[教学研究]汽车钣金知识

[教学研究]汽车钣金知识 汽车钣金知识--1.钣金基础知识 钣金基础知识 钣金工的对象是用金属钣材或各种型材通过钣金加工工艺加工成不同形状的金属构件。汽车钣金构件在汽车制造和汽车修理中的运用是非常普遍的。特别是汽车覆盖件大都是金属薄板制作而成，极易被腐蚀与损坏，因此钣金作业在汽车修理业中占有极其重要的地位。而当一个好的钣金工，必须熟悉汽车钣金用的各种金属材料，了解各种材料的机械性能，了解钣金的放样、展开与下料知识，了解如何合理用料等问题，保证钣金作业的质量与效率。 第一章 备 料 第一节 汽车钣金常用的金属材料 汽车钣金常用的金属材料有黑色金属和有色金属两大类。由于性能及价格的关系，在汽车车身钣金材料中，黑色金属占90,以上，其他材料仅占不到10,。我们了解汽车钣金用金属材料，必须了解以下几方面内容: (1)汽车钣金对金属材料的要求。 (2)常用金属材料的性能，包括机械性能、使用性能和化学性能。 (3)常用金属材料的规格、品种及在汽车上的应用。 一、汽车钣金对金属材料的要求 在现代生活中，汽车既是工业、农业乃至各行各业的最重要的交通运输工具之一，也是人类日常生活中最重要的活动工具之一。在使用过程中，汽车往往在极其恶劣的环境中进行工作，重载荷、高速度、高振动、高粉尘，而且经常日晒雨淋，工作温度非常悬殊，因而对汽车的钣金件特别是钣金覆盖件，提出了较为严格的要求。 1(良好的机械性能 由于汽车在工作中经常处于高速、重载、频繁的振动状态，所以对于汽车钣金件，必须具有足够的强度、适宜的硬度、良好的韧性以及良好的抗疲劳性能，以保证汽车在正常运行中不变形、不损坏，以满足运输的需要。 2(良好的工艺性能 在汽车制造与修理中，许多钣金结构件的形状是非常复杂的，为了避免钣金工作的困难，要求钣金材料必须有良好的工艺性能，即: (1)钣金材料必须有很好的压力加工性能，保证钣金工件的顺利成形，即有很好的塑性。要有在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力。对于冷作零件来讲，要有良好的冷塑性，如汽车车零件冲压件;对于热作零件来讲，要有良好的热塑性，如热锻件弹簧钢板、热铆铆钉等。 (2)良好的可焊性。许多汽车钣金零件是通过点焊、氧焊、弧焊或气体保护焊等方式熔焊在一起的，所以要求钣金零件必须有良好的焊接性能。这一点在汽车挖补维修中尤其重要，可焊性好的材料焊接强度高、开裂倾向小。 3(良好的化学稳定性 汽车覆盖件大都是在露天环境中工作的，经常与水及蒸汽接触，特别象消声器，经常在较高温度和腐蚀气体下工作。这就要求钣金零件必须有良好的化学稳定性，既要求在常温下耐腐蚀，防锈能力强，又要求在高温或太阳暴晒下不被腐蚀，不变形。 4(良好的板材的尺寸精度和内在质量 板材的尺寸精度和内在质量对钣金加工影(响极大，特别是对模压件影响更大。具体要求是: (1)板材尺寸精度高、厚度均匀、无变形。 (2)表面平整，光洁度高，无气泡、缩孔、划痕、裂纹等缺陷。 (3)无严重锈蚀及氧化皮等附着物。 (4)组织均匀，晶体组织及硬度无明显差异。 5(价格低廉，经济实用 对于汽车的任何构件，在满足工作条件的情况下，都应考虑到经济性。能用黑色金属的，不用有色金属;能用有色金属的，绝不用贵重金属。汽车钣金构件的寿命，应该与汽车其他构件的寿命相适应。 二、汽车钣金材料的机械性能 金属材料的机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。