kb体育/JAS /JAS 简式 汽车设计（ ） Q/JAS C009—2009 车身钣金件设计指南 2009—05—25 发布 2009—06—01 实施 Q/JAS C009-2009 目 录 前言 ……………………………………………………………………………………………………………Ⅲ 1 范围…………………………………………………………………………………………………………1 2 规范性 文件……………………………………………………………………………………………1 3 钣金设计需考虑的冲压工艺要求…………………………………………………………………………1 3.1 常用冲压工艺分类……………………………………………………………………………………1 3.2 冲裁及其工艺要求……………………………………………………………………………………4 3.3 拉伸及其工艺要求……………………………………………………………………………………7 3.4 折弯及其工艺要求…………………………………………………………………………………10 3.5 翻边及其工艺要求…………………………………………………………………………………13 3.6 其它…………………………………………………………………………………………………15 4 钣金设计应注意的焊接要素………………………………………………………………………………15 4.1 确定焊接流程………………………………………………………………………………………16 4.2 常用的焊接方法……………………………………………………………………………………16 4.3 搭接形式……………………………………………………………………………………………17 4.4 点焊焊点直径……………………………………………………………………………………18 4.5 点焊搭接边最小宽度………………………………………………………………………………18 4.6 焊点最小间距……………………………………………………………………………………18 4.7 低碳钢点焊的焊接条件…………………………………………………………………………19 4.8 搭接板层数…………………………………………………………………………………………19 4.9 焊接厚度……………………………………………………………………………………………20 4.10 焊钳电极周围空间要求……………………………………………………………………………20 4.11 凸焊螺母焊接机的电极………………………………………………………………………20 4.12 焊接定位孔的设计……………………………………………………………………………21 5 钣金设计应注意的涂装要素………………………………………………………………………………22 5.1 工艺泄液孔…………………………………………………………………………………22 5.2 涂胶槽的设计………………………………………………………………………………22 6 其它…………………………………………………………………………………………………………22 6.1 附件安装工具的操作空间………………………………………………………………………22 6.2 钣金件间隙………………………………………………………………………………………23 7 结束语………………………………………………………………………………………………………23 参考文献 ………………………………………………………………………………………………………24 II Q/JAS C009-2009 前 言 为了对本公司车身钣金设计提供设计参考，特编制此设计指南。 本设计指南适用于各种类型汽车的白车身钣金结构设计。 本设计指南自2009 年6 月开始实施。 本设计指南由公司项目管理部提出并归口。 本设计指南起草单位：车身设计部。 本设计指南主要起草人：马东辉、汪成应、贾良蓉 本设计指南于2009 年5 月首次发布。 本设计指南由车身设计部负责解释。 III Q/JAS C009-2009 车身钣金件设计指南 1 范围 本指南适用于车身钣金结构设计，供设计时参考。 本指南从冲压、焊装和涂装工艺方面，结合车身结构要求进行阐述,提出车身钣金结构设计时所要 注意的工艺要求以及对钣金件结构设计的限制。 2 规范性 文件 Q/JAS A038-2008 白车身孔设计规范 JB/T 4378.1-1999 金属冷冲压件 结构要素 GB/T 3390.1-2004 手动套筒扳手 套筒 3 钣金设计需考虑的冲压工艺要求 钣金件的冲压工艺性是指零件在冲裁、弯曲、拉伸加工中的难易程度。良好的工艺应保证材料消耗 少，工序数目少，模具结构简单，使用寿命高，产品质量稳定。 3.1 常用冲压工艺分类 白车身钣金件设计必须首先考虑冲压工艺的合理性,在掌握材料的机械性能的同时，必须要了解不 同工艺的变形特点和应用。 冲压工序可分为分离工序和成形工序,其中常用在车身钣金的冲压工艺有冲裁、拉深、压弯成形等 形式。 分离工序包括的工序见表1。 成形工序包括的工序见表2。 