摘要：論述了先進(jìn)的激光加工 ( 如激光三維切割、激光焊接、激光拼焊板和激光快速成形等 ) 技術(shù)在
國(guó)內(nèi)外車(chē)身制造業(yè)中的應(yīng)用情況、存在問(wèn)題及關(guān)鍵技術(shù)。分析表明 , 車(chē)身制造中采用激光加工技術(shù)能大幅度提高生產(chǎn)效率 , 降低生產(chǎn)成本 , 縮短制造周期 , 增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

車(chē)身作為汽車(chē)上三大部件之一 , 已越來(lái)越受到重視。這不僅因?yàn)閺馁|(zhì)量上講 , 轎車(chē)、客車(chē)的車(chē)身已占整車(chē)的 40% ～ 60% , 貨車(chē)車(chē)身也達(dá) 20% ～ 30%；從制造成本來(lái)看 , 車(chē)身占整車(chē)的百分比還要超過(guò)這些數(shù)值的上限 。汽車(chē)車(chē)身的制造工藝相當(dāng)復(fù)雜 ,其主要零部件由鋼板成形、焊接而成。傳統(tǒng)的制造工藝是在沖壓生產(chǎn)線(xiàn)上采用全模具成形 , 包括落料、沖孔、拉深和整形等。然后在車(chē)身裝配線(xiàn)上進(jìn)行焊接等裝配 , 焊接大量采用懸掛式點(diǎn)焊機(jī)和焊槍。由于生產(chǎn)汽車(chē)車(chē)身用的模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 , 其設(shè)計(jì)和制造周期較長(zhǎng) , 導(dǎo)致汽車(chē)產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期較長(zhǎng)。為了能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中把握商機(jī) , 處于領(lǐng)先地位 , 世界各國(guó)的汽車(chē)制造廠家推出新車(chē)型的周期正在變得愈來(lái)愈短。為此，各汽車(chē)制造商在各自的汽車(chē) ( 車(chē)身 ) 制造中 , 都積極引進(jìn)和采用先進(jìn)的加工技術(shù)。而大功率工業(yè)用激光器的出現(xiàn)則為汽車(chē)制造業(yè)提供了一種全新的裝備和加工工藝 , 大大提高了產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度 , 提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 　激光加工技術(shù)

1. 1 　三維激光切割

三維激光切割技術(shù)，由于其本身具有加工靈活和保證質(zhì)量的特性，在80年代就開(kāi)始在汽車(chē)車(chē)身制造中應(yīng)用。切割時(shí)只需用平直的支撐塊來(lái)支撐工作。因此，夾具的制作不僅成本低而且快速。由于與CAD/ CAM 技術(shù)相結(jié)合 , 切割過(guò)程易于控制 , 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和并行加工 , 從而實(shí)現(xiàn)高效率的切割生產(chǎn)。

切割車(chē)身板材，所使用的激光器主要有兩大類(lèi)，即 CO 2 激光器和 Nd: YAG 激光器，功率為 100 ～
1500W , 因?yàn)楣β市∮?1500W 的激光器其振動(dòng)模式為單模 , 切縫寬度為 0. 1 ～ 0. 2mm , 切割面也很整
潔 ; 而輸出功率大于 1500W 時(shí)激光器的振動(dòng)模式為多模 , 割縫寬度近 1mm , 切割面質(zhì)量較差。因 Nd:
YAG 的激光可通過(guò)光導(dǎo)纖維輸送 , 比較靈活方便 ,適用于機(jī)器人手執(zhí)激光“噴嘴”配程序控制進(jìn)行精確操作 , 因此在三維切割時(shí)大多采用。

影響激光切割工件質(zhì)量的主要因素有 : 切割速度 , 焦點(diǎn)位置 , 輔助氣體壓力 , 激光輸出功率及模式。當(dāng)采用高功率 CO 2 激光器切割時(shí) , 切割速度與材料厚度成反比 , 但在其它工藝參數(shù)不變的情況下 , 切割速度可以有一個(gè)相對(duì)調(diào)節(jié)范圍而仍能保持較滿(mǎn)意的切割質(zhì)量。圖 1 示出了由上、下兩條曲線(xiàn)組合相應(yīng)的切割速度允許的調(diào)節(jié)范圍。

圖 1 　切割速度 ———材料厚度經(jīng)驗(yàn)式示意曲線(xiàn)

