激光切割技術在模具開發及沖壓件生產中的應用

文/李葆·奇瑞汽車股份有限公司

激光切割技術在模具開發及沖壓件生產中的應用

文/李葆·奇瑞汽車股份有限公司

本文主要介紹了激光切割技術的原理及設備構成，以及在汽車模具開發和沖壓件生產中的應用，尤其是在模具回彈量測算和快速成形件開發方面，分析了激光切割技術的特點和優勢，以及未來發展的趨勢。

激光切割技術是比較先進的制造工藝技術，目前已經廣泛應用于汽車行業，在模具開發過程、新產品試制件的提樣、沖壓件的小批量生產方面都發揮著非常重要的作用，可以部分替代產量較小的沖孔落料、修邊模具，有效降低了生產成本和模具開發成本，相對于沖壓件生產而言，激光切割技術是一種先進的、較前沿的切割工藝，能夠大幅度提高勞動生產率，目前在汽車企業這種趨勢是相當明顯的。

激光切割技術的原理

激光是一種高亮度、方向性好以及單色性好的相干光，聚焦后的激光束照在任何堅硬的材料上都將產生上萬攝氏度的高溫，使工件熔化并蒸發，以達到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割速度快，不局限于切割圖形的限制，可自動排版節省材料，切口平滑，加工成本低等特點，改進后或可取代部分傳統的切割工藝設備。

激光切割設備的介紹

激光切割設備作為一種新型的工具越來越成熟地運用到各種行業，特別是汽車行業的興起讓激光切割設備的運用更加廣泛，激光切割機主要由激光器、光路及驅動、主機（由支承光路的機械結構組成）、冷卻系統、供氣系統、電源、控制系統等組成，目前主流汽車公司使用的大多是NTC公司制造的5軸激光切割機。

激光切割技術在模具開發中的應用

從目前產品CAE分析的整體水平來看，尚不能達到100%模擬仿真，CAE軟件模擬不能準確計算沖壓件在實際開發中的反彈量，CAE分析過程中對壓機、板料、修邊方式、整形角度、頂桿數量、頂桿壓力等實際參數不能全部仿真，與真實情況有一定出入，所以在一些采用高強度鋼板的類似梁類件上實施的反彈補償方案，往往與實際制件反彈量不符，這時就需要對模具進行補焊加工整改，而測算回彈量補償的數值就需要使用激光切割機進行。具體方式如下：

⑴拉延模先生產出拉延件，然后采用激光切割機進行分段切割，用于檢測，如圖1所示。

圖1 檢測樣件

⑵如圖2所示，上檢具進行反彈量測算，以此測算結果計算回彈補償量，然后對凹模鑲塊進行補焊加工，對凸模進行對應修整，通過改變拔模角角度，實現對制件回彈的控制。

圖2 對制件進行測量

⑶通過上述方法，可以減少模具重復補焊的次數，提高模具一次整改合格的效率，降低模具刀塊報廢的風險，節約模具成本，減少補焊造成的對模具使用壽命的影響，提高了制件精度和符合率。

激光切割技術在沖壓件生產中的應用

快速成形件中的應用

激光切割技術在模具試制階段的作用，就是替代修邊沖孔模具、落料模具，使得試制廠家不需要開發落料與修邊沖孔的模具工裝，利用激光切割技術提供快速成形樣件，用于汽車主機廠裝車驗證，避免了采用鉗工手工修邊、火焰切割、人工鉆孔等產生的制件精度差、表面變形等缺陷，同時也可以大大縮短車型開發周期，便于加快汽車主機廠新產品的推陳出新。圖3所示為利用激光切割技術快速成形的沖壓制件。

圖3 利用激光切割技術快速成形沖壓制件

小批量車型中的應用

模具成本在汽車企業的研發成本里占據著主要部分，如何節約模具成本，實現資源的可重復利用，提高企業盈利能力，成為主機廠積極尋求的內容。激光切割技術的出現，適時地替代了落料、修邊沖孔等正式模具，有效節約了模具開發的成本。某公司新能源汽車的開發，大量使用了激光切割技術，僅開發部分拉延翻整類正式工裝，單車成本非常低；但是當車型產量特別大的時候，如日產量超過1500臺，生產達到一定規模，從穩定性和成本考慮，建議采用模具生產。圖4所示為利用激光切割技術開發的小批量模具工裝。

圖4 利用激光切割技術開發小批量模具工裝

結束語

激光切割技術正以優異的加工效率和加工精度得到越來越廣泛的應用，在模具回彈整改、快速成形件提樣、小批量件生產上都體現了自己的優勢，替代正式工裝，減少了模具數量，節約模具開發成本，加快產品開發速度，提升汽車廠效率，縮短新車型開發周期，給模具反彈整改提供幫助，節約整改時間，提升了模具和沖壓件精度。激光切割技術作為一種新型的替代模具結構，對各種模具替代性強，能降低單個車型非大批量生產的工裝設備投入，其因為干凈、衛生、環保、高質量、低成本的特性得到各汽車企業的青睞，更具有成本低、適應性強、效率高、使用范圍廣等優點。