激光切割技术应用于冲压行业及发展趋势.doc

激光切割技术应用于冲压行业及发展趋势1 行业背景目前，中国成为全球最大的汽车消费市场，中国的汽车行业正面临着机遇与挑战。外资品牌、合资品牌的车型不断向中低端渗透，不断在压缩自主品牌的市场份额和利润空间，自主品牌的生存和发展遇到极大的挑战；另一方面，面对国家对汽车行业的支持和国内巨大的消费市场，自主品牌汽车获得了千载难逢的发展机遇。国内、国际汽车企业间激烈的竞争，需要不断压缩成本，扩大利润空间。成本，成为汽车企业关注的焦点。工装设备投资占整车开发中70%80%的费用，而模具开发又占工装设备投资中的80%以上的费用。因此，降低模具投资成本，对汽车行业发展，具有非常重要的作用。2 工装模具投资结构分析(1)传统的模具生产过程中，不管是钢板模具还是铸造模具，均是全序开发。包含冲孔落料模和修边冲孔模（一般修边冲孔模具有两副），左右对称的制件如轮罩等可能还有分切模和冲孔模，占据了模具开发中1/3的费用。(2)如钢板模具中的落料冲孔模，如果先冲孔，则有可能导致模具最终生产出来的关键孔位变形；而采用冲孔落料模（两序）生产出来的冲孔件可能面临孔变形、孔毛刺、边毛刺、料边多料或者少料，如影响装车可能面临反复补焊打磨修改模具。(3)汽车研发速度加快但市场销量不大。车型开发的速度越来越快，可能一个车型开发出来不到半年，其它车企相同款式的汽车半年后已经开发出来，原有的市场已经被瓜分；或者一款车型开发出来，销量并不如预期的那么好，销量平平，如果模具全部被投下去，可能就面临工装设备的投资成本难以收回。在这种情况下，降低工装设备的投资成本，降低投资风险，提高投资收益率，就成为汽车行业的首选。即采用一种能替代模具的设备替代模具，并能长期满足各种车型普遍使用，进行低成本运作，激光切割技术就适应了这种要求应运而生。3 激光切割机激光切割技术在冲压行业中的应用(1)激光切割机的应用：激光切割机主要应用在替代冲孔落料模和修边冲孔模上，从而在模具上实现节约1副冲孔落料模，在拉伸模上实现节约2副修边冲孔模，特殊情况下，如有切角模和落料模，也可以节约下来。激光切割一般来说，能切割厚0.116.0mm的冷轧、热轧钢板，能切割铜、钢板、纸张、木材、布匹等，一般公差在0.1mm内。做支具简单、方便，更换快捷，污染小，生产成本相对较低，编制程序、校正程序快，后期出现孔偏、孔大更改简单，修边过程中一般没有毛刺。由于程序可反复使用，可以通过编制程序使激光切割机换件、继续运行，相对要求不高。可以根据生产需要和质量的要求，调整程序从而实现激光切割头的运行速度。(2)激光切割的程序提高效率的途径。如图1形状中的冲压件，则完全可以节省冲孔落料模，不用开发模具，用激光切割机直接编程直接进行切割，具体如下： 激光切割中G04X这个代码可以反复运用，这个程序是保证切割机可以保证程序在运行结束后，暂停设定的时间后再次运行程序进行切割。作为激光切割机操作员，可以利用这段暂停设定的时间，进行上下工序件，为下个制件切割作准备。这个代码能极大地提高切割过程中的效率。有时也可以通过调用子程序反复运行切割相同的制件。有时也可以通过程序图形镜像后编制程序或者阵列运行进行落料，这样一张板料可以不停地落料，提高运行程序。总之，可以通过优化编程等手段，提高激光切割的切割效率和激光切割的质量，进而提高冲压件的质量。(3)切割复杂形状的制件，需要的注意事项。运行复杂的程序之前，需要做专门的支具，并确认支具放件平稳，然后进行教导程序进行激光切割头角度的校正，俗称扳角度。扳角度关系到后期冲压件的切割质量，需要注意以下几点：a.尽量保证角度垂直于工件表面，必须保证工件与切割头没有干涉；角度过渡自然；b.