汽车门槛冲压及辊压工艺对比

汽车门槛冲压及辊压工艺对比

安徽江淮汽车股份有限公司技术中心
杨 雪 王淑俊 孙连福 崔礼春
《金属加工（冷加工）》2017年

随着汽车工业的快速发展，汽车行业竞争日益激烈，同时，节能减排及轻量化的要求越来越高，各大主机厂围绕如何降低生产成本、提高生产效率以及车身轻量化进行了各种探索,积极进行产品结构调整，以适应市场变化。除了采用轻量化材料、改进汽车部件结构外，使用先进的制造工艺也是实现汽车轻量化最有效的途径，辊压工艺就是其中之一。

本文以汽车门槛加强板为例，与传统的冲压工艺进行对比，探索新工艺应用的可能性，为新制造技术的应用做好积累，以提高材料利用率，降低冲压件生产成本，形成有企业特色、满足市场要求的工艺配置。

一、门槛加强板产品特征
某车型左/右侧围门槛加强板采用高强度钢板产品（见图1），其厚度大约为1.2～1.5mm，材料屈服强度σs＝420～550MPa，抗拉强度σb≥780MPa。由图1可见断面较为规整，既可用常规冲压工艺生产，也符合辊压工艺对产品的要求。

采用冲压工艺生产门槛加强板时，产品特征只需满足成形深度、R角尺寸、是否存在负角等常规工艺需求；采用辊压工艺生产门槛加强板则对产品特征有特殊需求，如产品底面成形面、成形凸台、法兰边尺寸及切边线均需满足辊压生产工艺要求。





二、门槛加强板冲压生产技术

1、冲压工艺设备
在压力机上采用冲压模具生产汽车门槛加强板是常规的制造工艺。

如图2所示，典型的冲压工艺有4道工序：第一序是落料同时冲孔，第二序是将料片预成形，第三序是第二次成形，第四序是冲孔。



门槛加强板冲压生产工艺流程

常规冷冲压工艺生产门槛加强板作业工序较多，可选择在自动化线使用机械手生产，如图3所示，也可采用手工作业。



门槛加强板自动化生产线

2、冲压生产特点

冲压工艺生产时材料利用率较低，产生废料多；作业工序较多，如果不采用自动化生产线，工序间不适用机械手，则需要8～10名操作员，劳动强度大，单班产量也相对较低；根据材料强度的不同，模具寿命在15万～30万冲次，适合小批量生产，而且模具维护相对复杂；开发的门槛模具也只针对单一车型，无法与其他车型共用模具。冲压工艺生产高强钢门槛加强板易回弹，面差不容易控制，模具调试难度大。

三、门槛加强板辊压生产技术

辊压成形是以若干对辊轮为成形工具，随着辊轮的旋转运动，将带钢向前送进的同时顺次进行成形，以获得所需断面形状的一种加工方法，辊压成形示意图如图4所示。辊压工艺在汽车行业的应用呈逐年上升的趋势。一般的辊压生产厂配置有辊压、拉弯、冲压和焊接等工艺生产线，辊压线可与多种工艺过程结合，组成不同用途的连续化生产线。



辊压成形示意图

如图5所示，辊压工艺生产门槛加强板的流程为：辊压在线冲孔→辊压断面成形→辊压定长切断→底面及法兰边成形→冲切法兰边+冲孔。



门槛加强板辊压生产工艺流程

辊压生产线配置如图6所示。



门槛加强板辊压生产线

1、辊压在线冲孔
辊压生产线采用卷料进行生产，将卷料放置在卷料架上，配合辊轮滚动速度，供给辊压原材料，满足进料要求。为保证辊压线的连续生产，避免停机穿料，在一卷带钢辊压完成，新的带钢放置在卷料架上后，将上一卷带钢的料尾与下一卷带钢卷料的料头连接处切齐处理，使用接料焊机进行焊接。料带通过伺服送料机，送入辊压成形机组前的冲床上，利用在线冲孔模具在线同步冲出门槛件上的部分孔。

2、辊压成形
成形机组是辊压生产线的核心结构。根据不同辊压件的断面形状，配置不同组数的辊轮，将所需辊轮固定在成形机组上，48段、28段等不同配置，带料在数组辊轮的作用下，被逐渐成形至设计断面。

门槛加强板在70轴32段滚压线生产，将辊轮放置在辊轮架上，成形机组配置有电机、减速机，并配合万向轴与齿轮箱传动各辊压轴，辊压轴带动辊轮运动，将带料辊压成所需断面。成形机组线速度为0～12m/min，速度可以调节，生产时速度一般控制在6～8m/min，对于配备有快速换模装置的成形机组，整线辊轮切换最短时间只需20min。

辊压机组连续生产，在机组端头配置有切断机，根据辊压门槛加强板的产品特征开发辊压定长切断模，通过切断装置将连续辊出的件等距切断，以满足下道生产工序；切断机切断产品时可快速起动，并维持与作业线速度同步，完成切断动作后可以快速复位。在切断机有矫直工位，切定长之前用矫直轮矫直门槛。切断后的辊压件落在收集台架上，方便码放。

3、成形及冲切工序
辊压出的门槛件需要经过进一步整形及冲孔、修边，首先用底板及法兰边成形模在冲床上成形，然后用冲切模冲切法兰边及其他产品孔。最终生产出的门槛件产品在检具上进行检验，判定合格与否。

辊压生产的特点是：材料利用率高，可达到93%左右；产品连续生产，单班产量高，操作人数少，一条生产线只需要2名操作者即可，生产效率高；辊轮寿命在50万次以上，适合大批量生产，且辊轮维护简单；不同项目门槛断面基本相同时，可以共用辊轮，降低开发投资费用。辊压工艺生产高强钢门槛回弹小、精度容易控制。