傳統(tǒng)工藝中汽車車身零件有兩種成形方法：分離成形和整體成形。分離成形方法是將大型零件分成小型單個件分別成形，然后焊接成部件，其優(yōu)點是可以根據(jù)各部位的要求選擇不同材質、不同厚度的材料；缺點是需要更多的工裝模具和設備的投入，制造成本較高，同時焊接總成的配合精度和整車質量也有所下降。整體成形法是用整體板料直接成形大型零件。主要的優(yōu)點是工裝模具和設備的投入大大減少，制造成本相對較低，產品質量得到了提高；缺點是必須對零件所有部位采用相同材質和相同厚度的材料，難以很好的實現(xiàn)結構優(yōu)化的需要。

激光拼焊板技術

激光拼焊板技術是基于成熟的激光焊接技術發(fā)展起來的現(xiàn)代加工工藝技術，是通過高能量的激光將幾塊不同材質、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板再沖壓生產，以滿足零部件不同部位對材料不同性能的要求。拼焊板工藝的出現(xiàn)解決了由傳統(tǒng)單一厚度材料所不能滿足的超寬板及零件不同部位具有不同工藝性能要求的工藝問題。圖1為分別成形、整體成形和激光拼焊成形生產轎車側圍外板的示意圖。

圖1 轎車側圍外板成形方法比較

激光拼焊板的優(yōu)勢

采用激光拼焊板有著巨大的優(yōu)勢，可以給汽車制造業(yè)帶來顯著的經濟效益，主要體現(xiàn)在：使整車零件數(shù)量大大減少，簡化了點焊工藝，提高了車身尺寸精度減少了質量問題，材料厚度的可變性保證了對重要位置的強化等方面。

圖2所示為東風中型車駕駛室整體頂蓋采用激光拼焊板成功進行生產的實例，圖3所示為東風重型車分離成形后焊接的頂蓋總成示意圖。拼焊整體沖壓比分件沖壓取得了明顯的經濟效益：模具投資由原先的490萬元減少到360萬元；減少了設備占用面積和操作人員數(shù)量；零件重量由于搭接面的減少而降低了0.55kg，材料利用率達到了相對最高的76.8%，材料消耗減少了5.33kg/輛。

圖2 中型車一排半駕駛室整體頂蓋#p#分頁標題#e#

圖3 重型車標車前后頂總成

激光拼焊板的沖壓成形工藝性

拼焊板使用的技術問題，最主要的是由焊縫區(qū)組織變化所造成的成形性能下降和焊縫移動等因素引起的工裝制造難題。

1.拼焊板的沖壓成形性能

對拼焊板成形性能的研究表明：

（1）激光焊接后的焊接接頭部位強度比母材部分有一定程度的提高，厚度比率的變化對強度的影響沒有材料等級比率變化影響大，不同等級材料的焊接接頭強度主要取決于低強度等級的材料。

（2）焊接接頭部位成形性能比母材有一定程度的降低，隨拼焊厚度差異和強度差異的增加，成形性能降低。

（3）對于不等厚拼焊板，拉伸方向與焊縫方向相同時，拼焊板塑性變形能力明顯降低，薄側比例越小則降低越多。

（4）拼焊板的拉伸破壞方式一般有兩種：一是當焊縫與拉伸方向一致時，由于焊縫的塑性比母材低，焊縫部位往往被拉斷；二是當焊縫與拉伸方向垂直時，薄側母材容易產生過量減薄而拉裂。

此外，拼焊板在實際使用中不僅要關注其成形性能，還要考慮到其不同的料厚差異對后續(xù)工序的影響，如料厚差異較大或者性能差異較大的焊縫線應避免穿過小孔沖壓位置（易導致小孔折彎或斷裂）等。

2.拼焊板的焊縫移動及其工藝對策

焊縫移動是拼焊板區(qū)別于普通整板生產的根本因素，也是產品設計及工藝分析是否成功的根本。根據(jù)拉延工藝理論和相關的實驗論證可以得出以下結論：焊縫移動方向和移動距離主要取決于焊縫兩側材料強度比、焊縫位置以及拉伸壓邊力分布等。

由于焊縫移動量只能減小而不能消除，這就需要在焊縫處不等厚模面?zhèn)纫欢ǚ秶鷥仍O定料厚空開面?？臻_面向料薄一側空開，壓料面區(qū)域空開相應較大，凹模凸模對應處相應較小。#p#分頁標題#e#

采用夾緊裝置可以明顯改善焊縫移動程度，使得焊縫移動量減少72.6%～84.9%。實際的車身覆蓋件設計中，也可以在產品結構可能的情況下，在靠近焊縫處設計合理的加強筋等結構，通過模具結構先成形焊縫部位從而控制焊縫的移動。

除采取必要的工藝措施控制和減少焊縫移動之外，還應該在焊縫移動區(qū)對模具結構采用合金鑲塊等措施控制型面的磨損和拉毛。

3.焊縫移動的CAE分析

隨著計算機技術的發(fā)展，已經能夠應用CAE手段對拼焊板的焊縫移動規(guī)律進行更為準確的分析，這為產品設計提供了合理的依據(jù)，也為制造工藝的合理化打下了堅實的基礎。圖4為中型車側圍內板拼焊生產的CAE分析結果，它清晰的反映了各部位的焊縫移動量及整體拉延狀況等。

圖4 拼焊板整體沖壓CAE分析結果