汽车板生产技术与管理_现代汽车板工艺及成形理论与技术

2024-08-05 12:03:26

1.汽车是如何制造出来的汽车制造

2.一辆汽车的生产的完整工艺流程是什么啊？需要哪些生产设备？

汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。现代汽车的钢板用什么方式防锈？为什么有些轿车声称车身防锈蚀年限达10年以上？

镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。早年人们在试验中发现，将铁和锌放人盐水中，二者无任何导线联结时，铁和锌都会生锈，铁生红锈，锌生“白锈”；若在二者间用导线联结起来，则铁不会生锈而锌生“白锈”，这样锌就保护了铁，这种现象叫牺牲阳极保护。工程师正是将这种现象运用到实际生产中，生产了镀锌钢板。经研究，在镀锌量350克／平方米（单面）时，镀锌钢板在屋外的寿命（生红锈），田园地带约为15一18年，工业地带大约3一5年，这比普通钢板长几倍甚至十几倍。

从20世纪70年代开始轿车车身钢板用镀锌薄钢板，装配时镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。但由于增加镀锌重量也会使电镀锌的电能消耗大幅增加，导致材料成本的上升，因此20世纪70年代末又出现一种用热浸镀锌工艺生产的镀锌钢板，称为热镀锌钢板。这种镀锌钢板用连续热镀锌工艺：冷轧板（注*）→加热→冷却至镀锌温度→镀锌→冷却→矫直。为了满足汽车对镀锌钢板的各种要求，一些生产厂家在镀锌生产线上对镀锌钢板进行扩散退火等特殊处理，以使钢板表面形成一种“锌－铁”合金镀层，其特点是涂漆后的焊接性和耐腐蚀性比纯锌镀层板要好。以后还出现了诸如“锌－铝－硅”、“锌－铝－铼”等合金化热镀锌钢板，使得热镀锌钢板的耐腐蚀性成倍提高，与油漆间的结合性能长期稳定。

目前轿车已经广泛使用镀锌钢板，用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件用电镀锌工艺，内复盖件内部用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年。

材料是影响汽车质量的重要因素。在现代汽车中，车身材料占全车材料的很大部分。为了提高汽车行驶的经济性，减轻汽车重量是世界各大车厂的目标，近年来汽车上越来越多使用了铝或塑料等非钢铁材料做车身部件，例如奥迪A2全铝制车身，日产SUV“奇骏”用塑料做前翼子板，更多的乘用车保险杠用塑料制成。在日益广泛使用非钢铁材料做车身部件的形势下，高度依赖汽车制造业的钢铁企业将面临直接的威胁。因此，研制和发展轻质、高强度的汽车钢板成为多年来钢铁企业的一个热点。

目前汽车生产中，使用得最多的是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。例如BH钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。

车用高强度钢板应具有高强度和延塑性好的特点。目前高强度钢有BH钢（烤漆硬化钢板）、双相DP钢、相变诱导塑性钢（TRIP）、微合金M钢、高强度无间隙固熔IF钢等。它们一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能、成形要求严格的零件，例如轮圈、加强构件、保险杠、防撞杠，随着性能及成型技术的进步，高强度钢板被用于汽车的内外板件，例如车顶板、车门内外板、发动机舱盖、行李舱盖等上。现在许多中高档轿车都用高强度钢板。

高强度钢板经过发达国家20多年的开发与生产，大都巳有标准化和常规生产的系列产品，并广泛用于许多汽车的构件制作中。日本汽车高强度钢板的平均使用率在1993年为25％，2000年为36％。美国钢铁协会AISI组织世界13家钢铁公司研究开发“超轻车身研究”（ULSAB），于1998年3月在美国密执安展出了高强度钢车身，车身使用的高强度钢大约为86％，其平均重量比普通钢结构车身减轻了25％，这对汽车制造厂家很有吸引力。1999年1月，全世界34家大钢铁企业又共同出资启动了高强度钢车身的研发项目ULSAB-AVC，通过使用高质量钢材和新制造技术，减轻汽车重量，提高经济性，以满足2004年更为严格的碰撞标准和2005年实施的欧洲Ⅳ号排放标准。从这里可以看出，发展车用高强度钢板巳经不是单纯车身材料更新的问题，它还涉及到能否令汽车达到新的环保和安全标准的问题。

高强度钢板的发展与应用跟成型、涂装和焊接等有关技术是密切相关。冲压成型是汽车制造中最主要的成形方式，车身构件、门板、翼子板等等都是通过冲压成型制造出来，有些构件具有相当复杂的形状。例如高强度无间隙固熔IF钢具有极为良好的深冲和拉延能力，用来冲压制造各种复杂形状的汽车冲压件，它内部的铁素体不存在任何间隙固熔的碳和氮原子，这样钢材在冷轧和连续退火后可获得低屈强比和高延伸率，也就是说有极高的“韧性”，不会轻易断裂，能够承受各种模具的冲压变形。