美國(guó)福特和通用汽車(chē)公司以及日本的豐田、日產(chǎn)等汽車(chē)公司，在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上普遍采用激光切割技術(shù)它不必采用各種規(guī)格的金屬模具 , 除了快速方便地切割各種不同形狀的坯料外，還用來(lái)大量切割加工因規(guī)格不同需要更改的零件安裝孔位置 , 如汽車(chē)標(biāo)志燈 , 車(chē)架 , 車(chē)身兩側(cè)裝飾線(xiàn)等。通用汽車(chē)公司生產(chǎn)的卡車(chē) , 僅車(chē)門(mén)就有直徑為 2. 8 ～ 39mm 的20 種孔。公司采用 Rofin - Sinar 的 500W 激光器通過(guò)光纖連接到裝在機(jī)械手上的焊頭 , 用以切割這些孔 , 一分鐘就完成一扇門(mén)開(kāi)孔的加工?？走吘壒饣?,背面平整 。

2.88mm 孔 的 公 差 在 + 0 . 0 3 mm ～+ 0. 08mm 之間 ;12mm 孔的公差在 - 0. 25mm ～+ 0. 03mm 之間。該公司生產(chǎn)的卡車(chē)和客車(chē)由 89種孔徑和孔位配置不同的底盤(pán) , 經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì) , 現(xiàn)在只需要沖壓 5 種不同的底盤(pán) , 由激光切割配置不同的孔 , 簡(jiǎn)化了工藝 , 提高了效率 , 降低了成本。

三維激光切割在車(chē)身裝配后的加工也十分有用 , 例如開(kāi)行李架固定孔、頂蓋滑軌孔、天線(xiàn)安裝孔、修改車(chē)輪擋泥板形狀等。在新車(chē)試制中用于切割輪廓和修正 , 既縮短了試制周期又省了開(kāi)模具 , 充分體現(xiàn)出采用激光切割加工的優(yōu)點(diǎn)。

1. 2 激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一 , 自 1990 年豐田汽車(chē)公司首次將此技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身制造以來(lái) , 該技術(shù)在日本和歐美等汽車(chē)制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用 , 通用、奔馳、大眾等汽車(chē)公司紛紛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用激光焊接技術(shù) , 并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

激光焊接的接頭形式與普通焊接相同 , 有對(duì)接、搭接、卷邊、角接、 T 字型等形式并能點(diǎn)焊。在汽車(chē)
制造中應(yīng)用最廣泛的是對(duì)接頭形式。汽車(chē)車(chē)身裝配中激光焊接所用的激光器大多為 YAG 激光器。傳統(tǒng)的點(diǎn)焊是雙邊加工 , 把兩個(gè)焊頭夾在工件凸緣上進(jìn)行焊接 , 凸緣寬度至少需要 16mm , 而激光焊是單邊加工 , 凸緣寬度可減少至 5mm , 從點(diǎn)焊改為激光焊 , 每輛車(chē)可節(jié)省鋼材 40kg 。不但省材料 , 還提高了工效 , 增加了汽車(chē)構(gòu)件的強(qiáng)度。美國(guó)通用汽車(chē)公司用 3kW 光纖傳輸?shù)倪B續(xù) Nd: YAG 激光焊新型的Oldsmobile Aurora 車(chē)頂頂部 , 焊縫總長(zhǎng) 2. 4mm , 焊速 4. 5m/ min , 每小時(shí)可完成 80 件。焊縫質(zhì)地光滑 ,缺陷率低 , 每件費(fèi)用僅 4. 1 美元。福特汽車(chē)公司用5m 長(zhǎng)的光纖將 2kW Nd: YAG 激光傳輸?shù)窖b在IR761/ 125 形機(jī)器人的焊頭上 , 把車(chē)頂和門(mén)框焊在一起 , 焊兩層 0. 8mm 厚的鋼板 , 焊速達(dá) 2. 8m/ min 。卡迪拉克豪華車(chē)生產(chǎn)中用 2. 4kW 連續(xù) Nd: YAG 激光焊車(chē)體鍍鋅部件 , 完全滿(mǎn)足生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)度的要求。通用汽車(chē)公司制造工程主管 Frank A. Dip 2ietro 認(rèn)為 , 如北美汽車(chē)制造商都采用激光加工工藝 , 每年可節(jié)省 10 億美元。

