真空式刮水器不需要其它的动力源，而是利用进气管的真空进行的。（）8.转子式门锁一般为大客车所采用。（）9.所有凸轮式门锁都带有定位器和缓冲器。（）

四、问答题

1.大客车第二种布置的缺点是什么？ 2.轿车第一种布置的优点是什么？

3.东风EQ1090E汽车驾驶室结构特点是什么？ 4.轿车车身一般采用什么样结构，其特点是什么？ 5.简述独立式通风取暖装置的作用及工作情况？ 6.空气调节装置安装在汽车上的作用是什么？ 7.简述气压式刮水器工作情况。8.简述舌式门锁的工作情况。

9.该图是汽车空调系统组成示意图，请把下列名称填入相应的序号中，并说明制冷系统的工作原理。

10.说明制冷系统中蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、储液干燥器的作用？

11.下右图为电流表的基本结构简图，请将下列名称填入相应符号中，并说明电流表的基本工作原理？（永久磁铁；接线柱；轴；黄铜片；指针；软铁转子）

12.如图为机油压力表的基本结构简图，请将下列名称填入到相应序号中，并说明该机油压力表的工作原理：（电阻；副线圈；主线圈；点火开关；膜片；蓄电池；滑动触点；指针）

汽车涂装工艺用水的处理设计 篇6

以某汽车生产涂装车间工艺用水的.处理为例,根据工艺用水的用途和水质要求,确定工艺方案,详细介绍设计方案和技术参数,并结合现场实际运行情况对处理效果进行了评价和分析.

作 者：赵媛媛 张建功 作者单位：赵媛媛(上海欧陆环境工程有限公司,上海,06)

张建功(鲁能煤电股份有限公司阳城电厂,山东,济宁,272502)

汽车材料及汽车车身维修工艺 篇7

一、汽车材料的发展方向

早期的汽车用材料以铁和钢为主,辅以少量有色金属和皮革、木材等,反映了当时人类所应用材料的技术水平。但近年来,为了适应汽车安全、节能、环保的发展趋势,满足汽车舒适性、经济性和可回收性的需要,要求汽车减轻自重以实现轻量化的要求,因此,汽车制造过程中钢铁材料的用量有所下降,而有色金属、非金属材料和复合材料等新型材料所占比例逐步增加。各种新型材料的广泛应用,促进了汽车性能的提高和汽车工业的快速发展。

1辆汽车多达上万个零件,用于汽车的材料品种和规格多达4000多种,除钢铁、橡胶、燃油外,汽车还大量使用有色金属、塑料、涂料、玻璃、纤维制品、电线、润滑油脂、化学制剂、摩擦材料、纸以及各种电气材料和电子元件等等。各类材料,要求质量轻、强度高、刚度好、易加工、寿命长、耐腐蚀、耐震动、无污染、可回收。

金属材料主要包括钢板、铸铁等重金属材料;铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属等材料。非金属材料主要有工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、非金属泡沫材料、非金属复合材料等。随着汽车技术的发展,未来汽车材料除金属材料、非金属材料外,复合材料和纳米材料也将获得广泛应用(现代车身材料比例图见图1)。

二、汽车车身常用材料的分类及主要性能要求

汽车材料已从车身设计、零部件的选择和制造到各类材料的回收利用,形成成熟的产业化技术,汽车的高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和非金属材料、复合材料已得到广泛应用(各类材料用途见表1)。

1.汽车钢板的分类

(1)钢板按厚度分:薄钢板<4mm(最薄0.2mm),厚钢板4~60mm,特厚钢板60~115mm。

(2)钢板按轧制分:热轧和冷轧。

(3)按含碳量分:汽车用耐冲击钢板、高强度钢板和超高强度钢板。

2.汽车钢板工艺性能要求

良好的成型性能(大件冲压流线型),良好的焊接性能,良好的喷涂性(喷漆处理),高强性能(抵抗外力冲击),足够的抗凹陷性及刚度(吸收冲撞能量)。汽车钢板表面质量要求表面无缺陷,良好的表面清洁性,适当的粗糙度。

