第一篇：汽車覆蓋件典型激光焊接工藝【詳述】

汽車覆蓋件典型激光焊接工藝【詳述】

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安全、舒適、節(jié)能和環(huán)保一直是世界汽車工業(yè)發(fā)展的主題。激光焊接工藝在汽車工業(yè)領(lǐng)域尤其得到重視和廣泛應(yīng)用，其中汽車覆蓋件是激光焊接的五大類之一。激光焊接已經(jīng)成為車身覆蓋件制造的標準工藝！

激光焊接運用于汽車上可以降低車身重量、提高車身裝配精度、增加車身的剛度、降低汽車車身制造過程中的沖壓和裝配成本。

德國人是早把激光焊接技術(shù)運用于汽車，在20世紀90年代中期，BMW公司利用激光焊接機器人完成了BMW5系列轎車的第一條焊縫，焊縫總長度達12m。

德國大眾Touran轎車的激光焊縫總長度達到了70m。隨后，奧迪、速騰、高爾夫及Passat等品牌的車頂采用了激光焊接技術(shù)，通用、豐田、福特、寶馬、奔馳等公司陸續(xù)均采用了激光焊接技術(shù)。

以下四種典型的應(yīng)用與汽車覆蓋件方面發(fā)激光焊接工藝

一、激光自熔疊焊汽車覆蓋件激光焊接工藝

當功率密度達到一定的范圍（106~107 W/cm2）的激光束照射到材料表面時，材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，在蒸汽逸出表面時產(chǎn)生的反作用力下，使熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續(xù)照射，凹坑穿入更深，當激光停止照射后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固后將兩工件焊接在一起。

對于激光自熔疊焊工藝而言，其影響因素較多。除了材料本身的影響外，主要有以下幾個方面： 影響因素

1、激光功率

激光焊接中存在一個激光能量密度閾值，低于此值，工件僅發(fā)生表面熔化，熔深很淺，也即焊接以穩(wěn)定熱傳導型進行；一旦達到或超過此值，等離子體才會產(chǎn)生，這標志著穩(wěn)定深熔焊的進行，熔深會大幅度提高。如果激光功率低于此閾值，激光功率密度較小時，會出現(xiàn)熔深不足甚至焊接過程不穩(wěn)定。

2、焊接速度

焊接速度對熔深影響較大，提高速度會使熔深變淺，但速度過低又會導致材料過度熔化、工件焊穿。所以，對一定激光功率和一定厚度的某特定材料有一個合適的焊接速度范圍，并在其中相應(yīng)速度值時可獲得大熔深。

3、離焦量

為了保持足夠功率密度，焦點位置至關(guān)重要。離開激光焦點的各平面上，功率密度分布相對均勻。離焦方式有兩種：正離焦與負離焦。焦平面位于工件上方為正離焦，反之為負離焦。離焦量的變化直接影響焊縫寬度與深度。

4、保護氣體

激光焊接過程常使用惰性氣體來保護熔池，但在大多數(shù)應(yīng)用場合常使用氬、氮、氦等氣體作保護，使工件在焊接過程中免受氧化，同時可以吹散等離子體。缺點

焊接厚度有限；工件裝配要求高；激光焊接系統(tǒng)一次性投資成本較高。主要應(yīng)用案例 ：汽車四車門、頂蓋、側(cè)圍等部位

二、激光遠程焊接白車身激光焊接工藝

遠程焊接借助的是振鏡掃描頭來實現(xiàn)的（如下圖所示），其激光束定位方法不同，激光束入射到掃描振鏡的X、Y軸兩個反射鏡上，計算機控制馬達精準調(diào)節(jié)反射鏡的角度，實現(xiàn)激光束的任意偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦在加工工件表面的不同位置，實現(xiàn)焊接功能。優(yōu)勢

其定位精度高、時間短、較一般激光自熔焊的焊接速度快、效率高，焦距長，不會與焊裝夾具干涉、光學鏡片污染少；可定制任意形狀焊縫以優(yōu)化結(jié)構(gòu)強度等。與電阻點焊相比，激光遠程焊接技術(shù)充分發(fā)揮了單側(cè)，非接觸式激光焊接帶來的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，并將其與高速掃

描振鏡具有的優(yōu)勢相結(jié)合，大大縮短了焊接時間，提高了總生產(chǎn)效率，可有效用于日益增多的汽車覆蓋件及零部件焊接。缺點

它對來料及裝配精度要求比較高，主要是焊縫處兩面的貼合精度；當工件厚度過大時，焊縫深寬比增大，焊縫處剪切強度低，主要適用鈑金厚度低于2mm的連接，如汽車覆蓋件等。主要應(yīng)用案例：如汽車四門內(nèi)板分總成、A、B、D柱內(nèi)板總成車門、天窗總成等

三、激光釬焊白車身激光焊接工藝

激光器發(fā)出的激光束聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化（母材未熔化）潤濕母材，填充接頭間隙，與母材結(jié)合，形成焊縫，實現(xiàn)良好的連接。影響因素

1、光斑直徑。

光斑直徑對釬料的鋪展影響較大。光斑直徑過小，激光集中在釬料上，對母材的加熱不足，釬料在母材上鋪展時冷卻過快，使釬料不易鋪展；光斑直徑過大，如果激光功率不夠則無法及時熔化焊絲，如果激光功率足夠則會嚴重燒損母材。對于卷對接接頭，光斑直徑與焊縫寬度（填充面寬度）基本一致時，釬料的鋪展會較充分。

2、激光功率。

焊絲熔化的速度取決于激光能量的大小，即激光功率。當激光功率不足時，焊絲熔化速度慢，鋪展不充分，生產(chǎn)效率低；當激光功率過大時，焊絲熔化速度快，如果送絲速度跟不上，則焊縫的鋪展會間斷。激光功率的值受設(shè)備限制，調(diào)節(jié)激光功率的大小要考慮其與焊接速度及送絲速度的匹配。

3、焊接速度。

焊接速度決定作業(yè)時間的長短和生產(chǎn)效率的高低，所以應(yīng)根據(jù)設(shè)備可提供的激光功率的大小選擇適當?shù)暮附铀俣纫蕴岣呱a(chǎn)效率。通常焊接速度越快，生產(chǎn)效率越高，但對于半徑較小的圓弧段焊縫或過渡段焊縫，過快的焊接速度產(chǎn)生的離心力將會阻礙熔融釬料的鋪展，使焊接過程不穩(wěn)定。

4、送絲速度。

選定了焊接速度之后，需根據(jù)焊縫填充量的多少來匹配適當?shù)乃徒z速度。送絲速度過快，焊縫表面會出現(xiàn)釬料的堆積，影響外觀質(zhì)量，送絲速度過慢則會使焊縫表面出現(xiàn)下陷，過少的填充量會影響焊縫的焊接強度。優(yōu)勢

焊縫成形均勻美觀，密封性好，焊縫強度高。缺點

釬焊接頭力學性能主要由釬料保證，接頭強度相對較低，耐熱性差，且焊前清理要求嚴格。激光釬焊質(zhì)量缺陷造成的原因。

釬焊絲校準：焊絲沒有穿過焦點中心，焊絲距離焦點的長度過長或過短。釬焊絲溫度：焊絲預(yù)熱溫度錯誤。間隙尺寸：部件之間的間隙尺寸不均勻。焊接速度與送絲速度的不匹配。

出光的控制：激光器和送絲機的開關(guān)點可能與加工過程不相符。難點

編程示教工作量大，工裝夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重復(fù)定位精度要求較高，加工軌跡的開始和結(jié)尾段難以控制。

主要應(yīng)用案例：行李箱尾蓋、頂蓋和側(cè)圍的流水槽、C柱等

四、激光-電弧復(fù)合焊白車身激光焊接工藝

激光復(fù)合焊是指在焊接時使用激光束和電弧等離子體熱源進行有機復(fù)合而構(gòu)建的新型焊接熱源共同加熱母材焊接區(qū)域，形成共同的熔池，使待焊工件的不同部分有效連接的一種新型焊接工藝方法。

激光-電弧復(fù)合焊接由于同時有激光熱源和電弧熱源的作用，因此其兼有激光焊接和電弧焊接的優(yōu)點，與純電弧焊接相比，激光電弧復(fù)合焊接焊后變形小，熔深大，能明顯提高焊接效率，與純激光焊接相比，可提高焊接裝配間隙的適應(yīng)性，并且焊縫成形飽滿，所以在焊縫成形的控制以及焊接間隙的容許誤差兩個方面具有明顯的優(yōu)勢，具有良好的綜合經(jīng)濟性。另外，由于電弧的熱作用范圍、熱影響區(qū)較大，使得焊接時溫度梯度減小，降低了冷卻速度，相對激光自熔焊使熔池的凝固過程變得緩慢，減少或消除了氣孔及裂紋出現(xiàn)的可能，也可改善焊縫和熱影響區(qū)的組織性能。

