張燕瑰 王運(yùn)生 李志光 馮波 丁華 馮擎峰

（吉利汽車研究院）

隨著市場對汽車需求量不斷增大，各汽車廠正積極加快開發(fā)新車型的速度。為了縮短開發(fā)周期以及降低開發(fā)成本，各汽車公司在研發(fā)階段會制作試制樣車進(jìn)行各項試驗，以提前驗證汽車各項功能，避免硬模開發(fā)過程中大規(guī)模設(shè)變現(xiàn)象發(fā)生。目前國內(nèi)汽車車身軟模開發(fā)能力較差，零件質(zhì)量及開發(fā)周期與日本、韓國等國家相比仍差距甚遠(yuǎn)，車身軟模開發(fā)能力有較大提升空間。為了深入了解軟模開發(fā)過程，文章首先介紹了車身軟模開發(fā)流程，然后對日韓軟模開發(fā)技術(shù)優(yōu)缺點進(jìn)行比對。對國內(nèi)軟模件開發(fā)技術(shù)提高有很好的指導(dǎo)作用。

1 車身軟模件開發(fā)流程

文章以某車型車身軟模件開發(fā)過程為例，簡要介紹車身軟模件開發(fā)流程。

1.1 數(shù)據(jù)審核

接收到數(shù)據(jù)以后，供應(yīng)商需安排專人對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，首先核對數(shù)據(jù)與BOM一致性（材料、料厚、單車用量等信息），并確保廠家發(fā)送的設(shè)變能夠?qū)崟r體現(xiàn)。

1.2 軟模模具設(shè)計

確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤后，軟模模具設(shè)計人員對零件進(jìn)行模具設(shè)計，除側(cè)圍[1]、翼子板[2]等復(fù)雜工藝零件外，其余零件沖壓工序基本上不多于2序。圖1示出汽車后背門模具設(shè)計數(shù)據(jù)。

圖1 后背門軟模模具設(shè)計數(shù)據(jù)

1.3 模具制作

軟模模具分為鋼板模和鑄造模。零件尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡單時通常采用鋼板模。鋼板模制作過程：采購鋼板，鋼板按設(shè)計尺寸進(jìn)行焊接。尺寸較大或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜零件采用鑄造模。鑄造模首先需制作保麗龍泡沫模，然后進(jìn)行鑄造。圖2a示出鋼板模，圖2b示出鑄造模。

圖2 軟模模具

1.4 模具數(shù)控加工

模具焊接/鑄造完成后送至數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行加工，數(shù)控加工中后背門模具，如圖3所示。

圖3 數(shù)控加工中后背門模具

1.5 模具精加工

凸模數(shù)控加工后，表面要進(jìn)行機(jī)器粗打磨和手工細(xì)打磨，手工打磨砂紙需求量大，打磨后表面質(zhì)量好，打磨后對表面進(jìn)行噴漆及劃線處理。除外覆蓋件外，凹模通常只進(jìn)行機(jī)器打磨。經(jīng)打磨、劃線處理后的凸模模具，如圖4所示，粗打磨后的凹模模具，如圖5所示。

圖4 精加工后后背門模具

圖5 粗打磨后后背門凹模

1.6 零件沖壓調(diào)試

軟模模具制作完成后進(jìn)入零件沖壓調(diào)試階段。模具調(diào)試者經(jīng)驗豐富，零件調(diào)試速度快慢是決定軟模件開發(fā)周期長短的一個重要因素。模具調(diào)試者在調(diào)試出現(xiàn)問題時需迅速找出解決對策。調(diào)試過程中常用解決方法有：1）修剪坯料尺寸；2）打磨模具圓角；3）二次拉延；4）涂刷潤滑油或增加塑料薄膜張數(shù)等。調(diào)試完成后，開始一批次沖壓工作。圖6示出調(diào)試后的后背門。

1.7 激光切割

零件在沖壓或翻邊整形結(jié)束后，送至激光切割機(jī)進(jìn)行激光切割。此工序與量產(chǎn)不同，量產(chǎn)工藝中修邊和沖孔工序是由修邊沖孔模完成，而軟模件開發(fā)過程中修邊和割孔均采用激光切割，激光切割大大縮短零件開發(fā)周期。

若激光切割工序為最后序，則單獨進(jìn)行切割調(diào)試即可；若激光切割后需要進(jìn)行翻邊整形，則需要結(jié)合翻邊整形工藝進(jìn)行切割調(diào)試。圖7示出激光切割后后背門內(nèi)板。

圖7 激光切割后的后背門內(nèi)板

1.8 翻邊整形（根據(jù)零件工藝確定是否需要）

軟模件開發(fā)中部分零件需進(jìn)行翻邊整形，該工序通常在激光切割后。翻邊整形工序調(diào)試需與激光切割同時進(jìn)行。圖8示出翻邊整形后的后背門內(nèi)板。紅色圓圈所指區(qū)域為翻邊整形部位。

