《汽车车身结构与材料设计》PPT课件

（Suitableforteachingcoursewareandreports）汽车车身结构与材料设计内容提要2车身构造与功能6神龙汽车生态设计1整车材料构成生态设计途径与成果Exemplesetrendements45车身部件材料设计原则与案例车身材料的发展趋势3车身材料的功能特性≥97%1整车材料构成castironsteelAlAluminiumalloyleadOthermetalmineralmaterial金属材料Metal：66.9%液体材料Fluid：4.6%非金属材料non-metallic：28.5%ElastomerFoamThermosetmaterialThermoplasticsElectroniccomponentNaturalorganicmodifiedmaterialsPaint,cementTextiles-composite2车身构造与功能2.1白车身-----外覆盖件系列雪铁龙C4L机罩顶盖前后车门行李箱侧围主要功能密封隔噪功能行人保护防撞击功能物品贮藏车顶保护造型美观典型构成门外板门内板机罩外板机罩加强板行李箱外板行李箱内板顶盖顶盖加强框侧围外板2车身构造与功能2.1白车身-----内结构件系列主要功能受力承载行人保护防撞击功能物品贮藏车顶保护典型构成前立柱（A柱）中立柱（B柱）前纵梁前保险杠骨架风窗支柱加强板侧门槛门防撞加强板车底横梁后保险杠骨架后纵梁2.车身构造与功能2.2车身构筑物-----保险杠系统车辆保护功能行人保护承载功能装饰功能为车辆冷却系统提供足够的空气进气量主要功能中部骨架左右侧支架吸能器表皮上格栅+镀铬框左右大灯支架品牌标识下格栅+电镀装饰件左右雾灯盖板典型构成2.车身构造与功能2.2车身构筑物-----仪表板系统成员保护功能承载功能储物空间功能装饰功能主要功能本体骨架本体蒙皮导风道出风管乘客侧安全气囊杂物箱金属横梁典型构成2.车身构造与功能2.2车身构筑物-----门内护板系统成员保护功能储物空间功能装饰功能主要功能本体骨架上体风格装饰条扶手地图袋卡扣典型构成2.车身构造与功能2.2车身构筑物-----前大灯系统照明信号装饰主要功能灯座壳体反射镜过渡盘转向灯反射盘透镜典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----前围隔音垫隔音降噪隔热主要功能重质隔音片层软质吸音层过渡盘转向灯反射盘透镜典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----主地毯隔音降噪吸音降噪舒适装饰主要功能表层耐磨织物层背衬重质隔音层软质吸音层脚踏垫典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----行李箱装饰系统吸音降噪舒适装饰承载主要功能尾门内护板左、右侧装饰件行李箱地毯行李箱门槛装饰件典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----顶棚内护板系统吸音降噪舒适装饰主要功能表面织物装饰层支撑骨架复合层无纺布背衬典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----阻尼片减振降噪隔热防锈防腐主要功能石油沥青无机填料典型构成2.车身构造与功能2.3车身结构附着物----膨胀片阻隔减振降噪密封防腐支撑增强主要功能发泡体安装支架典型构成热轧板与冷轧板的区别：热轧钢板和冷轧钢板的生产工艺不同。热轧板是在高温下轧制而成，具有更好的延性，有较大的厚度。冷轧板是在常温下轧制而成，具有更好的强度，厚度比较小。冷轧板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板,且其产品厚度可轧薄至0.18mm左右。热轧板，再结晶温度以上冷轧板，再结晶温度以下钢板分类按屈服强度分软钢：屈服强度Rp0.2≤210MPa的钢板高强度钢板：屈服强度Rp0.2＞210MPa的钢板薄板：＜3mm厚板：≥3mm级别软钢DOUX高强钢HLE特高强钢THLE超高强钢UHLERp0.2（MPa）≤210210-350350-550≥5503车身材料的功能特性3.1钢板材料基础知识按用途分用途牌号一般用DC01冲压用DC03深冲用DC04特深冲用DC05超深冲用DC06按表面处理分分类项目类别代号（宝钢）镀层种类纯锌镀层GIZ锌铁合金镀层GAZF镀层重量等厚、差厚A/B表面处理铬酸钝化C无铬钝化C5无铬钝化+涂油CO5无铬耐指纹N5自润滑SL涂油O3车身材料的功能特性3.1钢板材料基础知识应变硬化指数（n值）：是金属薄板在塑性变形过程中，形变强化能力的一种度量，可用来估计单轴拉伸试验中，试验开始缩颈时的应变。