3.工程塑料车身

由于塑料在汽车上的应用范围日益多元化,更多塑料应用于汽车的结构件及车身之上,厂商不断开发经强化的复合材料,推出可回收的工程塑料。GE塑料最近就推出用于制作车身壁板的Noryl GTX树脂。这种树脂具有良好的环保和经济性优势,可替代汽车车身壁板上的传统钢材。树脂车身不但可以大幅减轻车身质量,更便于喷涂。使用轻型、多功能的树脂可支持车身壁板的在线喷涂,代替传统的钢材,从而使车身质量减轻达50%。质量轻能更有效地节省燃料,有助于降低消费者开支并减少温室气体排放。事实上,如果在欧洲每辆行驶在公路上的汽车都使用Noryl GTX树脂制成的车身壁板,每年就可节省5.3亿升燃料,约合6.5亿欧元(按2006年平均燃料价格计算,并且减少排放130万吨二氧化碳(CO2)排放。

“生物工程塑料”以植物而非石油为原料,源于植物的材料本身就带有颜色,具有偏深的色调和镜面般的光滑性,质感超过了经过涂装的ABS树脂等传统材料。据介绍,新材料与经过涂装的传统材料具有相同的耐久性。马自达计划把新开发的树脂材料陆续应用于量产车的外装部件(图2所示为马自达工程塑料车身)。

4.碳纤维车身

碳纤维(Carbon Fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000MPa,也高于钢。但碳纤维材料也只是沿纤维轴方向表现出很高的强度,其耐冲击性却较差,容易损伤,所以在制造成为结构组件时往往利用其耐拉、质轻的优势而避免去做承受侧面冲击的部分。

随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。车用碳纤维复合材料可用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等部件。目前钢铁材料约占车体重量的3/4,如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料替换,车体重量可减轻300kg,燃油效率提高36%,二氧化碳排放量可削减17%。碳纤维已经成为大型豪华汽车市场智能轻量化结构的领导者。碳纤维材料的优势是无与伦比的,其强度不仅可媲美高级钢材,而且密度比铝材还低30%,也就是说在轻量化方面碳纤维拥有着更极致的表现。而且更重要的是,作为新兴材料,碳纤维的成本还有较大的压缩空间,这也就是它能拥有与铝材截然不同待遇的原因(图3所示为宝马碳纤维车身)。

三、汽车车身部件的维修

汽车为适应节能、安全、环保的要求,各类材料朝着高强度、轻量化、高性价比、易加工易改型、无污染可回收的趋势发展。

高强度:车身的强度、塑性、耐腐蚀性和点焊等性能大大提高;

轻量化:保证汽车车身安全的前提下,减轻车身材料的重量;

高性价比:汽车车身材料的价格与实用性;

材料改型:连接部位更安全可靠,车身材料使用更加安全轻便的新型材料;