1. 3 　激光拼焊

激光拼焊是汽車(chē)車(chē)身制造業(yè)中最具潛力的激光加工技術(shù)。拼焊板（Tailor Welded Blanks）是汽車(chē)車(chē)
身設(shè)計(jì)制造中出現(xiàn)的一個(gè)嶄新的概念 , 可將不同厚度、材質(zhì)、強(qiáng)度、沖壓性能和不同表面處理狀況的數(shù)塊板坯拼焊在一起 , 形成沖壓成形前的板料毛坯 , 然后壓制成所需的覆蓋件 , 如側(cè)圍、底板、內(nèi)門(mén)板、支柱
等。這種板材的自由組合具有以下特點(diǎn)：

(1)減少零件數(shù)量。由于拼焊板可以一體成形 , 提高了車(chē)身的精度 , 減少了大量沖壓加工的設(shè)備和工序。

(2) 減輕結(jié)構(gòu)件重量。由于采用不同鋼板拼接 , 對(duì)于易腐蝕的部位可采用涂鍍層鋼板以提高使用壽命 , 根據(jù)不同部位強(qiáng)度的要求 , 采用不同厚度的板料焊在一起 ,然后一次沖壓成形 , 而不再需要焊接加強(qiáng)筋。從而降低鋼材消耗和生產(chǎn)成本 , 減輕車(chē)身重量 , 最終降低汽車(chē)能耗。

(3) 提高結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和可靠性 , 由于采用連續(xù)激光焊代替不連續(xù)的點(diǎn)焊、鉚接 , 車(chē)身的剛度和緊固性得到提高。

(4) 由于沒(méi)有搭焊處 , 可減少許多原來(lái)需要采取密封措施的地方 , 使防腐性和防銹性得到改善 , 也使車(chē)身結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。板坯是在充分分析車(chē)身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上優(yōu)化部件設(shè)計(jì) , 使之可以有少數(shù)幾種典型的坯板拼焊而成。一輛汽車(chē)的車(chē)身和底盤(pán)由 300 多種零件組成 , 采用拼焊板技術(shù)可使零件數(shù)量減少 66 % , 因此大大減少了模具數(shù)量 , 提高了材料的利用率。德國(guó)梯森公司的 Nothelfer 公司從 1986 年開(kāi)始生產(chǎn)拼接板，

1987 年首次將拼焊的汽車(chē)底板應(yīng)用于 Audi ,1988 年將其推入美國(guó)市場(chǎng)。目前該公司向歐洲各汽車(chē)廠 ，包括奔馳、大眾、菲亞特等提供各種規(guī)格的拼焊鋼板 , 占有歐洲 50 % 的市場(chǎng)份額。我國(guó)一汽 Audi100 所采用的底板均系該公司產(chǎn)品。日本豐田汽車(chē)公司的側(cè)圍生產(chǎn)線(xiàn)采用拼焊板后 , 模具由 20 副減少到 4 副 , 材料利用率由 40 %增加到 65 % 。過(guò)去內(nèi)門(mén)板用 0. 8mm 的鋼板沖壓而成 , 為了鉸接和安裝反光鏡的需要 ， 必須焊上加強(qiáng)件。現(xiàn)采用 2mm 坯板和 0. 8mm 的坯板激光焊在一起 , 然后一次沖壓成形 , 每扇門(mén)重可減少1.35kg 。另外 , 日本本田、韓國(guó)大宇等也在為其豪華轎車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)提供激光拼焊板。據(jù)估計(jì) , 采用拼焊
板可使每輛車(chē)節(jié)省 32 美元 , 為汽車(chē)制造商創(chuàng)造了極大的利潤(rùn)。

據(jù)美國(guó)權(quán)威部門(mén)預(yù)測(cè) , 僅美國(guó)三大汽車(chē)公司在未來(lái)幾年對(duì)激光拼焊板的需求將大幅增加。其主要用于內(nèi)門(mén)、外門(mén)、窗軌和加強(qiáng)板、立柱、底板等部件。美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)在世界范圍內(nèi)組成了一名為“超輕鋼車(chē)身”的國(guó)際財(cái)團(tuán) (Ultralight Steel Auto Body Con 2sortium) , 包括歐洲、美國(guó)、日本和韓國(guó)的各大鋼鐵
公司 , 提出了超輕鋼車(chē)身的設(shè)想。內(nèi)容涉及各種汽車(chē)用鋼鐵新材料和設(shè)計(jì)制造技術(shù)等 , 激光拼焊是一項(xiàng)主要的課題。

