先來整體捋一下汽車制造的工藝流程。一般的汽車主機(jī)廠會(huì)囊括沖、焊、涂、總四大工藝。動(dòng)力總成一般獨(dú)立于四大工藝,對于新能源汽車,特別是對于電動(dòng)車,動(dòng)力總成對應(yīng)的就是電機(jī)及電池車間,這個(gè)是相比于傳統(tǒng)燃油車不同的地方。
沖壓,顧名思義,就是將鋼板通過沖壓的方式變成汽車車身零件;焊裝就是將這些零件通過焊接、鉚接等方式連接成為白車身;涂裝又稱油漆車間,是對白車身附以各種防腐工藝,并噴涂上漂亮的色漆、清漆,以達(dá)到上色和表面防護(hù)的作用。總裝即就是將車身上各種零部件及系統(tǒng)安裝在車身上組裝成一臺(tái)完整的汽車,并進(jìn)行點(diǎn)檢、路試等一系列測試,最終下線成為合格商品車。
那么看一下傳統(tǒng)汽車的沖壓工藝特點(diǎn),下圖是汽車零部件沖壓成形的工藝過程,可基本分為拉延、沖孔、修邊、整形這幾個(gè)部分,根據(jù)不同零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、復(fù)雜程度以及車企的工藝特點(diǎn),成形過程從4道序到6道序不等。
車身上的沖壓件可大致分為兩類,熱成形件及冷成形件。有個(gè)概念叫加工深度,什么意思,就是指車企自己加工的零件占所有零件的比例。每個(gè)車企都不太一樣,但是大多數(shù)企業(yè)都會(huì)把熱成型件、小的零件以及內(nèi)板件外包,自己留下四門、兩蓋、側(cè)圍、翼子板,主要出于兩個(gè)考慮,一是這幾個(gè)零件附加值比較高,4S店賣備件主要也是賣的這幾個(gè)零件;二是這幾個(gè)零件都是主要的外覆蓋件,如果外包,品控會(huì)難以保證。
沖壓成形工藝不可或缺的三大部分分別是板料、壓力設(shè)備及模具。
先說壓力設(shè)備,較為成熟、先進(jìn)的沖壓車間用的一般都是自動(dòng)化程度較高的沖壓壓機(jī)線,如下圖所示,最高端的沖壓生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)從板料上料、拆垛、沖壓過程及零件傳輸?shù)阶詈蟮难b箱全自動(dòng)化。成本考慮,目前主機(jī)廠所用的主流壓機(jī)線,除了線首上料機(jī)線尾擺件還采用人工方式未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,其他基本都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。主要的壓機(jī)線品牌有德國的舒勒、國產(chǎn)的濟(jì)二等,整線速度可達(dá)到10-17次/件,但對于制造小零部件的供應(yīng)商,采用的大多是低成本、低自動(dòng)化程度的壓力設(shè)備,有的甚至是手動(dòng)線。
對于板料,無外乎兩大主流材料,鋼板及鋁板。其中鋼板占比較大,鋁板占比較小,但全鋁車身是未來的發(fā)展趨勢。
對于模具制造本身,目前是一個(gè)成熟化度比較高的行業(yè)。
如果要探討未來沖壓車間在新能源汽車制造中扮演的角色,那么討論的前提出發(fā)點(diǎn)有3個(gè):一是未來新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的不同之處及發(fā)展方向?qū)τ跊_壓的影響;二是未來沖壓工藝本身的發(fā)展方向;三是顛覆性的技術(shù)及工藝。
首先第一個(gè),未來新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的不同之處,新能源,顧名思義,不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在動(dòng)力系統(tǒng)上,所以最大的變化是在動(dòng)力總成車間及電池車間。這個(gè)變化點(diǎn)對于沖壓的影響不大,簡單說來,雖然發(fā)動(dòng)機(jī)變成了電機(jī),增加了電池包,但汽車的基本骨架結(jié)構(gòu)和外形并沒有太大變化,零件還是那些零件,車身還是那個(gè)車身。但有一個(gè)變化點(diǎn)是汽車輕量化的發(fā)展會(huì)逐漸提高鋁件的使用比例,這一點(diǎn)對于焊裝會(huì)有較大的影響,因?yàn)殇摪宓暮附雍弯X板的焊接還是存在一定差異的。鋁件的變化對沖壓的影響主要體現(xiàn)在鋁板的成形能力與鋼板不同,所以需要不同的成形壓力和曲線,但這一點(diǎn)目前已經(jīng)比較成熟,并不會(huì)是什么難點(diǎn)。
