汽车板材加工工艺研究

孙建锋 刘辉

摘 要：鈑金制造行业涉及企业生产和生活的多个领域，随着科技进步，出现了多样化的加工设备（如：数控剪板机、数控折弯机、平板激光切割设备等），所生产的产品质量、效率也大大提升;本文结合实际生产，对汽车钣金件制造和加工过程进行研究分析，并提出优化改进思路。

关键词：钣金制造;加工工艺;精益生产

前言

钣金为一种加工工艺，应用于各行各业，主要是薄板金属（通常为6mm以下）一种冷加工工艺，包括剪板下料、冲压、切割、折弯、焊接、成型等，主要应用于汽车车身外蒙皮（如：前后保险杠）[1]。由于汽车钣金件的外观造型复杂且存在多样化，在企业生产制造过程中，有多次下料、冷切割/热切割、压制成型问题;如何达到高质高效生产，和加工工艺路线的选择紧密相关。

一 汽车钣金加工工艺基础

1.1汽车钣金加工材料选择

汽车钣金加工的产品一般为外覆盖件类、加强件类等产品，因此在原材料的选择中十分关键。既要满足汽车功能强度需求，也要把加工过程做到最简化，成本最低。

汽车车身外蒙皮覆盖件类，为装饰性外漏件，终端客户可直接看到，且对防腐蚀要求较高，因此通常选择热镀锌钢板;汽车内部钣金件，一般起到密封、固定内饰件等作用，不外漏，因此在原材料选择时使用冷卷板;

1.2汽车钣金加工中常见特征

1.2.1 孔

在钣金产品中，去除板料部分材料的方法，形成的贯穿特征;有正圆、椭圆、长圆孔、矩形孔，外观形状不规则的孔等;

1.2.2 折弯

利用折弯机设备，将平板类物料一个或多个边加工成一定角度的过程;汽车钣金件中多为90度折弯，但也有其他角度的折弯;主要用于定位、支撑、避让、加强等[2];

1.2.3 凸包成型

利用压力机和对应模具将平板物料进行冲压，使板料表面凸起或凹陷成一定形状的工艺方法;

1.2.4 包边

一种将两个零件上由冲压产生的翻边通过压力机和对应模具压平后，使两个零件连接在一起的工艺;主要用于汽车前围翻转灯框、后保险杠等内外板结构类蒙皮件制作;

1.3 汽车钣金加工中工艺术语

1.3.1 下料

板料通过开卷机、剪板机、平板激光等设备冲切、割制为小料片的过程，即为备料。

1.3.2 成型

将剪板机、激光等下料设备所切割的一定尺寸板料，通过压力机设备、对应的模具、折弯机等设备进行加工，最终使板料外观变形，变成多种符合要求的复杂形状[3]。

1.3.3 整型

将成型后的板料表面不平整或边缘角度不到位部位使用冲压设备、折弯设备再次进行整平修整到位的过程，使钣金件符合使用要求。

1.3.4 组装

将两个或多个零件装配到一起的过程。

二 汽车钣金加工设备简介

2.1 汽车钣金加工过程中常用的装备

在策划钣金制作过程的全流程中，需结合实际，参考很多因素，比如产品的结构、每批次生产的量/预计总生产量、质量特性要求等[4]。

2.2 常用装备的加工特点及性能

2.2.1 开卷机

对企业买来的整卷包装好的板材类原材料进行开卷，根据下一道工序需求，用合理的大小尺寸设定参数，进行剪切成一定尺寸的板料;仅能制作外形规则的产品，精度一般，效率高;

2.2.2 剪板机

对开卷机下料的大板幅板料进行剪切，制作成汽车车身上使用的小件物料;仅能制作外形规则的产品，精度一般，效率高;

2.2.3 平板激光切割设备

对汽车车身使用的外形比较复杂、形状不规则物料切割制作，设备加工柔性化高;最终切割制作的物料，外形尺寸精度高，加工速度快;

2.2.4 压力机（冲压设备）

主要用于生产汽车车身外蒙皮覆盖件产品（如：汽车前杠、后杠、前围中蒙皮、前后围顶蒙皮等）;适用于单一产品大批量生产，质量高，效率一般，单件产品成本高;

2.2.5 三维激光切割设备

主要用于对汽车车身外蒙皮覆盖件内外轮廓切割制作（如：修饰冲压件边缘、切割冲压件表面安装孔等），设备加工能力强;由于切割过程涉及到程序的调整优化、切割胎具精度、来料一致性等较多因素，制作的产品精度一般，但相对于全序冲压件来说，单件成本低;

2.2.6 折弯机

主要用于对平板类物料进行折弯加工（如：汽车过道封板制作）;生产制作的物料尺寸精度高，加工速度快，可同时加工多个产品物料[5];

三 汽车钣金设计优化

3.1 汽车钣金件设计

汽车钣金件的工艺性指的是：产品物料在下料、冲压切割、折弯、冲压成型过程中的制造加工复杂程度。在汽车钣金件的开发设计时，都应该考虑钣金物料的工艺性，确保使用的原材料最少，加工过程中的工序最少，生产的物料质量一致性高，尺寸满足要求。

3.2 汽车钣金件设计改进

在钣金件开发设计时，必须结合工艺、生产人员确定制造的难易问题。

3.2.1 结构简单准则

钣金件的外轮廓对下料影响：应规避复杂形状，越简单，下料可采用的设备越多，可减少高精端设备的使用，降低制造费用，采用平板激光切割的轮廓越少，如直线优于曲线，圆孔优于椭圆等。

3.2.2 节省材料准则

在设计的过程中，对板材或零件的外形应该统一考虑，优化结构。在不影响钣金件功能的条件下，修改或调整外轮廓形状，使钣金件在下料时可以更加紧凑的排版，从而提升原材料利用率，如下图所示。

3.2.3 成型模具简单准则

在选择使用冲压落料成型加工时，应考虑落料成型的工艺性，钣金件边缘需要进行圆角R过渡，且要使各圆角半径都一致，同时能提升模具的通用性，降低模具投入费用。

3.2.4 强度足够准则

在进行折弯加工时，带斜边或孔部位应避免折弯应力变形区域，从而避免折弯变形问题，同时应考虑孔到边缘距离和孔与孔间距，从而避免折弯开裂和折弯变形问题。

四 结论

本文以汽车钣金基础知识，常见加工设备，设计优化为切入点，分析了钣金制作工艺中常见的问题和优化方案。钣金的设计方案是影响钣金下料工艺的一个重要因素，优良的开发设计方案不但能提高生产效率、质量，同时能提升内外部客户满意度，提升产品竞争力。

参考文献：

[1]王爱珍.钣金加工技术[M].机械工业出版社，2008：36-38

[2]郭武龙.现代钣金加工技术[M] .广州：华南理工大学出版社，2014.[4]社 ，2014：49-53，108，136

[3]梁炳文.钣金冲压工艺手册[M].北京：国防工业出版社，1989：23-24

[4]王玲兰.基于粗放流程的汽车铰链生产计划系统设计与开发[D].合肥：合肥工业大学，2012：2-5

[5]American Chemical Society Spring Meeting. Biofuels and city air： a marginal effect.[J]. Service Robert F.  Science. 2012（6079）

作者简介：

孙建锋，性别，出生年（1989），籍贯（河南三门峡卢氏县），民族（汉族），职称（助理工程师），学历（本科），学士学位，研究方向（从事汽车钣金件焊接、零部件加工工艺研究、车身结构优化、质量管理方面的研究）.