汽車(chē)整車(chē)制造沖壓生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)析

袁凱凱

（浙江吉潤(rùn)汽車(chē)有限公司,浙江 寧波 315800）

通常汽車(chē)整車(chē)制造基地的沖壓廠需配置較大規(guī)模的設(shè)備。目前新建設(shè)的基地一般拉延工序均需具備20000kN 的能力，這是因?yàn)槠?chē)側(cè)圍面積較大，拉延深度較深，在小面積小噸位的沖床上根本無(wú)法生產(chǎn)。

沖壓件的生產(chǎn)流程首先從材料的管控開(kāi)始，來(lái)料后會(huì)先簡(jiǎn)單對(duì)材料進(jìn)行檢查，然后對(duì)材料進(jìn)行擺剪或落料。當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃需要時(shí)將準(zhǔn)備好的落料件送往生產(chǎn)線的拆垛臺(tái)，然后經(jīng)過(guò)清洗機(jī)清洗、涂油機(jī)噴灑油霧，就可進(jìn)入模具沖壓了。經(jīng)過(guò)4 序模具沖壓后，進(jìn)入檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，不合格的零件進(jìn)行返修，合格的零件入庫(kù)。

1 材料材質(zhì)與落料

1.1 鋼板材料材質(zhì)種類

鋼板的材質(zhì)有很多種，比較常見(jiàn)的有冷軋低碳鋼，高強(qiáng)度鋼、鍍鋅板、鋁合金板、碳纖維材料。

冷軋低碳鋼用的較為普遍，分為DC01～DC07，數(shù)值越高，鋼板的延展性能越好，越適用于深拉延，比如側(cè)圍、后地板、車(chē)門(mén)內(nèi)板等零件的材料。

高強(qiáng)度鋼根據(jù)元素結(jié)構(gòu)不同可分為很多種，比如無(wú)間隙原子高強(qiáng)度鋼、烘烤硬化鋼、雙相鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼。

無(wú)間隙原子高強(qiáng)度鋼在超低碳鋼中加入一定量的磷，利用磷的固溶強(qiáng)化作用提高鋼的強(qiáng)度，由于鋼中元素的固溶強(qiáng)化和無(wú)間隙原子的微觀結(jié)構(gòu)，這種鋼既具有高強(qiáng)度，又具有非常好的冷成形性能，通常用來(lái)制作需要深沖壓的復(fù)雜部件。例如FE 車(chē)型左右后縱梁本體、FE 左右后車(chē)門(mén)外板上加強(qiáng)板、FE-1 后圍外板。

烘烤硬化鋼（BH 鋼）是指采用特定的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝使鋼板中固溶一定C、N 原子，鋼板在交貨狀態(tài)下具有較低屈服強(qiáng)度，沖壓成形后，進(jìn)行涂漆烘烤時(shí)屈服強(qiáng)度增加一定值的一種新型高效汽車(chē)用鋼。BH 鋼可以提高汽車(chē)外板的抗凹陷性，同時(shí)又具有良好的成形性能。例如FE 車(chē)型左右翼子板、四門(mén)外板。

鍍鋅板是鋼板表面鍍一層鋅，可以起到更好的防銹效果，一般外覆蓋件和重要的結(jié)構(gòu)件用的較多，但是價(jià)格也會(huì)稍微增加。

碳纖維材料由于加工工藝十分復(fù)雜，所以價(jià)格十分昂貴。當(dāng)然它的性能也是極好的，但是一般是跑車(chē)才能有機(jī)會(huì)使用到這種材料。

1.2 擺剪落料生產(chǎn)方式

原材料的存取并非是一張張的料片進(jìn)行存取，而是一卷卷的卷料進(jìn)行存儲(chǔ)，如圖1 所示。

圖1 卷料存儲(chǔ)

當(dāng)需要剪切材料時(shí)，將卷料放入生產(chǎn)線，使用設(shè)備將卷料展開(kāi)，如圖2 所示。在生產(chǎn)線的前方會(huì)有一個(gè)很長(zhǎng)很深的坑，讓材料反方向自然下墜，這樣是為了矯正材料在卷料保持時(shí)所持有的彎曲慣性。如果材料作為外板件材料，那么首先會(huì)經(jīng)過(guò)清洗機(jī)（圖3），然后再進(jìn)行擺剪或是通過(guò)模具落料，最后在線尾堆垛。

