车身冲焊件孔位设计规范要点.doc

车身冲焊件孔位设计规范

车身冲焊件孔位设计规范

1 范围

本规范规定了长安公司车身冲焊件孔位的设计方法、参数及质量保证等。
本规范适用于长安公司车身冲焊件孔位的设计。

2 车身冲焊件孔位概述

2.1 车身冲焊件孔分类
2.1.1 按照用途分类：
定位孔、功能孔（结构安装孔，装配过孔，焊接过孔，涂装工艺孔-电泳工艺孔、排水工艺孔、排气工艺孔、注蜡工艺孔，减重孔）
2.1.2 按照加工精度分类：
A级——为联结而设计的孔径尺寸（如连接板上的螺钉过孔、销孔、铆钉孔、装配件的螺母孔和螺钉过孔、夹具定位孔等）。
B级——次要孔径尺寸（如缆索、线束过孔、焊接电极让位孔、排水孔、减重孔等）。
2.2 冲压件孔形分类
2.2.1 冲压件圆孔 （等级A和B）
冲压件圆孔型式和尺寸公差见图1和表1的规定。

图1

表1
名义尺寸

d极限偏差
名义尺寸 d
d极限偏差
等级A
等级B
等级A
等级B
2≤d≤2.5
+0.200
+0.060
+0.5
0
18＜d≤30
+0.440
+0.110
+1.2
0
2.5＜d≤6
+0.250
+0.070
30＜d≤40
+0.510
+0.120
+1.5
0
6＜d≤10
+0.300
+0.080
+1.0
0
40＜d≤50
+0.520
+0.130
10＜d≤18
+0.365
+0.095
50＜d≤60
+0.600
+0.140

2.2.2 冲压件长圆孔 （等级A和B）
冲压件长孔型式和尺寸公差见图2和表2的规定。

图2

表2
名义尺寸
a极限偏差
名义尺寸
b极限偏差
等级A
等级B
等级A
等级B
4.5
+0.180
0
+0.25
0
8
+0.220
0
+2.0
0
5
9
6
10
7
+0.220
0
+0.5
0
10
+0.270
0
7
12
8
14
8
16
10
16
10
20
+0.330
0
12
+0.270
0
+1.0
0
16
+0.270
0
13
18
+0.330
0
14
18
16
20
20
+0.330
0
40
+0.390
0
20
50
25
40
30
50

2.2.3 冲压件带缺口的圆孔 （仅当定义了一个公差等级时）
冲压件带缺口的圆孔型式和尺寸公差见图3和表3的规定。

图3
表3
d
a
b
R
名义尺寸
极限偏差
名义尺寸
极限偏差
名义尺寸
极限偏差
名义尺寸
极限偏差
7
＋0.25
0
5.5
＋0.25
0
12.5
＋0.25
0
1
±0.1
9
6.5
15.5

2.2.4 冲压件矩形孔 （等级A和B）
冲压件矩形孔型式和尺寸公差见图4和表4的规定。

图4

表4
a 名义尺寸
极限偏差
b 名义尺寸
极限偏差
R 名义尺寸
极限偏差
等级A
等级B
等级A
等级B
等级A
等级B
4.5
＋0.18
0
＋0.3
0
8
＋0.220
0
＋0.5
0
1
±0.1
±0.5
5
9
6
10
7
＋0.220
0
10
＋0.270
0
7
12
8
14
8
16
10
＋0.270
0
18
＋0.330
0
＋1
0
2
±0.2
13
20
20
＋0.330
0
＋0.5
0
40
＋0.390
0
3
±0.25
20
50
25
40
30
50

2.2.5 冲压件正多边形孔 （仅当定义了一个公差等级时）
冲压件正多边形孔型式和尺寸公差见图5和表5的规定。

图5
表5
a
Rmax
名义尺寸
极限偏差
5
＋0.250
＋0.070
＋0.20
6
7
＋0.300
＋0.080
9
11
＋0.365
＋0.095
＋0.30
13