易回收:车身材料容易回收与利用,可降解使用。

随着钢制车身材料的改变,汽车维修工艺也发生了巨大的变化(如表3所示)。

汽车车身工艺设计规范 篇8

蓄电池是一种使化学能与电能相互转换的装置。

功用：

A:供电：蓄电池的化学能转化为电能，供用电设备用电。

B:贮电：蓄电池接受发电机的部分电能转化为化学能贮存。当发电机正常工作时所发的电一部分供用电设备，一部分向蓄电池充电贮存起来。

发电机是一种将机械能转变为电能的装置。其作用是在发电机输出电压超过蓄电池电压时，对蓄电池充电，并对其它用电设备供电。主要是交流发电机。

起动机又叫马达，它由直流电动机产生动力，经起动齿轮传递动力给飞轮齿环，带动飞轮、曲轴转动而起动发动机。

汽油机点火装置

点火装置的功用是将蓄电池或发电机供给的低压电变成高压电，并根据发动机各气缸的工作顺序和点火时间的要求，适时、准确地点燃各气缸的可燃混合气，使发动机运转。

1.发动机：发动机2大机构5大系：曲柄连杆机构；配气机构；燃料供给系；冷却系；润滑系；点火系起动系

2.底盘：底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

3.车身：车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。

汽车车身工艺设计规范 篇9

重要的事说三遍我很轻！我很轻！我很轻！我还省油、省材料……还像下面这位小姐姐一样省布料为什么轻而省呢？因为我们用新材料啊今天就和漫谈君一起来看看轻量化之车身新材料简介及应用漫谈君说

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一、汽车新材料简介现代对汽车性能要求越来越高，轻量化、节能降耗和降低排放污染是现在汽车发展的趋势，而轻量化必须从改进汽车的材料出发，研制性能更好更轻的汽车材料从而减少能源消耗，进而降低排放污染，汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面，新材料新工艺对于汽车工业的发展是至关重要的，而汽车车身轻量化并非是简单地将汽车重量减轻，而是在保证车身的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车车身质量，同时要保证汽车车身的制造成本在合理范围内。

二、车身新材料的种类1镀锌钢板随着汽车工业发展，为了提高车体使用寿命和增强车体材料的抗腐性能，镀锌钢板得到广泛使用。由于在目前汽车车身制造中，主要采用电阻点焊方法，与无镀层钢板相比，镀锌钢板的点焊过程中还存在一些问题：1）先于钢板熔化的锌层容易分流，致使焊接电流密度减小；2）锌层表面烧损、污染电极而使电极寿命降低；3）锌层电阻率低，接触电阻小；4）容易产生焊接飞溅、裂纹及气孔等缺陷。2高强度钢板从前的高强度钢板，拉延强度虽高于低碳钢板，但延伸率只有后者的50%，故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达420N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。低合金高强度钢板的品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢板和高强度IF冷轧钢板等，车身设计师可根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。1）含磷高强度冷轧钢板含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车外板、车门、顶盖和行李箱盖升板，也可用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为：A.具有较高强度，比普通冷轧钢板高15％～25％；B.良好的强度和塑性平衡，即随着强度的增加，伸长率和应变硬化指数下降甚微；C.具有良好的耐腐蚀性，比普通冷轧钢板提高20％；D.具有良好的点焊性能。2）烘烤硬化冷轧钢板经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度得以提高。这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料之一。3）冷轧双向钢板具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进一步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如车门加强板、保险杠等。4）超低碳高强度冷轧钢板在超低碳钢（C≤0.005%）中加入适量的钛或铌，以保证钢板的深冲性能，再添加适量的磷以提高钢板的强度。实现了深冲性与高强度的结合，特别适用于一些形状复杂而强度要求高的冲压零件。5）轻量化迭层钢板这种钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.2～0.3mm，塑料层的厚度占总厚度的25%～65%。与具有同样刚度的单层钢板相比，质量只有57%。隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。3铝合金与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，由于采用了全铝车身骨架和外板结构，使其总质量减少135kg，比传统钢材料车身减轻43%，使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数量从50个减至29个，车身框架完全闭合。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高60%，还比同类车型的钢制车身车重减少50%。由于所有的铝合金都可以回收再生利用，深受环保人士的欢迎。

