柔性是激光最大的優(yōu)勢(shì)

　　由于板坯厚度變化、沖壓模具磨損等一些不可控制的因素，車身沖壓件的實(shí)際尺寸同設(shè)計(jì)尺寸之間存在著一些細(xì)微的、但卻不可預(yù)測(cè)和控制的誤差。而激光加工要求激光束的焦點(diǎn)位置精密控制在沖壓件表面，因此，將激光加工引入到汽車車身加工領(lǐng)域的難度是很大的。1979年，在世界上第一臺(tái)三維激光切割機(jī)問(wèn)世時(shí)，它還只能進(jìn)行汽車內(nèi)飾件的切割，而無(wú)法加工金屬?zèng)_壓件。1982年，普瑞瑪工業(yè)公司創(chuàng)造性地將電容式傳感器集成到了三維激光切割設(shè)備中，使機(jī)床可以自動(dòng)“適應(yīng)”沖壓件彈性變形造成的誤差，從而使三維激光切割技術(shù)真正成為了汽車車身加工的一種新的精密、靈活的加工手段。

　　與傳統(tǒng)的模具或手工加工不同，激光切割不但具有切縫窄（0.1～0.3mm）、加工精度高（尺寸偏差<0.1mm）、熱影響區(qū)小的優(yōu)點(diǎn)，而且切口光滑平整，沒(méi)有毛刺和飛邊，加工后的零件不會(huì)對(duì)下一道沖壓工序中的模具形成任何損壞。激光加工的另一個(gè)突出的特點(diǎn)是：它是一種沒(méi)有切削力的加工方式，在切割過(guò)程中零件本身不受力，因此三維激光切割零件的夾具設(shè)計(jì)和制造非常簡(jiǎn)單，可以大大節(jié)省夾具的成本和縮短制造周期。

　　由于這些優(yōu)點(diǎn)，三維激光加工一經(jīng)推出就馬上被汽車設(shè)計(jì)公司所采用，在樣車試制和小批量試生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用，并逐漸地被廣泛應(yīng)用于模具制造和小批量的變形車及特種車生產(chǎn)等領(lǐng)域。

　　在傳統(tǒng)的試制階段，沖壓件的切邊和切孔等工作只能依靠手工完成，一般至少需要兩到三道工序，分別完成內(nèi)框、孔、內(nèi)輪廓和外輪廓的切割。而內(nèi)框、內(nèi)輪廓的切割對(duì)于手工操作來(lái)講是極其困難的，在切割過(guò)程中出現(xiàn)廢品的機(jī)率較高，而且手工加工無(wú)法保證切割件的重復(fù)精度，根本無(wú)法滿足市場(chǎng)上對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越苛刻的要求。此外，每個(gè)零件必須手工劃線，加工時(shí)間長(zhǎng)，加工后的產(chǎn)品必須逐件進(jìn)行檢驗(yàn)，很難符合車型開發(fā)周期越來(lái)越短的客觀要求。但對(duì)于激光加工來(lái)說(shuō)，所有這些問(wèn)題都不存在：所有的切割（包括孔、槽、內(nèi)外輪廓等）均可通過(guò)數(shù)控程序在三維激光切割機(jī)上一次完成；無(wú)論是加工一件還是一百件，其尺寸均完全相同；加工過(guò)程全部自動(dòng)完成，徹底避免了可能出現(xiàn)的各種人為誤操作所導(dǎo)致的廢品。最重要的是，激光切割大大提高了零件的生產(chǎn)效率，從開始編程、準(zhǔn)備夾具到切割出合格的產(chǎn)品，激光加工只需數(shù)小時(shí)就可以完成原來(lái)人工需要數(shù)周甚至數(shù)月的工作量。在 “時(shí)間就是金錢”、“時(shí)間就是市場(chǎng)”的今天，開發(fā)周期的長(zhǎng)短直接影響著產(chǎn)品能否成功占領(lǐng)市場(chǎng)和生產(chǎn)廠商的成敗，因此，在試制階段采用激光切割技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為各主機(jī)廠、設(shè)計(jì)公司和模具公司的唯一選擇。

　　同傳統(tǒng)沖壓加工相比的成本優(yōu)勢(shì)

　　由于三維激光切割技術(shù)在車身試制領(lǐng)域中展現(xiàn)的突出優(yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)90年代初開始，人們開始逐漸考慮將三維激光切割作為切割模具的替代品，直接用于中小批量、變形車、特種車和備件的生產(chǎn)之中。

　　同傳統(tǒng)的模具沖壓相比，激光切割最大的劣勢(shì)是單件加工周期相對(duì)比較長(zhǎng)。以轎車車門內(nèi)側(cè)板為例，從拉延成型到完成全部沖切工序，采用模具沖壓大約需要6min左右（半自動(dòng)沖壓線），而如果采用激光加工則需要10min左右。但作為柔性加工方式的一種典型代表，激光加工所需的準(zhǔn)備時(shí)間非常短，通過(guò)先進(jìn)的CAD/CAM軟件，從數(shù)模轉(zhuǎn)換、加工程序生成到工裝夾具準(zhǔn)備完成，全部過(guò)程只需一天的時(shí)間，而準(zhǔn)備好同樣的全部沖切模具則至少需要兩到三個(gè)月。三維激光加工另一大突出的優(yōu)點(diǎn)就是大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。在零件成型后，所有的沖切工作全部可由激光完成，無(wú)需準(zhǔn)備昂貴的沖切模具，這將大大提高投資回報(bào)率。另外，激光加工全部通過(guò)數(shù)控程序控制，不但可隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行修改，而且一旦需要馬上可以切換到其他產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)品改變所需的成本只是重新編程和準(zhǔn)備工裝的費(fèi)用，這同更換全套模具所需的巨額投資相比，完全可以忽略不計(jì)。

　　假設(shè)某一個(gè)轎車需要10個(gè)車身覆蓋件，如果采用常規(guī)的沖切模具進(jìn)行生產(chǎn)，所需模具的成本大約在200～400萬(wàn)美元之間，全部的工裝準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)調(diào)試的人天工作量需要25個(gè)月，而如果采用三維激光切割設(shè)備，全部切割準(zhǔn)備的總成本僅為5萬(wàn)美元，而所需的時(shí)間也僅為50天。由此可見(jiàn)，即使三維激光切割機(jī)的采購(gòu)成本高達(dá)100萬(wàn)美元，生產(chǎn)一個(gè)車型所需模具的投資也僅相當(dāng)于三臺(tái)大型三維激光切割機(jī)床的價(jià)格，而且這里還不包括購(gòu)買壓力機(jī)所需的費(fèi)用。

　　因此，對(duì)于中小批量規(guī)模生產(chǎn)的車型，完全可以考慮用兩到三臺(tái)激光切割機(jī)并行工作，替代全部沖切模具的工作，在保證相同生產(chǎn)效率的同時(shí)，不但可以為用戶節(jié)省巨額的模具開發(fā)制作成本，而且還可以大大縮短新車上市的時(shí)間。這種并行模式所帶來(lái)的另一個(gè)好處是即使一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障，也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線停機(jī)，而只是損失1/3的生產(chǎn)率，大大降低了生產(chǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)。最重要的是，一次性購(gòu)買的激光切割機(jī)可以反復(fù)用于各種零件的加工，幫助廠家避免了車型改變所帶來(lái)的投資風(fēng)險(xiǎn)。