1、能量利用率提高，焊接過程穩(wěn)定性增強。

激光焊接時產(chǎn)生的光致等離子體，會嚴重影響到焊接過程的穩(wěn)定性，降低能量的利用率，而加入了電弧后，電弧的介入可以稀釋光致等離子體，增加激光的穿透能力，提高焊接的穩(wěn)定性。

2、焊接熔深增加

采用激光電弧復(fù)合焊時與單獨采用激光束焊接相比，熔深大約可增大20%。

3、焊接速度提高，焊縫成形改善

在一定的工藝條件下，復(fù)合焊接的速度可達MAG弧焊的三倍左右，是激光自熔焊的1.5倍左右，同時可改善熔融金屬的浸潤性，避免咬邊等缺陷出現(xiàn)。

4、降低工件裝配要求，間隙適應(yīng)性好

電弧的存在使接頭間隙允許范圍變寬，即使在間隙寬度超過光斑直徑時也可以實現(xiàn)連接，也避免了單純激光焊時可能存在的一些焊接缺陷等。

5、降低激光器功率要求，成本大幅降低

采用復(fù)合熱源后，可以大大降低激光器的功率要求，可以實現(xiàn)較低激光功率下復(fù)合較低成本的弧焊熱源來獲得較大的熔深，使設(shè)備成本大幅降低。主要應(yīng)用案例：

在汽車制造業(yè)內(nèi)激光復(fù)合焊也有大批量的應(yīng)用，如一些鋁質(zhì)車門的焊接等。以德國大眾VW Phaeton的車門焊接為例：為了在保證強度的同時又減輕車門的重量，大眾公司采用沖壓、鑄件和擠壓成形的鋁件。車門的焊縫總長4980mm，現(xiàn)在的工藝是7條MIG焊縫(總長380mm)，11條激光焊縫(總長1030mm)，48條激光-MIG復(fù)合焊縫(總長3570mm)。

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第二篇：激光焊接工藝實踐課程教學大綱講解

《激光焊接工藝實踐》教學大綱

學時：48 學分：3

一、課程的地位與任務(wù)

“激光焊接工藝實踐”課屬于光機電應(yīng)用技術(shù)教學資源庫核心課程體系之一的激光加工技術(shù)類。光機電應(yīng)用技術(shù)教學資源庫建設(shè)規(guī)劃的五門課程體系分別是激光原理及技術(shù)、激光設(shè)備機械設(shè)計基礎(chǔ)、激光設(shè)備機電控制技術(shù)及應(yīng)用、激光加工技術(shù)和激光3D打印技術(shù)。“激光焊接工藝實踐”是一門實訓為主的專業(yè)主干課程，主要介紹不同激光焊接參數(shù)對常用金屬材料焊接質(zhì)量的影響和不同類型激光焊接設(shè)備在材料焊接領(lǐng)域的應(yīng)用。

激光焊接工藝實踐為面向光機電類專業(yè)學生開設(shè)的一門專業(yè)必修的基礎(chǔ)實訓類課程，課程設(shè)置為48學時，合計3學分。學習本課程之前，學生應(yīng)完成激光加工技術(shù)和工程材料基礎(chǔ)等預(yù)備性課程的學習。目標是使學生掌握不同激光焊接參數(shù)對常用金屬材料焊接的影響規(guī)律和不同類型激光設(shè)備在材料焊接方面的選擇應(yīng)用，培養(yǎng)學生分析、解決生產(chǎn)實際問題的能力，為將來從事激光焊接設(shè)備操作打下基礎(chǔ)，從而使其在掌握專業(yè)知識的基礎(chǔ)上獲得所需要的職業(yè)技能。

二、課程的基本內(nèi)容

第一章 激光焊接設(shè)備的種類及應(yīng)用

通用激光焊接設(shè)備的構(gòu)成

CO2激光焊接設(shè)備介紹 YAG激光焊接設(shè)備介紹 DISK激光焊接設(shè)備介紹 半導體激光焊接設(shè)備介紹 光纖激光焊接設(shè)備介紹 激光掃描振鏡的應(yīng)用

準連續(xù)光纖激光器在焊接上的應(yīng)用

通快激光焊接工作站

美國PRC激光焊接設(shè)備的特點

PRC激光器的維護 激光焊接設(shè)備的選用

第二章 激光焊接參數(shù)及其影響

激光焊接工藝特點介紹 激光焊接工藝參數(shù)介紹 激光功率對焊接的影響

焊接速度對激光焊接的影響 離焦量對激光焊接的影響 保護氣體對激光焊接的影響 等離子體對激光焊接的影響 激光焊接光束焦點的常用測定方法 高功率激光焊接的離焦量恒定問題

材料吸收率對激光焊接的影響 離焦量對激光焊縫成形的影響

焊接速度對600MPaTRIP鋼焊縫成形的影響 焊接速度對600MPaDP鋼焊縫成形的影響 焊接速度對1000MPaTRIP鋼焊縫成形的影響

激光焊接熔池的動態(tài)觀察 激光功率對焊接熔池動態(tài)的影響

激光焊接的脈沖波形 激光焊接的脈沖頻率

焊接速度對奧氏體不銹鋼激光焊接的影響

功率對奧氏體不銹鋼激光焊接的影響

激光焊接參數(shù)對接頭強度的影響

焊接速度對1.2mm厚1200MPaTRIP鋼接頭性能的影響

激光焊接速度對1000MPaTRIP鋼接頭性能的影響

激光焊接速度對1000MPaTRIP鋼接頭性能的影響（He保護）

激光焊接速度對800MPaTRIP鋼焊縫成型的影響

1mm不銹鋼薄板的YAG激光焊接 1.2mm不銹鋼薄板的YAG激光焊接 2mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接 3mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接 4mm厚低碳鋼板的CO2激光焊接

第三章 激光焊接設(shè)備操作及維護

YAG脈沖激光焊接設(shè)備操作方法 DISC激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程

Rofin二氧化碳激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程

光纖激光焊接系統(tǒng)操作規(guī)程 YAG激光焊接設(shè)備的維護 DISC激光焊接設(shè)備的維護 光纖激光焊接設(shè)備的維護 二氧化碳激光焊接設(shè)備的維護 半導體激光焊接設(shè)備的維護 IPG激光焊接設(shè)備的運行模式 IPG激光焊接設(shè)備的操作步驟 IPG激光焊接設(shè)備的非手動操作模式

通快碟片激光器的操作 通快碟片系列激光器的接口

通快碟片激光器的操作程序TruControl 1000

-2-第四章 激光焊接實例

第五章 激光復(fù)合焊接技術(shù)

塑料的激光焊接 三光點激光釬焊工藝

德國LIMO公司塑料激光焊接機

激光半熔透焊接工藝介紹

激光拼焊板工藝介紹

激光熔焊在乘用車白車身上的應(yīng)用 激光釬焊在乘用車白車身上的應(yīng)用

傳動齒輪的激光焊接 傳感器的激光焊接

應(yīng)用激光焊接金剛石鋸片實例

動力電池的激光焊接 納秒脈沖激光器的焊接應(yīng)用 光纖激光器在白車身焊接中的應(yīng)用 激光自體釬焊在醫(yī)療器械上的應(yīng)用

1mm厚低碳鋼薄板的激光焊接 800MPaTRIP鋼的激光焊接

激光焊接與電阻點焊在白車生上應(yīng)用對比

SUS304L不銹鋼的激光焊接

薄壁件的激光脈沖焊接

激光填絲焊接

激光脈沖焊接傳感器實例 上海寶鋼阿賽洛激光拼焊板介紹 汽車座椅轉(zhuǎn)角器的激光焊接實例

激光電焊的特點

激光點焊在白車身上應(yīng)用

鋁合金的激光焊接 長春三友激光拼焊板介紹 汽車剎車盤的激光焊接實例

閥門的激光焊接 黃銅閥門的激光焊接 鋼鋁異種材料的激光焊接 鈦合金板材的激光焊接

奧氏體不銹鋼波紋板的激光焊接

600MPaTRIP鋼的激光焊接 600MPaDP鋼的激光焊接 1000MPaTRIP鋼的激光焊接

采用He保護的1000MPaTRIP鋼的激光焊接

600MPaPH鋼的激光焊接

采用He保護的600MPaPH鋼的激光焊接

華菱安賽樂米塔爾激光拼焊板介紹

激光電弧復(fù)合焊技術(shù)介紹 激光MIG復(fù)合焊接應(yīng)用 激光MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)介紹