根据车身结构设计的需要，采用激光束压合成型工艺，将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型，再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。4镁合金和钛合金镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35%，铝材密度的66%。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20%。铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg，且刚度极高。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。钛的比重为4.6g/cm3，仅是铁的1/2，但强度和硬度超过了钢，且不易生锈。用钛合金铸造的汽车发动机部件更轻、更坚固和更耐腐蚀，钛合金车身可以承受更大的作用力。5泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特点是密度小，仅为0.4～0.7g／cm3，弹性好，当受力压缩变形后，可凭自身的弹性恢复原料形状。泡沫合金板种类繁多，除了泡沫铝合金板外，还有泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢等，可根据不同的需要进行选择。由于泡沫合金板的特殊性能，特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能，深受汽车制造商的青睐。目前，用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。6蜂窝夹芯复合板蜂窝夹芯复合板是两层薄面板中间夹一层厚而极轻的蜂窝组成。根据夹芯材料的不同，可分为纸蜂窝、玻璃布蜂窝、玻璃纤维增强树脂蜂窝、铝蜂窝等；面板可以采用玻璃钢、塑料、铝板和钢板等材料。由于蜂窝夹芯复合板具有轻质、比强度和比刚度高、抗振、隔热、隔音和阻燃等特点，故在汽车车身上获得较多应用，如车身外板、车门、车架、保险杠、座椅框架等。英国发明了一种以聚丙烯作芯，钢板为面板的薄夹层板用以替代钢制车身外板，使零件质量减轻了50%～60%，且易于冲压成型。7工程塑料与通用塑料相比，工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点，且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。二十世纪七十年代起，以软质聚氯乙烯、聚氨酯为主的泡沫类、衬垫类、缓冲材料等塑料在汽车工业中被广泛采用。福特公司开发的LTD试验车，塑料化后的车身取得了轻量化方面的明显成果。中国工程塑料工业普遍存在工艺落后、设备陈旧、规模小、品种少、质量不稳定的状况，而且价格高，缺乏市场竞争力。工程塑料在汽车上的应用仅相当于国外上世纪八十年代的水平。如上海桑塔纳轿车塑料用量仅为2.86kg/辆，红旗CA7228型轿车为2.4kg/辆，而日本轿车平均为14kg/辆，宝马则更高，为35.64kg/辆。但这种局面将很快被打破，由上海普利特复合材料有限公司投资新建、国内最大的汽车用高性能ABS工程塑料生产基地日前在上海建成投产。此项目引进了世界先进的工程塑料生成线和试验检测仪器等设备，形成了年产15，000吨高性能ABS工程塑料的能力。8高强度纤维复合材料高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用，美国开展的最好。二十世纪八十年代后期，复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。据统计，在欧美等国汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33％左右，并继续呈增长态势，复合材料作为汽车车身的外覆件来说，无论从设计还是生产制造、应用都已成熟，并已从车身外覆件的使用向汽车的内饰件和结构件方向发展。上海通用柳州汽车公司和东风公司计划推出全复合材料车身的家庭用小轿车。9陶瓷材料由于陶瓷本身具有的特殊力学性能以及对热、电、光等的物理性能，陶瓷材料特别是特种陶瓷在汽车上的应用日益受到人们的重视。我国已成功研制钛酸铝陶瓷-铝合金复合排气管、氮化硅陶瓷柴油机涡轮增压转子和球轴承等汽车部件。

汽车的构造材料可反映人类所应用材料的技术水平。目前，6类主要材料如钢﹑铁﹑塑料﹑铝﹑橡胶﹑玻璃共占轿车质量的90%，其余10%为其他多种材料，包括有色金属（铜、铅、锌、锡等），车中装备的液体（燃油、润滑剂、其他油品和水基液等），油漆、纤维制品。

三、新型功能材料1稀土材料中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的稀土储量中国占世界已探明资源的80%，为我国大力开发稀土材料提供了得天独厚的条件。使用汽车废气净化催化剂是控制汽车废气排放、减少污染的最有效的手段。含稀土的汽车废气净化催化剂价格低、热稳定性好、活性较高，使用寿命长，引起了人们的广泛关注。

