引言
随着工业化的快速发展，汽车质量每减轻1%，汽车燃油消耗或续航理程增加0.6~1.0%，钢板约占轿车材料的75%，车身质量约点整车质量的25%~30%，车身轻量化将成为众多汽车厂追逐的目标，目前激光拼焊板技术的运用得到突飞猛进的发展。激光拼焊板技术是基于成熟的激光焊接技术发展起来的现代加工工艺技术，是通过高能量的激光将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材焊接成一块整体板再冲压生产，以满足零部件不同部位对材料不同性能的要求。拼焊板工艺的出现解决了由传统单一厚度材料所不能满足的超宽板及零件不同部位具有不同工艺性能要求的工艺问题。目前国内主要具备生产激光拼焊板的企业有长春一汽宝友钢材加工配送中心、武汉蒂森克虏伯激光拼焊有限公司、上海宝钢阿赛洛激光拼焊有限公司、广州花都宝井汽车钢材部件有限公司等。
1.激光拼焊板基本概念和激光拼焊板落料模具的工作原理
激光拼焊板技术优势：1、减少工件数量，提升材料利用率，从而减少加工环节，降低生产成本，如门环等，传统生产工艺的9个冲压件，经过120个焊点总装而成，采用激光拼焊工艺后，不同厚度、不同强度的板料拼焊后再冲压成形；2、降低工件重量，从而降低整车重量，如左右车门内板，在铰链局部通过使用厚度的板料拼焊而成，冲压成形后可降低整车重量；3、提高工件质量，减少累计公差，如车门内板、门环、左右前纵梁等；4、提高车身碰撞安全性能，如热成形门环、左右前纵梁等够实现高速、批量生产，同时保证产品的尺寸精度和表面质量。为确保激光拼焊零件能够达成客户的质量要求，需要结合成形工艺，制订合理的坯料方案，获得最佳成品率，具有良好的操作性等，通常部门零件需要开发专用落料模具，其中车门内板因拼焊板料端面有焊缝长、直线度≤0.07mm、毛刺量、平坦度等精度较高的要求,需要开发一种专用的激光拼焊落料模具，使得钢材冲裁时能有很好的定位，提高生产的精度。
2.激光拼焊板落料模具制造的主要技术
2.1落料排样工艺准则
2.1安全性
2.1.1避免锐角形状，需做R圆角；（图1）
2.1.2 取料危险；（图2）
2.1.3拉延时，容易擦伤模具；
2.1.4 降低剪切刃口的强度；
如图1， 三角刃口和切断刃口是同一工步
2.2步距误差
三角刃口和切断刃口不同工步,送料步距一般有±5mm,应避免尖角产生。如图3所示：
如图4，一般落料排样，设定二个废料刀，因废料刀本生的缺陷，易产生废料屑，落在与板件接触的平面上，所以在排样中取消类似工艺。如图5，废料长度在1300mm以下。
2.4激光拼焊板排样
如图6，一般拼焊式样。
2.4.2宽度大于1830mm或其它类似排样参考如图8，板件交刀参考详图6。
2.5钢料分割设定
在落料模具的设计与制造中，钢料分割设定对于模具的性能和寿命至关重要。在排样及结构设计方面，防止钢料开裂和作业者的安全性，不得加工成尖角。螺丝沉孔、螺纹孔、定位销孔等的位置要尽量拉开距离，尽量减少厚薄不均、厚薄急剧变化和薄壁。防止热处理、冷处理等影响模具强度和使用寿命，以提高模具的硬度、强度等性能。此外，还需要进行切削加工、磨削、电火花加工等工艺，以获得模具所需的精度和表面质量。通过合理的模具材料选择和加工工艺，可以提高模具的耐磨性、寿命和工作效率，确保冲压加工的质量和稳定性。
2.6激光落料模具直线刀的处理技术
激光焊接部位用刀口，上下模刀口的刀口都要做出一个整体的刀。上下刀口都要作成两个方向都可用的结构。剪切角设定在上刀口，以一定角度笔直加工(如下图示意)，不能设定成凹凸型剪切角。激光拼焊钢料刀口不能有补焊，激光拼焊钢料刀口直线度＜0.07mm。
2.7模具精度控制技术
激光落料模具精度控制技术在直线刀的设计与制造中起着关键作用。常用的模具精度控制技术包括尺寸控制、形状控制和位置控制。尺寸控制通过合理选择工艺参数、优化加工工序等方式，确保模具零部件的尺寸精度满足设计要求。形状控制主要通过精确的切割、磨削等工艺，保证模具零部件的几何形状和轮廓符合设计要求。
同时通过合理的刀具选材及热处理方式，可有效地应用这些精度控制技术，可以提高模具的加工精度、减少尺寸偏差和形状误差，从而保证冲压成形过程中产品的质量和一致性。
3.激光落料模具的性能测试与优化
3.1激光落料模具的性能测试方法
尺寸精度测试：通过测量模具加工零件的尺寸，比对设计要求的尺寸，来评估模具的尺寸精度。耐磨性测试：模具在冲压过程中会有磨损和疲劳，耐磨性测试可以通过多次冲压实验来评估模具的耐磨性能和使用寿命。加工稳定性测试：通过连续进行多次冲压加工，观察模具的加工稳定性和稳态运行状态，评估模具的稳定性和可靠性。负荷承载能力测试：模具在冲压过程中需承受一定的负荷，负荷承载能力测试可以通过逐渐增大冲压力或载荷，测试模具的最大负荷承载能力。表面质量测试：根据产品冲压成形后的表面质量要求，对冲压成形模具的表面进行观察和评估，以确保模具制造的表面质量满足要求。
3.2模具结构优化方法
因汽车门内板的焊缝长度在1000~2000mm之间，拼焊面直线度直线度≤0.07mm，送料步距较大,导料滚轮间距大于焊缝长度，导致送料过程中材料摆动，产品质量不稳定或者对冲裁模具造成损伤，如果将导向滚轮安装在落料口的边沿位置，而固定式的滚轮由于无法自我回避冲裁，会与道具发生碰撞损坏模具，其使用安全性较低，这种简单的滚轮使用局限性较大，而且也不易于更换。
3.3模具使用寿命评估和延长方法
使用寿命评估：通过对模具的工作情况、磨损程度、疲劳情况等进行定期检测和评估，以判断模具的剩余使用寿命，并进行相应的维护或更换。维护和保养：定期进行模具清洁、润滑和防锈处理，及时修复和更换磨损严重的模具零部件，以延长模具的使用寿命。
结束语
通过分析激光拼焊落料模具的基本概念和工作原理，介绍了激光拼焊落料模具设计与制造的步骤和技术。同时，还探讨了模具的性能测试方法和优化技术，以及模具使用寿命评估与延长的方法。这些研究成果对于提高冲压成形模具的质量、效率和寿命具有重要意义，将进一步推动相关领域的发展与创新。
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