圖8 翻邊整形后后背門內(nèi)板

1.9 手工鈑金修整

根據(jù)開發(fā)周期與軟模件品質(zhì)要求，經(jīng)翻邊整形后未能達(dá)到廠家要求的零件，通常采用手工鈑金修整方式進(jìn)行整改。若經(jīng)沖壓整形后零件精度高，則鈑金修整量小，軟模件開發(fā)周期較短，若零件精度低，鈑金修整量大，則開發(fā)周期較長。

1.10 零件檢測

每批次軟模件加工結(jié)束后需進(jìn)行檢測，若檢測合格（根據(jù)廠家提供檢測標(biāo)準(zhǔn)），則入庫等待發(fā)運(yùn)；若不合格，則需進(jìn)行手工鈑金修整，若手工鈑金仍不能解決，則需整改模具重新加工。

零件檢測方式常用的有三坐標(biāo)檢測、掃描檢測、檢具檢測以及以模代檢。零件精度要求高的零件，需采用三坐標(biāo)檢測；零件精度要求低的零件，可采用以模代檢。通常汽車廠家會指定某些復(fù)雜或重要零件進(jìn)行三坐標(biāo)檢測。外覆蓋件通常制作單件檢具進(jìn)行檢測。

2 日韓車身軟模開發(fā)技術(shù)比對

雖然國內(nèi)汽車車身軟模開發(fā)流程與韓國基本一樣，但是由于韓國軟模行業(yè)起步較早，經(jīng)過多年積累沉淀，韓國軟模開發(fā)技術(shù)較為成熟。因此，韓國開發(fā)的軟模件不論是質(zhì)量還是周期均優(yōu)于國內(nèi)。

日本軟模件開發(fā)工藝比較接近于量產(chǎn)模具工藝，工序較多，通常都包含翻邊整形工序，開發(fā)周期相對韓國較長。但是由于日本具有特殊軟模工藝及開發(fā)方式，其軟模件質(zhì)量比韓國好。

以日本某供應(yīng)商（具有40多年軟模開發(fā)歷史）以及韓國某供應(yīng)商（近30年軟模開發(fā)歷史）車身軟模開發(fā)為例，對日韓軟模開發(fā)技術(shù)及管理方式進(jìn)行比對。

2.1 數(shù)據(jù)管理

韓國供應(yīng)商接收到數(shù)據(jù)后有專門的數(shù)據(jù)管理員對整車數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，核對后若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與BOM存在不一致（如材料、料厚、是否缺件或多件等），馬上反饋給廠家進(jìn)行確認(rèn)。另外，對于開發(fā)過程中出現(xiàn)的設(shè)變問題，會及時反饋給各個部門進(jìn)行同步更新，并對管控清單中信息進(jìn)行更新，保證最終產(chǎn)品與數(shù)據(jù)一致。

日本供應(yīng)商無專門數(shù)據(jù)管理員，接收數(shù)據(jù)部門為數(shù)據(jù)部，該部門人員只負(fù)責(zé)下載數(shù)據(jù)，并不對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。若開發(fā)過程零件出現(xiàn)設(shè)變，管控清單中圖片、材料、料厚等信息無人負(fù)責(zé)更新，這將導(dǎo)致零件標(biāo)簽中圖片、材料、料厚信息與實物不符。若清關(guān)被查，會導(dǎo)致清關(guān)時間加長，影響零件交付期。

2.2 二級供應(yīng)商數(shù)量

韓國供應(yīng)商具有固定二級供應(yīng)商（6家以上），每次軟模供應(yīng)商得到項目后，根據(jù)二級供應(yīng)商工作飽和度和各自開發(fā)能力，對零件進(jìn)行分配，該軟模供應(yīng)商負(fù)責(zé)開發(fā)大件和復(fù)雜件，其余中小件則分配給二級供應(yīng)商開發(fā)。二級供應(yīng)商每2～3天以進(jìn)度管控表形式進(jìn)行開發(fā)進(jìn)度匯報。

日本供應(yīng)商大部分零件均由自己負(fù)責(zé)開發(fā)，少數(shù)簡單件委外，且二級供應(yīng)商數(shù)量較韓國少。

2.3 零件制造工藝

2.3.1 加工工序

韓國軟模件除側(cè)圍（3序）、翼子板（4序）等復(fù)雜件外，其余零件制作工序一般在2序以內(nèi)（通常為1序）。為節(jié)省成本并加快開發(fā)周期，側(cè)圍整形工序，只制作部分模具，以減少模具材料與加工工時。這是韓國軟模開發(fā)的一大優(yōu)點。圖9示出某側(cè)圍OP30整形工序的模具。

圖9 側(cè)圍外板整形模具

日本軟模件加工工序較多，零件加工工序通常為2序，較復(fù)雜零件多為4序。大部分零件加工工藝接近量產(chǎn)，該做法優(yōu)點是零件質(zhì)量好，缺點是開發(fā)周期相對較長。

