汽車板材加工工藝研究

孫建鋒 劉輝

摘 要：鈑金制造行業(yè)涉及企業(yè)生產(chǎn)和生活的多個領(lǐng)域，隨著科技進步，出現(xiàn)了多樣化的加工設(shè)備（如：數(shù)控剪板機、數(shù)控折彎機、平板激光切割設(shè)備等），所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、效率也大大提升;本文結(jié)合實際生產(chǎn)，對汽車鈑金件制造和加工過程進行研究分析，并提出優(yōu)化改進思路。

關(guān)鍵詞：鈑金制造;加工工藝;精益生產(chǎn)

前言

鈑金為一種加工工藝，應(yīng)用于各行各業(yè)，主要是薄板金屬（通常為6mm以下）一種冷加工工藝，包括剪板下料、沖壓、切割、折彎、焊接、成型等，主要應(yīng)用于汽車車身外蒙皮（如：前后保險杠）[1]。由于汽車鈑金件的外觀造型復(fù)雜且存在多樣化，在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中，有多次下料、冷切割/熱切割、壓制成型問題;如何達到高質(zhì)高效生產(chǎn)，和加工工藝路線的選擇緊密相關(guān)。

一 汽車鈑金加工工藝基礎(chǔ)

1.1汽車鈑金加工材料選擇

汽車鈑金加工的產(chǎn)品一般為外覆蓋件類、加強件類等產(chǎn)品，因此在原材料的選擇中十分關(guān)鍵。既要滿足汽車功能強度需求，也要把加工過程做到最簡化，成本最低。

汽車車身外蒙皮覆蓋件類，為裝飾性外漏件，終端客戶可直接看到，且對防腐蝕要求較高，因此通常選擇熱鍍鋅鋼板;汽車內(nèi)部鈑金件，一般起到密封、固定內(nèi)飾件等作用，不外漏，因此在原材料選擇時使用冷卷板;

1.2汽車鈑金加工中常見特征

1.2.1 孔

在鈑金產(chǎn)品中，去除板料部分材料的方法，形成的貫穿特征;有正圓、橢圓、長圓孔、矩形孔，外觀形狀不規(guī)則的孔等;

1.2.2 折彎

利用折彎機設(shè)備，將平板類物料一個或多個邊加工成一定角度的過程;汽車鈑金件中多為90度折彎，但也有其他角度的折彎;主要用于定位、支撐、避讓、加強等[2];

1.2.3 凸包成型

利用壓力機和對應(yīng)模具將平板物料進行沖壓，使板料表面凸起或凹陷成一定形狀的工藝方法;

1.2.4 包邊

一種將兩個零件上由沖壓產(chǎn)生的翻邊通過壓力機和對應(yīng)模具壓平后，使兩個零件連接在一起的工藝;主要用于汽車前圍翻轉(zhuǎn)燈框、后保險杠等內(nèi)外板結(jié)構(gòu)類蒙皮件制作;

1.3 汽車鈑金加工中工藝術(shù)語

1.3.1 下料

板料通過開卷機、剪板機、平板激光等設(shè)備沖切、割制為小料片的過程，即為備料。

1.3.2 成型

將剪板機、激光等下料設(shè)備所切割的一定尺寸板料，通過壓力機設(shè)備、對應(yīng)的模具、折彎機等設(shè)備進行加工，最終使板料外觀變形，變成多種符合要求的復(fù)雜形狀[3]。

1.3.3 整型

將成型后的板料表面不平整或邊緣角度不到位部位使用沖壓設(shè)備、折彎設(shè)備再次進行整平修整到位的過程，使鈑金件符合使用要求。

1.3.4 組裝

將兩個或多個零件裝配到一起的過程。

二 汽車鈑金加工設(shè)備簡介

2.1 汽車鈑金加工過程中常用的裝備

在策劃鈑金制作過程的全流程中，需結(jié)合實際，參考很多因素，比如產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、每批次生產(chǎn)的量/預(yù)計總生產(chǎn)量、質(zhì)量特性要求等[4]。

2.2 常用裝備的加工特點及性能

2.2.1 開卷機

對企業(yè)買來的整卷包裝好的板材類原材料進行開卷，根據(jù)下一道工序需求，用合理的大小尺寸設(shè)定參數(shù)，進行剪切成一定尺寸的板料;僅能制作外形規(guī)則的產(chǎn)品，精度一般，效率高;

2.2.2 剪板機

對開卷機下料的大板幅板料進行剪切，制作成汽車車身上使用的小件物料;僅能制作外形規(guī)則的產(chǎn)品，精度一般，效率高;