它主要包括强度、塑性、弹性、硬度和疲劳等。 1(强度 强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力。常用来衡量金属强度的指标有屈服强度和抗拉强度。 1)屈服强度 屈服强度又称屈服极限。金属材料在外力作用达到一定程度时，即使外力不再增加，而材料的变形仍将继续，这种现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象的应力点叫屈服点，用符号o8表示。 屈服点是金属材料将要发生显著塑性变形时的标志，材料的屈服点越高，产生塑性变形所需载荷就越大。在钣金作业中，通常要使材料改变为各种各样的形状，所以必须使饭材的屈服点适合钣金加工的需要。 2)抗拉强度 抗拉强度是指材料在拉断前所能承受的最大拉力，用符号ob表示。 汽车钣金知识——2展开放样 展开放样 钣金展开指将物体表面按其实际形状和大小，摊在一个平面上。展开所得的平面图形， -1所示。 称为该物体的表面展开图，如图2 钣金展开在机械制造部门有着广泛的应用，在汽车钣金制造维修中也占有极其重要的地位，如汽车轿车覆盖件、车身大梁、弹簧钢板、消声器等等，都是由钣金材料制成。依靠施工图把工件的实际大小和形状画到施工板料或纸板上的过程叫放样。放样是施工下料的第一道工序，与钣金展开、下料有着极其密切的关系，所以学好钣金的放样与展开是学好汽车钣金修理的第一步，必须本着认真钻研、循序渐进的态度学好它。 第一节 放样的基本知识 用图解法作展开图的第——道工序就是放样。 放样(又叫放大样)就是依照施工图把工件的实际大小和形状画到施工板料或样板材料上的过程。学习放样图与钣金构件展开图，首先必须学好放样展开图的基础知识，这就需要了解常用几何作图方法，各种几何形体的分析，断面图在放样图中的应用，放样图与施工图 的关系， 放样在钣金展开中的作用等知识。只有熟练地掌握了放样的基本技 能，才能为钣金展开的正确操作打好基础。在放样工作与钣金工作 中，由于所作图形大都是在平面板料上作出，单纯依靠直尺量具是很 难测量的，所以除必要的量具外，大都借助于划线工具来保证图形的 准确度。本节将重点从基础人手，引深放样的基本知识。 一、基本几何图形画法 钣金作业的放样展开都由基本图形组成，这里仅介绍几个常用 基本图形的画法。 1(见图2—2，作已知线段AB的垂直平分线 作图步骤: (1)分别以线段两端A、B为圆心，以大于1/2AB、小于AB为半径 画弧，交AB线上下于O、O，两点; (2)连OO，，OO，即为线段朋的垂直平分线。 汽车钣金知识——3 矫正 矫 正 第一节 矫正的概念和原理 1(矫正的概念 矫正有三种内涵:一是消除金属板材、型材的不直、不平或翘曲等缺陷的操作;二是使成材的钣金件达到质量要求，在加工过程中对产生的变形进行修整;三是消除钣金件在使用过程中产生的扭曲、歪斜、凹陷等变形的修复。 2(矫正原理 钢材是由钢坯轧制而成的，在长度方向可以看成由许多纤维组成。任何变形均是其内部纤维的长短不等而造成的。矫正的原理就是使纤维较短部分伸长或使纤维较长部分缩短，直至各层纤维的长度趋于一致。 3(矫正的方法 常见的矫正方法有手工矫正、火焰矫正、机械矫正等。 第二节 手工矫正 手工矫正是以手工操作手锤、抵铁、拍板等工具，对变形的钢材施加外力，来达到矫正变形的目的。手工矫正简便灵活，一般用于薄钢板、小型型钢和小型结构件的局部变形的矫正。目前在我国汽车钣金修理作业中，手工矫正仍然是主要方法。 