汽车冲压行业的现状及发展趋势

汽车冲压行业的

现状及发展趋势华中科技大学模具技术国家重点实验室2005年10月夏巨谌王新云Tel&Faxmail:bigaxun@263.net一、基本数据冲压件占轿车零件总数的75%以上；冲压件占飞机零件总数据的50%以上；2003年汽车用钢材：704.73万吨汽车用板材：442.38万吨轿车用钢材：170万吨轿车用板材：127.7万吨2004年，全国冲压件总产量1200万吨每辆汽车平均冲压件总数：1350件其中大型件平均数：300件/辆全国年冲压件总数：73.44亿件汽车上冲压件的构成：车身件：70-150件/辆底盘及发动机用厚板件：15-25件/辆二、目前我国汽车制造中拥有的六种冲压件生产线

⑴多工位压力机生产线一覆盖件大批量生产全部自动化

⑵液压机生产线—中小批量及配件生产可全部自动化

⑶柔性压力机生产线—大中型批量，复杂的覆盖件生产，压力机间配机器人

⑷级进压力机生产线—大批量级进模生产，小型薄、中、厚板件生产

⑸传统压力机生产线—各种冲压件、机械手上下料、传送带送料，部分手工

⑹手工压力机生产线—各种冲压件全自动化生产线（即1级冲压生产线）130多条自动化十机械化（1级十二级）约700多条属于（5）、（6）占90%三、汽车冲压行业存在的主要问题1、机械化自动化程度低当今国际上大型多工位压力机，美国680余条冲压生产线中，70%为多工位压力机；日本在美国的35条生产线中有69%多工位压力机日本国内250条生产线中有32%多工位压力机我国目前应用不多2、冲压件生产线集成度低、分散规模小；3、人才缺乏，投资少，车身设计开发能力；4、大型、精密、复杂、长寿命模具依赖进口，2002年进口冲模3.36亿美元；5、汽车用钢板，特别是薄板只能满足60%，其余的需进口；6、在众多合资公司中，外方对中方实行技术封锁，要求中方支付巨大的工程设计费；7、缺少CAE软件及应用人才；8、国外公司掌握了工程设计权、控制了投资权。四、发展思路1、汽车车身覆盖件冲压向单机连线自动化，机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展；2、调整产品结构，提高零部件集成度，向专业化、大型化发展；3、加大投资力度，加速技术改造，尤其是上、下料机械手和机器人的开发；4、提高汽车覆盖件知识工程水平的模具设计能力，包括CAD、CAM、CAE的开发及应用；5、提高冲压钢板的质量及国产化；6、加强人才培养；7、通过技术引进合资、自主开发来提高冲压设备的技术含量；8、提高冲压工艺水平；9、提高模具加工的NC数字化制造技术；10加快模具标准化工作；11、开发激光焊接板车身件；12、改造旧设备，发挥新的生产能力。5.1液压胀形五、板管成形新技术5.1液压胀形(成对液压胀形)5.1液压胀形(超塑成形)5.2充液拉深

(1)原理：当凸模压迫板料毛坯向下移动时，被封闭在板坯与凹模之间的液体便产生了压力，这个压力与凸模作用力相反的方向作用在板坯的下表面。使板坯紧贴在凸模上而成形为所需零件。液体压力通过系统上的溢流阀调节。(2)优点：板料在强大的三向压应力的作用下成形，有利于提高成形极限，因此，可将传统的拉伸成形工艺的若干道工序合并为一步，简化了成形工艺；板坯在双向作用力下紧贴凸模（或凹模）不会发生相对滑动而导致局部变薄，所得到的制件壁厚均匀；当油压超过溢流阀设定压力时，油液被挤入板坯与凹模圈的接触面上起到润滑作用，降低了摩擦阻力，有利于金属流动成形；减少了模具数量，且简化了模具结构；提高了制件质量，降低了生产成本。5.2充液拉深5.2充液拉深5.2充液拉深5.2充液拉深成形的零件5.2充液拉深对比算例5.2充液拉深对比算例5.2充液拉深5.2充液拉深5.3粘性介质压力成形（VPF）5.3粘性介质压力成形（VPF）粘性介质压力成形工艺是适于难成形材料成形的一种新技术，采用该工艺能缩短工期，成倍节约模具费，成形件具有回弹小，表面质量好及厚度均匀等特点。它克服了一般以液体或固体弹性体为传力介质的软模成形的不足具有广阔的发展前景。优点在于：

1）

粘性介质，具有应变速率敏感性，可以自适应与板料的变形

2）

当两侧都加介质时改变了板料的受力状态，提高了板料的成形性

3）

易于密封，正是如此使得可以灵活控制压边力，更加合理控制板料流动，因而成形件厚度分布更均匀

4）

粘性介质在压力下有很好的流动性，避免聚氨酯等在成形时不能很好地填充小角度处和复杂型面处的缺点

5.3粘性介质压力成形（VPF）5.3粘性介质压力成形（VPF）

高温合金波纹薄壁零件壁厚0.3mm最大减薄15％5.4管料零件内高压成形5.4管料零件内高压成形

(1)原理（以三通管为例）管坯在内高压Q，轴向压缩力F和支管端部反向作用力F3的共同作用下，使管坯紧贴凹模模壁而成形为所需的管接头零件。Q-内高压，使管坯胀形紧贴凹模模壁；F-轴向的压缩力，使管坯两端金属向中间流动，补充支管延伸所需金属；F3-支管管端支承力，即平衡力，改善支管与管体相连接的强烈变形区的应力状态，避免支管管端和连接区产生破裂。5.4管料零件内高压成形

(2)优点金属的空间分布合理，在保证强度和刚度的条件下，可是零件的重量减轻30%~70%；通过管坯的冷成形，可使制件具有精细的金相组织，良好的金属流线分布及均匀的壁厚，机械性能提高；之间表面光滑，尺寸精度高，质量好；可由整体成形工艺代替多个零件焊接或拼装并经切制加工成复杂结构零件的生产方法，生产工序减少，生产率提高；模具受力均匀，无冲击载荷，使用寿命提高5.4管材零件内高压成形5.4管材零件内高压成形5.4管材零件内高压成形减轻重量、节约材料轴类件：30%-50%；结构件：20%-30%零件数量少1件内高压件代替至少2件冲压焊接件减少后续焊接量提高刚度和强度，尤其疲劳强度降低成本据统计，汽车构件平均降低30%左右机械加工件内高压成形件5.4