1. 4 激光成形

金屬板料的激光成形技術(shù)是一種利用聚焦光束以一定的速度掃描金屬板料表面 ( 掃描速度應(yīng)足夠快以防止表面熔化) ,使熱作用區(qū)內(nèi)的材料產(chǎn)生明顯的溫度梯度 , 導(dǎo)致非均勻分布的熱應(yīng)力 , 從而使板料塑性變形的方法。與常規(guī)成形方法相比 , 激光成形具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

（1）屬于無(wú)模成形 , 生產(chǎn)周期短 , 柔性大 , 可不受加工環(huán)境限制 , 通過(guò)優(yōu)化激光加工工藝參數(shù) , 精確控制熱作用區(qū)域及熱應(yīng)力的分布，將板料無(wú)模成形。

（2）因其是一種僅靠熱應(yīng)力而不用模具使板料變形的塑性加工方法 , 因此屬無(wú)外力成形。

（3）為非接觸式成形 , 所以不存在模具制作、磨損和潤(rùn)滑等問(wèn)題 , 也不存在貼模、回彈現(xiàn)象 , 成形精度高。

（4）可使板料通過(guò)復(fù)合成形得到形狀復(fù)雜的異形件 ( 如球形件、錐形件和拋物形件等 ) 。

激光成形機(jī)理其實(shí)質(zhì)就是彎曲機(jī)理。當(dāng)激光加熱板料時(shí) , 一方面在激光作用區(qū)及其周?chē)a(chǎn)生熱應(yīng)力, 同時(shí)降低了被加熱區(qū)域板料的屈服極限 , 從而使熱應(yīng)力作用區(qū)的熱態(tài)材料產(chǎn)生非均勻的塑性變形 ,實(shí)現(xiàn)板料的變曲成形。試驗(yàn)表明 , 激光每掃描一道次 , 金屬板料可彎曲 1 °～ 5 °。不同的掃描軌跡和工藝參數(shù)組合, 能夠產(chǎn)生不同的成形效果和不同程度的變形量 , 即可得到各種復(fù)雜形狀的工件。

板料激光成形技術(shù)的研究工作，在國(guó)外最早始于1985 年，Y. Namba 以 S45C 碳鋼激光硬化處理為例研究了材料溫度分布和熱變形，最先提出了一種在不加外力的條件下僅利用熱應(yīng)力使板料塑性變形的新的加工方法 ———激光成形法 , 并用簡(jiǎn)單的彎曲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了板料激光成形的可能性。 90 年代以來(lái)，德國(guó)愛(ài)爾蘭根大學(xué)的 F. Vollertsen 領(lǐng)導(dǎo)的激光成形研究組對(duì)板料激光成形技術(shù)作了較多的研究 , 并在假設(shè)起始熱應(yīng)力完全轉(zhuǎn)變成塑性流變且輻照板料看成一個(gè)雙層彎曲梁料的前提下 , 計(jì)算出了激光彎曲成形的彎曲量。

圖 2 所示為一定的工藝參數(shù)條件下 , 激光掃描速度與材料彎曲角之間的變化關(guān)系。

圖 2 　激光掃描速度對(duì)彎曲角的影響

現(xiàn)在世界上許多國(guó)家都投入了較大的人力、物力對(duì)激光成形技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究 , 在某些領(lǐng)域已開(kāi)始了初步的工業(yè)應(yīng)用 : 波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所的 H.Frackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、球形件、波紋管和金屬管的擴(kuò)口縮口、彎曲成形等 ; 德國(guó)學(xué)者 M. Geiger 等將激光成形與其他加工工序復(fù)合運(yùn)用于汽車(chē)制造業(yè) , 進(jìn)行了汽車(chē)覆蓋件的柔性校平和其他成形件的成形 , 且對(duì)彎曲成形過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制 , 提高了成形精度 ; 德國(guó) Trumpf 公司于 1997 年開(kāi)發(fā)了商品化激光成形多用機(jī)床Trumatic L3030 [17] 。相信隨著研究的不斷深入及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 , 激光成形技術(shù)將漸趨成熟 , 進(jìn)入實(shí)用化階段。不久的將來(lái) , 激光成形技術(shù)將和激光切割、激光焊接等技術(shù)一樣成為汽車(chē)制造業(yè)的重要手段。

