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當(dāng)前汽車鋁合金板的應(yīng)用得到了有效推廣，從奧迪的全鋁車身，到奇瑞捷豹路虎的部分鋁車身，再到江淮蔚來的ES8全鋁車身。隨著鋁合金的全面應(yīng)用，沖壓生產(chǎn)線技術(shù)也在不斷的成熟完善。

和傳統(tǒng)鋼板生產(chǎn)一樣，沖壓生產(chǎn)分為：來料→拆垛分張→對中→拉延→切邊沖孔等工序→檢驗(yàn)→裝箱，還有輔助工序：模具維修、工件返修等。區(qū)別主要在拆垛、分張及傳輸過程中。下面從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面簡要分析。

人力資源作為沖壓生產(chǎn)成本的主要組成部分，將來大部分會被機(jī)器所替代，但目前來說是無法做到的，尤其是檢驗(yàn)、維修、返修等相對技術(shù)要求較高的人員。相對于鋼板生產(chǎn)來說，由于鋁合金可塑性好的特性，出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的幾率高，所需要的檢驗(yàn)、返修人員也多，項目初期，側(cè)圍等重難點(diǎn)件的返修率幾乎高達(dá)100%。檢驗(yàn)人員要能準(zhǔn)確、高效的判斷產(chǎn)品缺陷，返修人員要快速的修復(fù)產(chǎn)品缺陷，該兩類人員雖然是沖壓輔助工種，但也是鋁合金生產(chǎn)交付過程至關(guān)重要的，占整個沖壓人員約50%。其余操作人員和模具維修人員相較于鋼板生產(chǎn)可以正常配備。

壓力機(jī)為沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，機(jī)器人為自動傳輸?shù)脑O(shè)備。目前自動化生產(chǎn)線為新建沖壓標(biāo)配，但部分工廠還使用人工上下料的原有舊設(shè)備。鋁合金對于壓力機(jī)的要求來說，主要體現(xiàn)在第一臺。原先第一臺為多連桿壓力機(jī)，其中八連桿、六連桿較為普遍，隨著伺服控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)口及國產(chǎn)大噸位伺服壓力機(jī)也得到認(rèn)可。近幾年主機(jī)廠新建工廠中，涉及到鋁合金生產(chǎn)的，都配備伺服壓力機(jī)。伺服壓力機(jī)主要優(yōu)勢為其曲線可控，即滑塊速度曲線可控，尤其是拉延過程，速度可以控制在300mm/s以內(nèi)，最低可以達(dá)到125mm/s，相較于傳統(tǒng)壓力機(jī)，速度降低約50%以上，拉延速度的降低給板料減薄過程中的材料流動提供充足的時間，有效提高了產(chǎn)品成形質(zhì)量。

在自動傳輸設(shè)備中，除了機(jī)器人外，還有拆垛分張、傳輸皮帶等輔助自動設(shè)備。相較于鋼板，這一部分的影響最大，最直接。因?yàn)殇X合金不能磁化的特性，拆垛分張設(shè)備不能使用傳統(tǒng)的磁力分張，需要風(fēng)刀和機(jī)械輔助組合結(jié)構(gòu)共同完成，其中風(fēng)刀為壓縮空氣快速噴射通過板料縫隙將板料分開，機(jī)械為齒狀輔助抬高，根據(jù)不同的形狀還需增加防跑偏等機(jī)構(gòu)。另一種影響較大的設(shè)備為傳輸皮帶，在線首拆垛后，通過皮帶機(jī)傳輸至清洗涂油機(jī)處，再傳輸通過雙料檢測，最后達(dá)到對中區(qū)域，整個過程傳輸3次，目前效果最好的為真空吸附式皮帶機(jī)。

起吊容易變形

板料方面，鋁合金主要有三個方面問題。第一，有效期：汽車鋁合金主要使用5系、6系鋁合金，有效期6個月，經(jīng)過中間流轉(zhuǎn)的環(huán)節(jié)，工廠有效期3個月；第二，清潔度：在流轉(zhuǎn)及現(xiàn)場存放過程，鋁合金表面清潔度要保證，否則容易出現(xiàn)缺陷；第三，防變形：在流轉(zhuǎn)運(yùn)輸過程，頻繁的移動容易使鋁板變形，尤其在沖壓線首上料過程，建議使用叉車上料，行車流轉(zhuǎn)容易變形。

鋁合金生產(chǎn)主要工藝方法和鋼板是一致的，但細(xì)節(jié)方面需要特別設(shè)計，比如回彈量、刀口間隙值、定位孔尺寸等，主要針對回彈、鋁屑、孔變形等問題。檢測方法還是采用傳統(tǒng)人工判斷，以眼看、手摸、油石等手段，隨著科技的發(fā)展，視覺或掃描等設(shè)備的不斷完善，相信未來可以實(shí)現(xiàn)自動檢測。

