汽車門檻沖壓及輥壓工藝對比

汽車門檻沖壓及輥壓工藝對比

安徽江淮汽車股份有限公司技術中心
楊 雪 王淑俊 孫連福 崔禮春
《金屬加工（冷加工）》2017年

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)競爭日益激烈，同時，節(jié)能減排及輕量化的要求越來越高，各大主機廠圍繞如何降低生產成本、提高生產效率以及車身輕量化進行了各種探索,積極進行產品結構調整，以適應市場變化。除了采用輕量化材料、改進汽車部件結構外，使用先進的制造工藝也是實現(xiàn)汽車輕量化最有效的途徑，輥壓工藝就是其中之一。

本文以汽車門檻加強板為例，與傳統(tǒng)的沖壓工藝進行對比，探索新工藝應用的可能性，為新制造技術的應用做好積累，以提高材料利用率，降低沖壓件生產成本，形成有企業(yè)特色、滿足市場要求的工藝配置。

一、門檻加強板產品特征
某車型左/右側圍門檻加強板采用高強度鋼板產品（見圖1），其厚度大約為1.2～1.5mm，材料屈服強度σs＝420～550MPa，抗拉強度σb≥780MPa。由圖1可見斷面較為規(guī)整，既可用常規(guī)沖壓工藝生產，也符合輥壓工藝對產品的要求。

采用沖壓工藝生產門檻加強板時，產品特征只需滿足成形深度、R角尺寸、是否存在負角等常規(guī)工藝需求；采用輥壓工藝生產門檻加強板則對產品特征有特殊需求，如產品底面成形面、成形凸臺、法蘭邊尺寸及切邊線均需滿足輥壓生產工藝要求。





二、門檻加強板沖壓生產技術

1、沖壓工藝設備
在壓力機上采用沖壓模具生產汽車門檻加強板是常規(guī)的制造工藝。

如圖2所示，典型的沖壓工藝有4道工序：第一序是落料同時沖孔，第二序是將料片預成形，第三序是第二次成形，第四序是沖孔。



門檻加強板沖壓生產工藝流程

常規(guī)冷沖壓工藝生產門檻加強板作業(yè)工序較多，可選擇在自動化線使用機械手生產，如圖3所示，也可采用手工作業(yè)。



門檻加強板自動化生產線

2、沖壓生產特點

沖壓工藝生產時材料利用率較低，產生廢料多；作業(yè)工序較多，如果不采用自動化生產線，工序間不適用機械手，則需要8～10名操作員，勞動強度大，單班產量也相對較低；根據(jù)材料強度的不同，模具壽命在15萬～30萬沖次，適合小批量生產，而且模具維護相對復雜；開發(fā)的門檻模具也只針對單一車型，無法與其他車型共用模具。沖壓工藝生產高強鋼門檻加強板易回彈，面差不容易控制，模具調試難度大。

三、門檻加強板輥壓生產技術

輥壓成形是以若干對輥輪為成形工具，隨著輥輪的旋轉運動，將帶鋼向前送進的同時順次進行成形，以獲得所需斷面形狀的一種加工方法，輥壓成形示意圖如圖4所示。輥壓工藝在汽車行業(yè)的應用呈逐年上升的趨勢。一般的輥壓生產廠配置有輥壓、拉彎、沖壓和焊接等工藝生產線，輥壓線可與多種工藝過程結合，組成不同用途的連續(xù)化生產線。



輥壓成形示意圖

如圖5所示，輥壓工藝生產門檻加強板的流程為：輥壓在線沖孔→輥壓斷面成形→輥壓定長切斷→底面及法蘭邊成形→沖切法蘭邊+沖孔。



門檻加強板輥壓生產工藝流程

輥壓生產線配置如圖6所示。



門檻加強板輥壓生產線

1、輥壓在線沖孔
輥壓生產線采用卷料進行生產，將卷料放置在卷料架上，配合輥輪滾動速度，供給輥壓原材料，滿足進料要求。為保證輥壓線的連續(xù)生產，避免停機穿料，在一卷帶鋼輥壓完成，新的帶鋼放置在卷料架上后，將上一卷帶鋼的料尾與下一卷帶鋼卷料的料頭連接處切齊處理，使用接料焊機進行焊接。料帶通過伺服送料機，送入輥壓成形機組前的沖床上，利用在線沖孔模具在線同步沖出門檻件上的部分孔。

2、輥壓成形
成形機組是輥壓生產線的核心結構。根據(jù)不同輥壓件的斷面形狀，配置不同組數(shù)的輥輪，將所需輥輪固定在成形機組上，48段、28段等不同配置，帶料在數(shù)組輥輪的作用下，被逐漸成形至設計斷面。

門檻加強板在70軸32段滾壓線生產，將輥輪放置在輥輪架上，成形機組配置有電機、減速機，并配合萬向軸與齒輪箱傳動各輥壓軸，輥壓軸帶動輥輪運動，將帶料輥壓成所需斷面。成形機組線速度為0～12m/min，速度可以調節(jié)，生產時速度一般控制在6～8m/min，對于配備有快速換模裝置的成形機組，整線輥輪切換最短時間只需20min。

輥壓機組連續(xù)生產，在機組端頭配置有切斷機，根據(jù)輥壓門檻加強板的產品特征開發(fā)輥壓定長切斷模，通過切斷裝置將連續(xù)輥出的件等距切斷，以滿足下道生產工序；切斷機切斷產品時可快速起動，并維持與作業(yè)線速度同步，完成切斷動作后可以快速復位。在切斷機有矯直工位，切定長之前用矯直輪矯直門檻。切斷后的輥壓件落在收集臺架上，方便碼放。

3、成形及沖切工序
輥壓出的門檻件需要經過進一步整形及沖孔、修邊，首先用底板及法蘭邊成形模在沖床上成形，然后用沖切模沖切法蘭邊及其他產品孔。最終生產出的門檻件產品在檢具上進行檢驗，判定合格與否。

輥壓生產的特點是：材料利用率高，可達到93%左右；產品連續(xù)生產，單班產量高，操作人數(shù)少，一條生產線只需要2名操作者即可，生產效率高；輥輪壽命在50萬次以上，適合大批量生產，且輥輪維護簡單；不同項目門檻斷面基本相同時，可以共用輥輪，降低開發(fā)投資費用。輥壓工藝生產高強鋼門檻回彈小、精度容易控制。