再來討論第二點(diǎn),沖壓工藝本身的行業(yè)發(fā)展方向,因?yàn)榍懊嫣岬?,沖壓工藝三大組成部分板料、壓力設(shè)備及模具。板料上面已經(jīng)說過,就不再贅述。對于設(shè)備來說,發(fā)展方向自然是更高的自動(dòng)化程度,更快的生產(chǎn)效率,更低的成本。目前的主流沖壓生產(chǎn)線還沒有實(shí)現(xiàn)完全的無人化自動(dòng)化,所以,未來的發(fā)展方向一定是沖壓全車間的自動(dòng)化,從卷料開卷到板料自動(dòng)上線到自動(dòng)沖壓成件自動(dòng)裝箱輸送至焊裝,實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。目前這一點(diǎn)不是無法實(shí)現(xiàn),只是礙于自動(dòng)化成本較高,沒有很好的經(jīng)濟(jì)性,但隨著自動(dòng)化技術(shù)的成熟、成本的降低,高程度的自動(dòng)化一定是未來沖壓車間的發(fā)展方向。更快的生產(chǎn)效率,目前生產(chǎn)速度較高的沖壓生產(chǎn)線是德國的伺服壓機(jī)線,實(shí)踐中整線連續(xù)生產(chǎn)速度最快可達(dá)17次/分鐘,國內(nèi)的濟(jì)二線也能達(dá)到13次/分鐘,更快的生產(chǎn)效率意味著更低的生產(chǎn)成本、更高的利潤。所以我相信17次/分鐘肯定不是極限(理論速度與實(shí)際生產(chǎn)速度不是一回事),未來肯定會(huì)朝著更高的生產(chǎn)效率發(fā)展。對于模具來說,雖然說現(xiàn)在模具制造行業(yè)相對成熟,但并不意味著完美。沖壓壓機(jī)線柔性較好,可以適配不同的模具,生產(chǎn)不同的零件,但是模具本身,能否再提高柔性呢,目前一個(gè)零件就需要一套模具進(jìn)行生產(chǎn),模具成本在沖壓中占比很大,而且,隨著消費(fèi)者個(gè)性化需求的越來越強(qiáng)烈,車型改款也越來越頻繁,所以,未來模具的柔性化。低成本化是未來的主要發(fā)展方向,雖然現(xiàn)在多點(diǎn)模具成形等柔性化技術(shù)都還不夠成熟,但柔性化模具、低成本模具這一定是未來模具行業(yè)的發(fā)展方向。
第三點(diǎn),顛覆性的技術(shù)。上面兩點(diǎn)基于的都是汽車車身材料及沖壓工藝都沒有發(fā)生太大的變化所討論的。那么有沒有可能出現(xiàn)完全顛覆沖壓工藝本身的技術(shù)呢。答案是完全有可能的,并且已經(jīng)出現(xiàn)了。一種是目前在高端豪華車上已經(jīng)出現(xiàn)了碳纖維車身及輪轂的應(yīng)用,這本身在材料上就已經(jīng)顛覆了普通的鋼板鋁板,所以成形工藝也就跳脫出了沖壓的范疇。目前沒有批量運(yùn)用原因還是成本問題,所以當(dāng)某一天碳纖維車身的制造工藝能夠把成本降下來,可能就會(huì)顛覆傳統(tǒng)的鋼鋁板材沖壓工藝。
還有一種是3D打印,這兩年3D打印一直很熱門,這是一種接近凈成形,廢料消耗更少,最重要的是柔性化更高,意味著可以摒棄模具,個(gè)性定制。但這一技術(shù)目前的問題在于打印材料的強(qiáng)度,目前還無法達(dá)到汽車車身的強(qiáng)度要求,但目前已經(jīng)發(fā)展出了金屬打印技術(shù),雖然還未足夠成熟,但這也是可預(yù)見的未來可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。以上兩點(diǎn)是會(huì)對沖壓工藝本身產(chǎn)生顛覆性影響的技術(shù),但具體時(shí)間是10年,還是20年,甚至更久,這并不好說。
好了,無論傳統(tǒng)的沖壓工藝,什么沖壓工藝未來的發(fā)展趨勢,還是要回歸探討未來沖壓車間會(huì)在新能源汽車制造中扮演什么樣的角色:因?yàn)樾履茉雌嚹壳爸饕淖兓c(diǎn)不在車身外形上,所以,短期內(nèi),沖壓的角色不會(huì)出現(xiàn)太大的變動(dòng),但作為四大工藝的源頭,沖壓本身的地位還是無可取代的,提高自動(dòng)化率和降低制造成本是未來沖壓工藝的主要發(fā)展方向,但對于新能源汽車制造重要性會(huì)顯得不是那么重要,新能源車企有可能會(huì)降低沖壓的加工深度,將更多的零部件外包甚至將整個(gè)沖壓業(yè)務(wù)外包給零部件供應(yīng)商。長遠(yuǎn)看,顛覆性的技術(shù)例如3D打印及碳纖維車身會(huì)讓沖壓工藝和沖壓行業(yè)發(fā)生巨變,但到來時(shí)間會(huì)較長。
【興迪源機(jī)械液壓技術(shù)優(yōu)勢】
興迪源機(jī)械嚴(yán)格按照ISO國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系和5S管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和內(nèi)部管理。建立有 “河南省流體壓力成形智能裝備工程技術(shù)研究中心”,核心團(tuán)隊(duì)由數(shù)十名博士、碩士和各高等院校金屬成形專家教授組成,專注于液壓成形核心技術(shù)和產(chǎn)品工藝研發(fā)。
興迪源機(jī)械與中國科學(xué)院金屬研究所、南京航空航天大學(xué)等院校開展長期的產(chǎn)、學(xué)、研合作,并共同設(shè)立了“液壓成形技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地”,時(shí)刻跟蹤國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù),不斷提升“興迪源”液壓設(shè)備品牌價(jià)值。