激光等離子復(fù)合焊介紹 激光電弧復(fù)合焊應(yīng)用對比

激光-TIG復(fù)合焊介紹

激光電弧復(fù)合焊接接頭化學成分均勻性的影響因素

第六章 能量負反饋激光焊接工藝第七章 激光焊接缺陷及檢驗

第八章 激光焊接操作安全與防護激光自體復(fù)合焊介紹 激光單熱源焊接特點介紹 激光復(fù)合熱源焊接特點介紹

激光-TIG復(fù)合焊介紹

能量反饋式激光焊接原理 激光焊接能量負反饋設(shè)備介紹

激光拼焊板常見缺陷分析

激光焊接接頭的形式 激光焊接接頭坡口形核 激光焊接的焊縫介紹 激光焊縫中的氣孔缺陷 激光焊接中的冷裂紋缺陷 激光焊接中的熱裂紋缺陷 激光焊縫缺陷的外觀檢驗 激光焊接接頭的密封性檢驗 激光焊接接頭的金相檢驗 激光焊接接頭的耐壓檢驗 激光焊縫缺陷的RT檢測 激光焊縫缺陷的UT檢測 激光焊縫缺陷的MT檢測 激光焊縫缺陷的PT檢測 激光焊縫缺陷的ET檢測

激光焊接接頭的耐腐蝕性能檢驗

激光焊接接頭的質(zhì)量評定 轎車白車身激光焊接質(zhì)量的檢驗 激光焊接奧氏體不銹鋼薄板接頭的缺陷

激光焊接設(shè)備操作常用工程防護措施介紹 激光焊接設(shè)備操作常用個人防護措施介紹

激光焊接設(shè)備操作安全培訓介紹 激光焊接設(shè)備操作醫(yī)學監(jiān)督措施介紹

氣體激光焊接設(shè)備維護介紹 半導體激光焊接設(shè)備維護介紹 DISK激光焊接設(shè)備維護介紹 YAG激光焊接設(shè)備維護介紹

光纖激光焊接設(shè)備維護介紹

激光輻射的危害

激光焊接設(shè)備使用的安全防護 現(xiàn)代封閉式激光焊接工作站介紹 高功率激光焊接設(shè)備使用注意事項 高功率光纖激光器維護與故障處置

光纖激光器光纖的清潔處理 羅芬板條系列激光器使用須知 通快系列激光器的安全配置 通快碟片激光器運行中斷應(yīng)對措施

通快碟片系列激光器的標牌 激光焊接設(shè)備的分級（國際標準）激光焊接設(shè)備的分級（國家標準）

三、課程的基本要求

1．本課程在注重學生基礎(chǔ)理論知識理解的同時，要求更側(cè)重對學生實踐動手能力的培養(yǎng)；

2．采取理論教學和實踐觀摩教學相結(jié)合的方式以增強課程學習的直觀性和針對性；

四、課程的實踐環(huán)節(jié)安排

根據(jù)系里實驗室設(shè)備情況，安排實踐觀摩教學。

五、推薦教材和主要參考書

推薦教材：

《激光加工工藝與設(shè)備》，鄭啟光，邵丹 主編，機械工業(yè)出版社，2010； 推薦參考書：

1.《激光焊接/切割/熔覆及時》李亞江 主編，化學工業(yè)出版社，2012； 2.《材料激光工藝過程》 威廉.M.斯頓 主編 機械工業(yè)出版社，2012。

六、面向?qū)ο?/p>

光機電一體化專業(yè)高職院校學生

七、考核方式及標準

學生學習考核標準請參見本課程資源“考核方案”

課程主講人：王文權(quán)

第三篇：汽車車身焊接工藝設(shè)計教案

綿陽理工學院汽車工程培訓

淺析汽車車身的焊接工藝設(shè)計

在 汽車廠中，焊接生產(chǎn)線相對于涂裝線和總裝線來說，剛性強，多品種車型的通用性差，每更新?lián)Q代一種車型，均需要更新車間大量專用設(shè)備和生產(chǎn)工藝。焊接工藝設(shè) 計可以稱得上是焊接生產(chǎn)線的“靈魂”，涉及的專業(yè)知識較多，如機械化、電控、非標設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、水道、暖通、動力、電氣、計算機、環(huán)保和通訊等，從宏 觀上決定車間的工藝水平、物流、投資和預(yù)留發(fā)展，具體決定著生產(chǎn)線的工藝設(shè)備種類和數(shù)量、夾具形式、物流工位器具形式、機械化輸送方式及控制模式等。因 此，焊接工藝設(shè)計在焊接生產(chǎn)線的開發(fā)中占有舉足輕重的地位，是產(chǎn)生高性價比焊接生產(chǎn)線的關(guān)鍵。

1、車身焊接工藝設(shè)計的前提條件 1.1產(chǎn)品資料

a.產(chǎn)品的數(shù)學模型（簡 稱數(shù)模）。在汽車制造行業(yè)中，一般情況下用UG,Catia,ProE等三維軟件均能打開數(shù)模（如圖1），并在其中獲取數(shù)據(jù)或進行深人的工作。在工藝設(shè)計 過程中，將所有數(shù)模裝配在一起就構(gòu)成了一個整車數(shù)模，從數(shù)模中可以獲得零部件的結(jié)構(gòu)尺寸、位置關(guān)系。由數(shù)模還可以生成整車、分總成、沖壓件的各種視圖（包 括軸測圖），以及可以輸出剖面圖。

b.全套產(chǎn)品圖紙。

c.樣車、樣件（包括整車車身總成、各大總成、分總成和沖壓件）。

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d.產(chǎn)品零部件明細表（包括各部件的名稱、編號，沖壓件的名稱、編號、數(shù)量，標準件的規(guī)格、數(shù)量）。

工藝設(shè)計時，業(yè)主必須提供上述a、b、c中至少1項，d項可以從前3項中分析出來，正常狀態(tài)下d項（如圖2）早在汽車設(shè)計結(jié)束時就已經(jīng)確定了。如果僅提供b項，那么需要增加大量的車身拆解、分析工作。

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1.2工廠設(shè)計的參數(shù)

工廠設(shè)計的參數(shù)包括以下幾方面： a.生產(chǎn)綱領(lǐng)即年產(chǎn)量；

b.年時基數(shù)即生產(chǎn)班次、生產(chǎn)線的利用率等；

c.生產(chǎn)線的自動化程度（機器人＋自動焊鉗焊點數(shù)／全車身焊點數(shù)x 100%=自動化率）；

d.生產(chǎn)線的工藝水平要求（如主要設(shè)備選用原則、生產(chǎn)線的輸送方式，電氣控制水平等）；

e.各種材料、外購件的選用原則（如型材、控制元件、氣動元件、電機、減速器）； f.各種公用動力介質(zhì)的供應(yīng)方式、能力、品質(zhì)等參數(shù)，建廠所在地的環(huán)境狀況如溫度、濕度等；

g.當生產(chǎn)線布置在原有廠房內(nèi)時，應(yīng)收集原有房的土建、公用有關(guān)資料，如廠房柱頂標高、屋架承載能力、電力和動力介質(zhì)的余富程度等。

2、工藝分析 2.1工藝線路分析

根據(jù)業(yè)主提供的產(chǎn)品資料進行產(chǎn)品工藝線路分析（如業(yè)主僅提供樣車及樣件則需經(jīng)過樣車分析→樣車拆解→樣車測量→樣車再裝配過程），完成裝焊工藝線路圖或爆炸圖設(shè)計。

2.1.1產(chǎn)品分塊

同類型車身的分塊基本相 同（一般車身均由地板、側(cè)圍、前／后圍、門、頂蓋等大總成組成），但各總成之間的連接方式及順序往往有較大區(qū)別，合理的分塊才能保

綿陽理工學院汽車工程培訓

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證車身的裝配和焊接。例 如，解放平頭駕駛室的裝配順序就比較特殊，先形成側(cè)后圍焊接總成（左／右側(cè)圍與后圍形成焊接總成），而后形成駕駛室總成。