钢板材料常用的5项性能指标抗拉强度Rm：也叫强度极限，指材料在拉断前承受最大应力值屈服强度Rp0.2：指材料在拉伸过程中产生永久变形(开始失效)时的强度延伸率A%：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比塑性应变比(r值）：是材料在冲压成型时宽度上的应变值与厚度上的应变值之比，是评价金属薄板深压延性能的重要参数，它反映金属薄板在其平面内承受拉力或压力时，抵抗变薄或变厚的能力。它与多晶体材料中，结晶择优取向有关，是金属薄板塑性各项异性的一种度量。厚度方向的减薄是冲压过程中开裂的主要原因，n值与r值一般越大越好。当r值＜1时,材料厚度方向容易变形减薄,冲压性能不好；当r值＞1时,冲压成型过程中宽度和长度方向变形容易,能抵制厚度方向的变薄，冲压性能好。因此,r值大,成型性好。3车身材料的功能特性3.1钢板材料基础知识高强度低合金钢：在低碳钢或超低碳钢中，通过单一或复合添加铌,钛,钒等微合金元素，形成碳氮化合物粒子析出进行强化，同时,通过微合金元素的细化晶粒作用，以获得较高的强度。广泛应用于车身加强件，结构件等。例如：H300LAD+Z，H340LAD+Z，H380LAD+Z高强度IF钢：通过控制钢中的化学成分来改善钢的r值和n值。由于钢中元素的固溶强化和无间隙原子的微观结构，深冲性能优良，可用于地板等内部结构件。例如：H220YD+Z，H260YD+ZIF钢：在超低碳钢中加入适量的钛或铌，使钢中的碳、氮间隙原子完全被固定成碳、氮化物，钢中没有间隙原子存在的一类钢。例如：DC54D+Z，DC56D+Z铁素体贝氏体钢（FB钢）：双相高强度钢板，显微组织为铁素体和贝氏体，拥有良好的疲劳性能和扩孔性能，广泛应用于车身和底盘零件中。例如：HR45，HR60，FB450，FB560，FB590双相钢（DP钢）：钢的显微组织主要为铁素体和马氏体，马氏体组织以岛状弥散分布在铁素体基体上。双相钢无时效，具有低的屈强比和较高的加工硬化指数以及烘烤硬化值，是结构类零件首选材料。例如：DP450，DP590，DP780，DP9803车身材料的功能特性3.1钢板材料基础知识相变诱导塑性钢（TRIP钢）：钢的显微组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体(其含量≥5%)。在成形过程中，残余奥氏体可相变为马氏体组织，具有较高的加工硬化率、均匀伸长率和抗拉强度。与同等抗拉强度的双相钢相比，具有更高的延伸率。例如：TRIP800烘烤硬化钢板（BH钢）：在低碳钢或超低碳钢中保留一定量的固溶碳、氮原子，同时可通过添加磷、锰等固溶强化元素来提高强度。加工成形后，在一定温度下烘烤后，由于时效硬化使钢的屈服强度进一步升高。通常应用于门外板。例如：H180BD+Z，H220BD+Z激光拼焊板：采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能来实现零件轻量化。马氏体钢（热成型板）：是一种在加热状态下成型的钢板。通常在900-950℃的奥氏体状态下进行冲压，并在模具内淬火冷却，得到全马氏体组织，抗拉强度可以从冲压前的500MPa，达到1500MPa。主要牌号：22MnB5复相钢（CP钢）：在铁素体和（或）贝氏体基体上，通常分布少量的马氏体、残余奥氏体和珠光体组织。通过添加微合金元素Ti或Nb，形成细化晶粒或析出强化的效应。CP钢具有非常高的抗拉强度。与同等抗拉强度的双相钢相比，其屈服强度明显要高很多，且有较高的能量吸收能力和较高的残余应变能力。例如：CP1000，MP10003车身材料的功能特性3.1钢板材料基础知识3车身材料的功能特性3.2白车身材料产品类别材料特性需求典型生产工艺典型材料外覆盖件系列1.良好的冲压成形性能2.良好的焊接性能3.良好的油漆工艺相容性1.下料2.冲压3.焊接4.油漆DC54D+ZDC56D+ZH220BD+ZH220YD+ZH260YD+Z内结构件系列1.良好的冲压成形性能2.良好的焊接性能3.良好的油漆工艺相容性1.下料2.冲压3.焊接4.油漆HC300LAD+ZHC340LAD+ZHC380LAD+ZFB45/FB60保险杠侧门槛车底横梁1.良好的冲压成形性能2.良好的焊接性能3.良好的油漆工艺相容性4.高强度、高疲劳性能、高塑性1.下料2.辊压3.焊接4.油漆MS1000CP1000DP780/DP980Al-6351A、B柱风窗支柱加强板1.良好的冲压成形性能2.良好的焊接性能3.良好的油漆工艺相容性4.超高强度，合适的塑性1.下料2.热成形3.焊接4.油漆22MnB5HC380LAD+ZDP590DP7803.车身材料的功能特性3.3车身构筑物材料产品类别材料特性需求典型生产工艺典型材料仪表板系统1。良好的流动性。2。良好的光老化和气候耐久3。良好的耐热性能（110℃以上）4。良好的韧性和刚性1。注塑2。搪塑3。发泡4。焊接P/E+MD15P/E+EPDM+TD25门护板1。良好的流动性。2。良好的光老化和气候耐久3。良好的韧性1。注塑2。