1. 5 　快速成形制造

快速成形制造技術(shù) (RPM) 是 80 年代后期出現(xiàn)的一項(xiàng)制造技術(shù) , 目前 RPM 技術(shù)已發(fā)展了十幾種工藝方法 , 其中較成熟和典型的工藝有 : 光固化法（SL）、激光選區(qū)燒結(jié)法（SLS）、熔積法 （FDM）、疊層法（LOM） 、三維打印法（3DP）等?？焖俪尚渭夹g(shù)在車(chē)身制造中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面；

（1）產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、優(yōu)化和功能試驗(yàn)。應(yīng)用大型 CAD軟件建立車(chē)身外形的三維實(shí)體模型 , 將模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 STL 格式 , 在快速成形機(jī)上成形出車(chē)身模型 ,在對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)、論證定型后 , 制造出所需比例的精密鑄造模具 , 從而澆鑄出一定比例的金屬模型 , 利用此金屬模型可進(jìn)行風(fēng)洞和碰撞等試驗(yàn) , 從而完成對(duì)車(chē)身設(shè)計(jì)的最終評(píng)價(jià)。美國(guó)克萊斯勒公司已用SLA 工藝制成了車(chē)身模型 , 將其放在高速風(fēng)洞中進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)分析 , 取得了令人滿(mǎn)意的效果 , 大大節(jié)約了試驗(yàn)費(fèi)用。

（2）快速模具制造。目前 , 基于RPM 技術(shù)快速制造模具的方法多為間接制模法 , 即利用 RPM 原型間接地翻制模具。

①軟質(zhì)簡(jiǎn)易汽車(chē)覆蓋件模具的制作 : 采用硅橡膠、低熔點(diǎn)合金等將原型準(zhǔn)確復(fù)制成模具 , 或?qū)υ捅砻嬗媒饘賴(lài)娡糠ɑ蛭锢碚舭l(fā)沉積法鍍上一層熔點(diǎn)極低的合金來(lái)制作模具。這些簡(jiǎn)易模具的壽命為 50 ～ 5000 件 , 由于其制造成本低和制作周期短 , 特別適用于產(chǎn)品試制階段的小批量生產(chǎn)。

②鋼質(zhì)模具制作 :RPM 原型 —三維砂輪 —整體石墨電極 —鋼模 , 一個(gè)中等大小、較為復(fù)雜的電極一般 4 ～ 8h 即可完成。美國(guó)福特汽車(chē)公司用此技術(shù)制造汽車(chē)覆蓋件模具取得了滿(mǎn)意的效果。與傳統(tǒng)機(jī)械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗時(shí)、昂貴的 CNC 加工 , 其加工成本及周期大大降低 , 具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 　我國(guó)車(chē)身制造業(yè)激光技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

早在 1975 年 , 我國(guó)一汽轎車(chē)廠與長(zhǎng)春光機(jī)所合作研制成功了一臺(tái) 400W CO 2 激光切割機(jī) , 用于紅
旗轎車(chē)車(chē)身覆蓋件的板坯切割與修邊工序。我國(guó)“六五”、 “七五”、 “八五”期間 , 國(guó)家都把激光加工技術(shù)列為攻關(guān)項(xiàng)目。 1988 年 12 月 , 由中國(guó)科學(xué)院發(fā)展局和中汽投資公司共同在上海組織了來(lái)自研究院、所和大專(zhuān)院校 , 含一汽、二汽、大眾在內(nèi)的主要汽車(chē)廠的專(zhuān)家對(duì)激光加工技術(shù)在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討 , 并達(dá)成了一些合作項(xiàng)目和意向。中國(guó)科學(xué)院的“八五”計(jì)劃中把激光加工列入重中之重的科技發(fā)展地位 , 而在這個(gè)計(jì)劃中又將激光加工的主要應(yīng)用方向定位于汽車(chē)工業(yè)。在“八五”期間 , 國(guó)家科委、計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委及教育部等又先后在國(guó)內(nèi)建立了四個(gè)國(guó)家級(jí)激光工程技術(shù)研究中心 , 加速了科研成果向商品轉(zhuǎn)化 , 為我國(guó)形成激光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。

