激光切割技术在模具开发及冲压件生产中的应用

文/李葆·奇瑞汽车股份有限公司

激光切割技术在模具开发及冲压件生产中的应用

文/李葆·奇瑞汽车股份有限公司

本文主要介绍了激光切割技术的原理及设备构成，以及在汽车模具开发和冲压件生产中的应用，尤其是在模具回弹量测算和快速成形件开发方面，分析了激光切割技术的特点和优势，以及未来发展的趋势。

激光切割技术是比较先进的制造工艺技术，目前已经广泛应用于汽车行业，在模具开发过程、新产品试制件的提样、冲压件的小批量生产方面都发挥着非常重要的作用，可以部分替代产量较小的冲孔落料、修边模具，有效降低了生产成本和模具开发成本，相对于冲压件生产而言，激光切割技术是一种先进的、较前沿的切割工艺，能够大幅度提高劳动生产率，目前在汽车企业这种趋势是相当明显的。

激光切割技术的原理

激光是一种高亮度、方向性好以及单色性好的相干光，聚焦后的激光束照在任何坚硬的材料上都将产生上万摄氏度的高温，使工件熔化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割速度快，不局限于切割图形的限制，可自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，改进后或可取代部分传统的切割工艺设备。

激光切割设备的介绍

激光切割设备作为一种新型的工具越来越成熟地运用到各种行业，特别是汽车行业的兴起让激光切割设备的运用更加广泛，激光切割机主要由激光器、光路及驱动、主机（由支承光路的机械结构组成）、冷却系统、供气系统、电源、控制系统等组成，目前主流汽车公司使用的大多是NTC公司制造的5轴激光切割机。

激光切割技术在模具开发中的应用

从目前产品CAE分析的整体水平来看，尚不能达到100%模拟仿真，CAE软件模拟不能准确计算冲压件在实际开发中的反弹量，CAE分析过程中对压机、板料、修边方式、整形角度、顶杆数量、顶杆压力等实际参数不能全部仿真，与真实情况有一定出入，所以在一些采用高强度钢板的类似梁类件上实施的反弹补偿方案，往往与实际制件反弹量不符，这时就需要对模具进行补焊加工整改，而测算回弹量补偿的数值就需要使用激光切割机进行。具体方式如下：

⑴拉延模先生产出拉延件，然后采用激光切割机进行分段切割，用于检测，如图1所示。

图1 检测样件

⑵如图2所示，上检具进行反弹量测算，以此测算结果计算回弹补偿量，然后对凹模镶块进行补焊加工，对凸模进行对应修整，通过改变拔模角角度，实现对制件回弹的控制。

图2 对制件进行测量

⑶通过上述方法，可以减少模具重复补焊的次数，提高模具一次整改合格的效率，降低模具刀块报废的风险，节约模具成本，减少补焊造成的对模具使用寿命的影响，提高了制件精度和符合率。

激光切割技术在冲压件生产中的应用

快速成形件中的应用

激光切割技术在模具试制阶段的作用，就是替代修边冲孔模具、落料模具，使得试制厂家不需要开发落料与修边冲孔的模具工装，利用激光切割技术提供快速成形样件，用于汽车主机厂装车验证，避免了采用钳工手工修边、火焰切割、人工钻孔等产生的制件精度差、表面变形等缺陷，同时也可以大大缩短车型开发周期，便于加快汽车主机厂新产品的推陈出新。图3所示为利用激光切割技术快速成形的冲压制件。

图3 利用激光切割技术快速成形冲压制件

小批量车型中的应用

模具成本在汽车企业的研发成本里占据着主要部分，如何节约模具成本，实现资源的可重复利用，提高企业盈利能力，成为主机厂积极寻求的内容。激光切割技术的出现，适时地替代了落料、修边冲孔等正式模具，有效节约了模具开发的成本。某公司新能源汽车的开发，大量使用了激光切割技术，仅开发部分拉延翻整类正式工装，单车成本非常低；但是当车型产量特别大的时候，如日产量超过1500台，生产达到一定规模，从稳定性和成本考虑，建议采用模具生产。图4所示为利用激光切割技术开发的小批量模具工装。

图4 利用激光切割技术开发小批量模具工装

结束语

激光切割技术正以优异的加工效率和加工精度得到越来越广泛的应用，在模具回弹整改、快速成形件提样、小批量件生产上都体现了自己的优势，替代正式工装，减少了模具数量，节约模具开发成本，加快产品开发速度，提升汽车厂效率，缩短新车型开发周期，给模具反弹整改提供帮助，节约整改时间，提升了模具和冲压件精度。激光切割技术作为一种新型的替代模具结构，对各种模具替代性强，能降低单个车型非大批量生产的工装设备投入，其因为干净、卫生、环保、高质量、低成本的特性得到各汽车企业的青睐，更具有成本低、适应性强、效率高、使用范围广等优点。