汽車整車制造沖壓生產工藝流程探析

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摘要：現代生產技術的極大發展，帶動了汽車車身外覆蓋件生產技術的日新月異，沖壓廠生產線的規范化也日益完善，大大提高了勞動生產率，減輕了勞動負擔，具有重要的技術意義和經濟價值。本文針對沖壓件生產的流程進行了詳細講解，包含前期的準備工作如材料的送貨、檢查，到實際生產中的上料、生產、檢驗、返修等，規范了沖壓廠生產過程中的一些基本操作。

關鍵詞：沖壓生產；工藝流程；汽車制造；拆垛；模具；成形

通常汽車整車制造基地的沖壓廠需配置較大規模的設備。目前新建設的基地一般拉延工序均需具備20000kN的能力，這是因為汽車側圍面積較大，拉延深度較深，在小面積小噸位的沖床上根本無法生產。沖壓件的生產流程首先從材料的管控開始，來料后會先簡單對材料進行檢查，然后對材料進行擺剪或落料。當生產計劃需要時將準備好的落料件送往生產線的拆垛臺，然后經過清洗機清洗、涂油機噴灑油霧，就可進入模具沖壓了。經過4序模具沖壓后，進入檢驗環節，不合格的零件進行返修，合格的零件入庫。

1材料材質與落料

1.1鋼板材料材質種類

鋼板的材質有很多種，比較常見的有冷軋低碳鋼，高強度鋼、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，數值越高，鋼板的延展性能越好，越適用于深拉延，比如側圍、后地板、車門內板等零件的材料。高強度鋼根據元素結構不同可分為很多種，比如無間隙原子高強度鋼、烘烤硬化鋼、雙相鋼、碳素結構鋼。無間隙原子高強度鋼在超低碳鋼中加入一定量的磷，利用磷的固溶強化作用提高鋼的強度，由于鋼中元素的固溶強化和無間隙原子的微觀結構，這種鋼既具有高強度，又具有非常好的冷成形性能，通常用來制作需要深沖壓的復雜部件。例如FE車型左右后縱梁本體、FE左右后車門外板上加強板、FE-1后圍外板。烘烤硬化鋼（BH鋼）是指采用特定的化學成分和生產工藝使鋼板中固溶一定C、N原子，鋼板在交貨狀態下具有較低屈服強度，沖壓成形后，進行涂漆烘烤時屈服強度增加一定值的一種新型高效汽車用鋼。BH鋼可以提高汽車外板的抗凹陷性，同時又具有良好的成形性能。例如FE車型左右翼子板、四門外板。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構件用的較多，但是價格也會稍微增加。碳纖維材料由于加工工藝十分復雜，所以價格十分昂貴。當然它的性能也是極好的，但是一般是跑車才能有機會使用到這種材料。

1.2擺剪落料生產方式

原材料的存取并非是一張張的料片進行存取，而是一卷卷的卷料進行存儲，如圖1所示。當需要剪切材料時，將卷料放入生產線，使用設備將卷料展開，如圖2所示。在生產線的前方會有一個很長很深的坑，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所持有的彎曲慣性。如果材料作為外板件材料，那么首先會經過清洗機（圖3），然后再進行擺剪或是通過模具落料，最后在線尾堆垛。生產出來的材料形狀并不統一，有正方形，有多種尺寸的長方形，一般是靠擺剪完成。異形板料則一般通過模具落料完成，如圖4、圖5所示。由于整車廠生產任務較重，擺剪落料線可能會搬遷到材料廠家進行落料生產，由材料廠家負責將完成的擺剪落料件送往整車沖壓廠。

2沖壓件主要生產流程

沖壓件生產流程主要包含材料到貨統計、線首單元準備、模具沖壓成形、零件檢驗及返修幾方面。

2.1材料到貨統計

擺剪落料后的鋼板材料從廠家送到整車沖壓廠后，首先進行卸貨管理，統一由生產物流部材料收貨員進行統計確認到貨數量，沖壓廠內部則另外有一人進行材料使用統計。先送來的材料先安排生產，后送來的材料后安排生產。在材料上方放一塊標識牌，如圖6所示，綠色標識牌（寫有“出庫”）表示先使用該包材料，黃色標識牌（寫有“待出庫”）表示暫不使用該包材料，做到先進先出管理。

2.2線首單元準備

當生產計劃下達時，將材料吊往拆垛臺，然后進行定位、拆包。當線首端拾器在抓取1號拆垛臺上的零件時，2號拆垛臺屬于準備狀態，先將2號拆垛臺開出，進行材料更換準備，再將2號拆垛臺開進去，完成材料切換。當1號拆垛臺上的材料用完后，只要操作機器人將端拾器轉個180°方向，即可抓取2號拆垛臺上的材料，效率高，浪費時間少，如圖7所示。材料被抓取到皮帶機上后，會被送往清洗機和涂油機，如圖8、9所示。清洗機的主要作用是清洗材料。我們知道汽車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，不然沖壓件表面會出現坑包，導致返修甚至報廢。外板件材料一定要經過清洗機，但是內板件材料就不需要經過清洗機。涂油機的作用是在材料表面噴上一層油膜，可以起到潤滑、冷卻的作用。內板件的拉延程度往往都是較深的，所以需要噴油膜進行潤滑，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，由零件質量情況而定，沒有內外板之分。

2.3模具沖壓成形

經過清洗機和涂油機后，零件會被機器人抓取到模具上，如圖10所示，進行第一次沖壓，從而形成一個拉延件，初具零件形狀規模，然后再被機器人抓取到下一個模具上，再次進行沖壓，連續3~5次后，零件完成沖壓，成品件完成。機器人的抓取方式有多種，主要看該生產線的設計，不同的設計可以有不同的機械臂，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。后一種方式可以節省不少時間。一般的沖壓生產線至少由4臺壓機組成一條完整的生產線，因為一般的沖壓件由4序模具完成沖壓工作。然而有些復雜的沖壓件設計上會有5序，所以一條5臺壓機的生產線也是必要的。在模具沖壓工作中，一般第一序是拉延，負責完成零件的初步成形；后面幾序就是沖孔、整形、翻邊、切斷等，沒有嚴格的先后順序之分，按照設計上進行排序，如圖11所示。

2.4零件檢驗及返修

當生產線上的模具都壓完后，零件會被送到線尾的輸送臺上，輸送皮帶機兩側有監控員進行檢查零件。生產線線尾必定安排有班組的監控員，負責監控零件的質量，100%每個零件進行檢查，若零件太大，則可分區域對零件進行檢查，確認零件合格后進行裝箱入庫。若零件出現質量問題，則會安排送到返修工那里進行返修，返修合格后再入庫。如圖12所示。下面簡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，防止零件敲打過頭。銼刀是用于將不平整的表面銼平整，而后再用拋光機和拋光紙將表面打磨光滑。必要時零件需使用焊機進行焊接，如圖13所示。由于沖壓廠換模具比較麻煩，所以每批次生產零件的數量都較大，少則500件，多則2000件,所以每批次生產零件必須確保首件為合格件。若整車生產廠家對零件尺寸檢查的手段是檢具時，每批次零件生產前的首件都要上檢具，并填寫檢驗單，當然更先進的廠家會使用藍光掃描設備對零件表觀尺寸進行測量。

3總結

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

參考文獻：

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[2]盧險峰.沖壓工藝模具學[M].北京：機械工業出版社，1998.

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[4]周天瑞.汽車覆蓋件沖壓成形技術[M].北京：機械工業出版社，2000.

作者:袁凱凱 單位:浙江吉潤汽車有限公司