搪塑、真空成型3。发泡4。焊接P/EP/E+MD10保险杠1。良好的流动性。2。良好的尺寸稳定性3。良好的抗冲击性能4。良好的表面涂饰性能1。注塑2。涂漆3。焊接P/E+EPDMP/E+MD10车灯系统1。良好的紫外光老化耐久2。耐刮擦3。高耐热4。光透过性1。注塑2。镀铝3。焊接PC、PMMABMC、HTPCPBT、PP+TD403.车身材料的功能特性3.4车身结构附着物材料产品类别材料特性需求典型生产工艺典型材料隔音垫/地毯系统1。重质层--高密度2。软质层—良好的泡孔形态3。地毯面层—高耐磨4。良好的热成型性能5。低挥发、低气味1。热压成型2。发泡4。水切PET、EPDM、EVA、TPO、PU行李箱系统1。良好的热成型性能2。较好的刚性3。低挥发、低气味1。热压成型2。水切PET、PU、PP板顶棚内饰板1。良好的热成型性能2。较好的刚性3。良好的泡孔形态4。低挥发、低气味1。热压成型2。水切PET、PU、玻纤、PE粉阻尼片1。高密度2。高阻尼1。捏合2。辊压石油沥青、碳酸钙、PVC、丁基橡胶膨胀片1。良好的发泡性能2。低吸水率注塑EVA、丁基橡胶、PA+GF304.1中立柱、前立柱、风窗支柱加强板、门防撞板零件特点4车身部件材料设计原则与案例形状复杂承受冲击载荷要求高强度、高刚度和一阶弯曲模态频率材料及工艺设计22MnB5抗拉强度≥1500MPa热成形+激光切割工艺良好的冲压工艺性能良好的焊接性能风窗支柱加强板前立柱门防撞加强板中立柱4车身部件材料设计原则与案例4.1热成形材料工艺设计OP10落料OP20热处理加热温度加热时间OP30冲压+冷却压边力保压时间冷却速度OP40激光切割尺寸精度600MPa铁素体+珠光体1500MPa马氏体材料组织转变强度翻倍4.2车身覆盖件零件特点4车身部件材料设计原则与案例形状复杂零件体积大合适的刚度、强度和一阶弯曲模态频率材料及工艺设计DX54D+Z/DX56D+Z/H220YD+Z/H260YD+Z低屈服强度、高延伸率冷冲压工艺良好的冲压工艺性能良好的焊接性能良好的表面质量门外板门内板4.2车身覆盖件冲压工艺设计4车身部件材料设计原则与案例4.3车身金属件防腐蚀设计零件使用环境要求4车身部件材料设计原则与案例车身防腐材料及工艺设计一定年限盐雾要求沙石击打泥水喷溅紫外线照射高温酸碱等各种化学品腐蚀钢板双面镀锌磷化多层油漆镀锌板磷化电泳漆中涂色漆清漆4.3紧固件防腐蚀设计零件使用环境4车身部件材料设计原则与案例防腐材料及工艺设计沙石击打泥水喷溅高温酸碱盐化学品腐蚀合适的表面摩擦系数片状锌涂层Zn-Ni合金磷化模电镀锌Zn-Ni合金镀层片状锌涂层电镀锌镀层优异的成型加工性，高的流动性，成型合格率高易于表面装饰，良好的外观表现和触感，易清洁良好的高低温尺寸稳定性良好的冲击性能，低温不能产生冲击碎片良好的刚性和韧性平衡性耐久性和耐人体接触性良好的材料噪音兼容性设计自由度高，可以实现CAE设计材料及工艺设计结构复杂，需要多副模具实现成型表面装饰要求高，与驾乘者直接接触服役工况苛刻，承受高热和暴晒功能要求高，有静态和动态试验安全法规要求，保护驾乘者安全差异化设计，各OEM设计理念的体现零件特点仪表板总成4车身部件材料设计原则与案例4.4仪表板系统设计4车身部件材料设计原则与案例*表皮：搪塑成型仪表板发泡表皮安全气囊区域：冷刀弱化骨架：安装安全气囊盖板后，火焰处理，发泡前准备工作仪表板发泡后：冲切出风口和除霜管等孔位发泡后的仪表板除霜管总成振动摩擦焊接焊接后的仪表板进行总成装配：横梁、杂物盒斗等本体骨架：注塑成型4.4仪表板工艺设计良好的冲击特性（常温、低温）多轴冲击断裂形态为韧性断裂；良好的刚/韧平衡特性良好的尺寸稳定性；优异的加工特性和外观质量---高流动性、低收缩率；材料及工艺设计侧碰时无碎屑飞出，应力分布在要求区域内-30℃对外观面进行冲击无断裂耐暴晒和气候老化在各点施加一定牵引力，变形以及残余变形量符合技术要求零件特点4.5门护板系统设计注塑成型注塑骨架+搪塑表皮/喷塑表皮/阴/阳模真空吸塑表皮连接方式：粘接或者浇注PU发泡注塑成型注塑骨架+表皮或者面料胶粘工艺注塑骨架+表皮或者面料胶粘工艺注塑成型注塑骨架+喷漆/水转印/IMD/电镀装饰超声波焊接超声波焊接卡接螺钉固定超声波焊接超声波焊接4.5门护板工艺设计5.车身材料的发展趋势5.1车身金属材料发展趋势基于轻量化设计的高强钢材料开发高扩孔性能材料开发第三代汽车钢板轻质金属板料双相钢系列DP590、DP780、DP980马氏体钢22MnB5复相钢系列CP1000相变诱发塑形钢TRIP800冷轧酸洗板FB45、FB60孪生诱发塑变钢TWIP……汽车铝板Mg合金5.车身材料的发展趋势5.1车身金属材料发展趋势表面自润滑钢板特种制造工艺钢板激光拼焊板变截面厚度板变截面厚度板激光拼焊板先进制造工艺辊压成型在线辊点焊液压成型激光钎焊5.