汽车废气净化稀土催化剂所用的稀土成分主要是氧化铈、氧化镧和氧化镨等。用于汽车废气净化催化剂的载体通常为蜂窝陶瓷，稀土还可以作为陶瓷载体的稳定剂以及活性涂层材料等。2纳米材料纳米科技是21世纪科技产业革命的重要内容之一，它是高度交叉的综合性学科，包括物理、化学、生物学、材料科学和电子学。它不仅包含以观测、分析和研究为主线的基础学科，还有以纳米工程与加工学为主线的技术科学，所以纳米科学与技术也是一个融前沿科学和高技术于一体的完整体系。纳米技术将在汽车上的结构材料、节能、环保等方面获得广泛的应用。纳米陶瓷材料的耐磨性和质量减小、稳定性增强。纳米陶瓷轴已经应用在奔弛等高级矫车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强、使用寿命延长；纳米汽油是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂，纳米汽油可以降低油耗10%-20%，可降低废气中有害气体含量50%-80%；纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的石油产品，它不对任何润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂或减磨剂等产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。纳米增强增韧塑料可以代替金属材料，由于它们比重小重量轻，因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量，达到节省燃料的目的。可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖以及变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。抗紫外线老化塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上，能有效延长其使用寿命。无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24h接触杀菌率达90%，无副作用，可以用在车门把手、方向盘、座椅面料、储物盒等易污部件。

四、新材料应用的发展趋势1新材料回再用性的研究研究汽车新材料的最终处置问题至关重要，从某种程度上讲，关系到它的生存与发展。目前，汽车上约占自重25%的材料无法回收再用，其中三分之一为各种塑料，三分之一为橡胶，还有三分之一为玻璃、纤维。鉴于这种情况，世界各国都花费大量的人力、物力进行材料的回收再生问题的研究。现在可以通过三种途径进行回收：1）颗粒回收，重新碾磨；2）化学回收，高温分解；3）能源回收，将废弃物作为燃料。2减少材料的品种未来汽车在工程塑料类型的选择上将会发生巨大的变化。目前汽车使用的塑料由几十种高分子材料组成，当前世界各大汽车公司致力于减少车用塑料种类，并尽量使其通用化。这将有利于材料的回收再生和生态环境的保护。3降低成本制约汽车车身新材料应用的重要因素是价格。作为主要新材料的高强度钢、玻璃纤维增强材料、铝和石墨增强，其成本分别为普通碳钢的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低这些新材料的制造成本，才可能使诸多新材料进入批量生产。如玻璃纤维增强材料将在成本上成为钢材的有力竞争者，虽然它的重量减轻有限，但价格却能为用户接受。石墨合成材料尽管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽车工业上很难有所作为。

汽车车身工艺设计规范 篇10

因为汽车性能要向低油耗、安全和耐候性方向发展, 所以要求汽车减轻自重, 提高材料强度, 耐大气腐蚀性能要好。

当钢板厚度从1.5 mm减到1.0 mm时, 质量减轻15%30%, 因此在当前和今后的很长时间内, 汽车生产的发展趋势是减少钢板的厚度, 提高钢板的力学性能。

首先, 在美国和加拿大于2000年成立专门研究组织“Auto21”, 开展汽车轻量化的5年研究计划。其中, 汽车用高强度钢板主要研究DP钢和TRIP钢在汽车车身结构中的应用, 包括焊接性和冲压性研究。钢板厚度减薄到0.7 1.0 mm, 为保证良好的耐腐蚀性, 这些钢板通常是热镀锌 (Hot Dip Galvanized) 钢板和镀锌热扩散 (Galvan annealed) 钢板。然而, 镀锌层对焊接性能影响严重, 汽车车身生产中常用的电阻焊工艺很难保证其良好的焊接质量, 主要问题是锌对铜电极的腐蚀可导致电极过早损坏;焊缝锌蒸发引起金属飞溅可导致焊缝性能不稳定[1]。通过对对接接头的激光拼焊研究, 发现激光焊的热影响区很小, 焊缝性能高, 焊后冲压不开裂[2]。因此, 高强度镀锌钢板激光拼焊优先在汽车车门等零件焊接-冲压结构中得到应用[3]。由于激光拼焊对装配质量要求非常高, 所以大多数车身结构仍然采用搭接结构, 激光焊接高强度镀锌钢板搭接焊缝时, 由于激光的加热速度极高, 导致板缝贴合面处的镀锌层快速蒸发, 形成几个大气压的压力, 一旦上板熔化, 高压锌蒸汽就会突然冲出, 导致焊缝金属飞溅、气孔等缺陷, 焊缝性能下降且外观质量变差。