在激光切割方面 , 目前基本上集中在平板切割，主要是用于覆蓋件的下料和樣板切割，而在激光三維切割方面的應(yīng)用研究才開(kāi)始起步。國(guó)家自然科學(xué)基金委在1997年把“大功率 CO 2 及 YAG 激光三維焊接和切割理論與技術(shù)”作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行資助 , 國(guó)家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心的左鐵釧教授及其課題組成員對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究 , 為在我國(guó)汽車(chē)車(chē)身制造業(yè)中應(yīng)用三維激光立體加工技術(shù)做出了很大的貢獻(xiàn)。該中心擁有從德國(guó) Trumpf 公司引進(jìn)的具有 90年代國(guó)際水平的 6000kW Turbo 型 CO 2 激光器及與之相配套的 5 軸聯(lián)動(dòng)激光加工機(jī) , 可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的5 面體切割和焊接 ; 從 Hass 公司引進(jìn)的 500W YAG激光器和 6 軸機(jī)械手和光纖傳輸系統(tǒng) , 可實(shí)現(xiàn)工件空間任意位置的切割和焊接。該中心為一汽轎車(chē)公司、寶山鋼鐵公司等國(guó)有大型企業(yè)的技術(shù)改造 , 開(kāi)展了重大工程項(xiàng)目的攻關(guān)。其中 , 開(kāi)發(fā)“紅旗”加長(zhǎng)型轎車(chē)覆蓋件的三維激光制造工藝技術(shù) , 在我國(guó)轎車(chē)生產(chǎn)中是首次采用 ; 在汽車(chē)用薄厚鋼板激光大拼板拼接工藝試驗(yàn)研究中 , 首次采用了激光切割替代精裁的工藝技術(shù) , 取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。在企業(yè)方面 , 柳州微型汽車(chē)廠也已經(jīng)有了 CO 2 5 軸激光加工機(jī) ; 上海大眾汽車(chē)公司新的桑塔納生產(chǎn)線(xiàn)也在引進(jìn)高功率 YAG 的三維加工系統(tǒng) ; 濟(jì)南鑄鍛研究所為一汽開(kāi)發(fā)的 6 軸 CO 2 激光加工機(jī)也進(jìn)入試運(yùn)行階段 , 用于轎車(chē)車(chē)身的切割。

激光拼焊坯板的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)尚處于空白 , 一汽引進(jìn)的奧迪 C3V6 型轎車(chē)上使用原來(lái)設(shè)計(jì)的拼焊底板，目前依然進(jìn)口。奧迪 C5 型轎車(chē)也使用進(jìn)口的剪裁拼焊坯料 , 其中的門(mén)檻加強(qiáng)板采用 1 、 1 . 2 、1. 5mm 三種不同的板坯焊接而成。武鋼技術(shù)中心已于 1998 年 2 月通過(guò)專(zhuān)家論證 , 投資 5000 萬(wàn)元興建國(guó)內(nèi)第一條汽車(chē)板激光拼焊生產(chǎn)線(xiàn) , 設(shè)計(jì)能力110 萬(wàn)件坯料 , 預(yù)計(jì) 2000 年投產(chǎn)。北京工業(yè)大學(xué)等單位對(duì)激光焊接機(jī)理作了較為深入的研究 , 并對(duì)激光大拼板拼接工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究 , 取得了一些實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

清華大學(xué)、華中理工大學(xué)和西安交通大學(xué)等單位在激光快速成形技術(shù)和理論等方面進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)研制出了快速成形系統(tǒng)和設(shè)備。西北工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)等單位正在從事激光誘導(dǎo)熱應(yīng)力成形技術(shù)方面的研究 , 但還處于理論和實(shí)驗(yàn)研究階段 , 目前要實(shí)現(xiàn)激光成形過(guò)程的精密控制還有一定的難度。因此 , 在車(chē)身制造工業(yè)上的實(shí)用化還需要廣大科技工作者的艱苦努力。

總的來(lái)說(shuō) , 我國(guó)的激光技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用起步較早 , 但在車(chē)身制造中的應(yīng)用發(fā)展不快 , 遠(yuǎn)未達(dá)到能夠工業(yè)應(yīng)用的程度 , 與世界先進(jìn)國(guó)家相比 , 落后較多。究其原因 , 主要有以下幾點(diǎn) :

