編號：LNJD-PR08-RE08授課方案授課教師張德虎課程名稱汽車制造工藝技術1單元12授課時間年月日年月日年月日第周第周第周星期星期星期第節(jié)第節(jié)第節(jié)班班班授課章節(jié)任務二汽車車身材料和總成結構教學目標知識目標：了解汽車車身金屬和非金屬材料特性；了解汽車車身總成結構能力目標：能正確分析汽車車身金屬材料和非金屬材料特性素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生愛動腦、善于查資料的素質(zhì)重點難點重點：汽車車身金屬和非金屬材料特性難點：汽車車身總成結構教學地點普通教室□一體化教室R多媒體教室R實訓室□實驗室□企業(yè)現(xiàn)場□其他教學方法及手段常規(guī)教學□啟發(fā)式教學√現(xiàn)場教學□案例教學□問題教學√項目教學√多媒體教學□演示教學□其他教學過程設計一、復習二、導入三、講授新課四、提問五、布置作業(yè)六、總結教學后記遼寧機電職業(yè)技術學院教案用紙No授課內(nèi)容備注任務二汽車車身材料和總成結構【復習】1.焊接的定義?2.焊接方法的分類?【導入】

汽車車身所使用的主要材料為金屬，約占車身總重量的99.5%

，目前市場上的主流車型使用的金屬以鋼材為主，個別中高級轎車的個別覆蓋件采用鋁合金材料。講到車身材料，就涉及一個車身安全的話題。大家普遍認為車身使用的鋼板越厚，車身的安全系數(shù)就越高，但從專業(yè)的角度及發(fā)展的眼光來看，二者并非存在絕對的必然聯(lián)系。一個典型的例子是在20

世紀80

年代，轎車上普遍采用2mm厚的鋼材，但當時的車身碰撞結果顯示，安全性能并不高。進入到

21

世紀初至今，轎車上普遍采用0.8-1.5mm厚的板材，同時，在各項碰撞檢測中表現(xiàn)越來越好。究其原因，汽車碰撞安全性與車身結構設計的關系十分密切，優(yōu)秀的結構設計往往能夠確保車身碰撞過程中對乘員的保護效果。隨著材料技術的進步，金屬材料的延展性、抗拉性得到進一步提高，關鍵部件的剛性也得到進一步提高，一系列新技術的應用使得車身上鋼材得以減薄并提高了安全性，如圖1所示。【講授新課】一、車身用金屬材料1.金屬材料的主要性能金屬材料的性能，是指用來表征材料在給定外界條件下的行為參量。當外界條件發(fā)生變化時，同一種材料的某些性能也會隨之變化。通常金屬材料的主要性能是指機械性能和工藝性能。（1）金屬的機械性能。金屬的機械性能即金屬材料的力學性能。所謂力學性能是指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。力學性能包括強度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞強度等。①

強度。②

疲勞。

③

塑性。④

韌性。⑤

硬度。（2）金屬材料的工藝性能。工藝性能指金屬材料在加工過程中所表現(xiàn)出來的性能，即接受加工難易程度的性能。

2.車身用金屬材料種類

（1）熱軋鋼板和冷軋鋼板。車身結構中有兩種類型的鋼板：熱軋鋼板和冷軋鋼板。（2）低碳鋼。在2000年前的車身修理中遇到的鋼板大多數(shù)是低碳鋼制成的。低碳鋼的含碳量低，比較軟，便于加工，可以很安全地進行焊接、熱收縮和冷加工等操作，它的強度不會受到嚴重影響。由于低碳鋼容易變形，所以要用較厚的板件才能達到足夠的強度，導致汽車質(zhì)量增加。（3）高強度鋼。高強度鋼泛指強度高于低碳鋼的各種類型的鋼材，一般強度在200N/mm2以上。新設計的整體式車身通常比車架式車身小，車身的前部要求能夠承受比過去大得多的載荷，并能夠更好地吸收碰撞能量，高強度鋼正好可以解決這兩方面的問題然而，高強度鋼所具有的強度高和質(zhì)量輕的特點卻給修理帶來了一些難題。高強度鋼受到碰撞時不容易變形，但是一旦變形后，它比低碳鋼更難修復到原來的形狀。（2）鋼材熱處理的種類鋼材的熱處理通常可分為四類：正火處理、淬火處理、回火處理和退火處理。正火處理是將鋼材加熱到

850℃后，以空氣來冷卻的一種熱處理過程。當鋼材經(jīng)過機械加工產(chǎn)生塑性變形后，其內(nèi)部結構將變得散亂，從而造成強度不均，此時可借正火處理來整頓其內(nèi)部結構，改善機械性能。淬火處理用來增加硬度