为了解决高强度镀锌钢板激光搭接焊的金属飞溅问题, 采用了多种工艺方法如下。

a.采用机械装配法, 即在搭接接头装配时通过垫片、筋等将焊接部位预留0.1 0.2 mm的间隙, 使锌蒸汽通过间隙逸出[4,5]。但对1 mm的薄板, 要保证0.1 0.2 mm的稳定间隙是很困难的, 所以机械装配法只能用于厚板。

b.采用Keyhole焊接法, 使锌蒸汽通过Keyhole逸出[6,7], 但由于锌蒸汽压力大, 往往会将Keyhole附近的金属液体带走, 导致焊缝出现孔隙。

c.采用双束激光焊接工艺, 通过前面一束低功率激光只将板缝贴合面处的镀锌层蒸发逸出, 上板不熔化。然后用紧跟其后的大功率激光束进行焊接[8,9]。但由于板缝贴合面几乎没有间隙, 镀锌层熔化和蒸发后并没有逸出板缝贴合面, 只是朝焊缝方向发生了迁移, 在后面的大功率激光束的热作用下又会产生二次蒸发, 导致金属飞溅。

d.采用加入Al箔为中间夹层的工艺[10], Al熔点为660℃, 在Zn的沸点907℃以下。Al的沸点为2 450℃, 这样当Al熔化时, Zn没有蒸发而与Al形成Al-Zn合金液体。当合金的沸点=2 450×Al%+907×Zn%>1 500℃时, 可以防止金属飞溅, 但同时接头机械性能下降。原因是激光加热的速度太快, Zn在没有熔解入Al之前已经蒸发, 导致需要较多的Al液体容纳Zn蒸汽, Al箔中间夹层的厚度达到75μm, 这样进入焊缝的铝含量高, 导致机械性能下降。因此, 至今高强度镀锌钢板激光搭接焊的金属飞溅问题只能通过刮除镀锌层的方法解决[11], 镀锌层刮除后将会导致焊缝耐腐蚀性能的下降。

本文研究的就是在保证良好的焊缝耐腐蚀性能、外观和力学性能的条件下, 实现高强度镀锌钢板激光搭接焊。

2 试验过程

试验采用连续CO2激光器, 功率4 kW, 波长10.6μm, 激光输出模式为TEM00, 焦距150 mm, 焦斑直径为0.2 0.3 mm。

钢板采用DP600热镀锌钢板, 厚度1 mm, 焊接试样尺寸和接头形式见图1。图1中的Al箔的厚度为25μm, 高、低功率的激光束是采用分别焊接的方式实现的, 第一次用2 kW功率激光束进行中间夹层的Al与Zn的熔化和合金化, 第二次用4 kW功率激光束进行焊接, 要求焊缝熔深不小于1.5 mm。焊接速度为7m/min, 焊接试验参数见表1。

3 试验结果

按照表1中的焊接试验方法, 每个试验重复5次。焊接前后在分析天平上将焊接试样称重, 以便分析金属飞溅的大小。然后将焊接后的3个试样在拉伸试验机上测试拉剪负荷。试样的断口、微观组织和微区成分分析用Phillips场扫描电子显微镜进行分析。图2、图3分别是单束激光和双束激光焊接时由于金属飞溅产生的失重与中间铝夹层厚度间的关系。由图2、图3可见, 无中间铝夹层时两种激光焊接方法金属飞溅率都很高, 如图4中可以看到焊缝附近有许多飞溅物, 这是锌蒸发导致飞溅而将熔池中的金属带出的结果;随着中间铝夹层的增加, 两种激光焊接方法飞溅率都减少, 但双束激光焊接时, 中间铝夹层的厚度只要25μm就可以基本抑制飞溅, 如图5中焊缝附近无飞溅物。