车身材料的发展趋势5.2车身非金属材料发展趋势基于低油耗、低排放的车身轻量化设计需求的高性能塑料材料和工艺低毒、低挥发、低气味材料易于回收再利用的材料再生材料及非石油基绿色材料表面自装饰的材料以塑代钢------高性能高分子材料替代金属材料轻质复合材料替代传统高密度材料适应部件薄壁化设计的高刚性、高强度材料微发泡成型工艺和材料替代硅酸盐玻璃的塑料车窗材料低苯、低的无溶剂或水性胶粘剂材料低胺、低醛、低苯、低气味的PU材料低醛、低苯、低PAHs的织物皮革材料低醛、低气味的声学降噪材料高光、金属质感、可取代喷涂和电镀装饰材料荧光材料履行社会责任，推动行业技术进步源头控制、系统考虑、全过程干预Sourcecontrol,systematization,interventionthroughouttheprocess最大限度降低资源消耗Minimizeresourceconsumption少用或不用含有毒有害物质的原材料Interdictionandlimitationoftoxicrawmaterial神龙汽车生态设计Eco-designinDPCAEnergysavingEnvironmentalfriendlyHealthyFulfillsocialresponsibility;AdvanceautomobiletechnologyCareforthepeople;Careforthecar.Eco-design轻量化、燃油消耗、排放、安全、健康处于行业前列Rankstopintheindustryconsideringlightweight,fuelconsumption,emission,securityandhealth全生命周期控制Lifecyclecontrol6.1神龙汽车生态设计目标Objectivesofeco-designOverallfuelconsumptionAuditreportofcleanproductionGasemissionToxicsubstancesRecyclabilityLCAreportofcomponentsandpartsInternalnoiseQAHEnergysavingEnvironmentalfriendlyHealthyIndexsystemFourdynamicfactors东风与PSA全球战略联盟，加速神龙发展StrategicallianceofDFM-PSAleadstotheacceleratingdevelopmentofDPCA极具雄心与竞争力的产品规划Ambitiousandcompetitiveproductprogramming先进的动力总成Advancedpowerplant富有挑战性的先进材料研发及应用 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 Chanllengingmeterialresearch,developmentandapplication6.2绿色战略及保障措施Greenstrategyandsafeguard屈服强度Yieldstrength抗拉强度Tensilestrength　图示颜色ColorinDiagram钢材重量Weightofsteels　使用比例Proportion160-210280-340　170.142.11%220-330340-440　39.0659.67%340-420420-480　47.70811.81%350-560480-900　83.26820.61%800-10001000-1200　15.9353.94%>900>1200　40.83910.11%Al　　7.0221.74%车身广泛使用高强钢WidelyuseofHighstrengthsteelsonBIW6.3途径与成果Approachesandachievements高分子材料占整车总重约10%~15%Macromolecularmaterialtakesup10%to15%ofvehiclegrossweight高性能改性材料和合金材料广泛应用于车身装饰件、结构件、动力系统部件、操纵系统和底盘部件High-performancemodifiedmaterialandalloymaterialareappliedtocarbodygarnish,structuralcomponent,powersystemcomponent,controlsystemandunderpancomponent--高分子材料的的研发与应用Developmentandapplicationofmacromolecularmaterial6.3途径与成果Approachesandachievements塑料合金有效减重！