文/徐運華·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

文/徐運華·奇瑞汽車股份有限公司

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

近年來，轎車行業(yè)發(fā)展迅速，新車型投放市場種類多，且更新?lián)Q代速度快，行業(yè)競爭尤為激烈，若要在當(dāng)前的市場環(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)計提供參考，達到提升企業(yè)效益之目的。

常見類型轎車車身件落料排樣設(shè)計和技術(shù)要點

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，通常形狀較簡單，俯視圖基本上是個矩形（圖1）。

圖1 規(guī)則形狀車身件

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

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)計采用分件設(shè)計，以提升材料利用率并降低成本，此處重點對整體側(cè)圍外板本體（圖2）的落料排樣設(shè)計進行探討，在保證外覆蓋件質(zhì)量的前提下，達到生產(chǎn)效率和成本的最優(yōu)配置。

在國內(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)量無法保證。

隨著開卷落料線項目的上馬，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工步在一套落料模上完成（圖3）。技術(shù)要點：⑴要重點設(shè)計兩個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稱件，開卷落料模一般以左側(cè)開發(fā)一套，此時需注意原材料兩個面的表面質(zhì)量等級一致，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，且原材料浪費嚴(yán)重，以往單片落料雖可以解決成形性問題，但材料利用率偏低的問題依然無法解決。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：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)動機蓋和儀表臺橫梁等車身件

發(fā)動機蓋和儀表臺橫梁等車身件，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)動機蓋輪廓線

上述類型零件的落料排樣設(shè)計，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：重點關(guān)注部分寬度較小的弧形零件（如前后保險杠），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嚴(yán)重，需要設(shè)計隨形落料片。

圖7 C形件

傳統(tǒng)落料片工藝設(shè)計為方料單片落料，僅解決成形性問題，生產(chǎn)效率和原材料浪費無法消除，增加車身制造成本。

針對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，通過兩個工步開發(fā)開卷落料模，實現(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：⑴嵌套式落料排樣，開卷落料過程中兩片毛坯同時完成剪切，第一片毛坯的輸送通過皮帶機，第二片毛坯因前后無皮帶機接觸，也無動力輸送，因此在模具設(shè)計時考慮增加動力源（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)計時需重點考慮與生產(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在板料上的平衡，實現(xiàn)板料的連續(xù)直線傳送。

優(yōu)缺點分析

對常見類型轎車車身件落料排樣設(shè)計和技術(shù)要點進行分析和總結(jié)，可得到表1所示內(nèi)容。

表1 不同落料排樣設(shè)計的優(yōu)缺點

結(jié)束語

通過對轎車車身常規(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，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。