3 设计准则
3.1 坐标尽量取整原则：冲焊件的尺寸标注一般从坐标系的原点开始，带有公差的形状尺寸和功能尺寸，必须总是与坐标系的原点具有某种关系。为了方便测量和质量控制，孔径形状及位置尺寸应圆整，孔径应符合优先系列数值。
3.2 符合工艺性原则：设计各种孔要考虑孔的冲压方向，尽量将孔位都设计在同一冲压方向上。
3.3 定位基准统一原则：
a）设计基准与工艺基准统一；
b）冲压、检测、装配焊接（即通常说的模、检、夹具）定位基准统一；
c）单件装配与总成装配的定位基准统一：组装后的总成应尽可能采用组成零件已有基准点中的部分基准点作为总成的基准点，即基准点的继承性。
3.4 对一些装配、工艺过孔，可根据车间实际工艺精度适当增大孔径，以降低零部件的装配难度。
4 典型孔位设计要求
4.1 定位孔的设计
一般零件都设计2个定位孔，对于回弹较大的零件或尺寸较大的零件，需要设计成2个以上定位孔，使其更有效定位，如地板等大件。也有一些零件一个孔定位，其它以型面定位。有功能尺寸要求的安装孔按重要程度可优先定为定位孔，也可设计专用定位孔，如两个定位孔则必需明确主孔与辅孔。一般为一圆孔，另一为长圆孔。
设计要求如下：
a）为了降低制造成本，定位基准要设置在稳定面（不易变形）上；
b）定位孔选取方向尽量与装件和取件方向一致，要求定位孔的冲孔方向与所在面尽量垂直，公差在3度之内；
c）定位孔之间的距离至少达到零件最大尺寸的2/3，以保证有效定位；
d）两个定位孔最好在同一方向上，方便取件，降低检、夹具成本；
e）定位孔尺寸要求，见图6：
——圆孔（hole）和长圆孔（slot）圆弧部位的直径大小一般要求一致；
定位孔一般要求φ8～φ12，最小不得小于φ6，直径公差+0.2，辅定位孔位置公差±0.3；对一些尺寸较大的零部件，考虑到零部件的定位可靠性，需设计较大的定位销，故定位孔可在一般要求的基础上适当增大。这种情况需设计与工艺协商决定。
——长圆孔（slot）型式和尺寸公差见图6和表6的规定。

图6

表6
d
D
d≤10
d+2
10＜d≤20
d+4
d＞20
d+6

f）简单螺母板等零件可选择螺母孔为定位孔；
g）强度不够的定位孔可设计成翻边为3～5mm的翻边孔

4.2 功能孔的设计
功能孔常有结构安装孔和一些为焊接，总装，涂装而设的工艺孔，工艺孔一般有装配件的螺钉过孔、线束过孔、总装件过孔等，孔位按照结构需要布置。
4.2.1 所有孔需满足的冲压工艺及相关孔径的尺寸要求
4.2.1.1 冲压工艺要求
4.2.1.1.1 孔间距与孔边距：孔与孔之间或孔与边缘之间的距离a，受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小宜取a≥2t，并不得小于3～4mm.必要时可取a=(1～1.5)t(当t<1mm时按t=1mm计算)，但模具寿命会因此降低或结构复杂程度增加(t为材料厚度)，见下图7。另，需要凸焊螺母，则a≥9。

图7
4.2.1.1.2 在弯曲件或拉伸件上的冲孔：在弯曲件或拉伸件上冲孔时，其孔与工件直壁之间的距离L1≥R2+0.5t,L2≥R1+0.5t,见图8。

图8 (t为材料厚度)
4.2.1.2 孔翻边的工艺性
孔翻边时的毛坯和零件的形状与尺寸如图9所示，此时零件的形状和尺寸有如下要求：

图9 (t为材料厚度)
a) 翻边零件竖立边缘与平面之间的圆角半径为：
——厚度为2mm以下的板料 r=（4～5）t；
——厚度为2mm以上的板料 r=（2～3）t。
b) 翻边厚度为H≥1.5r；
c) 翻边凸缘宽度为B≥H 。
4.2.1.3 相关孔径的尺寸设计要求
4.2.1.3.1 冲孔极限尺寸：冲孔时，应受到冲头强度的限制，冲孔的尺寸不能太小，否则容易损坏冲头。最小冲孔直径及最小边长见表7。
表7
材料

冷轧板、电镀锌板、镀锌板
d≥1.3t
a≥1.2t
黄钢板
d≥1.0t
a≥0.9t
铝板
d≥0.8t
a≥0.7t
注：t为材料厚度
4.2.1.3.2 常用螺栓螺钉通孔尺寸要求，见表8。
表8
螺纹直径
通孔（直径）
M4
4.8+0.2
M5
5.8+0.2
M6
7.0+0.2
M8
10.0+0.3
M10
12.0+0.3
M12
14.5+0.3
M14
17.0+0.5
M16
18.5+0.5

4.2.1.3.3 螺母孔：过孔直径数值与相应焊接螺母过孔直径设计值见表9。
表9

焊接螺母过孔直径φ
焊接螺母公称直径
d≤8
焊接螺母公称直径
d≥10
d+1
d+2
4.2.1.3.4 多层零件过孔：如果螺母板外部为2层板（后加强板和薄外板），其中螺母板孔φ1尺寸见表1，加强板孔 φ2为 φ1+2，外板孔 φ3为φ2+2（厚），若外板件与安装孔不易对中或装配接触面相对较大时，外板孔 φ3可为 φ2+4 或φ2+6。见图10。如地板上的安装座椅，后围板上安装的后保骨架的螺母过孔等可设计为φ2+4或更大（实际需要）。

图10 图11
4.2.1.3.5 方孔：方孔边长b≤10的，R为0.5，b＞10,则R为2。见图11。
4.2.2 装配件上螺栓过孔的形状与尺寸设计
4.2.2.1 根据不同情况装配件上螺栓过孔的形状与尺寸列出几种见表10。
表10