(脆性)。淬火處理是將含碳量為0.4%的鋼材加熱至

850℃

后，急速冷卻的一種熱處理過程。淬火雖然增加硬度，但同時也增加脆性?；鼗鹛幚碛脕碓黾禹g性?；鼗鹛幚硎菍⒋慊鹛幚磉^的材料，再次加熱到200℃，然后冷卻的一種熱處理過程。回水處理可使材料的內(nèi)部組織穩(wěn)定，以增加韌性。退火處理用來增加柔軟性。退火處理是材料加熱后，慢慢冷卻的一種熱處理過程。加熱的溫度根據(jù)需求而有所不同。3.特殊金屬板在車身中的應用①

防銹鋼板。防銹鋼板的表面有一層鍍層，鍍層的種類有鍍鋅、鍍鋁和鍍錫。在這三種鍍層中鍍鋅和鍍鋁比鋼板容易腐蝕，而鍍錫防腐蝕能力則比鋼板好。鍍鋅鋼板對堿性環(huán)境的防腐性能要好于酸性環(huán)境，一般用于車身鋼板；而鍍鋁鋼板對酸性環(huán)境的防腐性能要好于堿性環(huán)境，一般用于排氣管護板；鍍錫鋼板則用于燃油箱。二、車身用非金屬材料1.汽車用玻璃汽車用玻璃有安全和外觀兩方面的要求。汽車玻璃要有良好的光學性能，還要有良好的耐磨性、耐熱性、耐光性。汽車上要使用安全玻璃，玻璃在破碎后不能對乘員造成傷害?，F(xiàn)在的風窗玻璃都做成整體一幅式的大曲面型，上下左右都有一定的弧度。這種曲面玻璃從加工過程到安裝配合的技術要求都非常高?，F(xiàn)在汽車上應用的安全玻璃有夾層玻璃、鋼化玻璃、區(qū)域鋼化玻璃和特殊功能玻璃等類型。2.汽車用塑料（1）塑料的組成。塑料是以合成樹脂為基體，并加入某些添加劑制成的高分字材料。它在一定溫度、一定壓力下可以塑造成各種形狀的部件。①

合成樹脂。合成樹脂是塑料的主要成分，它的種類、性質(zhì)及加入量的多少對塑料的性能起到很大的影響，大部分塑料是以所加樹脂的名稱來命名的。工程上常用的合成樹脂有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機硅樹脂和聚氯乙烯、聚苯乙烯等。②添加劑。加入添加劑是為了改善塑料的性能，擴大其使用范圍。它包括填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、囪化劑和著色劑等。③填料。填料主要趄強化作用，同時也能改善或提高塑料的某些性能。加入云母、石棉粉、氧化硅可以增加塑料的電絕緣性、耐熱性、硬度和耐磨性。增塑劑用于提高塑性的可塑性和柔性。穩(wěn)定劑可以提高塑料在光和熱作用下的穩(wěn)定性，以延緩老化。固化劑可以促使塑料在加工程中硬化。著色劑可以使塑料制品的色彩美觀。（2）塑料的分類和特性。①塑料的分類。塑料的種類很多，按其熱性能不同，可分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類。②塑料的主要特性。塑料具有許多優(yōu)良的物理、化學性能，主要有以下幾點。a．質(zhì)量輕。b．化學穩(wěn)定好。c．電絕緣性好。d．吸振性和消聲性好。e．塑料也有不少缺點，與鋼材相比其力學性能較低；耐熱性較差

(一般只能在100℃以下長期工作)；導熱性差；容易吸水，吸水后性能惡化占此外，塑料還有易老化、易燃燒、溫度變化時尺寸穩(wěn)定性差等缺點。③塑料在汽車中的應用。由于塑料具有諸多金屬和其他材料所不具備的優(yōu)

良性能，因此在汽車上應用很廣。常用于制作各種結構零件、耐磨減磨零件、隔熱防振零件等。3.汽車用橡膠橡膠是一種高分子材料，汽車上有許多零件是用橡膠制造的，如輪胎、車門窗密封條、風扇傳動帶、緩沖墊、油封、制動皮碗等。（1）橡膠的基本性能①極高的彈性。②良好的熱可塑性。③良好的黏著性。④良好的絕緣性。（2）橡膠在汽車中的應用。在汽車上用量最大的橡膠制品是輪胎，另外橡膠還廣泛應用于車門、車窗的密封條；各種膠管、膠帶；減震配件以及耐油配件等。4.汽車用黏合劑（1）環(huán)氧樹脂黏合劑；（2）酚醛樹脂黏合劑。（3）氧化銅黏合劑。三、車身總成概述車身總成又叫白車身總成，是指焊裝生產(chǎn)任務完結后的最終交付產(chǎn)品，是由車身各分總成通過既定工藝連接而成的。簡單來講，車身總成是車身下部總成(地板總成)與左右側圍總成、頂蓋等通過定位焊、激光焊以及結構膠連接后，并將左前門、左后門、右前門、右后門、發(fā)動機艙蓋、行李艙蓋以及左右前翼子板總成通過螺栓緊固聯(lián)接安裝完成之后的產(chǎn)品。通過流程圖（圖2），可以很明了地看出車身總成與各分總成之間的關系。

