激光切割技術(shù)在模具開(kāi)發(fā)及沖壓件生產(chǎn)中的應(yīng)用

激光切割技術(shù)是一種比較先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，在模具開(kāi)發(fā)、新產(chǎn)品試制件的提樣以及沖壓件的小批量生產(chǎn)方面都發(fā)揮著非常重要的作用，可以部分替代產(chǎn)量較小的沖孔落料、修邊模具，能夠有效降低汽車企業(yè)的生產(chǎn)成本和模具開(kāi)發(fā)成本。相對(duì)于沖壓件生產(chǎn)而言，激光切割技術(shù)是一種先進(jìn)的、較前沿的切割工藝，能夠大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，目前在汽車企業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì)相當(dāng)明顯。

激光切割技術(shù)及設(shè)備

激光是一種高亮度、方向性好以及單色性好的相干光，聚焦后的激光束照在任何堅(jiān)硬的材料上都將產(chǎn)生上萬(wàn)度的高溫，通過(guò)激光束照射到工件表面時(shí)釋放出的能量使材料融化并蒸發(fā)，以達(dá)到切割和雕刻的目的。激光設(shè)備具有精度高、切割速度快、不局限于切割圖形限制、可自動(dòng)排版節(jié)省材料、切口平滑且加工成本低等特點(diǎn)，逐漸改進(jìn)后或取代傳統(tǒng)的切割工藝設(shè)備。

激光切割設(shè)備作為一種新型的工具越來(lái)越成熟地運(yùn)用到各種行業(yè)，特別是汽車工業(yè)的興起讓它的運(yùn)用更加廣泛。激光切割機(jī)主要由激光器、光路及驅(qū)動(dòng)、支承光路的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成的主機(jī)、冷卻系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、電源和控制系統(tǒng)組成。目前，主流汽車企業(yè)使用的大多是5軸激光切割機(jī)(見(jiàn)圖1)。

激光切割技術(shù)在模具開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

在模具開(kāi)發(fā)中，從CAE分析的整體應(yīng)用水平來(lái)看，尚不能達(dá)到100%的模擬仿真。CAE軟件模擬不能準(zhǔn)確計(jì)算出沖壓件在實(shí)際開(kāi)發(fā)中的反彈量，在分析過(guò)程中對(duì)壓機(jī)、板料、修邊方式、整形角度、頂桿數(shù)量和頂桿壓力等實(shí)際參數(shù)不能進(jìn)行全部仿真，與真實(shí)情況有一定的出入。因此，一些采用高強(qiáng)度鋼板的類似梁類件上實(shí)施的反彈補(bǔ)償方案往往與實(shí)際制件反彈量不符，這時(shí)需要對(duì)模具進(jìn)行補(bǔ)焊加工整改，而測(cè)算回彈量補(bǔ)償?shù)臄?shù)值就需要使用激光切割機(jī)進(jìn)行。在實(shí)際操作中的具體方法如下：

1.拉延模生產(chǎn)出拉延件，采用激光切割機(jī)對(duì)拉延件進(jìn)行分段切割(見(jiàn)圖2)，然后進(jìn)行檢測(cè)。

2. 上檢具進(jìn)行反彈量測(cè)算(見(jiàn)圖3、圖4)，以此測(cè)算結(jié)果計(jì)算回彈補(bǔ)償量，然后對(duì)凹模鑲塊進(jìn)行補(bǔ)焊加工，凸模對(duì)應(yīng)進(jìn)行修整，通過(guò)拔模角角度的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)制件回彈的控制。

通過(guò)上述方法，可以減少模具重復(fù)補(bǔ)焊的次數(shù)，提高模具一次整改的合格率，降低了模具刀塊報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了模具成本，減少補(bǔ)焊造成的對(duì)模具使用壽命的影響，提高了制件精度和符合率。

激光切割技術(shù)在沖壓件生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.在快速成形件中的應(yīng)用

激光切割技術(shù)在模具試制階段的作用，是替代修邊沖孔模具和落料模具，使得試制廠家不需要開(kāi)發(fā)落料與修邊沖孔的模具工裝，利用激光切割技術(shù)提供快速成形樣件，用于汽車主機(jī)廠裝車驗(yàn)證。此應(yīng)用可避免生產(chǎn)中采用的鉗工手工修邊、火焰切割和人工鉆孔等產(chǎn)生的制件精度差和表面變形等缺陷，同時(shí)也可以大大縮短車型開(kāi)發(fā)周期，從而便于加快汽車主機(jī)廠新產(chǎn)品的推陳出新。激光切割的工件如圖5所示。切割件進(jìn)行白光掃描檢測(cè)如圖6所示，切割件上檢具檢測(cè)如圖7所示。

2.在小批量車型中的應(yīng)用

模具成本在汽車企業(yè)的研發(fā)成本里占據(jù)著很大的比重，如何節(jié)約模具成本，實(shí)現(xiàn)資源的可重復(fù)利用，提高企業(yè)盈利能力，成為主機(jī)廠積極尋求的內(nèi)容。激光切割技術(shù)的出現(xiàn)，適時(shí)地替代了落料、修邊沖孔等正式模具，有效節(jié)約了模具開(kāi)發(fā)的成本。例如，某公司在新能源汽車的開(kāi)發(fā)中大量使用了激光切割技術(shù)，開(kāi)發(fā)部分拉延翻整類正式工裝時(shí)的單車成本非常低。

當(dāng)車型產(chǎn)量特別大時(shí)，生產(chǎn)達(dá)到了一定的規(guī)模，如日產(chǎn)量超過(guò)1500臺(tái)，從穩(wěn)定性和成本考慮采用模具生產(chǎn)則更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

結(jié)語(yǔ)

激光切割技術(shù)正以成熟的加工效率和加工精度得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在模具回彈整改、快速成形件提樣和小批量件生產(chǎn)上都體現(xiàn)出了自己的優(yōu)勢(shì)，如：可替代正式工裝，減少了模具數(shù)量，節(jié)約模具開(kāi)發(fā)成本，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，提升汽車廠效率，縮短新車型開(kāi)發(fā)周期，給模具反彈整改提供了幫助，節(jié)約了整改時(shí)間，提升了模具和沖壓件精度。同時(shí)，激光切割技術(shù)作為一種新型替代模具結(jié)構(gòu)，對(duì)各種模具替代性強(qiáng)，能夠降低單個(gè)車型非大批量生產(chǎn)時(shí)的工裝設(shè)備投入，其干凈、衛(wèi)生、環(huán)保、高質(zhì)量和低成本受到各汽車企業(yè)的青睞，其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是成本更低、適應(yīng)性更強(qiáng)、效率更高且使用范圍更廣。