2.1.2確定基準

整個車身的設(shè)計、制造、檢驗均建立在同一坐標系上，在車身設(shè)計時一般已經(jīng)考慮到裝配、焊接、總裝配和搬運過程中所需的基準（孔、面），車身裝焊的整個過程必須建立在一定的基準上 才能保證整車的幾何形狀和尺寸，同時這些基準也是夾具設(shè)計、制造、調(diào)整、檢測和維修的基準。確定基準時應(yīng)注意以下幾個方面：

a.基準的統(tǒng)一性，在焊接過程中基準是逐步傳遞的； b.基準應(yīng)便于測量；

c.基準應(yīng)保證零件的準確定位； d.基準應(yīng)考慮便于焊接操作。

2.1.3確定車身裝配的幾何精度及檢測的基準面

幾何基準是零件或部件的某個明顯部位，用來確定該零部件在X,Y,Z坐標系統(tǒng)內(nèi)的理論位置；準確的部件基準位置用以保證裝配的幾何形狀的準確性，因此基準位置對裝配工作非常重要，在研究焊接過程之前需要仔細分析部件的基準，必須與用戶一起完成幾何形狀的分析，由用戶確定其基準位置、或由設(shè)計人員確定后再取得用戶同意。

為了使這些基準能一直保持準確，在夾具制造與安裝調(diào)試過程中必須嚴格控制以下幾方面。a.在制造焊裝夾具時進行調(diào)整（檢測）；b.在生產(chǎn)時，對裝配好的部件的最后幾何尺寸進行校核；C．在維修裝焊夾具時進行檢測。

2.1.4確定裝配順序

車身的每個沖壓件、分總成和總成都是按照嚴格的順序進行組裝、焊接從而完成整個車身焊接的，每個零件的裝配順序必須保證能完成全部焊接工作且便于焊接。

2.1.5焊點分析

表明焊點的主要參數(shù)（焊點的數(shù)量、位置、幅度、重要程度）是產(chǎn)品設(shè)計時決定的，但目前部分業(yè)主僅提供產(chǎn)品數(shù)模而沒有產(chǎn)品圖紙。這時，焊點的主要參數(shù)需要工藝設(shè)計人員確定。

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2.1.5.1定形焊點的確定

相對復(fù)雜的工件之間的焊 接，往往需經(jīng)過組裝、補焊的過程完成。在組裝工位，由于生產(chǎn)節(jié)拍限制、設(shè)備數(shù)量布置空間需要和夾具有效空間占用等原因，不可能完成全部焊接工作，但必須完 成部分焊點，這些焊點應(yīng)能保證工件離開夾具時的形狀尺寸，這部分焊點稱為定形焊點，一般情況下定形焊點占總焊接點數(shù)的1/3左右。

2.1.5.2焊點分組

車身每個總成上都要完成許多焊點，在編制工藝時必須對焊點進行分組，即將1把焊鉗在1個工作節(jié)拍內(nèi)完成的焊點分為1個焊點組。

2.1.5.3焊鉗初步選型

焊點分組工作完成后即可進行焊鉗選型，確定焊點組的數(shù)量即焊鉗的最小數(shù)量，根據(jù)工件的形狀及尺寸確定焊鉗的形式（X 形,C形）及喉深、開檔、行程、電極形狀，焊鉗的吊掛形式（橫吊、縱吊、轉(zhuǎn)環(huán)）根據(jù)焊點位置和操作位置確定。焊鉗型號的確定要在夾具總圖設(shè)計完成之后，根 據(jù)選定的焊鉗制造商提供的型譜進行焊鉗型號的選擇，對于在型譜中找不到合適焊鉗焊接的焊點，需要重新設(shè)計焊鉗與之匹配。2.2編制工藝過程卡

在具備前提條件下，經(jīng)過工藝分析，就可以開始編制裝焊工藝過程卡。工藝過程卡是裝焊線設(shè)計、制造和調(diào)試整個過程的指導性文件，是裝焊線全部工作的基礎(chǔ)，裝焊工藝過程卡的編制深度和質(zhì)量對裝焊線設(shè)計、制造。調(diào)試整個過程的質(zhì)量甚至成敗起決定性作用。2.2.1生產(chǎn)節(jié)拍

一般生產(chǎn)節(jié)拍可按式（1)計算：

T節(jié)＝全年工作日x每日班次x每班工時xK1 x K2/年綱領(lǐng)（1）式中，K1 為工時利用率，一般取 0.9；K2為設(shè)備利用率，一般取0.8-0.9。

2.2.2工位設(shè)置及工位生產(chǎn)周期

工位是構(gòu)成生產(chǎn)線的基本 單元，工位生產(chǎn)周期必須小于或等于生產(chǎn)線節(jié)拍。工位生產(chǎn)周期是從待焊接零部件上料（裝件）開始到完成本工位全部作業(yè)并將工件取出的整個過程時間，同時應(yīng)考 慮工時利用率及設(shè)備利用率。工位生產(chǎn)周期與操作工人的熟練程度有很大關(guān)系，一般準確的工位生產(chǎn)周期需由實測確定，工藝設(shè)計舊寸應(yīng)使所有工位的工位生產(chǎn)周期 盡可能相等并接近生產(chǎn)節(jié)拍。

2.2.3工作密度

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工作密度是指一個工位上設(shè)置的焊接設(shè)備數(shù)量及操作工人數(shù)量，主要由工件外形尺寸、焊接工藝方法和焊接工作量決定。

a.按工件外形尺寸決定工作密度。

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產(chǎn)節(jié)拍確定工作密度。2.2.4工時定額估算

工時定額＝焊接工作時間＋輔助工作時間

每一工位或工序的時間定額一般由裝件、夾具動作夾緊、焊接、松開夾具和將工件送至下一工位的時間累計構(gòu)成，也可用焊接時間放大而得出，即概算定額，工序時間定額（工時）＝焊接工作量÷焊接速度xK。

以下是幾種焊接方法焊接速度的一般狀況估算值，其焊接速度與焊點及焊縫的間距、分布、焊鉗及焊槍的接近性、工人操作難易程度等有一定的關(guān)系，故僅供工藝編制參考。a.手工焊鉗點焊15點/min;b．機械手焊鉗點焊20點/min;c.C02半自動焊300 mm/min;d.機械手C02自動焊400 mm/min;e.螺柱焊（手工8 個/min;f.凸焊螺母（手工）3個/min;g.銅釬焊100 mm/min。

2.2:5工藝卡的內(nèi)容

a.焊件（總成或合件）簡圖一般為軸測圖（立體圖），圖中：應(yīng)標出進入裝配沖壓零件的名稱、圖號及數(shù)量；同時要標出焊點的位置、數(shù)量，甚至施焊的順序；各種標準件如螺母、螺柱、支架等位置、數(shù)量及焊接方法。b二工藝過程描述：從工件（零、合件）的裝入、定位夾緊、焊接及焊后將合件送往下工序的整個過程，按先后順序既簡單又全面的描述。

c.工序所采用的夾具、設(shè)備、輔具及工具的名稱、編號及數(shù)量作定性及定量分析。

d.給出工序的時間定額，甚至分每一工步給出，而工時的確定有如下幾種方法：憑經(jīng)驗；采用人工模仿，秒表測定；計算機仿真。

2.2.6工藝卡的格式

工藝卡格式見焊接工藝卡附表（如表1）。

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2.2.7工藝卡編制的工作量

以三廂轎車為例估算：簡圖約100張，工藝卡約200張，需要3個有經(jīng)驗的能夠獨立工作的技術(shù)人員花兩個月的時間完成。

3、工藝設(shè)計

工藝設(shè)計是焊接生產(chǎn)線設(shè)計的基礎(chǔ)，其他專業(yè)（機械化、非標設(shè)備、土建、公用、電控）設(shè)計均以工藝設(shè)計文件為指導，工藝設(shè)計文件的深度必須滿足相關(guān)專業(yè)的設(shè)計需要。工藝設(shè)計文件一般包括以下內(nèi)容。

3.1工藝設(shè)備安裝圖

標明工藝設(shè)備安裝位置、設(shè)備外形、編號，原材料、半成品、成品存放地及通道，工人操作位置，預(yù)留面積（如果有），起重設(shè)備質(zhì)量、跨度、軌道線，機械化運輸懸

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鏈、單軌等的范圍軌跡，水、電、氣供應(yīng)點及局部通風位置的坐標等。

3.2設(shè)備明細表 3.3焊機、時控箱布置圖

表示焊機、時控箱及相關(guān)設(shè)備的型號、數(shù)量、安裝位置、安裝方式、接管尺寸等內(nèi)容，供公用各專業(yè)設(shè)計支管線和焊機、時控箱安裝時使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設(shè)備安裝圖中表示。

3.4焊鉗、平衡器布置圖

表示焊鉗、平衡器的型號、數(shù)量、安裝位置、吊掛方式，供焊鉗安裝使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝平面圖中表示。

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3.5滑軌、滑車布置圖

表示滑軌型號、長度位置，滑車形式、尺寸、位置、數(shù)量，供機械化專業(yè)設(shè)計滑軌、滑車安裝圖使用。簡單的裝焊線可直接在車間工藝設(shè)備安裝圖中表示。

