淺談轎車車身沖壓件落料排樣設(shè)計(jì)

文/徐運(yùn)華·奇瑞汽車股份有限公司

淺談轎車車身沖壓件落料排樣設(shè)計(jì)

文/徐運(yùn)華·奇瑞汽車股份有限公司

轎車車身零件主要是沖壓件，個(gè)數(shù)多達(dá)數(shù)百件，采用合理的落料排樣工藝設(shè)計(jì)，可以提高生產(chǎn)效率和材料利用率，達(dá)到降低整車生產(chǎn)成本的要求。

近年來(lái)，轎車行業(yè)發(fā)展迅速，新車型投放市場(chǎng)種類多，且更新?lián)Q代速度快，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，若要在當(dāng)前的市場(chǎng)環(huán)境下生存發(fā)展，優(yōu)秀的成品質(zhì)量和成本控制顯得特別重要。涉及到整車成本的因素較多，本文重點(diǎn)在車身沖壓件落料排樣工藝規(guī)劃方面做些探討，編制合理的落料排樣工藝，以提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本，為轎車行業(yè)模具工藝設(shè)計(jì)提供參考，達(dá)到提升企業(yè)效益之目的。

常見(jiàn)類型轎車車身件落料排樣設(shè)計(jì)和技術(shù)要點(diǎn)

形狀規(guī)則的車身件

轎車車身沖壓件，形狀規(guī)則的比較普遍，例如頂蓋、底板和橫梁類零件，通常形狀較簡(jiǎn)單，俯視圖基本上是個(gè)矩形（圖1）。

圖1 規(guī)則形狀車身件

針對(duì)這一類型沖壓件，落料片選擇常規(guī)矩形料，沖壓工藝規(guī)劃重點(diǎn)考慮落料片的開卷方向，保證落料片的寬度不超過(guò)鋼材卷寬。

側(cè)圍本體等車身件

側(cè)圍本體分為側(cè)圍外板本體和側(cè)圍內(nèi)板本體，大多數(shù)轎車車身的內(nèi)板本體設(shè)計(jì)采用分件設(shè)計(jì)，以提升材料利用率并降低成本，此處重點(diǎn)對(duì)整體側(cè)圍外板本體（圖2）的落料排樣設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，在保證外覆蓋件質(zhì)量的前提下，達(dá)到生產(chǎn)效率和成本的最優(yōu)配置。

在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)建立開卷落料線之前，側(cè)圍外板本體落料片采用單片方料落料，生產(chǎn)效率低下，材料利用率較低，且毛坯表面質(zhì)量無(wú)法保證。

隨著開卷落料線項(xiàng)目的上馬，側(cè)圍外板本體落料片采用開卷落料方式開卷，開卷落料工藝的兩個(gè)工步在一套落料模上完成（圖3）。技術(shù)要點(diǎn)：⑴要重點(diǎn)設(shè)計(jì)兩個(gè)工步的落料位置和先后順序，既要保證廢料的順利下滑，又要保證工步一完成后板料的剛性，以確保工步二的正常送料；⑵側(cè)圍外板本體為左右對(duì)稱件，開卷落料模一般以左側(cè)開發(fā)一套，此時(shí)需注意原材料兩個(gè)面的表面質(zhì)量等級(jí)一致，右側(cè)按照左側(cè)開卷，然后利用翻轉(zhuǎn)設(shè)備翻轉(zhuǎn)；⑶開卷落料廢料片的收集，可作為小沖壓件的毛坯利用。

圖2 側(cè)圍外板本體

圖3 開卷落料工藝

翼子板和門板等車身件

針對(duì)部分車身沖壓件俯視圖為梯形或近似梯形，例如翼子板和門板本體等(圖4)，這類零件采用方料毛坯成形困難，且原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，以往單片落料雖可以解決成形性問(wèn)題，但材料利用率偏低的問(wèn)題依然無(wú)法解決。綜合考慮成本和成形工藝，現(xiàn)推薦使用擺剪開卷落料工藝，利用通用擺剪設(shè)備即可完成梯形毛坯的開卷。