一、薄板的矫正 1(薄板中间凸起变形的矫正 (1)将板料凸面向上放在平台上，一手按住板料，一手持锤敲击(如图3-1所示)。 (2)敲击应由板料四周边缘开始，逐渐向凸起中心靠拢。 (3)敲击时，边缘处锤击力要重，击点密度要大，越向凸起中心，锤击力越逐渐减小，击点密度越逐渐变稀。 (4)板料基本矫正后，再用木锤进行一次调整性敲击，以使整个组织舒展均匀。 2(薄板四周呈波浪变形的矫正 (1)将板料置于平台上，一手按住板料，一手持锤敲击。 (1)敲击时应由板料中间开始敲击，击点逐渐向四周边缘扩散，由密变疏，如图3-2所示。 (3)敲击时，中间击力要重，逐渐向四周变轻。 (4)板料基本矫正后，再用木锤进行一次调整性敲击，以使整个组织舒展均匀。 3(薄板对角翘曲的矫正 矫正敲击应先沿着没有翘曲的对角线开始敲击，依次向两侧伸展，使其延伸而趋于平整 4(曲面凸鼓变形的矫正 首先使锤与抵座中心对正，然后进行敲击修整。握锤的手不宜过于紧握，以手腕的力量敲击。敲击的速度以肋—100次,min左右为宜(如图3-4所示)。 5(曲面凹陷变形的矫正 抵座应放在稍偏于锤击处，锤击点为凹凸不平表面的较高部位，抵座位于较低部位。锤子的敲击逐渐将凸起部分的端部向下压，抵座的压力使凹陷部分趋于平整(如图3-5所示)。 6(薄板料的拍打矫正 若薄板料有微小扭曲时，可采用拍板拍打矫正。取一长度不小于400lnlll，宽度不小于40m，厚度为3—5mm的拍板，在板料上拍打，使板料凸起部分受压缩短，张紧部分受拉伸长，从而达到矫正的目的(如图3-6所示)。 薄板的矫正难度较大。矫正前，要分析并判明薄板的纤维伸长或缩短部位。矫正中，要随时观察板料的形状变化，有针对性地改变锤击点和力度。当板料基本敲平后，再用木锤作一次调整性敲击，使整个板面纤维舒展均匀。矫正后，用手按揿板料各处，若不发生弹动，说明板料 汽车钣金知识——4手工成形 手工成形 第一节 概 述 一、手工成形 手工成形是采用必要的各种各样的夹具，简单的胎型、靠模，通过手工操作将材料加工成所需要的形状。 随着生产规模的不断发展和科学技术的进步，大多数的成形工艺是通过机械成形来完成的，手工成形往往只作为补充加工或修整工作。但在汽车饭金维修作业中，经常遇到一些残损或丢失的零部件和需要重新制作镶补的钣金件，特别是车辆碰撞及翻车造成的损伤，这些零部件的成形多靠手工操作来完成。手工成形也需要一些简单的胎具、靠模和工夹具，这些工夹具一般是通用型的。手工成形零部件的质量高低，主要取决于操作工艺是否合理，所选用的工、夹、胎具是否合适，但最重要的是取决于操作者操作技能的高低和实践经验的多少。手工成形虽然工作强度大，劳动效率低，但由于其具有使用工具简单，操作灵活简便，可以完成形状较复杂的零部件制造等优点，所以在汽车维修业中仍是主要的修复手段。 二、手工成形的种类 手工成形工艺包括弯曲、放边、收边、拔缘、卷边、咬缝、拱曲等。下面介绍手工成形工艺的基本要领及方法。 第二节 弯 曲 手工弯曲是指用手工操作将金属材料沿直线或曲线弯曲成一定角度或弧度的工艺过程。手工弯曲是汽车维修钣金工最基本的操作方法之一。弯曲在汽车维修中占有较大的比重，如发动机罩盖、冀子板、汽车保险杠等零部件的制作过程中都有弯曲工艺。 一、弯曲变形的特点 板料弯曲时，变形的区域在零件的圆角部分，平直区域基本不变形。变形区域的内层受压缩短， 外层材料受拉伸长，中性层在材料厚度正中，其长度不变，如图4-1所示。 1(最小弯曲半径 最小弯曲半径是指弯曲零部件的内弯曲半径所允许的最小值，用Rmin表示。部分材料的最小弯曲半径Rmin。