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节能减排对车身零部件成型技术提出更高要求

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-05-03 浏览次数:74
    随着能源危机加剧,汽车的节能减排技术成为我们目前国内外非常热的话题。轻量化应该是节能减排的有效手段,不管是传统汽车还是新能源汽车,它的重量、减重都是我们面临的话题。随着轿车每减轻10%燃油消耗就减少6%到8%,这个问题已经得到国内外各个汽车企业的高度重视。
    
    精密制造为新时代汽车开发提供技术支撑
    
    汽车节能减排对现在汽车制造技术来说提出了更高的要求,这迫切地需要我们在新材料成型上,包括一些新材料,或者是材料的连接,整个制造过程当中的质量控制技术如何进行突破,来适应我们整个未来车身轻量化制造。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍,车身的覆盖件主要是冲压件,冲压件设计包括汽车板材和成型技术等。冲压件结构的发展趋势将更加整体化,局部功能有局部加强的方面,比如热冲压的局部硬化,以及一些不等材料,特殊结面的成型。成型工艺的一体化和集中化方面,热冲压成型和快速的超速成型方面将是一个发展趋势。另外一个发展趋势是成型装备上的柔性化,比如一些增量成型装备,滚轧成型等等。在材料方面,高强度钢越来越关键,第一代是基于铁素体制,第二代基于奥氏体,第三代是马氏体。国内宝钢做了大量的研究,第三代在国际上处于一个领先水平。在成型方面,关键技术有温热成型、液压成型、柔性的包边技术、冲压模具设计等。
    
    随着汽车板强度越来越高,在强温下成型越来越困难。所以温热成型可能是未来的发展方向。在这里面遇到的挑战就是在成型过程当中怎么分析,以及在成型过程当中怎么来进行工艺优化,再就是再冷却系统的技术。
    
    在轻量化的液压成型方面,国内外已经得到一定的应用。这里面所面对一个技术挑战是在成型过程当中它的不均质材料如何评估,还有温热成型和液压成型如何进行耦合继承。还有超高压的装备方面。
    
    柔性的包边技术,尤其是门的包边上的应用所遇到的问题是在成型过程当中它的成型质量,比如起皱,回弹,在开裂处如何控制,由于材料是循环加载,那它的力学行为怎么分析,包括断裂如何进行预测,或者进行成型滚边工艺的路径规划。
    
    在大批量生产当中冲压成型工艺稳健设计尤为重要。模具设计好以后,试模阶段不会出现太大的问题,当大批量生产的时候,如何让他批量条件下成型质量好,这是遇到的重要问题。因此在这里面需要开展一些研究工作。
    
    这里所遇到的挑战是整个材料和工艺的统计分析特性,意义它在的成型过程当中各种实验模型如何确定,还有稳定分析和成型过程当中的优化技术。
    
    某汽车厂的侧围成型工艺稳健设计。侧围是汽车非常重要、复杂的零件。要求整个没有开裂、没有起皱,同时要保证侧围表面刚度比较高。这是在成型的试生产阶段,它的模具问题可能会使得在试生产阶段比较高,对于这个问题我们可以首先进行成型工艺的参数分析,包括确定它主要的参数和次要的参数。在这个基础上可以对成型过程当中不同的部位:如A区、B区等区域进行参数敏度分析,确认出最敏感的参数。成型质量的起皱、开裂和敏感参数的关系,在这个基础上进行优化、确定它最优,或者最稳健的成型工艺参数。在优化基础上可以对成型模具,试模参数进行调整,比如调整压边力,调整材料的曲直范围,以及修改材料毛胚孔的初始孔型,通过这些设计来使得废品率原来比较高的情况下降到比较低的情况,小于1%。
    
    在成型过程当中的副车件是非常复杂、重要的零件。由一根钢管经过弯曲,再经过液压成型来形成这样的形状。这里面需要解决的问题是如何建立无缝钢管,以及如何来指导我们实际成型过程当中参数的选择。
    
    由于轻量化车身引入高强度钢,还有由于液压成型的管件,这些材料在成型当中得到广泛的应用。这就迫切需要我们开展新型的焊接工艺和柔性连接装备。来实现车身焊接过程的高效率、低能耗,以及焊点的高可靠性。
    
    目前随着轻量化材料的应用,焊接和连接工艺的发展趋势来看主要是传统的机械连接等,这些将会越来越少。对铝合金的摩擦搅拌点焊来看以后会逐渐增加。特别是有可能是一些负荷的连接技术可能会成为以后无论是学术界,还是工业界研究的热点。比如说交界点焊,包括铆接和电阻焊怎么结合,这是一个发展趋势。
    
    焊接和连接工艺的装备上,一个是我们如何提高质量,再一个是如何降低能耗、如何采用新的技术来提高产能。在连接工艺装备上它有很多发展趋势。在这里遇到的关键技术一个是高强度钢,它的点焊技术,在主流汽车厂得到比较广泛的应用。采用中屏点焊技术可以比目前节省能耗1/3。电极消耗也可以节省1/2。现在面临的问题是在实际生产当中我们采用中屏电阻点焊,它的规范标准是采用原来的规范,所以这方面还需要我们做很多的工作。

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