軟模開發(fā)需綜合衡量開發(fā)質(zhì)量與周期，從而考慮選擇哪種開發(fā)方式。

2.3.2 模具鑄造能力及模具材料

韓國供應(yīng)商鑄造模需委外，交由專門的模具鑄造公司進(jìn)行制作。韓國鑄造模所用模具材料基本為鑄鐵。

日本供應(yīng)商具備制作鑄造模的全套設(shè)備與能力。從設(shè)計人員處取得軟模件模具圖紙后，首先進(jìn)行泡沫模制作，然后送至鑄造車間進(jìn)行鑄造。該軟模供應(yīng)商鑄造模材料采用鋅鋁合金，該材料熔點低，機(jī)械加工性能好，表面處理效果佳，而且重熔利用率高。圖10示出日本軟模供應(yīng)商制作的泡沫模和鑄造模。

圖10 泡沫模和鑄造模

2.3.3 激光切割支架形式

韓國供應(yīng)商激光切割支架采用鐵棒與樹脂材料制作而成，激光切割時零件置于樹脂上容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致零件定位不準(zhǔn)，出現(xiàn)輕微誤差。圖11示出韓國激光切割支架。

圖11 韓國激光切割支架

日本供應(yīng)商采用鋼板作為零件的支撐，鋼板上鋪設(shè)切開的零件作為激光切割時放置零件的支撐面，該種設(shè)計方式保證零件激光切割時與支架完全貼合。圖12示出日本激光切割支架。

圖12 日本激光切割支架

2.3.4 折彎工藝

韓國供應(yīng)商折彎工藝使用較少，基本上采用拉延工藝，只有小支架類件使用折彎機(jī)。

日本供應(yīng)商折彎機(jī)使用頻率非常高，汽車橫梁類零件基本使用先拉延后折彎的工藝。該工藝可以很好地控制零件回彈。使用折彎工藝也是日本生產(chǎn)零件精度較高的原因之一。采用折彎工藝制作的零件開發(fā)過程，如圖13所示。

圖13 折彎工藝零件開發(fā)過程

2.3.5 熱成型件制作能力

韓國供應(yīng)商不具備熱成型件[3]制作所需的加熱設(shè)備，故不具有制作熱成型件的條件。

日本供應(yīng)商具備制作熱成型件所需設(shè)備（加熱爐、1000 t壓機(jī)）及技術(shù)，并對成型后零件屈服/抗拉強(qiáng)度、硬度和延伸率等進(jìn)行測量（實驗室中具備硬度計、拉伸機(jī)及顯微鏡等設(shè)備）。

圖14示出熱成型件制作所需設(shè)備，加熱爐最高可加熱至1 100℃。

圖14 熱成型用設(shè)備

2.4 過程控制

韓國供應(yīng)商開發(fā)軟模件過程中關(guān)注較多的是開裂、起皺和表面質(zhì)量問題，對于過程中質(zhì)量控制關(guān)注較少。日本供應(yīng)商則比較細(xì)致，以下幾點過程控制方法明顯優(yōu)于韓國供應(yīng)商。

1）產(chǎn)品減薄率關(guān)注度高。在產(chǎn)品可能存在減薄率較大處，對其減薄率進(jìn)行測量與計算。該做法可以將零件減薄率嚴(yán)格控制在要求范圍內(nèi)，保證零件強(qiáng)度。若減薄率在廠家要求范圍內(nèi)，則繼續(xù)加工；若減薄率超出廠家要求范圍，則重新調(diào)試。如果通過現(xiàn)場調(diào)試仍無法滿足減薄率要求，供應(yīng)商立即將問題反饋給廠家進(jìn)行確認(rèn)，是否可以對零件進(jìn)行設(shè)變，經(jīng)廠家跟蹤人員與設(shè)計方分析確認(rèn)后，決定是對零件進(jìn)行設(shè)變還是對零件讓步接收。

2）風(fēng)險件預(yù)留一套模具。對于一些尺寸較大或成型困難風(fēng)險件，日本供應(yīng)商會預(yù)留一套鑄件，以備風(fēng)險件零件精度達(dá)不到要求時追加一道整形工序。該做法非常可取，可以有效預(yù)防零件精度不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致開發(fā)進(jìn)度延后問題。日本供應(yīng)商零件精度的控制主要依靠模具開發(fā)過程，其后期鈑金修整量較少，該做法有利于保證零件品質(zhì)一致性。

3）自制簡易檢具制作使用。韓國供應(yīng)商只負(fù)責(zé)開發(fā)廠家指定數(shù)量零件檢具，用于后期零件的檢測驗收工作中。

日本供應(yīng)商除了開發(fā)廠家要求部分零件檢具外，其余大部分零件均開發(fā)自制簡易檢具，以用于零件的制作過程中。日本供應(yīng)商在激光切割或鈑金修整后均將零件置于自制檢具中進(jìn)行檢測，再根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。該做法大大提高了零件的制造精度。圖15示出日本某零件自制簡易檢具。

圖15 自制簡易檢具

3 結(jié)語

通過日韓軟模開發(fā)技術(shù)比對，為國內(nèi)車身軟模供應(yīng)商提供了技術(shù)對標(biāo)基準(zhǔn)。通過學(xué)習(xí)日韓優(yōu)秀的開發(fā)技術(shù)，反思自身在軟模開發(fā)過程中存在的問題，并可以選擇適合自己開發(fā)模式的技術(shù)，加以學(xué)習(xí)研究，最終達(dá)到提高自身軟模件開發(fā)能力的目標(biāo)。