1 Q/JAS C009-2009 表1 分离工序包括的工序 工序 图例 特点及应用范围 用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件， 落料 其余部分为废料 冲孔 用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料 剪切 用剪刀或模具切断板材，切断线不封闭 切口 在坯料上将板材部分切开，切口部分发生弯曲 将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料 切边 切掉 将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲 剖切 压 表2 成形工序包括的工序 工序 图例 特点及应用范围 成形 通过材料塑性变形，在板料形成凸台或凹槽 弯曲 用模具使材料弯曲成一定形状 2 Q/JAS C009-2009 表2 （续） 成形工序包括的工序 工序 图例 特点及应用范围 卷圆 将板料端部卷圆 扭曲 将平板毛坯的一部分相对于另一部分扭转一个角度 拉深 将板料毛坯压制成空心工件，壁厚基本不变 用减小壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的 变薄拉深 尺寸，得到要求的底厚、壁薄的工件 孔的 将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘 翻边 翻 边 外缘 将工件的外缘翻成圆弧或曲线状的竖立边缘 翻边 缩口 将空心件的口部缩小 扩口 将空心件的口部扩大，常用于管子 3 Q/JAS C009-2009 表2 （续） 成形工序包括的工序 工序 图例 特点及应用范围 在板料或工件上压出肋条、花纹或文字，在起伏处 起伏 的整个厚度上都有变薄 卷边 将空心件的边缘卷成一定的形状 使空心件（或管件）的一部分沿径向扩张，呈凸肚 胀形 形 利用擀棒或滚轮将板料毛坯擀压成一定形状（分变 旋压 薄与不变薄两种） 整形 把形状不太准确的工件校正成形 校平 将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平 压印 改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹 3.2 冲裁及其工艺要求 冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分分离的工序。若冲裁的目的在于获 4 Q/JAS C009-2009 得一定形状和尺寸的内孔，这种冲裁称为冲孔；若冲裁的目的在于获得具有一定外形轮廓和尺寸的零 件，这种冲裁称为落料。落料和冲孔的性质完全相同，但目的不同。 为满足车身钣金冲裁件工艺性要求，设计时应满足以下要求： 3.2.1 冲裁件的形状和尺寸尽可能简单、对称，提高材料的利用率，节约成本。冲裁排样如图1所示。 图 1 减少废料冲裁的排样 3.2.2 冲裁件的外形及内孔应避免尖角，尖角形式容易减短模具使用寿命，且尖角处容易产生裂纹， 其半径R的最小值见表3 （t为料厚）。 表3 冲裁件圆角半径R的最小值 连接角度 （a） 材料 低碳钢 R≥0.30t R≥0.50t R≥0.35t R≥0.60t 黄铜、铝 R≥0.24t R≥0.35t R≥0.20t R≥0.45t 高碳钢、合金钢 R≥0.45t R≥0.70t R≥0.50t R≥0.90t 3.2.3 冲裁件设计时应避免窄长的悬臂与狭槽 冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于2t(t为料厚)，同时应该避免窄长 的切口与和切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度。见图2kb体育。 注： 硬钢： b= （1.5～2.0）t 黄铜、软钢：b= （1.0～1.2）t 紫铜、铝： b= （0.8～0.9）t 图2 避免窄长的悬臂和凹槽 5 Q/JAS C009-2009 3.2.4 冲孔时，孔径不宜过小,其最小孔径与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。冲孔 的最小尺寸分别见表4和表5 （t为材料厚度， d为圆形孔直径，a为方形孔长度）。 表4 无导向凸模冲孔的最小尺寸 圆形孔 方形孔 长圆孔 长方孔 材料 硬钢 d≥1.3t a≥1.2t a≥0.9t a≥1.0t 软钢及黄铜 d≥1.0t a≥0.9t a≥0.7t a≥0.8t 铝、锌 d≥0.8t a≥0.7t a≥0.5t a≥0.6t 表5 采取凸模护套冲孔的最小尺寸 材料 圆形孔 方形孔 硬钢 d≥0.50t a≥0.40t 软钢及黄铜 d≥0.35t a≥0.30t 铝、锌 d≥0.30t a≥0.28t 3.2.5 冲裁孔的孔间距与孔边距 零件的冲孔边缘离外形的最小距离C随零件与孔的形状不同有一定的限制，见图3。 C ≥8t C ≥5t C ≥6t C ≥5t a) b) c) d) 图3 冲裁件孔边距与孔间距 3.2.6 在弯曲件或拉深件上冲孔时kb体育，其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离（见图 4），若距离太 小，冲孔时会使凸模受水平推力而折断。 