汽车整车制造冲压生产工艺流程探析

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摘要：现代生产技术的极大发展，带动了汽车车身外覆盖件生产技术的日新月异，冲压厂生产线的规范化也日益完善，大大提高了劳动生产率，减轻了劳动负担，具有重要的技术意义和经济价值。本文针对冲压件生产的流程进行了详细讲解，包含前期的准备工作如材料的送货、检查，到实际生产中的上料、生产、检验、返修等，规范了冲压厂生产过程中的一些基本操作。

关键词：冲压生产；工艺流程；汽车制造；拆垛；模具；成形

通常汽车整车制造基地的冲压厂需配置较大规模的设备。目前新建设的基地一般拉延工序均需具备20000kN的能力，这是因为汽车侧围面积较大，拉延深度较深，在小面积小吨位的冲床上根本无法生产。冲压件的生产流程首先从材料的管控开始，来料后会先简单对材料进行检查，然后对材料进行摆剪或落料。当生产计划需要时将准备好的落料件送往生产线的拆垛台，然后经过清洗机清洗、涂油机喷洒油雾，就可进入模具冲压了。经过4序模具冲压后，进入检验环节，不合格的零件进行返修，合格的零件入库。

1材料材质与落料

1.1钢板材料材质种类

钢板的材质有很多种，比较常见的有冷轧低碳钢，高强度钢、镀锌板、铝合金板、碳纤维材料。冷轧低碳钢用的较为普遍，分为DC01~DC07，数值越高，钢板的延展性能越好，越适用于深拉延，比如侧围、后地板、车门内板等零件的材料。高强度钢根据元素结构不同可分为很多种，比如无间隙原子高强度钢、烘烤硬化钢、双相钢、碳素结构钢。无间隙原子高强度钢在超低碳钢中加入一定量的磷，利用磷的固溶强化作用提高钢的强度，由于钢中元素的固溶强化和无间隙原子的微观结构，这种钢既具有高强度，又具有非常好的冷成形性能，通常用来制作需要深冲压的复杂部件。例如FE车型左右后纵梁本体、FE左右后车门外板上加强板、FE-1后围外板。烘烤硬化钢（BH钢）是指采用特定的化学成分和生产工艺使钢板中固溶一定C、N原子，钢板在交货状态下具有较低屈服强度，冲压成形后，进行涂漆烘烤时屈服强度增加一定值的一种新型高效汽车用钢。BH钢可以提高汽车外板的抗凹陷性，同时又具有良好的成形性能。例如FE车型左右翼子板、四门外板。镀锌板是钢板表面镀一层锌，可以起到更好的防锈效果，一般外覆盖件和重要的结构件用的较多，但是价格也会稍微增加。碳纤维材料由于加工工艺十分复杂，所以价格十分昂贵。当然它的性能也是极好的，但是一般是跑车才能有机会使用到这种材料。

1.2摆剪落料生产方式

原材料的存取并非是一张张的料片进行存取，而是一卷卷的卷料进行存储，如图1所示。当需要剪切材料时，将卷料放入生产线，使用设备将卷料展开，如图2所示。在生产线的前方会有一个很长很深的坑，让材料反方向自然下坠，这样是为了矫正材料在卷料保持时所持有的弯曲惯性。如果材料作为外板件材料，那么首先会经过清洗机（图3），然后再进行摆剪或是通过模具落料，最后在线尾堆垛。生产出来的材料形状并不统一，有正方形，有多种尺寸的长方形，一般是靠摆剪完成。异形板料则一般通过模具落料完成，如图4、图5所示。由于整车厂生产任务较重，摆剪落料线可能会搬迁到材料厂家进行落料生产，由材料厂家负责将完成的摆剪落料件送往整车冲压厂。

2冲压件主要生产流程

冲压件生产流程主要包含材料到货统计、线首单元准备、模具冲压成形、零件检验及返修几方面。

2.1材料到货统计

摆剪落料后的钢板材料从厂家送到整车冲压厂后，首先进行卸货管理，统一由生产物流部材料收货员进行统计确认到货数量，冲压厂内部则另外有一人进行材料使用统计。先送来的材料先安排生产，后送来的材料后安排生产。在材料上方放一块标识牌，如图6所示，绿色标识牌（写有“出库”）表示先使用该包材料，黄色标识牌（写有“待出库”）表示暂不使用该包材料，做到先进先出管理。