图6、图7分别是单束激光和双束激光焊接时接头的单位长度拉剪负荷与中间铝夹层厚度间的关系。从图6、图7中可见, 无中间铝夹层时, 两种激光焊接方法接头的拉剪负荷都很低, 主要是飞溅和孔洞导致的承载面积减少, 如图8中可以看到明显的空洞和焊缝凹陷。当中间铝夹层的厚度为25μm时, 单束激光焊接接头的单位长度拉剪负荷分散度大, 与双束激光焊接接头的单位长度拉剪负荷相比平均值低200 N/mm, 双束激光焊接接头的拉剪断口在母材中 (见图9) ;中间铝夹层的厚度大于25μm后, 焊接接头单位长度拉剪负荷不断下降, 拉剪断口在焊缝中 (见图10) 。因此, 增加中间铝夹层的厚度尽管可以减少飞溅, 但却降低接头的拉剪负荷。按照文献[12], 飞溅导致的焊缝金属损失率大于4%, 焊接质量是不可接受的。所以, 从减少飞溅和提高接头性能两方面来分析, 只有采用双束激光焊接的同时加25μm中间铝夹层时才能得到最好的效果。

4 分析讨论

4.1 铝中间夹层的作用

采用铝中间夹层主要是经过激光加热使铝与锌熔化形成铝锌合金, 当合金成分满足沸点=2 450×Al%+907×Zn%>1 500℃时, 就可以防止锌蒸发, 也就防止飞溅和气孔。这时的合金为Al≥38.4% (at%) 或20% (wt%) 。通常镀锌层厚度为10μm, 由式 (1) 计算可得到铝箔的厚度为26.5μm。

在熔化过程铁往往会进入铝锌合金中, 所以实际的铝箔的厚度将小于26.5μm。因此, 只要25μm厚度的铝箔就可以防止锌的蒸发。从图11中可以看到在低功率激光作用后, 两板贴合面中的组织, 其能谱成分分析结果见表2, 可见中间已经形成了良好的锌-铝-铁合金。锌的原子百分比为60%63%, 铝+铁的原子百分比为37%40%。靠近钢板有很大部分的铝与铁形成铝-铁金属间化合物。由于沸点已经大于1 500℃, 因此当高功率激光焊接时不会产生锌蒸发, 同时进入焊缝的铝含量很少。这样保证焊缝组织为贝氏体+板条马氏体 (见图14) , 使焊缝强度高于母材, 这样断裂发生在母材中, 断口为韧性断裂的韧窝特征 (见图13) , 拉剪负荷达到最大。

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而当中间铝夹层厚度为50μm时, 靠近钢板仍然形成铝-铁金属间化合物, 但中部的铝+铁的原子百分比高达82%～88%, 见图12、表3。尽管使沸点增加到1 900℃, 但在板缝中存在大量的铝, 在高功率激光焊接时铝将会进入焊缝, 导致焊缝中铝量增加, 机械性能下降。

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对25μm铝夹层双束激光焊接后的试样拉剪断口分析发现主要为韧窝 (见图13) , 断裂发生在母材中 (见图9) , 对焊缝进行组织观察发现焊缝主要由贝氏体和板条马氏体组成 (见图14) , 因为少量的铝将有利于贝氏体的生成[6], 因此力学性能比母材中的铁素体和马氏体组织高。

对50μm铝夹层双束激光焊接后的试样拉剪断口分析发现主要为解理、沿晶和穿晶断裂 (见图15) , 断裂发生在焊缝中的熔合区 (见图10) , 对焊缝进行组织观察发现焊缝主要由高铝铁素体 (图16中标有3之处) 、铁铝相 (图16中标有1、2之处) 和贝氏体组织 (图16中白色区域) , 因此力学性能比母材中的铁素体和马氏体组织差。

