汽車可見尾管樣件制作工藝探究

胡安平 袁潔 單超

摘 要：隨著汽車市場車型更新?lián)Q代節(jié)奏加快，汽車開發(fā)周期也越來越短，降本增效也成了開發(fā)的主旋律，如何在規(guī)定的進(jìn)度，有限的預(yù)算內(nèi)完成新車型的開發(fā)試制，成了各大汽車主機(jī)廠一致的追求。本文以汽車排氣尾管為例，介紹了傳統(tǒng)的制作工藝，并探討如何改進(jìn)汽車尾管樣件制作工藝流程，以及如何在保證質(zhì)量的前提下，最大限度降低開發(fā)費(fèi)用及縮短制作周期。

關(guān)鍵詞：金屬排氣尾管;激光切割;焊接;拉伸模具;工裝模具

隨著消費(fèi)者對汽車外觀的關(guān)注度逐漸提高，可見排氣尾管在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，甚至很多小排量汽車上也不乏可見尾管的身影，甚至在不少汽車后保險杠上經(jīng)常看到塑料材質(zhì)并不用于出氣的假“可見”尾管，由此可見消費(fèi)者對可見尾管的鐘愛。

在車型開發(fā)初期，為了給車輛進(jìn)行各種試驗(yàn)驗(yàn)證，尾管在開發(fā)階段也經(jīng)常需要試制樣件，本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目情況，介紹了傳統(tǒng)批量零件的制作工藝流程，并探討如何在保證質(zhì)量要求的前提下，對工藝流程精簡優(yōu)化，降本增效，得出一套適用于試制樣車尾管的試制工藝流程。

1 圓形可見排氣尾管

1.1 圓形可見尾管工藝流程

這種可見尾管相對簡單，一般為圓形，分單層和雙層，單出和雙出，大部分情況下和后排氣管總成焊接在一起，少數(shù)車型如Polo GTI是通過內(nèi)倒鉤卡在內(nèi)管上。

以雙層可見尾管為例，傳統(tǒng)工藝流程如圖1：

從流程圖我們可以看出，為了保證零件質(zhì)量，工序比較完整，且大部分工序都是需要模具或者夾具的，需要夾具的工序有切斜口，沖槽，折彎搭子，需要模具的工序有彎管，卷邊，擴(kuò)口，整形，需要檢具的有內(nèi)管檢驗(yàn)，外管檢驗(yàn)，總成檢驗(yàn)。成本較高，且周期很長。

1.2 改進(jìn)的樣件試制工藝

由于樣件制作不像批量零件制作數(shù)量巨大，往往只需要幾十套用于裝車滿足實(shí)驗(yàn)需求，且對外觀要求不高，所以考慮簡化制作工藝流程。

具體如下：切口工序我們選擇改成激光下料工藝，沖槽工序改成3D激光切割工藝，其余工序不變。激光切割單道程序成本較高，但由于數(shù)量較少，跟開模具相比，成本卻能大幅降低。需要模具的部分我們可以采用軟鋼模，取消熱處理工藝，這樣下來可以節(jié)約數(shù)個模具，且需要模具的部分成本可以降低20%左右。

在上汽大眾某款車型試制15套雙層圓形尾管用于裝車試驗(yàn)，盡管取消了熱處理，模具在該數(shù)量下完成的零件質(zhì)量完全符合要求，該工序及工藝簡化完全沒有問題，且正常需要10周完成的尾管，最終7周就可以完成，周期上可以縮短3周左右。

2 梯形可見尾管

2.1 梯形可見尾管工藝流程

梯形尾管一般裝在汽車后保險杠上，分兩種情況，如果尾氣并不直接從可見尾管中排出，尾管僅僅是作為外觀件，一般做成塑料件，即所謂的“假”尾管，這種尾管并不通透，且后部擋板一般噴黑色造成熏黑效果;如果尾氣需從可見尾管中排出，零件需耐溫，需做成金屬件，即所謂的“真”尾管。本文討論的為金屬材質(zhì)的“真”尾管。

制作圖2的梯形尾管，傳統(tǒng)工藝流程中，需要模具的工序有涉及到，外膽工序：落料， 3次拉深，2次切邊，沖孔，翻孔，整形;內(nèi)膽上片及下片：落料，拉深，切邊，整形，4個支撐片：落料，折彎，沖孔。需要夾具工裝的工序有：分切，內(nèi)膽上下片焊接，內(nèi)外膽焊接，擋板焊接，支撐片焊接，總成檢驗(yàn)。在這個工藝流程中，考慮到拉深變形率，為了防止撕裂風(fēng)險，一般采取多次拉深的方式，并加以退火熱處理。

2.2 改進(jìn)的梯形可見尾管工藝流程

材料方面，零件材料采用304鋼，這種材料用途廣泛，耐腐蝕性和耐熱性好，韌性好，具有良好的加工性能。模具材料采用Cr 12合金鋼，這是一種應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼，具有高強(qiáng)度，淬透性好，耐磨性好，綜合性能不錯，且價格低廉的特點(diǎn)。

考慮到費(fèi)用及周期問題，對工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，采取激光切割工藝替代落料模具，外膽3次拉伸變?yōu)?次拉伸，取消熱處理工序，支撐片的切邊工序，沖孔工序由模具完成替代為激光切割工藝，取消熱處理后及整形模具?？紤]到尺寸外形可能會產(chǎn)生輕微變形，可以通過焊接工裝和總成檢具保證尾管安裝孔位正確，雖然可能會犧牲一些單件表面尺寸精度，但是會造成成本及周期的大幅下降。 激光切割不適用大批量生產(chǎn)，卻很好地滿足小批量樣件的試制。另外，為了保證零件的表面光亮程度，本零件批量生產(chǎn)采取電鍍工藝，這里可以考慮采取拋光替代，但是精度等級需提高。拋光后的零件表面光亮度也很高，批量工藝也會采用，兩者主要的區(qū)別是時間長了以后，拋光件表面容易因空氣氧化而泛黃，不如鍍鉻工藝可以保持長久。對于樣件來說，拋光工藝完全可以滿足需求，見上表1。

以上汽大眾某車型梯形尾管為例，采取改進(jìn)工藝后，零件質(zhì)量可以滿足樣車需求，但是周期從12周縮短到8周，費(fèi)用可降低一半左右。

3 傳統(tǒng)可見排氣尾管工藝優(yōu)缺點(diǎn)及展望

通過以上分析，對兩種工藝對比結(jié)論如表2：

在實(shí)際的開發(fā)過程中，部分車型尾管模具可以借用，因此，如果可以借用模具這也是很好的一個節(jié)約費(fèi)用和周期的手段。另外，市場上某些車型的圓形尾管會采取旋壓工藝（Spinning Technology），但相對較少;在一些形狀復(fù)雜的尾管中，還涉及到水脹模具工藝（Water Expansion Technology），該工藝費(fèi)用高，周期長，這兩種工藝此文并未涉及，也有很大的改進(jìn)潛力。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過對尾管試制工藝及流程的探究及改進(jìn)，結(jié)合上汽大眾兩款尾管的開發(fā)試制實(shí)例，在滿足樣件質(zhì)量要求的前提下，確實(shí)做到了大幅降低成本和縮短制作周期，在汽車開發(fā)周期越來越短，預(yù)算要求越來越嚴(yán)格的今天，類似的降本增效措施對我們樣件試制有重要的指導(dǎo)意義。