见表4-1所示。 最小弯曲半径与下列因素有关: (1)材料的塑性越好，允许的变形量越大，Rmin越小，反之越大。材料加热后，其塑性提高，Rmin减少。 (2)材料的热处理状态会影响Rmin。材料冷变形后的加工硬化现象，将使Rmin变大。经退火后消除加工硬化的影响，则Rmin变小。 (3)弯曲变形的程度越大，Rmin也增大，反之，Rmin值减小。 (4)弯曲线方向与材料纤维方向的夹角。弯曲线与纤维线垂直时，材料具有较高的抗拉强度，Rmin较小;弯曲线与纤维线平行时，材料的抗拉强度较差，Rmin较大。弯曲线与纤维线成45’夹角时，Rmin介于两者之间，如图4-2所示。 (5)材料边缘与表面状况。材料的边缘有毛刺， 汽车钣金知识——5机械成形 机械成形 第一节 机械弯曲 机械弯曲就是用机械设备将板材、型材或管材弯曲成一定角度、一定曲率、一定形状的零件的成形工艺。根据所用设备不同，弯曲分为压弯、滚弯、绕弯和拉弯等。 一、压弯 (一)压弯原理和压弯变形特点 1(压弯原理 压弯是用机械加压的方法对金属材料施加弯矩，使其弯曲成形的方法。 2(压弯变形的特点 压弯时金属材料产生外拉内压，材料中间有一层既不受拉也不受压的中性层。弯曲变形受最小弯曲半径的限制和材料回弹的影响。 1)最小弯曲半径 最小弯曲半径与下列因素有关: (1)机械性能。材料的塑性越好，最小弯曲半径越小。 (2)弯曲角度。弯曲角度增大，最小弯曲半径也增大。 (3)材料的纤维方向。弯曲线与纤维方向线垂直，可用较小的弯曲半径，弯曲线与纤维方向平行，最小弯曲半径增大。 部分材料的最小弯曲半径见表4-1。 2)弯曲回弹 当弯曲件的外力去除后，弯曲件要产生角度和半径的回弹。回弹的大小与材料的力学性能、变形程度、弯曲角度的大小、弯曲零件的形状、弯曲方式等因素有关。 3)弯曲力的计算 弯曲力的计算公式为: P=kBtobk式中:p--一个弯角弯曲作用力，N; B--毛料宽度，mm; clb-材料的抗拉强度极限，MPa; t--毛料厚度，n皿; k--系数，取决于弯曲半径及与毛料厚度之比。可通过表5-1查出。 (二)压弯设备 压弯设备主要有闸压床和液压床。 1(闸压床 闸压床主要用来将金属板料或条料弯曲成各种型材，适合加工窄而长的直线零件，也可以弯制各种形状复杂的零件，如图5-1所示。 常见的闸压床有机械双曲轴式和液压式两种。 1)闸压床的构造 闸压床如图5-2所示。工作台一般由整块钢板制成埋人地下，以保证在最大工作压力下变形最小。当工作时拖板上、下运动如同闸门一样起落，故称闸压床。动作原理如图5-3所示。 当主轴转动时，拖板上下运动。在拖板的下端固定有上模座，上模座上钻有若干孔眼，用以安装上模。上模的上下位置可以用螺杆进行调整，螺杆用一个小电机带动，同时装有自动断电开关，使上模的上下运动不至于超过所允许的限度。闸压床有一个很坚固的床身，台面上有安装下模的槽，闸压床由脚踏板开动，动力部分是电动机，在电动机与主轴装有离合器，每踏一次踏板，上模上下运动一次。为方便毛料定位，在工作台后边装有挡料机构，结构如图5-4所示。 液压折弯机与一般闸压床的不同点是液压传动代替了曲轴传动，使用时不因过载顶死，同时压力可以调整。如图5-5所示为160t液压折弯机。机床上有左、中、右三个工作油缸同时工作，并通过中间工作油缸下腔使滑块回程。在工作过程中，为保持滑块与工作面的平行，有两个容积相等的同步油缸，以保证活塞的同步运动，如图5-6所示。