2.2.3 平板激光切割設(shè)備

對汽車車身使用的外形比較復(fù)雜、形狀不規(guī)則物料切割制作，設(shè)備加工柔性化高;最終切割制作的物料，外形尺寸精度高，加工速度快;

2.2.4 壓力機（沖壓設(shè)備）

主要用于生產(chǎn)汽車車身外蒙皮覆蓋件產(chǎn)品（如：汽車前杠、后杠、前圍中蒙皮、前后圍頂蒙皮等）;適用于單一產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，質(zhì)量高，效率一般，單件產(chǎn)品成本高;

2.2.5 三維激光切割設(shè)備

主要用于對汽車車身外蒙皮覆蓋件內(nèi)外輪廓切割制作（如：修飾沖壓件邊緣、切割沖壓件表面安裝孔等），設(shè)備加工能力強;由于切割過程涉及到程序的調(diào)整優(yōu)化、切割胎具精度、來料一致性等較多因素，制作的產(chǎn)品精度一般，但相對于全序沖壓件來說，單件成本低;

2.2.6 折彎機

主要用于對平板類物料進行折彎加工（如：汽車過道封板制作）;生產(chǎn)制作的物料尺寸精度高，加工速度快，可同時加工多個產(chǎn)品物料[5];

三 汽車鈑金設(shè)計優(yōu)化

3.1 汽車鈑金件設(shè)計

汽車鈑金件的工藝性指的是：產(chǎn)品物料在下料、沖壓切割、折彎、沖壓成型過程中的制造加工復(fù)雜程度。在汽車鈑金件的開發(fā)設(shè)計時，都應(yīng)該考慮鈑金物料的工藝性，確保使用的原材料最少，加工過程中的工序最少，生產(chǎn)的物料質(zhì)量一致性高，尺寸滿足要求。

3.2 汽車鈑金件設(shè)計改進

在鈑金件開發(fā)設(shè)計時，必須結(jié)合工藝、生產(chǎn)人員確定制造的難易問題。

3.2.1 結(jié)構(gòu)簡單準則

鈑金件的外輪廓對下料影響：應(yīng)規(guī)避復(fù)雜形狀，越簡單，下料可采用的設(shè)備越多，可減少高精端設(shè)備的使用，降低制造費用，采用平板激光切割的輪廓越少，如直線優(yōu)于曲線，圓孔優(yōu)于橢圓等。

3.2.2 節(jié)省材料準則

在設(shè)計的過程中，對板材或零件的外形應(yīng)該統(tǒng)一考慮，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。在不影響鈑金件功能的條件下，修改或調(diào)整外輪廓形狀，使鈑金件在下料時可以更加緊湊的排版，從而提升原材料利用率，如下圖所示。

3.2.3 成型模具簡單準則

在選擇使用沖壓落料成型加工時，應(yīng)考慮落料成型的工藝性，鈑金件邊緣需要進行圓角R過渡，且要使各圓角半徑都一致，同時能提升模具的通用性，降低模具投入費用。

3.2.4 強度足夠準則

在進行折彎加工時，帶斜邊或孔部位應(yīng)避免折彎應(yīng)力變形區(qū)域，從而避免折彎變形問題，同時應(yīng)考慮孔到邊緣距離和孔與孔間距，從而避免折彎開裂和折彎變形問題。

四 結(jié)論

本文以汽車鈑金基礎(chǔ)知識，常見加工設(shè)備，設(shè)計優(yōu)化為切入點，分析了鈑金制作工藝中常見的問題和優(yōu)化方案。鈑金的設(shè)計方案是影響鈑金下料工藝的一個重要因素，優(yōu)良的開發(fā)設(shè)計方案不但能提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量，同時能提升內(nèi)外部客戶滿意度，提升產(chǎn)品競爭力。

參考文獻：

[1]王愛珍.鈑金加工技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2008：36-38

[2]郭武龍.現(xiàn)代鈑金加工技術(shù)[M] .廣州：華南理工大學(xué)出版社，2014.[4]社 ，2014：49-53，108，136

[3]梁炳文.鈑金沖壓工藝手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1989：23-24

[4]王玲蘭.基于粗放流程的汽車鉸鏈生產(chǎn)計劃系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2012：2-5

[5]American Chemical Society Spring Meeting. Biofuels and city air： a marginal effect.[J]. Service Robert F.? Science. 2012（6079）

作者簡介：

孫建鋒，性別，出生年（1989），籍貫（河南三門峽盧氏縣），民族（漢族），職稱（助理工程師），學(xué)歷（本科），學(xué)士學(xué)位，研究方向（從事汽車鈑金件焊接、零部件加工工藝研究、車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、質(zhì)量管理方面的研究）.