如果不加中间铝夹层, 双束激光无法抑制锌蒸发, 因为前束低功率激光加热后, 锌蒸汽并没逸出两板的贴合面, 激光束离开后马上会凝结为锌合金。如图17和表4所示, 可见锌蒸汽凝结在两板贴合面处, 锌成分含量高达96%, 这样当高功率激光束到达时又会导致锌蒸发和熔池金属飞溅。

因此, 只有采用25μm铝夹层加双束激光焊接才能防止锌蒸发, 同时可以提高焊缝的力学性能, 并保证焊缝的耐腐蚀性能。

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4.2 双束激光的作用

由于激光加热的速度极高, 当加热1 mm左右的薄板时, 如果用4 kW的高功率激光束直接加热, 将会使两板贴合面的温度在0.01 s内达到1 500℃, 在如此短的时间内, 铝和锌无法实现互熔, 所以, 锌仍然会快速蒸发。但由于有铝液体在贴合面存在, 所以当铝液体的量足够时, 锌蒸汽被压入焊缝附近的铝液体中, 这样就防止了飞溅。但同时导致过多的铝进入焊缝, 使焊缝组织中出现高铝铁素体和铁铝金属间化合物, 使焊缝力学性能下降。图18是用75μm铝夹层4 kW激光束直接焊接时的接头横截面组织图, 图中白色区域为高铝相, 板贴合面中近焊缝处为锌蒸汽孔。

所以, 单束激光焊接当铝夹层厚度小于50μm时, 焊缝金属飞溅损失严重;而铝夹层厚度大于50μm后, 焊缝金属飞溅得到抑制, 但焊缝金属中的铝含量过高, 使焊接接头的拉剪负荷很低。

当采用双束激光加热时, 2 kW低功率激光只能使两板贴合面的温度加热到700～900℃, 此时铝和锌都熔化, 锌没有蒸发, 这样铝和锌可以熔合而形成锌-铝合金, 使其沸点增加。当铝夹层厚度为25μm时, 锌-铝合金的沸点已经大于1 500℃, 在4 kW高功率激光到达时, 没有锌蒸汽产生, 所以就防止了焊缝金属飞溅损失, 焊缝外观清洁平整;同时, 焊缝金属中的铝含量很低 (小于1.5%) , 其接头的外观与横截面组织形貌见图19。这样就使焊接接头的拉剪负荷提高。

5 结论

(1) 采用铝中间夹层和双束激光焊接可以有效地抑制锌蒸发导致的飞溅, 并能保证焊接接头的良好力学性能。

(2) 当低功率激光束功率为2 kW、高功率激光束功率为4 kW、焊接速度为7 m/min、中间铝夹层厚度为25μm时, 可以使焊缝金属的飞溅率小于1%, 焊接接头的拉剪负荷达到610 N/mm。

(3) 低功率激光束主要使铝夹层与镀锌层金属熔化, 形成锌-铝合金。

(4) 中间铝夹层厚度大于50μm后, 焊缝中的铝含量将增加, 组织中存在高铝铁素体和铁-铝金属间化合物。

摘要：本文分析了汽车用钢的发展方向, 指出高强度镀锌钢板将在汽车车身结构中得到广泛应用。通过分析双相 (DP) 系列高强度镀锌钢板焊接中存在的问题, 指出激光焊接的重要性。最后, 研究了高强度镀锌钢板激光搭接焊的工艺技术。结果表明, 采用双束激光和中间夹层工艺焊接高强度镀锌钢板可以得到良好力学性能的搭接焊缝, 其焊接过程平稳、无飞溅且焊缝表面美观。

关键词：汽车,车身,高强度镀锌钢板,激光搭接焊

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