通過圖3，可以直觀地了解車身結構的基本組成。四、白車身下部總成結構白車身下部總成又叫做底板總成（圖4），底板總成在整個車身結構安全性、承載能力中起到關鍵作用。底板總成包括由左右前縱梁組成的發(fā)動機艙分總成、左右后縱梁組成的后底板分總成、乘員艙的承載主體前底板分總成以及車身橫向力均勻分配的關鍵部件左右門檻板。前底板分總成由前底板面板與車身座椅橫梁連接而成（圖1-43），單獨的前底板分總成并不具備很強的剛性，但在底板總成上，它連接了發(fā)動機艙分總成與后底板分總成，并由左右門檻板起到加強作用后，因此前底板就具有了很強的承載能力。前底板分總成在車身中的位置非常容易找到，就是在駕駛人及乘員的腳下。座椅橫梁也叫底板橫梁，其主要的作用有兩個：一是承載座椅及乘員重量；另一個則是將側面碰撞力通過其轉移到車身未受到撞擊的一面，起到分散撞擊力的作用。其材料和結構和縱梁基本一致，采用C型或D型腹腔設計，以提高其結構強度。前底板面板則是一塊或兩塊大面積的鋼板，一般厚度在0.8mm左右，它一般焊接在底板縱梁的上面、座椅橫梁的下面，兩側則和門檻焊接。前底板一般在中間會有凸起結構，一方面是作為消聲器以及部分后驅(qū)車型傳動軸的安裝空間，另一方面也起到加強底板的作用。門檻位于底板總成的兩側、車門的正下方。其作用有兩個：一是抵御正面和后面撞擊力；二是承擔側面撞擊吸能的重任，和車身B柱、側門防撞梁（桿）一起擔負起保證側面安全的重任。門檻的截面形狀和底板縱梁的類似，一般由兩個高強度鋼板沖壓成的C型鈑金件和肋板焊接而成。圖1-44為汽車的門檻板。五、白車身骨架結構總成白車身骨架總成是由車身底板總成與左右側圍總成通過頂棚總成連接而成，此四大總成連接后形成腹腔型，腹腔的四周各具有高強度的結構件相連形成結構框架，從外形上看，此時一個汽車的外觀輪廓已基本形成，但實質(zhì)上目前僅僅完成車身以確保乘員安全為目的的結構性（圖1-45所示）。側圍分總成由側圍外板、側圍內(nèi)板及其他結構件連接而成（圖1-46），它是4個車門安裝的支撐基礎。由于側圍需要留有乘員出人車身的門洞，并要確保在既定的車身尺寸內(nèi)預留盡量大的乘員空間，導致側圍的設計結構以細、長、薄為主，這也為側圍的設計、制造工藝提高了難度。一般側圍外板采用0.6~0.8mm厚的鍍鋅鋼板進行加工，側圍內(nèi)板采用1~2mm厚的鋼板進行加強，同時在對乘員保護要求較高的駕駛人及前排乘客位置使用高強度鋼板。圖1-46

側圍分總成結構六、發(fā)動機蓋、車門、后備箱蓋分總成汽車總成結構中，除了底板分總成、骨架分總成、側圍分總成、頂棚分總成外，還有“四門兩蓋”分總成結構，如圖1-49所示。發(fā)動機艙蓋一般由發(fā)動機艙蓋外板、內(nèi)板、鉸鏈加強板和艙蓋鎖加強板組成。其中，外板是表面覆蓋件，主要起到美觀的作用；而鉸鏈肋板和艙蓋鎖肋板只是作為局部加強件；內(nèi)板則是最為關鍵的部件了，內(nèi)板一般是0.8mm的鋼板，在設計時會在內(nèi)部沿著車身寬度方向開一道伸縮槽，以便在汽車發(fā)生正面碰撞時發(fā)動機艙蓋能沿此槽向上折彎變形，在吸收部分能量的同時還可以防止發(fā)動機艙蓋受力后向后切入乘員艙傷害駕乘人員。

車門總成一般分為內(nèi)板和外板兩部分（圖1-50所示），外板采用0.6~0.8mm厚的鍍鋅板材，內(nèi)板一般采用1~1.5mm厚的高強度或超高強度鋼材作為骨架加強作用。