3.6標準設(shè)備訂貨任務(wù)書 3.7非標設(shè)備設(shè)計任務(wù)書

說明對機械化運輸方式的要求，與機械化相關(guān)的吊掛要求，設(shè)備長、寬、高及其技術(shù)要求，工藝參數(shù)，最大工件尺寸、面積和質(zhì)量等。

3.8夾具設(shè)計任務(wù)書

夾具設(shè)計任務(wù)書（如圖3）是夾具設(shè)計的指導文件，也是夾具最終驗收的依據(jù)，所以夾具任務(wù)書一定要得到甲方的認可并簽字。

3.8.1編制的前提條件

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a.已編好的工藝卡，認為確實可行并得到用戶的認可。

b.按合同與業(yè)主商定的技術(shù)條件，如手動或氣動，外購件的來源等。3.8.2編制步驟

a.根據(jù)工藝卡了解裝配順序、焊接順序、焊鉗類型、操作位置來確定工件的位置，以及工作臺面的高度，同時確定臺面是固定或是可旋轉(zhuǎn)（水平或垂直），是否需要帶舉升取件的裝置。

b.確定進人裝配的零部件定位及夾緊點，并表示出來，給出序號。c.確定定位銷及支承夾緊器的形式，并將斷面圖畫出。d.確定測量點及計算出其數(shù)據(jù)（理論數(shù)據(jù)）。3.9檢具設(shè)計任務(wù)書 3.10工位器具設(shè)計任務(wù)書

工位器具設(shè)計任務(wù)書是工位器具設(shè)計的指導文件，也是工位器具最終驗收的依據(jù)；工位器具任務(wù)書必須符合設(shè)計深度要求，必須經(jīng)業(yè)主簽字確認后方可進行工位器具設(shè)計。說明放置工件的名稱、編號、數(shù)量，工件放置形式、運輸形式，必要時畫出簡圖及注明尺寸。

3.11公用管道司令圖

用以指導廠房管線設(shè)計的管線總體布置：規(guī)劃圖，避免管線之間或管線與建筑物／構(gòu)筑物之間直接相碰或不滿足規(guī)定的安全距離要求。

3.12車間土建資料 3.13 車間公用資料

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4、工藝設(shè)計的主要注意事項

a.汽車車身在裝焊過程中，合理分塊非常重要，而車身總成的分塊大體相同，但往往對頭接縫處有所變化，要認真分析。分塊決定夾具的套數(shù)、工藝流程，是工藝設(shè)計的第一步。

b.工藝設(shè)計不能只顧眼前，應(yīng)該遠近結(jié)合、滾動發(fā)展，做到近期合理、遠期可行。c.要充分考慮混線生產(chǎn)的可能性，在夾具設(shè)計任務(wù)書和工藝設(shè)備選型上盡可能柔性化。

d.生產(chǎn)方式盡可能精益，盡量減少在制品存放，大型外覆蓋件的物流盡量短；靈活布局車間內(nèi)的各條生產(chǎn)線，使各生產(chǎn)線之間工件輸送及與其他車間的銜接盡量短捷、順暢，提高生產(chǎn)效率。

e.生產(chǎn)線的布置要考慮空中機械化運輸設(shè)備和水、電、氣管線布置流暢。f.小件生產(chǎn)盡量集中布置，提高設(shè)備利用率。按照工藝流程在線旁布置小件的模式，從節(jié)約成本的角度看是不可取的。

g.焊鉗的選型不容易做好，在焊接生產(chǎn)線調(diào)試過程中更換5%的焊鉗是比較低的，故需要進行三維焊鉗與夾具的焊接過程動態(tài)模擬，提高選型準確性。

h.有條件的項目建議應(yīng)用數(shù)字化工廠軟件虛擬焊接車間，將以往設(shè)計中不宜發(fā)現(xiàn)的問題經(jīng)過計算機仿真，較早地被發(fā)現(xiàn)和解決，提高設(shè)計方案、圖紙的準確性和節(jié)拍平衡。

i: 工藝設(shè)計不能脫離生產(chǎn)管理系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)在那些工位取得生產(chǎn)信息，就要求在設(shè)備定貨技術(shù)任務(wù)書明確功能及接口條件。

5、結(jié)束語

焊接工藝設(shè)計涉及的知識 領(lǐng)域?qū)?，受到制約同樣比較多，比如產(chǎn)品系列、用戶觀

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念、工藝水平、質(zhì)量精度要求、周邊物流狀況、投資限制、原有廠房及廠區(qū)等，因此要求工藝設(shè)計人員見多識 廣。生產(chǎn)線技術(shù)水平和自動化率不是越高越好，也不是生產(chǎn)線投資越低越好，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，高性價比的焊接生產(chǎn)線是工藝設(shè)計永恒的追求目標。隨著我 國汽車行業(yè)自主品牌的不斷增加，焊接工藝設(shè)計也必實現(xiàn)由國外設(shè)計多而轉(zhuǎn)變成國內(nèi)設(shè)計多，將會有更多的自主品牌焊接生產(chǎn)線得到廣泛應(yīng)用。

——四川綿陽理工學院

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第四篇：汽車覆蓋件拉伸起皺和開裂現(xiàn)象分析及控制措施

汽車覆蓋件拉伸起皺和開裂現(xiàn)象分析及控制措施 引言

汽車車身外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成，因此對覆蓋件的尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求。車身覆蓋件要求表面平滑、按線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，此外還要求具有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性。車身表面質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件拉伸的結(jié)果，而拉伸模是拉出合格覆蓋件的關(guān)鍵。由于影響拉伸件質(zhì)量的因索主要是起皺、開裂、拉毛和回彈，所以從編制沖壓工藝到模具設(shè)計都必須認真考慮。模具制造完畢，在拉伸模調(diào)試過程中，還必須對拉伸件的起皺和開裂現(xiàn)象進行仔細分析與研究，并采取相應(yīng)的措施。

拉伸件在拉伸過程中起皺和開裂的原因很多，主要原因有以下幾個方面：

(1)拉伸模設(shè)計工藝性是否合理。

(2)模具加工質(zhì)量(表面精度、硬度等)引起的問題。(3)壓力機精度(滑塊平行度等)。(4)板料質(zhì)量(厚度超差)。

現(xiàn)對上述造成開裂、起皺的原因分別進行討論。2 拉伸件加工工藝的確定

拉伸件的工藝性是編制覆蓋件沖壓工藝首先要考慮的問題，只有設(shè)計出一個合理的、工藝性好的拉伸件，才能保證在拉伸過程中不起皺、不開裂或少起皺、少開裂。在設(shè)計拉伸件時不但要考慮沖壓方向、沖壓位置、壓料面形狀、拉伸筋的形狀及配置、工藝補充部分等可變量的設(shè)計，還要合理地增加工藝補充部分，正確確定壓料面。各可變量設(shè)計之間又有相輔相成的關(guān)系，如何協(xié)調(diào)各變量的關(guān)系．是成形技術(shù)的關(guān)鍵，要使之不但滿足該工序的拉伸，還要滿足該工序沖模設(shè)計和制造工藝的需要，并給下道熔邊、翻邊工序創(chuàng)造有利條件，一般應(yīng)注意以下幾個方面。2.1 沖壓方向的確定

零件的沖壓方向是確定拉伸工藝首先要遇到的問題，它不但決定能否拉伸出滿意的拉伸件，而且還影響到工藝補充部分的多少和壓料面的形狀。合理確定沖壓方向應(yīng)滿足以下3方面的要求。

(1)保證凸模能夠進入凹模。如圖1a所示，凹模右方下邊的形狀向外凸出，最凸出點超過凹?？诔叽?，使凸模不能進入凹模，這個拉伸方向是不能進行拉伸的，必須改變拉伸方向，使凸模能夠進入凹模。如圖1b所示，將圖1a沿順時針方向旋轉(zhuǎn)一個角度．使凸棋能夠進入凹模。

(2)使凸模接觸毛坯的面積大。接觸面越大，接觸面與水平面的夾角越?。髟讲灰装l(fā)生局部應(yīng)力過載而使零件產(chǎn)生破裂。材料在拉伸時貼模性能提高，容易獲得完整的凸模形狀，有利于提高零件的變形程度。

