汽车板激光落料技术和工艺

传统上，用压力机把所需材料从板类母材上分离出来，称为落料。在汽车制造领域，目前出现的多种科技进步，对于汽车供应商来说是巨大的机遇。激光切割是先进制造方式之一，近年来在该领域得到了快速发展。

但激光切割如何在品质和效率两个方面与传统冲压落料对标，是一个全新的研究方向，这也是逐渐兴起的激光落料工艺技术。

■图1: 工艺流程

用激光切割机代替冲压落料线中的压力机，就形成了激光落料线，工艺流程如图1 所示，实例如图2和图3所示。激光落料实现了完全数字化和柔性化落料生产，是重要的技术进步。与冲压落料相比，激光切割不需要冲裁搭边，排样不受模具限制而更灵活，因此激光落料的材料利用率比冲压落料平均提高10% 以上。

■图2：激光落料线

另一方面，由于使用卷板，材料利用率也显著高于使用定尺板的传统激光切割技术。材料利用率的提高，不仅带来经济效益，也显著降低了板材制造环节的碳排放。

在品质方面，激光落料必须克服传统激光切割存在的切缝渣瘤和切断不可靠的问题，才能应用于工业化落料生产，因此在激光落料线中需要使用新一代的激光切割机。新一代激光切割机采用皮带支撑和随动光缝替代了传统的齿板支撑，解决了上述问题，并使激光落料件的品质优于冲压落料件。

同时，激光落料采用数控切割，使落料件的尺寸精度达到了精密冲裁的标准。各种落料方法的对比，可参考表1。与压力机和模具相比，激光切割主机还具备价格优势，因此，激光落料线的市场份额呈明显的增长趋势。

随动光缝随动光缝技术是提高激光落料切割质量的关键技术。随动光缝技术利用皮带支撑，使切割头下方形成空隙光缝，并跟随切割头运动。这样就保证料带、落料件和废料都能得到连续的支撑，同时激光束穿透料带后不会被阻挡，与传统激光切割机相比，切割质量大大提高。

采用随动光缝，可以保证落料件表面无划伤、无沾污，边缘无渣瘤、毛刺小，实现了无损激光切割。同时，随动光缝保证了切断的可靠性，确保激光落料可应用于工业化落料生产。

变速送料和变速切割送料速度快，会加大料带的位置误差；切割速度快，会加大切割头的动态误差。所以需要根据落料件的技术要求和产能要求，合理控制送料速度和切割速度。

根据落料量产特点，激光落料引入了工艺设计环节。针对每项精度要求，确定激光切割工艺。运用皮带支撑和随动光缝实现无损切割，确保表面无划伤无粉尘，切缝无渣瘤、毛刺小，确保切割质量和效率。借助低速保证精度、高速保证效率，变速送料、变速切割优化精度与效率，实现了提高品质、降低成本、提高效率的有机结合。

■动态切割与静态切割

动态与静态相结合的切割工艺动态切割是指边送料边切割，静态切割是指切割时不送料。动态切割的作用是在切割过程完成带料送料，送料不单独占用生产时间，通常可以节省1-4 秒的时间，对量产落料来说，可以明显提高产能。

静态切割的作用，首先是显著提高切割精度，因为排除了送料误差；其次是为打标、机器人抓料和废料剪断等工序提供了板料静止的工作条件，可以明显降低相关设备的造价。采用静态沿任意方向切割，都能满足汽车拼焊板拼焊工艺的精度要求。

在数控系统底层支持下，以静态切割高精度轮廓，同时完成打标、码垛抓料等操作；以动态切割其他精度要求较低的轮廓，动静结合既保证了精度，又不浪费送料时间，完美实现了汽车板切割高精度和高效率的要求。

应用分析以常见汽车内外钣金为例，按4000小时年时基数计算，双切割头激光落料线的年产能达到100万-700万件，材料利用率达到79%-100%，加工成本为0.72-4.29元/件。激光落料在落料品质、生产效率、性价比、柔性化和数字化信息化几个方面都具有独特的优势，可为用户带来显著经济效益。