圖2 開(kāi)卷

圖3 清洗

生產(chǎn)出來(lái)的材料形狀并不統(tǒng)一，有正方形，有多種尺寸的長(zhǎng)方形，一般是靠擺剪完成。異形板料則一般通過(guò)模具落料完成，如圖4、圖5 所示。

圖4 模具落料

圖5 材料堆垛

由于整車(chē)廠生產(chǎn)任務(wù)較重，擺剪落料線可能會(huì)搬遷到材料廠家進(jìn)行落料生產(chǎn)，由材料廠家負(fù)責(zé)將完成的擺剪落料件送往整車(chē)沖壓廠。

2 沖壓件主要生產(chǎn)流程

沖壓件生產(chǎn)流程主要包含材料到貨統(tǒng)計(jì)、線首單元準(zhǔn)備、模具沖壓成形、零件檢驗(yàn)及返修幾方面。

2.1 材料到貨統(tǒng)計(jì)

擺剪落料后的鋼板材料從廠家送到整車(chē)沖壓廠后，首先進(jìn)行卸貨管理，統(tǒng)一由生產(chǎn)物流部材料收貨員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)確認(rèn)到貨數(shù)量，沖壓廠內(nèi)部則另外有一人進(jìn)行材料使用統(tǒng)計(jì)。先送來(lái)的材料先安排生產(chǎn)，后送來(lái)的材料后安排生產(chǎn)。在材料上方放一塊標(biāo)識(shí)牌，如圖6 所示，綠色標(biāo)識(shí)牌（寫(xiě)有“出庫(kù)”）表示先使用該包材料，黃色標(biāo)識(shí)牌（寫(xiě)有“待出庫(kù)”）表示暫不使用該包材料，做到先進(jìn)先出管理。

圖6 材料標(biāo)識(shí)牌

2.2 線首單元準(zhǔn)備

當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)時(shí)，將材料吊往拆垛臺(tái)，然后進(jìn)行定位、拆包。當(dāng)線首端拾器在抓取1 號(hào)拆垛臺(tái)上的零件時(shí)，2 號(hào)拆垛臺(tái)屬于準(zhǔn)備狀態(tài)，先將2 號(hào)拆垛臺(tái)開(kāi)出，進(jìn)行材料更換準(zhǔn)備，再將2 號(hào)拆垛臺(tái)開(kāi)進(jìn)去，完成材料切換。當(dāng)1 號(hào)拆垛臺(tái)上的材料用完后，只要操作機(jī)器人將端拾器轉(zhuǎn)個(gè)180°方向，即可抓取2 號(hào)拆垛臺(tái)上的材料，效率高，浪費(fèi)時(shí)間少，如圖7 所示。

圖7 線首拆垛臺(tái)

材料被抓取到皮帶機(jī)上后，會(huì)被送往清洗機(jī)和涂油機(jī)，如圖8、9 所示。

圖8 清洗機(jī)和涂油機(jī)

圖9 線首皮帶輸送機(jī)

清洗機(jī)的主要作用是清洗材料。我們知道汽車(chē)的外覆蓋件表面都是光滑的，所以確保材料表面的清潔度尤為重要，不然沖壓件表面會(huì)出現(xiàn)坑包，導(dǎo)致返修甚至報(bào)廢。外板件材料一定要經(jīng)過(guò)清洗機(jī)，但是內(nèi)板件材料就不需要經(jīng)過(guò)清洗機(jī)。

涂油機(jī)的作用是在材料表面噴上一層油膜，可以起到潤(rùn)滑、冷卻的作用。內(nèi)板件的拉延程度往往都是較深的，所以需要噴油膜進(jìn)行潤(rùn)滑，而部分外板件由于某些位置拉延也較深，所以部分外板件也需要涂油。所以是否涂油，由零件質(zhì)量情況而定，沒(méi)有內(nèi)外板之分。