(3)壓料面各部分進料阻力要均勻可靠。拉伸深度均勻是保證壓料面各部分進料阻力均勻可靠的主要條件。而壓料面各部分進料阻力均勻是確保拉伸件不起皺、不開裂的重要保證。

例如，東風3t車前圍上蓋板的拉伸深度較淺，考慮到各方位深度大致相同，為改善凸模拉伸毛坯的條件，有利于金屬內(nèi)應(yīng)力分布更均勻，保證沖壓件有更高的表面質(zhì)量，確定沖壓方向為圖2所示的沿y軸順時針旋轉(zhuǎn)25°30'的方向，這樣選取有以下2個原因：①使得凸模接觸毛坯的面積大；②前圍上蓋板零件經(jīng)過汽車位置旋轉(zhuǎn)一定角度后，壓料面是乎的，拉伸深度比較均勻，兩面進料阻力基本上一樣，增加壓料力可提高零件變形的均勻度，零件整體剛性提高。同時殘留應(yīng)力分布均勻，減少殘留應(yīng)力回復(fù)時帶來的回彈程度。

2.2 合理增加工藝補充圈分

為了實現(xiàn)拉伸，往往要在制件的基礎(chǔ)上增加工藝補充部分，從而達到滿意的拉伸效果。工藝補充的好壞是拉伸件設(shè)計水平的重要標志，合理的增加工藝補充部分應(yīng)滿足以下3方面的要求：(1)該工序拉伸的要求。(2)壓料面的要求。

(3)拉伸后的修邊和翻邊工序的要求。

設(shè)計中應(yīng)根據(jù)修邊線的位置確定各工藝補充部分的尺寸，特別是凹模R圓角處，因凹模圓角部分對抗伸毛坯進料阻力影響很大，直接關(guān)系到拉伸件的起皺或開裂，所以取值要合理。工藝補充部分的凹模圓角半徑一般取8-10mm，在能夠拉出滿意的拉伸件的條件下，盡可能減少工藝補充部分，但必要時還要有意增加工藝補充(如凹槽、斜槽、凸筋等)。如果在設(shè)計拉伸件時，經(jīng)過仔細分析，已考慮到某一部分(形狀變化急劇的部分)在拉伸時有多余的金屬，材料易流動，可能會產(chǎn)生起皺，那么工藝人員就要有意在這部分的工藝補充上加凹槽或凸筋等，使多余的金屬在拉伸過程中流到凹?；蛲菇钪校浞治斩嘤嗟牟牧?，使拉伸不易起皺。同時加凹攢時要考慮到修邊容易去掉，這個方法可有效地耀決拉伸起皺問題。2.3 正確配定壓料面的形狀

壓料面是工藝補充的一部分，在增加工藝補充時必須正確確定壓料面的形狀，使壓料面各部分進料阻力均勻可靠。要做到這一點，必須要保證拉伸深度均勻，因為只有在壓料圈將拉伸毛坯壓緊在凹模壓料面上，不形成皺紋或折痕，才能保證拉伸件不皺不裂。在確定壓料面時要盡量降低拉伸深度，使形面乎綏，還一定要保證壓料面展開長度比凸模展開長度短，材料才能產(chǎn)生拉伸。如果壓料面展開長度比凸模長，拉伸時可能會形成波紋或起皺。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣部分，則凹模圓角半徑只要根據(jù)具體情況確定，因覆蓋件圓角半徑一般都比較小，直接作為凹模圓角半徑不易拉伸，必須加大才不會導致拉伸時起皺或破裂。加大后的圓角，可通過后工序的整形達到產(chǎn)品要求。2.4 增加工藝切口或沖工藝孔

覆蓋件在拉伸過程中，拉伸較深的或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來解決。增加的工藝孔或切口應(yīng)保證不因材料流動不好，拉應(yīng)力過小而形成波紋或起皺，故工藝切口或工藝孔必須放在拉應(yīng)力員大的拐角處，工藝切口或工藝孔的位置、大小、數(shù)量和形狀需要在調(diào)試拉伸模時試驗確定。如東風8t平頭柴油車例圍外板拉伸模、東風EQ2102軍用車的中支按外板拉伸模就是通過在反成形和拉伸深處的拐角處沖制工藝切口得到圓滿解決的，保證了拉伸件的表面質(zhì)量。工藝切口或工藝孔、凹槽應(yīng)故在廢料部分，最后將其修掉。側(cè)圍板和中支柱零件如圖3、4所示。模具設(shè)計時應(yīng)注意的問題 3.1 緩沖裝置

覆蓋件的拉伸是在雙動壓力機上進行的，液壓機工作時會產(chǎn)生較大的沖擊力，導致模具韌始工作階段材料變形不均勻，局部起皺，因而模具設(shè)計了圖5所示的緩沖裝置，在壓料面以外加4—6塊聚氨團橡膠，消除拉伸開始時產(chǎn)生的過大沖擊力，以滿足工作時的韌始拉伸變形，使拉伸件不出現(xiàn)皺裂。

3.2 增加平衡塊

由于覆蓋件在拉伸時受多方面因素的影響，如壓力機精度、模具制造誤差等，造成壓料面間隙不均勻，各點的壓力不均勻，導致拉伸開裂、起皺。增加平衡塊的作用是調(diào)整壓料面的間隙，穩(wěn)定進料阻力，使材料流動均勻。平衡塊數(shù)量一般為6個，用內(nèi)六角螺釘分別安裝于壓料困與凹模上，其間隙調(diào)整為最大不產(chǎn)生皺紋，最小不低于制件料厚。4 起皺和開裂現(xiàn)象的解決方法 4.1 零件起皺

拉伸件產(chǎn)生凸緣起皺和簡壁起皺主要是由于拉伸時板料受壓縮變形而引起的，通常采用提高板內(nèi)徑向拉應(yīng)力來消除皺紋，其調(diào)整方法如下： 4.1.1 調(diào)整壓邊力的大小

當皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時，應(yīng)判斷為壓料力不足，逐漸加大壓料力即可消除皺紋。當拉伸錐形件和半球形件時，拉伸開始時大部分材料處于懸空狀態(tài)．容易產(chǎn)生側(cè)壁起皺，故除增加壓邊力外，還應(yīng)采用增加撿伸筋來增大板內(nèi)徑向拉應(yīng)力，消除皺紋。4.1.2 調(diào)整凹模圓角半徑

凹模圓角半徑太大，會增大坯料懸空部位，減弱控制起皺的能力，調(diào)整時可適當減小凹模圓角半徑。4.1.3 調(diào)整壓料面的間隙

調(diào)整壓料面間隙的方法有以下幾種：

(1)采用里緊外松的原則。在凹?？谥本€彎曲變形區(qū)和伸長變形區(qū)應(yīng)允許壓料面稍有里緊外松現(xiàn)象，如圖6所示，即里側(cè)間隙應(yīng)賂小于料厚t，外側(cè)間隙應(yīng)略大于料厚t。因為在此兩類區(qū)域中，材料變形過程中料厚t或不變或變薄，這樣就造成了壓料間隙的變化。

圖7所示為材料變形過程中不同區(qū)域材料受力情況，從圖7可知，伸長類變形區(qū)在圓周方向徑部均受拉應(yīng)力作用，料厚變薄。隨著材料的流動，料厚變薄，壓料面間隙相對增大，減少了壓料力。當板料流過緊區(qū)時，壓料困就減弱了壓料作用，而里緊外松的壓料面則可以均衡壓料力。隨著材料的矗動，壓料困始終保持壓料作用，防止起皺等缺陷產(chǎn)生。

(2)采用里松外緊的原則，即內(nèi)側(cè)間隙大于料厚，外側(cè)間隙小于料厚，如圖8所示。在壓縮變形區(qū)中材料處于徑向受拉，切向受壓的應(yīng)力狀態(tài)．毛坯在圓周方向上產(chǎn)生壓縮變形。隨著材料的溫動，料厚有增大的趨勢，且這種趨勢明顯增加，這祥會使壓料面間隙相對減小進而增大進料阻力，材料在拉力作用下易于破裂。因此在調(diào)整模具壓料面間隙時，宜在此處采用里松外緊的原則，消除材料厚度增加對材料變形的不利影響。

覆蓋件拉伸棋的調(diào)整是一項比較復(fù)雜和困難的工作，在壓料力不易控制的情況下，采取調(diào)整拉伸間隙的辦法可消除因材料厚度變化而引起的壓料力變化對材料變形的不利影響，這種方法在調(diào)整拉伸棋時是很有效的。上述壓料面間隙調(diào)整原則是實際調(diào)整拉伸模的經(jīng)驗總結(jié)，它與理論分析相吻合。