（1）由于歷史原因 , 我國(guó)激光器及零部件生產(chǎn)水平低。激光器是一種集光、機(jī)、電等多種學(xué)科和技術(shù)的高科技產(chǎn)品。在我國(guó)現(xiàn)有的工業(yè)水平上 , 元器件的生產(chǎn)不過(guò)關(guān) , 難以在短期內(nèi)生產(chǎn)出適合于工業(yè)應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)而穩(wěn)定的激光器 , 光學(xué)模式不好 , 穩(wěn)定性和可靠性不高 , 不能滿(mǎn)足工廠條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。而進(jìn)口激光器又價(jià)格昂貴。

（2）國(guó)內(nèi)對(duì)激光加工工藝的研究重視不夠。由于激光加工是集光、機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)于一體的一門(mén)綜合性學(xué)科 , 國(guó)內(nèi)缺乏這樣一批多學(xué)科結(jié)合的高水平的科技力量的協(xié)同作戰(zhàn)。對(duì)激光加工工藝和與材料相互作用的研究及激光設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)得不夠深入 , 以及科研與應(yīng)用相脫節(jié) , 成果轉(zhuǎn)化率較差。工業(yè)界難以看到激光加工的優(yōu)越性。

（3）我國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)落后 , 生產(chǎn)規(guī)模小 ,用傳統(tǒng)方法也能解決等因素也影響了激光先進(jìn)工藝技術(shù)的應(yīng)用。除了汽車(chē)市場(chǎng)本身的因素外 , 企業(yè)對(duì)高科技帶來(lái)的眼前利益與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益估計(jì)不足 , 影響了技術(shù)投資 , 因激光加工設(shè)備的費(fèi)用一次性投入較大 , 致使多數(shù)單位在使用時(shí)較為謹(jǐn)慎。這大大影響了激光技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身制造行業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展。

3 　結(jié)束語(yǔ)

激光材料加工技術(shù)是現(xiàn)代高科技的產(chǎn)物，是一種先進(jìn)的加工工藝，在國(guó)外各行業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)加入 WTO 的臨近 , 全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的發(fā)展 , 汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈 , 我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)將面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。車(chē)身的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)必將成為世界汽車(chē)工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。而車(chē)身制造中激光切割、焊接、坯料拼焊和激光成形等技術(shù)的應(yīng)用 , 必將為車(chē)身制造業(yè)帶來(lái)重大變革 , 同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)巨大的效益 , 大大提高和增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。相信隨著國(guó)家政策的扶持以及研究機(jī)構(gòu)和汽車(chē)制造部門(mén)的共同努力 , 激光加工技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用已為期不遠(yuǎn)。為此 , 必須在以下幾個(gè)方面作進(jìn)一步的深入研究 , 以解決車(chē)身制造業(yè)中激光應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。

（1）激光加工機(jī)理和工藝方法的進(jìn)一步研究和完善 , 建立較符合實(shí)際的理論加工模型 , 以便用計(jì)算機(jī)來(lái)分析處理和預(yù)測(cè)加工效果。

（2）激光加工過(guò)程中無(wú)損檢測(cè)和控制手段的研究。做到在激光加工過(guò)程中 , 可同時(shí)進(jìn)行無(wú)損快速的檢測(cè)和判別加工效果 , 并能加以控制 , 從而保證獲得高質(zhì)量的激光加工零件。

（3）激光加工工藝參數(shù)的優(yōu)化。由于各種參數(shù)對(duì)激光加工的效果影響較大 , 所以只有進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究 , 才能獲得應(yīng)用于實(shí)際加工的優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)。此外 , 根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù) , 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論把影響激光加工的主要因素和衡量指標(biāo)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出特征 , 對(duì)其變化取得規(guī)律性的認(rèn)識(shí) , 從而有效地控制激光加工參數(shù) , 降低生產(chǎn)成本。

（4）積極進(jìn)行激光加工設(shè)備、激光加工系統(tǒng)及激光加工方法的研制、開(kāi)發(fā) , 特別是國(guó)產(chǎn)激光加工設(shè)備小型化和實(shí)用化的研究 , 以使激光加工過(guò)程簡(jiǎn)化 ,費(fèi)用低 , 設(shè)備操作和維修方便。