近年流行一种“拼焊”技术，就是将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊起来的一种钢板，这种拼焊钢板可以冲压加工。用拼焊钢板可以按照汽车的不同部位对应于不同的板材，更好地发挥其作用，例如在负荷大的地方用较厚的高强度钢板，而在其他部位则使用较薄的高强度钢板。拼焊钢板的应用，简化了生产工艺、改善了构件性能和减轻了重量。汽车构件上用 “拼焊”的部件常有侧面框架、车门内板、车身底板、侧面横档、档风玻璃窗框、中立柱等。因此，对高强度钢板的焊接也有高要求。

涂装是汽车制造过程中的重要工序，包括镀锌钢板。目前中高档轿车白车身一般使用镀锌板，镀锌板能够保证汽车车身使用10年不会腐锈。但是钢厂生产的汽车钢板在轧制过程中的表面粗糙度和清洁度将直接影响到镀锌的锌层附着力。同时，钢板的板厚精度控制也将影响现代化汽车生产线的工作准确性，因为现代化的汽车生产线是用机器人点焊，板厚误差大将导致虚焊。所以，现代化的汽车制造对钢板的要求是十分严格的，例如对宽1.5米长3000米的厚0.8毫米钢板，厚度公差不能超出20微米。

注*：汽车车厢蒙皮板、车门、顶盖、底板等复盖件用薄钢板均是冷轧板，大梁、横粱、保险杆等均是热轧钢。

汽车是如何制造出来的汽车制造

随着人们需求的不断提升，汽车工业对高强、轻质材料的需求刺激了材料研发、工程设计、工艺制造三个领域研发的迅猛发展。在材料、设计创新及工艺创新的通力合作下，高强、轻质材料的可成型及其成型系统的柔性正在不断提高。下面简单介绍下汽车配件材料和工艺的研发趋势：

一、配件材料的研发

在现代汽车工业中，为了能够成功地应对安全、结构和底盘部件批量的挑战，想得到高强度就必须以牺牲材料的可成型性作为代价。例如超高强度钢材，如马氏体相钢很小的变形就会导致其失效，相反的是较低强度的钢材在失效前能够表现出高的可、延展性。对于汽车车身而言，这种关系在优化材料的选择土起着重要作用。但通过不断的技术积累，提高强度与提高可成型性之间的矛盾随着可选的新型多相钢材的增加而逐渐弱化，现在相当强度的钢材也可获得较高的可延展性、更好的冷成型性能以及更高的抗拉强度。

二、工程材料的选用

在现代汽车的车身上，外壳和结构件之间包含着相当数量不同种类的材料。因此要根据各部件的不同选用不同的工程材料。对于高抗拉强度钢材的使用，可依据它们的材料特性进行粗略的分类。在毛坯材料的选择时，必须依据具体的抗拉强度级别，并考虑其成型的应变特性。汽车车身部件使用的典型材料主要有：

复合相和马氏体相钢：用于与碰撞安全相关的主要部件，如梁、侧边冲击单元、保险杠；

高抗拉强度钢：用于带平滑弧线的拉伸件，如车门、罩、顶盖；

高强自由填隙原子钢：用于带有拉伸和深压延应力的非常难压延的部件，如内门板、侧板、翼子板；

双相钢：用于结构件，如车顶纵梁、轮子，以及带有特殊抗凹性的拉伸车身外皮，如车门、前盖、行李箱盖；

烘烤硬化和磷化合金钢：用于难拉伸板，如车门、前盖、顶盖；

残余奥氏体钢：用于强吸能特性的结构件，如梁、车纵梁。

三、创新的成型工艺

高强轻质的部件对装备提出了更高的技术要求。通常情况下，传统的设备已经无法满足最新的超强度材料的需求。在冲压车间的实际中，经过验证行之有效的方法包括：

（1）高强度钢的成型

对高强度和超强度钢进行冷成型的优点是能够明显缩短周期。对于复杂件的局限性是使用冷成型时存在着“回弹”现象。另外，这种工艺要求压力机吨位高，而且需要昂贵材料制造的刚性模具以减少磨损。

（2）使用双滑块多工位压力机的冷成型

带独立成型工位的双滑块六工位压力机可进行高强度板的精拉伸，对成型系统的柔性、可靠性和速度有着严格的要求。多工位压力机用于高强度和超强度钢是其迈向未来的重要一步。

（3）组合式冷成型

在现有的机械式压力机上进行改造，将首台压力机更换成液压机便可实现对高强度钢。最近几年由于诸如动力缸，的模态转换和环阀技术促进了驱动技术的进步，液压拉伸压力机的效率有了很大的提高。即使在小底座表面也能够提供更高的冲压在行程、装模空间和冲压力方面拥有更大的柔性，冲压线上可使用模具的数量增加。