4.2 零件開裂

零件開裂的根本原因在于拉伸變形抗力大于簡壁開裂處材料的實際有效抗拉強度。解決拉伸件破裂的調(diào)整方法如下：(1)調(diào)整壓料力，使壓料力變小。

(2)調(diào)整拉伸間隱，使間隙變大，并使間隙變得均勻。

(3)調(diào)整凹模圓角半徑。凹模圓角半徑太小，零件易拉裂，加大凹模圓角半徑可減小拉裂程度。(4)調(diào)整凸模圓角半徑。

(5)調(diào)整凸模與凹模的相對位置。

(6)毛坯尺寸太大或形狀不當，板料質(zhì)量及潤滑不好也會使零件拉裂，故應(yīng)改變毛坯尺寸或形狀，調(diào)整沖壓工藝。

造成零件開裂的原因很多，在調(diào)整時應(yīng)仔細檢查開裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定產(chǎn)生開裂的拉伸行程位置，根據(jù)具體情況推斷產(chǎn)生開裂的原因，從而制定出解決開裂的具體方案。5 模具調(diào)試中解決起皺開裂的幾點體會

拉伸模一般在第1次試拉時拉伸件又皺又裂，這時必須仔細觀察分斬壓料面的情況，分析各種引起皺裂的原因。如果壓料面有壓痕，凹模圓角半徑處開裂，說明進料困難；如果壓料面形成波紋，則開始進料容易，以后由于波紋的產(chǎn)生，材料流動困難，從而產(chǎn)生起皺開裂，也就是說在拉伸過程中，材料流動的難易，都會引起拉伸件的起皺和開裂，那么不同的情況就要用不同方法去解決。

進料困難一般是由于壓料面的進料阻力太大引起的。如果壓料面和凹模圓角表面粗糙度值太商，或有反成形，局部拉伸太大，就要調(diào)節(jié)外滑塊，減小壓邊力，適當加大凹模圓角，降低表面蛆幢度值和加大拉伸筋槽的間隙。如果局部拉伸變形太大，有反成形，則要采取增加工藝切口或工藝孔的方法解決。

進料容易主要是由于壓料面的進料阻力太小，壓料面接觸不好，或設(shè)計的拉伸件工藝性較差所致。如果是壓料面問題則要求研修壓料面，保證全面接觸，另外還要調(diào)節(jié)外滑塊增加壓邊力或增加壓邊面積。如果是拉伸件工藝性較差，則要重新設(shè)計拉伸件，以拉伸出合格產(chǎn)品。

以上僅是從工藝和拉伸模設(shè)計以及調(diào)整幾個方面討論了如何防止或解決覆蓋件的拉伸皺裂問題，引起拉伸件皺裂的原因很多，但只要對發(fā)生的現(xiàn)象仔細研究和分斬，不同情況用不同的方法去解決，就會拉出表面質(zhì)量好的覆蓋件。

第五篇：汽車覆蓋件拉伸起皺和開裂現(xiàn)象分析及控制措施

摘要] 對汽車覆益件在拉伸過程中的起皺和開裂現(xiàn)象進行了分析，并從工藝、設(shè)計、調(diào)整等幾個方面較詳細地說明了解決零件拉伸起皺、開裂的方法和控調(diào)措拖。

關(guān)鍵詞 汽車覆蓋件 拉伸 起皺開裂 控制措拖 1 引言

汽車車身外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成，因此對覆蓋件的尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求。車身覆蓋件要求表面平滑、按線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，此外還要求具有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性。車身表面質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件拉伸的結(jié)果，而拉伸模是拉出合格覆蓋件的關(guān)鍵。由于影響拉伸件質(zhì)量的因索主要是起皺、開裂、拉毛和回彈，所以從編制沖壓工藝到模具設(shè)計都必須認真考慮。模具制造完畢，在拉伸模調(diào)試過程中，還必須對拉伸件的起皺和開裂現(xiàn)象進行仔細分析與研究，并采取相應(yīng)的措施。

拉伸件在拉伸過程中起皺和開裂的原因很多，主要原因有以下幾個方面：(1)拉伸模設(shè)計工藝性是否合理。

(2)模具加工質(zhì)量(表面精度、硬度等)引起的問題。(3)壓力機精度(滑塊平行度等)。(4)板料質(zhì)量(厚度超差)。

現(xiàn)對上述造成開裂、起皺的原因分別進行討論。2 拉伸件加工工藝的確定

拉伸件的工藝性是編制覆蓋件沖壓工藝首先要考慮的問題，只有設(shè)計出一個合理的、工藝性好的拉伸件，才能保證在拉伸過程中不起皺、不開裂或少起皺、少開裂。在設(shè)計拉伸件時不但要考慮沖壓方向、沖壓位置、壓料面形狀、拉伸筋的形狀及配置、工藝補充部分等可變量的設(shè)計，還要合理地增加工藝補充部分，正確確定壓料面。各可變量設(shè)計之間又有相輔相成的關(guān)系，如何協(xié)調(diào)各變量的關(guān)系．是成形技術(shù)的關(guān)鍵，要使之不但滿足該工序的拉伸，還要滿足該工序沖模設(shè)計和制造工藝的需要，并給下道熔邊、翻邊工序創(chuàng)造有利條件，一般應(yīng)注意以下幾個方面。2.1 沖壓方向的確定

零件的沖壓方向是確定拉伸工藝首先要遇到的問題，它不但決定能否拉伸出滿意的拉伸件，而且還影響到工藝補充部分的多少和壓料面的形狀。合理確定沖壓方向應(yīng)滿足以下3方面的要求。

(1)保證凸模能夠進入凹模。如圖1a所示，凹模右方下邊的形狀向外凸出，最凸出點超過凹?？诔叽?，使凸模不能進入凹模，這個拉伸方向是不能進行拉伸的，必須改變拉伸方向，使凸模能夠進入凹模。沿順時針方向旋轉(zhuǎn)一個角度．使凸棋能夠進入凹模。

(2)使凸模接觸毛坯的面積大。接觸面越大，接觸面與水平面的夾角越?。髟讲灰装l(fā)生局部應(yīng)力過載而使零件產(chǎn)生破裂。材料在拉伸時貼模性能提高，容易獲得完整的凸模形狀，有利于提高零件的變形程度。

(3)壓料面各部分進料阻力要均勻可靠。拉伸深度均勻是保證壓料面各部分進料阻力均勻可靠的主要條件。而壓料面各部分進料阻力均勻是確保拉伸件不起皺、不開裂的重要保證。

例如，東風3t車前圍上蓋板的拉伸深度較淺，考慮到各方位深度大致相同，為改善凸模拉伸毛坯的條件，有利于金屬內(nèi)應(yīng)力分布更均勻，保證沖壓件有更高的表面質(zhì)量，確定沖壓方向為圖2所示的沿y軸順時針旋轉(zhuǎn)25°30'的方向，這樣選取有以下2個原因：①使得凸模接觸毛坯的面積大；②前圍上蓋板零件經(jīng)過汽車位置旋轉(zhuǎn)一定角度后，壓料面是乎的，拉伸深度比較均勻，兩面進料阻力基本上一樣，增加壓料力可提高零件變形的均勻度，零件整體剛性提高。同時殘留應(yīng)力分布均勻，減少殘留應(yīng)力回復(fù)時帶來的回彈程度。

2.2 合理增加工藝補充圈分

為了實現(xiàn)拉伸，往往要在制件的基礎(chǔ)上增加工藝補充部分，從而達到滿意的拉伸效果。工藝補充的好壞是拉伸件設(shè)計水平的重要標志，合理的增加工藝補充部分應(yīng)滿足以下3方面的要求：(1)該工序拉伸的要求。(2)壓料面的要求。

(3)拉伸后的修邊和翻邊工序的要求。

設(shè)計中應(yīng)根據(jù)修邊線的位置確定各工藝補充部分的尺寸，特別是凹模R圓角處，因凹模圓角部分對抗伸毛坯進料阻力影響很大，直接關(guān)系到拉伸件的起皺或開裂，所以取值要合理。工藝補充部分的凹模圓角半徑一般取8-10mm，在能夠拉出滿意的拉伸件的條件下，盡可能減少工藝補充部分，但必要時還要有意增加工藝補充(如凹槽、斜槽、凸筋等)。如果在設(shè)計拉伸件時，經(jīng)過仔細分析，已考慮到某一部分(形狀變化急劇的部分)在拉伸時有多余的金屬，材料易流動，可能會產(chǎn)生起皺，那么工藝人員就要有意在這部分的工藝補充上加凹槽或凸筋等，使多余的金屬在拉伸過程中流到凹?；蛲菇钪?，充分吸收多余的材料，使拉伸不易起皺。同時加凹攢時要考慮到修邊容易去掉，這個方法可有效地耀決拉伸起皺問題。2.3 正確配定壓料面的形狀