不同的工件表面采用不同的切割条件，确保切割质量：采用不同的切割条件和激光功率，其切割出来的制件的效果不同。所以，操作和编程人员要针对不同的制件表面，采用不同的切割条件。一般来说，曲面形状和变化剧烈的型面要采用较低的切割速度和较低的切割功率，型面形状平缓的地方可以采用较高的功率和较快的切割速度。保证恰当的切割速度，才能保证制件定位不晃动和切割之后的制件不产生误差。如采用较高速度的切割速度，有可能保证切割之后的圆变形。c.保证制件在支具上安放平稳，支具、制件定位均不晃动。(4)激光切割的好处。激光切割机替代修边落料模和冲孔落料模的好处为：孔位调整方便，孔径变更快。模具更改冲孔位置需要重新打孔，并更换凹模套；需要考虑模具空间和冲头布置；需要考虑孔到边的距离，模具强度是否满足；需要考虑孔放在什么工序上冲压，能满足产品对其的定义要求；切割孔可以放在拉伸序后切割，也可以放在整形序之后，只需要调整程序。相比之下降低了模具钳工的劳动强度，操作简单。激光切割机修改料边简单快捷。模具更改料边需要重新补焊打磨，工作量特别大，投人大量的人力、物力：焊条、打磨片等；而激光切割程序修改料边只需要更改程序，则非常快捷简单，只需要2min。修改料边冲孔可以在整形完成后再修边冲孔，等模具把反弹等影响冲压件精度的因素消除后再进行切割，这样提高冲压件的精度；而按照一般思路，模具则受到冲压生产效能等的影响，不能随意更改生产顺序，不能随意增加模具。激光切割机投入成本相对低廉。生产过程中只需要操作工进行编程、校正程序，切割过程中需要消耗混合气体，需要投入支具。当研发整车需要升级改脸等时，不会造成工装设备大量的报废，即使报废，支具还可以二次利用，非常环保。激光切割机替代模具，生产卫生环保。激光切割过程中不产生噪音，不对人造成伤害，劳动强度低。切割过程中产生的噪音小，烟尘小，油污小。激光切割过程中切割质量高，一般不会产生毛刺，误差小，变形小，程序容易调整，能满足冲压件的尺寸要求。实际中大量的结构件、覆盖件内板均能满足使用要求。(5)激光切割机能用于模具维修。激光切割特点：割逢小，对制件变形影响小。在确认制件的反弹时，传统工艺直接上检具并不利于确定那些无法检测点的间隙。这个时候，就可以通过激光切割机针对这些部分，进行切割后测量间隙，然后确认反弹量。如采用火焰切割其制件变形比较大，不利于反弹的判断，如下： 图2中：第一次切割后检测的反弹间隙值；第二次切割后检测的反弹间隙值；第二次切割后检测的反弹间隙值。(6)激光切割的成本和缺点。激光切割机本身的精度要求高，对设备的保养维护要求高。特别是切割头镜片要经常维护，否则，容易损坏镜片；要求定期进行换水，并要求只能使用蒸馏水；所使用的气体纯度要求较高，对湿度等要求较高。另外，激光切割机对操作人员的技能要求较高，要求光纤激光切割机有一定的英语阅读能力、计算机操作能力和数控操作能力，有一定的冲压基础知识；对比较大的冲压件，要求必须作支具，要求进行制作并进行维修；操作过程中对人员的技能依赖程度强，否则冲压件容易产生挂渣、烧伤等。激光切割机不适用于日产超出1500件量的生产，不适用大型外覆盖件。4 结束语激光切割机作为一种新型替代模具结构，对各种模具的替代性强，能降低单个车型非大批量生产的工装设备投入，其干净、卫生、环保、高质量、低成本受到各汽车企业的青睐，其未来发展趋势，是成本更低，适应性更强，效率更高，使用范围更广。激光切割机能替代模具的部分作用，但是不能完全替代模具的作用。当车型产量特别大的时候，其不适用于投入生产，如日产量超过1500台的时候；激光切割机相对于模具替代性强，但是拉伸模、整形模具仍需要开发，而且模具的精度仍然需要提高，工件的反弹、扭曲、拉毛、起皱等