浅谈轿车车身冲压件落料排样设计

文/徐运华·奇瑞汽车股份有限公司

浅谈轿车车身冲压件落料排样设计

文/徐运华·奇瑞汽车股份有限公司

轿车车身零件主要是冲压件，个数多达数百件，采用合理的落料排样工艺设计，可以提高生产效率和材料利用率，达到降低整车生产成本的要求。

近年来，轿车行业发展迅速，新车型投放市场种类多，且更新换代速度快，行业竞争尤为激烈，若要在当前的市场环境下生存发展，优秀的成品质量和成本控制显得特别重要。涉及到整车成本的因素较多，本文重点在车身冲压件落料排样工艺规划方面做些探讨，编制合理的落料排样工艺，以提高生产效率并降低生产成本，为轿车行业模具工艺设计提供参考，达到提升企业效益之目的。

常见类型轿车车身件落料排样设计和技术要点

形状规则的车身件

轿车车身冲压件，形状规则的比较普遍，例如顶盖、底板和横梁类零件，通常形状较简单，俯视图基本上是个矩形（图1）。

图1 规则形状车身件

针对这一类型冲压件，落料片选择常规矩形料，冲压工艺规划重点考虑落料片的开卷方向，保证落料片的宽度不超过钢材卷宽。

侧围本体等车身件

侧围本体分为侧围外板本体和侧围内板本体，大多数轿车车身的内板本体设计采用分件设计，以提升材料利用率并降低成本，此处重点对整体侧围外板本体（图2）的落料排样设计进行探讨，在保证外覆盖件质量的前提下，达到生产效率和成本的最优配置。

在国内汽车行业建立开卷落料线之前，侧围外板本体落料片采用单片方料落料，生产效率低下，材料利用率较低，且毛坯表面质量无法保证。

随着开卷落料线项目的上马，侧围外板本体落料片采用开卷落料方式开卷，开卷落料工艺的两个工步在一套落料模上完成（图3）。技术要点：⑴要重点设计两个工步的落料位置和先后顺序，既要保证废料的顺利下滑，又要保证工步一完成后板料的刚性，以确保工步二的正常送料；⑵侧围外板本体为左右对称件，开卷落料模一般以左侧开发一套，此时需注意原材料两个面的表面质量等级一致，右侧按照左侧开卷，然后利用翻转设备翻转；⑶开卷落料废料片的收集，可作为小冲压件的毛坯利用。

图2 侧围外板本体

图3 开卷落料工艺

翼子板和门板等车身件

针对部分车身冲压件俯视图为梯形或近似梯形，例如翼子板和门板本体等(图4)，这类零件采用方料毛坯成形困难，且原材料浪费严重，以往单片落料虽可以解决成形性问题，但材料利用率偏低的问题依然无法解决。综合考虑成本和成形工艺，现推荐使用摆剪开卷落料工艺，利用通用摆剪设备即可完成梯形毛坯的开卷。

图4 翼子板和门板本体

技术要点：⑴根据零件形状，合理选择摆剪角度，通用摆剪设备最大摆剪角度一般为±40º；⑵摆剪排样为梯形正反叠加，通常分奇偶堆垛，奇数垛为左件（图5）；⑶设计阶段根据CAE分析得出摆剪角度，后期根据拉延模调试结果，摆剪角度更改方便。

图5 奇偶堆垛方式

发动机盖和仪表台横梁等车身件

发动机盖和仪表台横梁等车身件，通常前后轮廓为弧形且平行，两侧为直线轮廓，如图6所示。

图6 发动机盖轮廓线

上述类型零件的落料排样设计，可统筹考虑企业车型零件弧形半径参数，建立标准化体系，开发标准化弧形刀开卷落料模具，以涵盖不同弧度的零件毛坯，同时提高工装通用性并降低企业模具开发成本。

技术要点：重点关注部分宽度较小的弧形零件（如前后保险杠），往往其开卷步距较小，单片开卷不能满足设备要求，可考虑同时开卷2片，采用奇偶堆垛。

C形、L形等结构件

C形和L形等结构件在轿车车身上较为典型，像A柱、C柱的加强板和内板多为此类型零件（图7），其形状不太规则，采用方料成形困难且浪费严重，需要设计随形落料片。

图7 C形件

传统落料片工艺设计为方料单片落料，仅解决成形性问题，生产效率和原材料浪费无法消除，增加车身制造成本。

针对上述未解决的工艺缺陷，结合开卷落料线的应用，现工艺采用嵌套式工艺排样（图8），合理利用单件废料区板料，将两片板料合并在一起得到较规则的形状，通过两个工步开发开卷落料模，实现生产效率和材料利用率提升兼得的效果。

图8 嵌套式工艺排样

技术要点：⑴嵌套式落料排样，开卷落料过程中两片毛坯同时完成剪切，第一片毛坯的输送通过皮带机，第二片毛坯因前后无皮带机接触，也无动力输送，因此在模具设计时考虑增加动力源（气缸或磁性滚轮），因成本考虑通常选用气缸推料，气缸因响应速度慢，故在设计时需重点考虑与生产节拍的匹配；⑵工步一剪切位置需考虑工步二气缸的安装位置，必须保证气缸安装点在板料上的平衡，实现板料的连续直线传送。

优缺点分析

对常见类型轿车车身件落料排样设计和技术要点进行分析和总结，可得到表1所示内容。

表1 不同落料排样设计的优缺点

结束语

通过对轿车车身常规类型冲压件的梳理，根据不同的成形性特点和制件形状，另外兼顾企业的投资能力和车型年产量，合理选择与之适应的落料排样显得尤为重要，不仅可以找到成本与效率的最佳平衡点，也能得到与之匹配的产品质量，为企业更好发展在冲压工艺方面出一份微薄之力。