壓料面是工藝補充的一部分，在增加工藝補充時必須正確確定壓料面的形狀，使壓料面各部分進料阻力均勻可靠。要做到這一點，必須要保證拉伸深度均勻，因為只有在壓料圈將拉伸毛坯壓緊在凹模壓料面上，不形成皺紋或折痕，才能保證拉伸件不皺不裂。在確定壓料面時要盡量降低拉伸深度，使形面乎綏，還一定要保證壓料面展開長度比凸模展開長度短，材料才能產(chǎn)生拉伸。如果壓料面展開長度比凸模長，拉伸時可能會形成波紋或起皺。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣部分，則凹模圓角半徑只要根據(jù)具體情況確定，因覆蓋件圓角半徑一般都比較小，直接作為凹模圓角半徑不易拉伸，必須加大才不會導致拉伸時起皺或破裂。加大后的圓角，可通過后工序的整形達到產(chǎn)品要求。2.4 增加工藝切口或沖工藝孔

覆蓋件在拉伸過程中，拉伸較深的或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來解決。增加的工藝孔或切口應(yīng)保證不因材料流動不好，拉應(yīng)力過小而形成波紋或起皺，故工藝切口或工藝孔必須放在拉應(yīng)力員大的拐角處，工藝切口或工藝孔的位置、大小、數(shù)量和形狀需要在調(diào)試拉伸模時試驗確定。如東風8t平頭柴油車例圍外板拉伸模、東風EQ2102軍用車的中支按外板拉伸模就是通過在反成形和拉伸深處的拐角處沖制工藝切口得到圓滿解決的，保證了拉伸件的表面質(zhì)量。工藝切口或工藝孔、凹槽應(yīng)故在廢料部分，最后將其修掉。模具設(shè)計時應(yīng)注意的問題 3.1 緩沖裝置

覆蓋件的拉伸是在雙動壓力機上進行的，液壓機工作時會產(chǎn)生較大的沖擊力，導致模具韌始工作階段材料變形不均勻，局部起皺，因而模具設(shè)計了圖5所示的緩沖裝置，在壓料面以外加4—6塊聚氨團橡膠，消除拉伸開始時產(chǎn)生的過大沖擊力，以滿足工作時的韌始拉伸變形，使拉伸件不出現(xiàn)皺裂。

3.2 增加平衡塊

由于覆蓋件在拉伸時受多方面因素的影響，如壓力機精度、模具制造誤差等，造成壓料面間隙不均勻，各點的壓力不均勻，導致拉伸開裂、起皺。增加平衡塊的作用是調(diào)整壓料面的間隙，穩(wěn)定進料阻力，使材料流動均勻。平衡塊數(shù)量一般為6個，用內(nèi)六角螺釘分別安裝于壓料困與凹模上，其間隙調(diào)整為最大不產(chǎn)生皺紋，最小不低于制件料厚。4 起皺和開裂現(xiàn)象的解決方法 4.1 零件起皺

拉伸件產(chǎn)生凸緣起皺和簡壁起皺主要是由于拉伸時板料受壓縮變形而引起的，通常采用提高板內(nèi)徑向拉應(yīng)力來消除皺紋，其調(diào)整方法如下： 4.1.1 調(diào)整壓邊力的大小

當皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時，應(yīng)判斷為壓料力不足，逐漸加大壓料力即可消除皺紋。當拉伸錐形件和半球形件時，拉伸開始時大部分材料處于懸空狀態(tài)．容易產(chǎn)生側(cè)壁起皺，故除增加壓邊力外，還應(yīng)采用增加撿伸筋來增大板內(nèi)徑向拉應(yīng)力，消除皺紋。4.1.2 調(diào)整凹模圓角半徑 凹模圓角半徑太大，會增大坯料懸空部位，減弱控制起皺的能力，調(diào)整時可適當減小凹模圓角半徑。4.1.3 調(diào)整壓料面的間隙

調(diào)整壓料面間隙的方法有以下幾種：

(1)采用里緊外松的原則。在凹?？谥本€彎曲變形區(qū)和伸長變形區(qū)應(yīng)允許壓料面稍有里緊外松現(xiàn)象，即里側(cè)間隙應(yīng)賂小于料厚t，外側(cè)間隙應(yīng)略大于料厚t。因為在此兩類區(qū)域中，材料變形過程中料厚t或不變或變薄，這樣就造成了壓料間隙的變化。

材料變形過程中不同區(qū)域材料受力情況，伸長類變形區(qū)在圓周方向徑部均受拉應(yīng)力作用，料厚變薄。隨著材料的流動，料厚變薄，壓料面間隙相對增大，減少了壓料力。當板料流過緊區(qū)時，壓料困就減弱了壓料作用，而里緊外松的壓料面則可以均衡壓料力。隨著材料的矗動，壓料困始終保持壓料作用，防止起皺等缺陷產(chǎn)生。

(2)采用里松外緊的原則，即內(nèi)側(cè)間隙大于料厚，外側(cè)間隙小于料厚，如圖8所示。在壓縮變形區(qū)中材料處于徑向受拉，切向受壓的應(yīng)力狀態(tài)．毛坯在圓周方向上產(chǎn)生壓縮變形。隨著材料的溫動，料厚有增大的趨勢，且這種趨勢明顯增加，這祥會使壓料面間隙相對減小進而增大進料阻力，材料在拉力作用下易于破裂。因此在調(diào)整模具壓料面間隙時，宜在此處采用里松外緊的原則，消除材料厚度增加對材料變形的不利影響。

覆蓋件拉伸棋的調(diào)整是一項比較復(fù)雜和困難的工作，在壓料力不易控制的情況下，采取調(diào)整拉伸間隙的辦法可消除因材料厚度變化而引起的壓料力變化對材料變形的不利影響，這種方法在調(diào)整拉伸棋時是很有效的。上述壓料面間隙調(diào)整原則是實際調(diào)整拉伸模的經(jīng)驗總結(jié)，它與理論分析相吻合。

4.2 零件開裂

零件開裂的根本原因在于拉伸變形抗力大于簡壁開裂處材料的實際有效抗拉強度。解決拉伸件破裂的調(diào)整方法如下：(1)調(diào)整壓料力，使壓料力變小。

(2)調(diào)整拉伸間隱，使間隙變大，并使間隱變得均勻。

(3)調(diào)整凹模圓角半徑。凹模圓角半徑太小，零件易拉裂，加大凹模圓角半徑可減小拉裂程度。(4)調(diào)整凸模圓角半徑。

(5)調(diào)整凸模與凹模的相對位置。

(6)毛坯尺寸太大或形狀不當，板料質(zhì)量及潤滑不好也會使零件拉裂，故應(yīng)改變毛坯尺寸或形狀，調(diào)整沖壓工藝。

造成零件開裂的原因很多，在調(diào)整時應(yīng)仔細檢查開裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定產(chǎn)生開裂的拉伸行程位置，根據(jù)具體情況推斷產(chǎn)生開裂的原因，從而制定出解決開裂的具體方案。模具調(diào)試中解決起皺開裂的幾點體會

拉伸模一般在第1次試拉時拉伸件又皺又裂，這時必須仔細觀察分斬壓料面的情況，分析各種引起皺裂的原因。如果壓料面有壓痕，凹模圓角半徑處開裂，說明進料困難；如果壓料面形成波紋，則開始進料容易，以后由于波紋的產(chǎn)生，材料流動困難，從而產(chǎn)生起皺開裂，也就是說在拉伸過程中，材料流動的難易，都會引起拉伸件的起皺和開裂，那么不同的情況就要用不同方法去解決。

進料困難一般是由于壓料面的進料阻力太大引起的。如果壓料面和凹模圓角表面粗糙度值太商，或有反成形，局部拉伸太大，就要調(diào)節(jié)外滑塊，減小壓邊力，適當加大凹模圓角，降低表面蛆幢度值和加大拉伸筋槽的間隙。如果局部拉伸變形太大，有反成形，則要采取增加工藝切口或工藝孔的方法解決。

進料容易主要是由于壓料面的進料阻力太小，壓料面接觸不好，或設(shè)計的拉伸件工藝性較差所致。如果是壓料面問題則要求研修壓料面，保證全面接觸，另外還要調(diào)節(jié)外滑塊增加壓邊力或增加壓邊面積。如果是拉伸件工藝性較差，則要重新設(shè)計拉伸件，以拉伸出合格產(chǎn)品。

以上僅是從工藝和拉伸模設(shè)計以及調(diào)整幾個方面討論了如何防止或解決覆蓋件的拉伸皺裂問題，引起拉伸件皺裂的原因很多，但只要對發(fā)生的現(xiàn)象仔細研究和分斬，不同情況用不同的方法去解決，就會拉出表面質(zhì)量好的覆蓋件。