2.3 模具沖壓成形

經(jīng)過(guò)清洗機(jī)和涂油機(jī)后，零件會(huì)被機(jī)器人抓取到模具上，如圖10 所示，進(jìn)行第一次沖壓，從而形成一個(gè)拉延件，初具零件形狀規(guī)模，然后再被機(jī)器人抓取到下一個(gè)模具上，再次進(jìn)行沖壓，連續(xù)3～5 次后，零件完成沖壓，成品件完成。

圖10 機(jī)器人抓取零件

機(jī)器人的抓取方式有多種，主要看該生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，不同的設(shè)計(jì)可以有不同的機(jī)械臂，零件抓取方式也可以不同。有一種6 軸方式是早前一序模具上抓取零件后需旋轉(zhuǎn)180°再放到下一序模具上，而有一種7 軸的方式是早前一序模具上抓取后平移到后一序模具上。后一種方式可以節(jié)省不少時(shí)間。

一般的沖壓生產(chǎn)線至少由4 臺(tái)壓機(jī)組成一條完整的生產(chǎn)線，因?yàn)橐话愕臎_壓件由4 序模具完成沖壓工作。然而有些復(fù)雜的沖壓件設(shè)計(jì)上會(huì)有5 序，所以一條5 臺(tái)壓機(jī)的生產(chǎn)線也是必要的。

在模具沖壓工作中，一般第一序是拉延，負(fù)責(zé)完成零件的初步成形；后面幾序就是沖孔、整形、翻邊、切斷等，沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序之分，按照設(shè)計(jì)上進(jìn)行排序，如圖11 所示。

圖11 側(cè)圍四工序圖

2.4 零件檢驗(yàn)及返修

當(dāng)生產(chǎn)線上的模具都?jí)和旰螅慵?huì)被送到線尾的輸送臺(tái)上，輸送皮帶機(jī)兩側(cè)有監(jiān)控員進(jìn)行檢查零件。生產(chǎn)線線尾必定安排有班組的監(jiān)控員，負(fù)責(zé)監(jiān)控零件的質(zhì)量，100%每個(gè)零件進(jìn)行檢查，若零件太大，則可分區(qū)域?qū)α慵M(jìn)行檢查，確認(rèn)零件合格后進(jìn)行裝箱入庫(kù)。若零件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，則會(huì)安排送到返修工那里進(jìn)行返修，返修合格后再入庫(kù)。如圖12 所示。

圖12 生產(chǎn)線尾零件檢查

下面簡(jiǎn)介返修及其主要工具。榔頭主要用于敲打零件，若零件有坑包，則用榔頭敲擊；而墊鐵則是需要墊在敲打零件的反面，防止零件敲打過(guò)頭。銼刀是用于將不平整的表面銼平整，而后再用拋光機(jī)和拋光紙將表面打磨光滑。必要時(shí)零件需使用焊機(jī)進(jìn)行焊接，如圖13 所示。

圖13 返修工具

由于沖壓廠換模具比較麻煩，所以每批次生產(chǎn)零件的數(shù)量都較大，少則500 件，多則2000 件,所以每批次生產(chǎn)零件必須確保首件為合格件。若整車(chē)生產(chǎn)廠家對(duì)零件尺寸檢查的手段是檢具時(shí)，每批次零件生產(chǎn)前的首件都要上檢具，并填寫(xiě)檢驗(yàn)單，當(dāng)然更先進(jìn)的廠家會(huì)使用藍(lán)光掃描設(shè)備對(duì)零件表觀尺寸進(jìn)行測(cè)量。

3 總結(jié)

沖壓生產(chǎn)線是整車(chē)工廠的第一道工序，做好沖壓件的質(zhì)量管理，才能確保整車(chē)的品質(zhì)保證。只有沖壓件的精度合格，焊裝出的車(chē)身精度才能合格，總裝的裝配精度才能達(dá)標(biāo)，所以沖壓就是整車(chē)品質(zhì)保證的根源。想要做好沖壓廠的管理，想要做好沖壓件的品質(zhì)保證，就要做好沖壓廠工作中的每一序工作，包括材料、生產(chǎn)、檢查、返修等等。所以必須要做到精益生產(chǎn)，精益求精。