图4 折弯件、拉伸件孔壁与工件直壁间的距离 6 Q/JAS C009-2009 3.2.7 在工件上冲制矩形孔时，若工厂无电加工设备，则其两端宜用圆弧连接，如图5a），以便加 工凹模。若两端设计成图5b）所示的形状，则凹模只好手工修整。 图 5 同样，对矩形工件，其两端宜用圆弧连接kb体育，且圆弧半径R应为工件宽度之半，即R= b/2 （如图6a）, 以便于加工凹模。若R＞b/2 （如图6b），凹模也只好手工修整。但若采用两侧无废料排样，如图7所示， R= b/2时，当条料出现正偏差就会使两端出现凸台（如图7b），因而最好取R＞（b+△）/2 （如图7c）。 图6 图7 此外，对于切边和冲孔，切边不应急剧过渡，尽量不要切在圆角上，冲孔避免过于靠近圆角。 3.3 拉深及其工艺要求 3.3.1 拉深件的形状应尽量简单、对称。 3.3.2 拉深件各部分尺寸比例要恰当，尽量避免设计宽凸缘和深度大的拉深件（d 凸＞3d，h≥2d）, 因为这类零件要较多的拉深次数,参见图 8。工件凸缘的外廓最好与拉深部分的轮廓形状相似；如果凸 缘的宽度不一致，不仅拉深困难，添加工序，还需放宽切边余量，增加金属消耗。 图 8 3.3.3 拉深件的圆角半径 拉深件的圆角半径要合适，圆角半径尽量取大些，以利于成型和减少拉深次数。参见表6。 1）拉深件底部与直壁之间的内圆角半径应大于板厚，即r1≥t 。为了使拉深进行得更顺利，一般 7 Q/JAS C009-2009 取r1=(3～5)t。 2）拉深件凸缘与壁之间的内圆角半径应大于板厚，即r2≥1.5t，为了使拉深进行得更顺利，一般 取r2=(5～8)t。 3）矩形拉深件相邻两壁间的圆角半径应取r3≥4t。 表6 拉深件的圆角半径 示意图 数值 示意图 数值 底部圆角半径 r ≈(3～5)t 1 1 r1min ≥1.0 t 3 r3 ≥4t 凸（上）部圆角半径 r ≈(5～8)t 2 r2min ≥1.5 t 3.3.4 拉深件上的孔位要合理布置 拉深件上的孔位应设置在与主要结构面（凸缘面）同一平面上，或使孔壁垂直于该平面，以便冲孔 与修边同时在一道工序中完成。参见图9。 拉深件凸缘上的孔距应为：D1≥(d1+3t+2r2+d) ； 拉深件底部孔径应为：d≤(d1-2r1-t) 。 图 9 3.3.5 拉深方向的选择 钣金设计一般应初步确定冲压方向，并以冲压方向检查各特征面，原则上除造型、结构特定要求 改变的部位外不允许出现负角。 8 Q/JAS C009-2009 合理的拉深方向应符合如下原则： 1）保证凸模能将工件需拉深的部位在一次拉深中完成，不应有凸模接触不到的死角或死区。 2）拉深开始时，凸模两侧的包容角尽可能作到基本一致，使由两侧流入凹模的材料保持均匀； 3）尽可能减小拉深深度，而且使深度均匀。 3.3.6 提高零件强度的合理构型 1）加强筋 为了提高钣金件强度，应该设计加强筋。由于加强筋是长条形的,它在长度方向的变形远小于宽度 方向的变形，因此,以宽度方向的变形计算加强筋能够一次成形的条件。 δp = （L-Lo）/Lo×100%≤δs 式中：δp-加强筋断面伸长变形伸长率 Lo- 变形区原始长度，即加强筋宽度（含圆角部分）（mm） L - 变形区变形后长度，即加强筋断面线长宽度（含圆角部分）（mm） δs -材料的均匀伸长率 对于梯形筋，筋的宽度和高度比一般要大于3。对于半圆形筋，筋的高度一般不大于其半径。 肋筋的中线与孔边缘之间的最小距离应不小于三倍的材料厚度加上其内半径。 肋筋的中线与垂直面边缘之间的最小距离应不小于四倍的材料厚度加上其内半径。 肋筋的与平行面边缘之间的最小距离应不小于八倍的材料厚度加上其内半径。 肋筋的与垂直于肋筋之间的翻边的最小距离应不小于两倍的材料厚度加上其内半径，再加上翻边 的半径。 两平行肋筋之间的最小距离应不小于十倍的材料厚度加上其内半径。 加强筋的形状、尺寸最终还需要结合CAE 的 进行确定。 2）三角筋 在弯曲件的弯角处再作弯折，能起到筋条的加强作用。 角部处加强筋的尺寸及筋间距举例见表7。 表7 三角筋尺寸 （B—参考值） L R1 R2 R3 H B 筋间距 12 6 9 5 3 16 60 15 7 12 6 4 20 70 3.3.7 定位凸包 定位凸包可用于粗定位,适用于小尺寸零件，或者对定位精度要求不高和开孔会影响密封的情况. 1）几种材料平顶局部冲压凸包的许可成形高度见表8。 9 Q/JAS C009-2009 表8 平顶局部冲压凸包的许可成形高度 材料 凸包许可高度 平顶凸包简图 软钢板 hp≤（0.15～0.20）d 铝板 hp≤（0.10～0.15）d 黄铜板 hp≤（0.15～0.22）d 2）采用球头凸包时,凸包高度可达球径的1/3。凸包深度主要取决于底部r 角半径，r 加大有利于 凸包高度增加,但是定位精度会下降。球头定位凸包配合尺寸举例见下图10。 单位：毫米 图10 球头凸包配合尺寸举例 3）凸包周边距 凸包中心与孔边缘的最小距离应为三倍的材料厚度加上凸包半径； 凸包中心与材料边缘的最小距离应为四倍的材料厚度加上凸包半径； 凸包中心与弯曲的

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