圖4 翼子板和門板本體

技術(shù)要點(diǎn)：⑴根據(jù)零件形狀，合理選擇擺剪角度，通用擺剪設(shè)備最大擺剪角度一般為±40o；⑵擺剪排樣為梯形正反疊加，通常分奇偶堆垛，奇數(shù)垛為左件（圖5）；⑶設(shè)計(jì)階段根據(jù)CAE分析得出擺剪角度，后期根據(jù)拉延模調(diào)試結(jié)果，擺剪角度更改方便。

圖5 奇偶堆垛方式

發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和儀表臺(tái)橫梁等車身件

發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和儀表臺(tái)橫梁等車身件，通常前后輪廓為弧形且平行，兩側(cè)為直線輪廓，如圖6所示。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋輪廓線

上述類型零件的落料排樣設(shè)計(jì)，可統(tǒng)籌考慮企業(yè)車型零件弧形半徑參數(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化體系，開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化弧形刀開卷落料模具，以涵蓋不同弧度的零件毛坯，同時(shí)提高工裝通用性并降低企業(yè)模具開發(fā)成本。

技術(shù)要點(diǎn)：重點(diǎn)關(guān)注部分寬度較小的弧形零件（如前后保險(xiǎn)杠），往往其開卷步距較小，單片開卷不能滿足設(shè)備要求，可考慮同時(shí)開卷2片，采用奇偶堆垛。

C形、L形等結(jié)構(gòu)件

C形和L形等結(jié)構(gòu)件在轎車車身上較為典型，像A柱、C柱的加強(qiáng)板和內(nèi)板多為此類型零件（圖7），其形狀不太規(guī)則，采用方料成形困難且浪費(fèi)嚴(yán)重，需要設(shè)計(jì)隨形落料片。

圖7 C形件

傳統(tǒng)落料片工藝設(shè)計(jì)為方料單片落料，僅解決成形性問(wèn)題，生產(chǎn)效率和原材料浪費(fèi)無(wú)法消除，增加車身制造成本。

針對(duì)上述未解決的工藝缺陷，結(jié)合開卷落料線的應(yīng)用，現(xiàn)工藝采用嵌套式工藝排樣（圖8），合理利用單件廢料區(qū)板料，將兩片板料合并在一起得到較規(guī)則的形狀，通過(guò)兩個(gè)工步開發(fā)開卷落料模，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和材料利用率提升兼得的效果。

圖8 嵌套式工藝排樣

技術(shù)要點(diǎn)：⑴嵌套式落料排樣，開卷落料過(guò)程中兩片毛坯同時(shí)完成剪切，第一片毛坯的輸送通過(guò)皮帶機(jī)，第二片毛坯因前后無(wú)皮帶機(jī)接觸，也無(wú)動(dòng)力輸送，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮增加動(dòng)力源（氣缸或磁性滾輪），因成本考慮通常選用氣缸推料，氣缸因響應(yīng)速度慢，故在設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮與生產(chǎn)節(jié)拍的匹配；⑵工步一剪切位置需考慮工步二氣缸的安裝位置，必須保證氣缸安裝點(diǎn)在板料上的平衡，實(shí)現(xiàn)板料的連續(xù)直線傳送。

優(yōu)缺點(diǎn)分析

對(duì)常見(jiàn)類型轎車車身件落料排樣設(shè)計(jì)和技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，可得到表1所示內(nèi)容。

表1 不同落料排樣設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)轎車車身常規(guī)類型沖壓件的梳理，根據(jù)不同的成形性特點(diǎn)和制件形狀，另外兼顧企業(yè)的投資能力和車型年產(chǎn)量，合理選擇與之適應(yīng)的落料排樣顯得尤為重要，不僅可以找到成本與效率的最佳平衡點(diǎn)，也能得到與之匹配的產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)更好發(fā)展在沖壓工藝方面出一份微薄之力。