使用时为防止接触应力过大，在满载160t时，压弯板料长度应大于1 600mm，使用时也不应单边受载，确需单边受载时，其压力应小于40t，压弯板料长度也应大于800mm。 2)闸压床的主要性能 几种闸压床的性能见表5—2。 汽车钣金知识——6汽车钣金维修概述 汽车钣金维修概述 第一节 汽车维修的钣金作业范围 汽车钣金维修作业范围，包括对整个车身及附件的维护和修理。由于汽车类型及结构存在较大的差异，其作业范围也有所不同。现以载货汽车、客车及轿车为例，介绍钣金维修作业范围。 一、载货汽车的钣金维修作业范围 载货汽车钣金维修作业包括驾驶室总成(驾驶室本体、车门及附件、前后挡风窗、驾驶员座椅等)、车头总成(如图6-1所示)、散热器总成(散热器、散热器框架、风扇护风罩、百叶窗及调 节机构)、后视镜、排气管与消声器、踏脚板、挡泥板、燃油箱等。 二、客车 车身骨架件(如图6-2所示)、内、外覆盖件、车门及门窗启闭机构(包括驾驶员门门窗、乘客门门窗、安全门门窗、侧窗及顶篷天窗等)、车身内外附件(内外装饰条、门泵、散热器前面罩、气喇叭、前后保险杠、仪表板及工具箱等)、散热器总成、燃油箱、排气管与消声器、通风及空调管道、发动机罩、驾驶室地板、挡泥板、车身密封条等。 三、轿车 包括车身壳体所有金属板的冲压制件(如图6—3所示)、前后保险杠、车尾导流板、散热器 汽车钣金知识——7车身维修 车身维修 汽车使用过程中，在不同的部位和工作条件下，车身构件会产生不同的损坏形式，如脱焊、裂纹、磨损、锈蚀、扭曲、凹凸、皱叠等。车身维修，就是在熟悉车身结构特征和工作条件的前提下，采取科学合理的维修工艺，使构件恢复到原来的形状、尺寸和使用性能。 第一节 车身特征及易损部位分析 一、车身特征 汽车车身按用途通常分为:载货汽车车身、客车车身、轿车车身、特殊用途汽车车身等四类;按承载受力形式可分为:承载式车身、非承载式车身和半承载式车身等三类。 1(载货汽车车身特征。 载货汽车的车身包括驾驶室和货厢。 1)驾驶室 载货汽车的驾驶室采用无骨架的全金属壳体结构，由薄钢板压型件相互焊接而成，是典型的非承载式结构。其结构类型有长头式、短头式和平头式三种(如图7-l所示)。其中长头式驾驶室由驾驶室本体和车头两部分组成。 2)货厢 根据所装货物不同，载货汽车货厢可分为栏板式货厢(如图7-2所示)和专用式货厢两类。根据货厢材质不同又可分为全木质货厢、铁水混合货厢和全金属货厢三类。 2(客车车身特征 客车车身的驾驶室与车厢连成一个整体。 客车车身按结构特点不同可分为薄壳式、骨架式、 复合式、单元式和嵌合式五种。 3(轿车车身特性 轿车车身一般由车头、车厢和车尾三部分组 成，按承载受力形式不同可分为承载式和非承载 式车身两类(如图7-3所示)。 1)承载式车身 这种结构车身坚固，底板较厚且有完整的纵、横承力元件，车身前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁，它们与两侧的前挡泥板内板、散热器框架等构件焊成刚性较好的空间构架，以便安 装发动机和前悬架部件，并承受各种载荷。 2)非承载式车身 采用周边式或x形车架(如图7-4所示)。车身前部较薄弱，其车身前部钣金件通常不是与车架焊接在一起，而是用螺栓连接并安装在车架上。车厢与车尾结构与承载式结构相类似。 二、车身易损部位分析 车身损坏形式和原因，归纳起来如图7-5所示。 磨损、腐蚀、裂纹和断裂是汽车在运行过程中逐渐产生的，凹凸、撕裂、皱褶、弯曲和歪扭等机械损伤是由意外碰撞事故所致。 1(磨损 钣金件磨损的原因: 钣金件相互接触的表面，在外力作用下产生相对运动而引起的。 