（4）在成型过程中形成高强度钢

加压淬火也称热挤压或热成型，主要用于精度要求高的复杂的高强度零件成型。由于加热和冷却的工艺要求，根据不同工件情况，这种方法需要较长的制造周期。在成型过程中为确保加压淬火的成功，需在材料表面涂上一层铝硅合金以预防产生氧化皮。毛坯或型坯应在炉子里加热以获得奥氏体组织。为防止空气冷却，已经加热的坯料需尽快送到压力机冲压，接着由诸如机器人等自动化装置把工件从模具中取出。

四、新型冲压油的研制

（1）硅钢板是比较容易冲切的材料，一般为了工件成品的易清洗性，在防止冲切毛刺产生的前提下会选用低粘度的冲压油。

（2）碳钢板主要用于汽车防护板等工艺要求不高的低精工，所以在选用冲压油时首先应该注意的是拉伸油的粘度。其次必须考虑使成形容易的油性、防止卡咬的极压性、防锈性、脱脂性以及在焊接时不产生有毒气体。

（3）镀锌钢板因为和氯系添加剂会发生化学反应，所以在选用冲压油时应注意氯型冲压油可能发生白锈的问题，而使用硫型冲压油可以避免生锈问题，但冲压后应尽早脱脂。

（4）奥氏体不锈钢是容易产生硬化的材料，一般使用含有硫氯复合型添加剂的冲压油，在保证极压性能的同时，避免工件出现毛刺、破裂等问题。

以上就是汽车配件新型材料和制造工艺的研发趋势，通过不断的改善制造工艺可以使得汽车配件制造行业得到深远的发展。

一辆汽车的生产的完整工艺流程是什么啊？需要哪些生产设备？

汽车制造业的工艺工作主要有冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺、总装工艺，也就是人们俗称的汽车“四大工艺”。

1冲压工艺

冲压是所有工序的第一步，每一个工件一般要通过几个工序来完成。冲压成形由冲压机床和模具实现。

冲压三要素：板材、模具、设备

冲压板材

一般用低碳钢，车身的骨架件和覆盖件多用钢板冲压而成，车身专用钢板具有深拉延时不易产生裂纹的特点。根据车身不同的位置，一些要防止生锈的部位使用镀锌钢板，例如翼子板、车顶盖等；一些承受应力较大的部位使用高强度钢板，例如散热器支承横梁、上边梁等。轿车车身结构中常用钢板的厚度为0.6～3毫米，大多数外板用材厚度一般用0.6～0.8毫米，内板用材厚度一般用1.0～1.8毫米，加强板用材厚度一般用2.0～2.5毫米。

冲压模具

在现代工业生产中，模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。汽车工业，在各种类型的汽车中，平均一个车型需要冲压模具2000套左右，其中大中型覆盖件模具近300套。模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种发展和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术水平。目前，模具已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。

冲压设备

目前国内生产的用于轿车大型覆盖件制造的大型冲压线已经达到了当代国际先进水平。为满足自动化冲压生产线的需要，国内知名压力机生产企业进行了高性能单机连线压力机的研制生产。先后研制了具有大吨位、大行程、大台面，以及大吨位气垫、机械手自动上下料系统、全自动换模系统和功能完善的触摸屏监控系统，生产速度快、精度高的冲压设备。这些单机连线设备已先后装备了国内大型汽车制造企业的多条大型自动化冲压生产线，并正在向更多的汽车厂和国外公司扩展，充分满足了汽车快速、高精度及高效的生产要求。

2焊装工艺

冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。在汽车车身制造中应用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板，操作时，两个电极向两块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点通电流加热熔化从而牢固接合。焊好整个轿车车身，通常需要几千个焊点。焊点的强度要求很高，每个焊点可承受5kN的拉力，甚至将钢板撕裂，仍不能将焊点部位分离。另外也大量的用铆接的方式加工车身。

焊装常用焊接方法：

（1）点焊：主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥和小零部件等的焊接。（隶属于电阻焊）

（2）CO2保护焊：用于车厢、后桥、车架、减振器阀杆、横梁、后桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶等的焊接。（隶属于电弧焊）

（3）凸焊：用于螺母、承面螺栓的焊接。（隶属于电阻焊）

（4）螺柱焊：用于端面螺柱的焊接。（隶属于电弧焊）

大型汽车焊装线夹具

主要焊接设备：机器人焊机

3涂装工艺

涂装对于汽车制造来讲有两个重要作用，第一是对汽车防腐蚀，第二是给汽车增加美观。

涂装工艺过程比较复杂，技术要求比较高。主要有以下工序：漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺等，整个过程需要大量的化学试剂处理和精细的工艺参数控制，对油漆材料以及各项加工设备的要求较高。

前处理工艺流程

前处理工艺作用：?无杂质无油污有一层完好的磷化膜增加电泳漆与车身金属材料表面的附着力增强车身的抗腐蚀性提供一定的电阻