2.2线首单元准备

当生产计划下达时，将材料吊往拆垛台，然后进行定位、拆包。当线首端拾器在抓取1号拆垛台上的零件时，2号拆垛台属于准备状态，先将2号拆垛台开出，进行材料更换准备，再将2号拆垛台开进去，完成材料切换。当1号拆垛台上的材料用完后，只要操作机器人将端拾器转个180°方向，即可抓取2号拆垛台上的材料，效率高，浪费时间少，如图7所示。材料被抓取到皮带机上后，会被送往清洗机和涂油机，如图8、9所示。清洗机的主要作用是清洗材料。我们知道汽车的外覆盖件表面都是光滑的，所以确保材料表面的清洁度尤为重要，不然冲压件表面会出现坑包，导致返修甚至报废。外板件材料一定要经过清洗机，但是内板件材料就不需要经过清洗机。涂油机的作用是在材料表面喷上一层油膜，可以起到润滑、冷却的作用。内板件的拉延程度往往都是较深的，所以需要喷油膜进行润滑，而部分外板件由于某些位置拉延也较深，所以部分外板件也需要涂油。所以是否涂油，由零件质量情况而定，没有内外板之分。

2.3模具冲压成形

经过清洗机和涂油机后，零件会被机器人抓取到模具上，如图10所示，进行第一次冲压，从而形成一个拉延件，初具零件形状规模，然后再被机器人抓取到下一个模具上，再次进行冲压，连续3~5次后，零件完成冲压，成品件完成。机器人的抓取方式有多种，主要看该生产线的设计，不同的设计可以有不同的机械臂，零件抓取方式也可以不同。有一种6轴方式是早前一序模具上抓取零件后需旋转180°再放到下一序模具上，而有一种7轴的方式是早前一序模具上抓取后平移到后一序模具上。后一种方式可以节省不少时间。一般的冲压生产线至少由4台压机组成一条完整的生产线，因为一般的冲压件由4序模具完成冲压工作。然而有些复杂的冲压件设计上会有5序，所以一条5台压机的生产线也是必要的。在模具冲压工作中，一般第一序是拉延，负责完成零件的初步成形；后面几序就是冲孔、整形、翻边、切断等，没有严格的先后顺序之分，按照设计上进行排序，如图11所示。

2.4零件检验及返修

当生产线上的模具都压完后，零件会被送到线尾的输送台上，输送皮带机两侧有监控员进行检查零件。生产线线尾必定安排有班组的监控员，负责监控零件的质量，100%每个零件进行检查，若零件太大，则可分区域对零件进行检查，确认零件合格后进行装箱入库。若零件出现质量问题，则会安排送到返修工那里进行返修，返修合格后再入库。如图12所示。下面简介返修及其主要工具。榔头主要用于敲打零件，若零件有坑包，则用榔头敲击；而垫铁则是需要垫在敲打零件的反面，防止零件敲打过头。锉刀是用于将不平整的表面锉平整，而后再用抛光机和抛光纸将表面打磨光滑。必要时零件需使用焊机进行焊接，如图13所示。由于冲压厂换模具比较麻烦，所以每批次生产零件的数量都较大，少则500件，多则2000件,所以每批次生产零件必须确保首件为合格件。若整车生产厂家对零件尺寸检查的手段是检具时，每批次零件生产前的首件都要上检具，并填写检验单，当然更先进的厂家会使用蓝光扫描设备对零件表观尺寸进行测量。

3总结

冲压生产线是整车工厂的第一道工序，做好冲压件的质量管理，才能确保整车的品质保证。只有冲压件的精度合格，焊装出的车身精度才能合格，总装的装配精度才能达标，所以冲压就是整车品质保证的根源。想要做好冲压厂的管理，想要做好冲压件的品质保证，就要做好冲压厂工作中的每一序工作，包括材料、生产、检查、返修等等。所以必须要做到精益生产，精益求精。

参考文献：

[1]陈剑鹤.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]卢险峰.冲压工艺模具学[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3]李硕本，李春风，郭斌.冲压工艺工艺理论与新技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[4]周天瑞.汽车覆盖件冲压成形技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者:袁凯凯 单位:浙江吉润汽车有限公司