钣金件磨损的部位: (1)车身各铰链孔轴间的转动处。发动机罩铰链;各类车门铰链;轿车行李舱盖铰链;载货汽车货厢栏板铰链等。 (2)各类锁止装置的构件接触表面。门锁锁舌与锁扣间的撞击和滑动，内门锁手柄及联动机构的接触转动，锁本体各活动接触部位，锁舌台肩限位板面的间断撞击;发动机罩锁止机构各活动接触部位;行李舱盖锁止机构各活动接触部位等。 (3)玻璃升降器齿轮接触齿间的滑动。 (4)各构件有相对滑动或转动处。乘客门滑道与轴承相对滑动摩擦;乘客门门泵活塞皮碗与门泵筒体的相对滑动摩擦;刮水器刮水刷与挡风玻璃的相对滑动摩擦，电动刮水器蜗轮与涡 汽车钣金知识——8事故车的钣金修复简介 事故车的钣金修复简介 事故车是指汽车在使用过程中，发生刮擦、碰撞、倾翻等意外事故所造成的损坏车辆。当修复车身的费用低于更换新件费用时，事故车的修复作业就更显重要。 第一节 常见事故车的损坏特征 事故造成车身的损坏特征，主要是骨架扭曲变形、断裂和板面的刮裂、凹陷、皱叠等。 一、碰撞力的判断 碰撞所造成的车身损坏程度，主要取决于碰撞力。碰撞力由三个基本要素组成:大小、方向和作用点。 1(碰撞力的大小 磁撞力的大小由以下因素所决定: 1)汽车质量 汽车质量越大，则惯性力越大，在同等条件下的碰撞冲击力也就越大。 2)汽车行驶速度 汽车行驶速度越快，则碰撞时的碰撞力也就越大。 3)碰撞情况 在同等条件下，相对方向行驶的汽车在碰撞(即刘(僮)时，碰撞力最大;与固定障碍物相碰撞时次之;与同方向行驶的汽车相碰撞(尾追相撞)时，则碰撞力最小。 2(碰撞力的方向 碰撞力的作用方向可根据力的传递性和力的平行四边形分解法则，有不同的分散、分解结果;车身前部受撞击时力的分解情况如图9-1所示。 例如撞在墙上的损伤如[图9-2a)所示]，前部损伤较轻，而撞在柱上的损伤[如图9-2b)所示]，前部损坏就较严重。这是碰撞力分散、分解效果不同的缘故。 3(碰撞力的作用点 碰撞力的作用点位置不同，也会导致不同的损伤。如同样为正面碰撞，若撞击点较高，则发动机罩和车顶将上翻，车尾将下凹;若撞击点较低，由于车身惯性使车尾上翻，而车顶将前移，前车门顶部与车顶线间将出现较大开口间隙(如图9-3所示)。 又如碰撞面积较大(比如一面墙)，则损伤范围较大，但损伤程度较轻;反之，若碰撞面积较小(如柱类、角 类)，虽然损伤范围较小，但损伤程度则较严重。 二、车架变形的特征 车架变形主要有以下五种形式: 1(侧弯损伤 它是由侧面碰撞所引起，造成车架或承载式车身侧向弯曲变形(如图9-4所示)，侧弯通常出现在车辆某一侧的前部或后部。其特征是某侧纵梁的内侧和对面那根纵梁的外侧出现皱褶凸痕，纵梁拉长一侧的车门上出现裂缝，缩短一侧车门出现褶痕。 2(下凹损伤 车架或承载式车身上某一段比正常位置低(如图9—5所示)。下凹损伤是由前部或后部的正面碰撞后引起，可能发生在某一侧，也可能在两侧同时发生。其特征是翼子板与车门之间出现不规则缝隙，缝隙一般为上窄下宽。 3(挤压损伤 挤压损伤会造成某一部位比正常尺寸短(如图9-6所示)。它是由于正面碰撞引起的，其特征是冀子板、行李舱、发动机罩、车架各梁出现皱褶或扭曲变形。 4(错移损伤 错移损伤会使汽车的一侧向前或向后移动，整个车架或承载式车身由长方形变成平行四边形(如 图9—7所示)。错移是汽车某一角受前部或后部猛烈碰撞所造成。其特征是发动机罩、行李舱、靠近 后车轮的后侧围、乘客舱或载货汽车地板可能出现皱褶，而且伴有挤压和下凹损伤。严重的错移损伤 会导致整个车身及车架报废。