两个安装过孔的零件
三个安装过孔的零件
1
一个小孔，一个长圆孔：可调整量很小，精确装配使用
一个小孔，一个长圆孔，一个大孔：可调整量很小，精确装配使用
2
一个小孔，一个大孔：可调整量较小，精确装配使用
一个小孔，两个大孔：可调整量很小，精确装配使用
3
两个大孔：可调整量大，用于装配位置需根据实际情况调节的情况
三个大孔：可调整量大，用于装配位置需根据实际情况调节的情况
4
两个长圆孔：可调整量较大，特殊时使用

注：1、小孔孔径为螺栓公称直径d+(0.5～1);大孔为d+(2～4)
2、根据实际需要确定长圆孔的R尺寸。

4.2.2.2 焊接工艺孔是为满足焊接的通过性而设计的通孔，一般应在零件上加带翻边3～5mm的凸台孔，孔的大小需根据焊点位置及焊枪规格来确定。
4.2.2.3 焊钳通过孔要求大于φ45，随着H的大小越大，孔径就越大，具体大小需要大于焊钳的规格尺寸，见图 12。

图12
4.2.3 涂装工艺孔的位置和大小的设计
涂装工艺孔的位置和大小的设计是评价涂装质量防腐性好坏的关键。
4.2.3.1 电泳工艺孔是为保证车体内部电泳漆性而设置的。根据质量标准书要求，车身不同部位电泳膜厚要求不一致，比如裙边内腔膜厚要求在6μm～10μm，门内腔膜厚大于16μm等等，因此不同部位通电工艺孔位置、大小、数量要求不一致。孔位设置原则如下：
a) 考虑到车体的通电方式以及不同部位的结构、位置等，要求设置的孔在电泳漆及电场最容易浸透的地方。
b) 孔的大小和间距以电泳工艺孔设置说明为标准进行设置
例如：
——孔大小及位置标准：大梁，加强横梁，门槛侧→孔之间的间距200mm， 直径大于20mm；
——A、B、C立柱→孔之间的间距200mm， 直径30～50mm；
——引擎盖，行李箱盖，后门的加强件→孔之间的间距200mm，直径25mm～80mm。
4.2.3.2 排水工艺孔：在设计中必须注意设计涂装过程的工艺排水孔，因为在涂装前处理工艺中白车身一般要有10道左右的工序需在槽液中进行，上道工序的槽液应在规定的节拍内完成工艺内容，并基本倒完槽液后流入下道工序，上道 工序槽液，原则上不应带入下道工序中，排水孔就是为达到这一工艺要求设计的。
孔位设置原则如下：
a ) 地板总成应在前、中地板、后地板上各设直径30mm左右的排水孔2～4 个；
b ) 门槛梁、车架纵梁A.B.C立柱及各封闭梁等应设计15mm～25mm排水孔；
c ) 车门与盖的内板靠下部低端应设计6 mm排水孔2个；
d )设计排水孔应同时选择或设计堵盖，在总装时堵塞。
4.2.3.3 排气工艺孔是为防止气泡而设置的。一般设计位置见表11。
表11
排气结构图例
在板面及厢式结构的最高点设计排气孔（必须轮毂、裙边）

后轮鼓排气孔

孔

前防撞横梁上沿排气孔

如果上沿有缝隙可以不开排气孔
设置鼓包排气孔
排气孔
外蒙皮

车体顶棚、门上沿

4.2.3.4 注腊孔是在汽车板材间的贴合部位及车体底部等易潮部位和会反复进水并蓄水的部位，仅用电泳漆膜（裙边、大梁等部件内部由于结构及强度要求，无法开足够多的电泳孔，从而使内部电泳膜厚只有6-8微米）是无法确保防腐效果（水浸透后会产生锈蚀）.所以要采用注蜡进行隔离而设计的工艺孔。
一般孔位设置原则如下：
a) 设置在易于注蜡的部位，必须开在平面上，便于用孔盖密封，考虑注蜡作业喷枪喷头的大小及类型，尺寸大于注蜡枪头2-4mm，孔尺寸：直径〉10mm；
b) 根据经验需注蜡的部位一般是前后门、背门，轮毂、前后大梁等易积水、泥沙或结露的部位，但这些部位一般都可以利用焊接及总装工艺孔进行注蜡。优先考虑利用设置的其他工艺孔（电泳、排水孔及焊接、总装工艺孔等）。
4.2.4 减重孔的设计
减重孔是车身轻量化工程里最简单普遍的方式，开孔要满足冲压工艺性，装配可行性，同时要满足性能要求-NVH、安全、耐久、腐蚀。
5 设计评价（自查项目）
5.1 是否满足功能要求：
a)定位孔的位置是否准确，能否保证零件定位稳定，是否符合基准统一原则；
b)零件安装孔的开孔大小和位置是否符合安装件的要求（如螺母孔和螺钉过孔的大小，形状）；
c)焊接工艺孔是否满足焊钳的通过性；
d)涂装工艺孔的位置和大小的设计是否能保证涂装的质量；
e)总装工艺孔是否考虑了装配，安装调试，维修的可行性，经济性和方便性。
5.2 冲压工艺性是否良好：
a)孔径大小是否为优先数值，孔位坐标是否圆整；
b)孔间距和孔边距，翻边孔是否符合要求；
5.3 是否影响性能要求-NVH、安全、耐久、腐蚀。