在传统的金属部件上应用高性能合金材料和复合材料Applicationofhigh-performancealloyandcompoundmaterialonthebasisofclassicmetalcomponents实现减重40%以上Weightreduction＞40%--复合材料、聚合物合金材料的研发与应用Developmentandapplicationofcompoundmaterial,polymericalloy6.3途径与成果ApproachesandachievementsCompoundmaterialPlasticalloyLongglassfiberreinforcematerial长玻纤增强材料复合材料Weightreduction处于行业先进水平Leadtheindustry--低VOC、低气味材料的研发与应用DevelopmentandapplicationoflowVOCandlowodormaterial6.3途径与成果Approachesandachievements1回收棉基隔音垫insulatorbaseonrecycledmaterials（10个零件10pieces）禁止Interdiction2木粉材料woodpowdermaterials(后隔板rearshelf,地毯,carpet）禁止胶粘工艺Interdictionprocesscollage3泡沫体系foamsystem优化（12kg）Optimisation(12kg)4座椅，仪表板seat，PBD(皮革,面料leather,fabric）5溶剂型胶粘剂水型替代，制造材料、工艺辅料优化控制hydrosolublecementreplacesolventcement，controloptimizationofmanufacturingmaterial,processexcipients水性替代Substitution:hydrosolubleproduct全面禁止使用Pb,Hg,Cd,Cr6+四种重金属，两类阻燃剂Interdictionof4typesofheavymetal(Pb,Hg,Cd,Cr6+)and2typesofflameretardant--禁止使用有毒有害物质材料Interdictionoftoxicmaterial橡胶制品中限制使用产生PAHs的物质LimitationofsubstanceproducingPAHsinrubberproducts6.3途径与成果ApproachesandAchievements全供应链15%零件实施技术升级Technologyupgradingof15%componentsinsupplychain--绿色制造、清洁生产Greenmanufacturing,cleanproduction6.3途径与成果ApproachesandAchievements首创绿色前处理、免中涂、水性色漆车身油漆材料体系及涂装生产线Theinitiativeofnewstylewaterpaintmaterialsystemsspeciallydevelopedforthegreenpre-treat,freefloatingcoatpaintingprocessandproductionline无公害排放，节能节水Nonpollutionemissions,energyandwatersaving中水回用Reuseofreclaimedwater武汉三厂光伏发电PhotovoltaicpowergenerationofWH3激光拼焊Tailor-weldedblanks新能源汽车及相关技术开发DevelopmentofNewenergyvehiclesandrelatedtechnologies轻量化目标：整车减重5%-8%。Objectiveoflightweight:5%~8%weightlossofthewholevehicle气味、VOC及有毒有害物质控制处于领先水平Leaderinthecontroloftheodor,VOCandthetoxicandharmfulsubstances热、冷成型高强度钢板的应用Applicationofthehighstrengthsteelsbothforhotandcoldforming铝板、镁合金材料大范围推广应用WideapplicationoftheAlsheetandMgalloy新型复合材料在车身结构件上的大范围推广应用Wideapplicationofthenewcompositematerialfortheautobodystructuralparts产品设计的模块化与集约化Modularizationandintensificationoftheproductdesign继续做好清洁生产、清洁工艺Keeponwiththecleanproduction6.4汽车材料生态设计展望Prospectives关怀每一个人，关爱每一部车演讲结速，谢谢观赏！Thankyou.PPT常用编辑图使用方法1.取消组合2.填充颜色3.调整大小选择您要用到的图标单击右键选择“取消组合”右键单击您要使用的图标选择“填充”，选择任意颜色拖动控制框调整大小商务图标元素商务图标元素商务图标元素商务图标元素