汽车可见尾管样件制作工艺探究

胡安平 袁洁 单超

摘 要：随着汽车市场车型更新换代节奏加快，汽车开发周期也越来越短，降本增效也成了开发的主旋律，如何在规定的进度，有限的预算内完成新车型的开发试制，成了各大汽车主机厂一致的追求。本文以汽车排气尾管为例，介绍了传统的制作工艺，并探讨如何改进汽车尾管样件制作工艺流程，以及如何在保证质量的前提下，最大限度降低开发费用及缩短制作周期。

关键词：金属排气尾管;激光切割;焊接;拉伸模具;工装模具

随着消费者对汽车外观的关注度逐渐提高，可见排气尾管在汽车上的应用越来越广泛，甚至很多小排量汽车上也不乏可见尾管的身影，甚至在不少汽车后保险杠上经常看到塑料材质并不用于出气的假“可见”尾管，由此可见消费者对可见尾管的钟爱。

在车型开发初期，为了给车辆进行各种试验验证，尾管在开发阶段也经常需要试制样件，本文结合实际项目情况，介绍了传统批量零件的制作工艺流程，并探讨如何在保证质量要求的前提下，对工艺流程精简优化，降本增效，得出一套适用于试制样车尾管的试制工艺流程。

1 圆形可见排气尾管

1.1 圆形可见尾管工艺流程

这种可见尾管相对简单，一般为圆形，分单层和双层，单出和双出，大部分情况下和后排气管总成焊接在一起，少数车型如Polo GTI是通過内倒钩卡在内管上。

以双层可见尾管为例，传统工艺流程如图1：

从流程图我们可以看出，为了保证零件质量，工序比较完整，且大部分工序都是需要模具或者夹具的，需要夹具的工序有切斜口，冲槽，折弯搭子，需要模具的工序有弯管，卷边，扩口，整形，需要检具的有内管检验，外管检验，总成检验。成本较高，且周期很长。

1.2 改进的样件试制工艺

由于样件制作不像批量零件制作数量巨大，往往只需要几十套用于装车满足实验需求，且对外观要求不高，所以考虑简化制作工艺流程。

具体如下：切口工序我们选择改成激光下料工艺，冲槽工序改成3D激光切割工艺，其余工序不变。激光切割单道程序成本较高，但由于数量较少，跟开模具相比，成本却能大幅降低。需要模具的部分我们可以采用软钢模，取消热处理工艺，这样下来可以节约数个模具，且需要模具的部分成本可以降低20%左右。

在上汽大众某款车型试制15套双层圆形尾管用于装车试验，尽管取消了热处理，模具在该数量下完成的零件质量完全符合要求，该工序及工艺简化完全没有问题，且正常需要10周完成的尾管，最终7周就可以完成，周期上可以缩短3周左右。

2 梯形可见尾管

2.1 梯形可见尾管工艺流程

梯形尾管一般装在汽车后保险杠上，分两种情况，如果尾气并不直接从可见尾管中排出，尾管仅仅是作为外观件，一般做成塑料件，即所谓的“假”尾管，这种尾管并不通透，且后部挡板一般喷黑色造成熏黑效果;如果尾气需从可见尾管中排出，零件需耐温，需做成金属件，即所谓的“真”尾管。本文讨论的为金属材质的“真”尾管。

制作图2的梯形尾管，传统工艺流程中，需要模具的工序有涉及到，外胆工序：落料， 3次拉深，2次切边，冲孔，翻孔，整形;内胆上片及下片：落料，拉深，切边，整形，4个支撑片：落料，折弯，冲孔。需要夹具工装的工序有：分切，内胆上下片焊接，内外胆焊接，挡板焊接，支撑片焊接，总成检验。在这个工艺流程中，考虑到拉深变形率，为了防止撕裂风险，一般采取多次拉深的方式，并加以退火热处理。

2.2 改进的梯形可见尾管工艺流程

材料方面，零件材料采用304钢，这种材料用途广泛，耐腐蚀性和耐热性好，韧性好，具有良好的加工性能。模具材料采用Cr 12合金钢，这是一种应用广泛的冷作模具钢，具有高强度，淬透性好，耐磨性好，综合性能不错，且价格低廉的特点。

考虑到费用及周期问题，对工艺流程进行优化，采取激光切割工艺替代落料模具，外胆3次拉伸变为2次拉伸，取消热处理工序，支撑片的切边工序，冲孔工序由模具完成替代为激光切割工艺，取消热处理后及整形模具。考虑到尺寸外形可能会产生轻微变形，可以通过焊接工装和总成检具保证尾管安装孔位正确，虽然可能会牺牲一些单件表面尺寸精度，但是会造成成本及周期的大幅下降。 激光切割不适用大批量生产，却很好地满足小批量样件的试制。另外，为了保证零件的表面光亮程度，本零件批量生产采取电镀工艺，这里可以考虑采取抛光替代，但是精度等级需提高。抛光后的零件表面光亮度也很高，批量工艺也会采用，两者主要的区别是时间长了以后，抛光件表面容易因空气氧化而泛黄，不如镀铬工艺可以保持长久。对于样件来说，抛光工艺完全可以满足需求，见上表1。

以上汽大众某车型梯形尾管为例，采取改进工艺后，零件质量可以满足样车需求，但是周期从12周缩短到8周，费用可降低一半左右。

3 传统可见排气尾管工艺优缺点及展望

通过以上分析，对两种工艺对比结论如表2：

在实际的开发过程中，部分车型尾管模具可以借用，因此，如果可以借用模具这也是很好的一个节约费用和周期的手段。另外，市场上某些车型的圆形尾管会采取旋压工艺（Spinning Technology），但相对较少;在一些形状复杂的尾管中，还涉及到水胀模具工艺（Water Expansion Technology），该工艺费用高，周期长，这两种工艺此文并未涉及，也有很大的改进潜力。

4 结语

综上所述，本文通过对尾管试制工艺及流程的探究及改进，结合上汽大众两款尾管的开发试制实例，在满足样件质量要求的前提下，确实做到了大幅降低成本和缩短制作周期，在汽车开发周期越来越短，预算要求越来越严格的今天，类似的降本增效措施对我们样件试制有重要的指导意义。