環(huán)境要求：潔凈度、溫度，這兩部分對鋁合金生產(chǎn)影響大，其中潔凈度低會造成外表件凸包的缺陷，目前沖壓車間尤其是設(shè)備內(nèi)部地面要進(jìn)行環(huán)氧地坪或者耐磨地坪，車間其余地方耐磨地坪，邊角部位難以處理的，可以做局部環(huán)氧地坪。車間實(shí)行封閉且微負(fù)壓設(shè)計，避免外部灰塵進(jìn)入。

鋁屑（上）

油膜（下）

車間物流出入口設(shè)計在一側(cè)，并設(shè)置快速卷簾門，物料轉(zhuǎn)移使用叉車在外部裝卸，最大限度的保證潔凈度。溫度方面，考慮車間送冷風(fēng)，一方面改善員工作業(yè)環(huán)境，另一方面，保證沖壓生產(chǎn)線封閉內(nèi)部溫度不高于35℃，利于鋁合金表面油膜的保持。

自動化方面

從節(jié)拍及穩(wěn)定性方面，傳輸設(shè)備優(yōu)先推薦單臂機(jī)械手，其次雙臂機(jī)械手。由于各方面原因，選用機(jī)器人，節(jié)拍7～11spm，單臂機(jī)械手可以達(dá)到9～13spm，雙臂機(jī)械手可以達(dá)到10～15spm，還有一些更加優(yōu)秀的，根據(jù)自己的規(guī)劃產(chǎn)量及投入資金選擇。拆垛分張要充分考慮板料形狀、尺寸，做好防跑偏、分張效果等方面的驗(yàn)證，保證分張的效果，建議氣刀和機(jī)械組合使用；皮帶機(jī)強(qiáng)烈要求帶真空吸附式皮帶，鋼鋁通用性好，傳輸穩(wěn)定。

壓力機(jī)方面

壓力機(jī)首選伺服壓機(jī)，國產(chǎn)伺服壓機(jī)的表現(xiàn)也在提升，電機(jī)型號和布置方式要重點(diǎn)考慮維修方便性和可靠性。隨著氮?dú)飧自谀＞呱系钠毡槭褂?，后續(xù)壓機(jī)噸位要適當(dāng)提高，建議主機(jī)廠主流較大車型1300噸（或1250噸）。隨著各種車型外觀的復(fù)雜化，沖壓工序在增加，五序?yàn)樽钌倥渲?，建議整線噸位配置2500+1300×3。研配壓機(jī)和試模壓機(jī)之間，推薦試模壓機(jī)，因?yàn)殇X合金模具在調(diào)試期間對機(jī)床的需求多，如果選擇研配壓機(jī)，需要占用主線資源配合研修模具，正式生產(chǎn)過程鋁合金對模具的要求也高于鋼板，試模壓機(jī)更適合。如果最后選擇研配壓機(jī)，噸位建議不低于350噸，配備慢速回程功能，以適應(yīng)氮?dú)飧椎姆磸椓C(jī)床的影響。

返修設(shè)備

鋁合金板的返修率高于鋼板，返修過程會產(chǎn)生大量鋁粉，屬于易爆危險區(qū)域，所以需要專業(yè)的除塵設(shè)備，建議選擇濕式除塵設(shè)備，并做好安全、環(huán)評等的設(shè)計。

傳感器

隨著自動化程度的提高，各種傳感器的應(yīng)用也在擴(kuò)大，例如溫度傳感器、距離傳感器、雙料檢測傳感器、重量傳感器等，其中雙料傳感器為自動化拆垛、傳輸、端拾器等過程和部件上使用，因?yàn)殇X板與鋼板的不同，需要采用適合鋁板的雙料檢測探頭，建議通過式雙料檢測和接觸式雙料檢測配合使用，提高雙料檢測的準(zhǔn)確性；溫度傳感器主要應(yīng)用在壓力機(jī)主傳動關(guān)鍵部位，例如軸承、銅套、主軸等，通過溫度監(jiān)測關(guān)鍵部位的狀態(tài)；距離傳感器應(yīng)用在接近開關(guān)、末料檢測等方面，針對傳感器的型號和適用范圍，選擇合適的傳感器，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

以上基于鋁合金的特殊性做了相關(guān)注意事項的提醒，下面從使用者的角度，提一個建議。

地坑為沖壓線附屬的一部分，通常布置液壓站、儲能電機(jī)（伺服壓機(jī)）、廢料輸送線等，也是壓力機(jī)底部維修的重點(diǎn)活動范圍。地坑設(shè)計時一要考慮設(shè)備的布置，二要考慮各種設(shè)備維修的方便性，這也是設(shè)計工程師容易忽略的一點(diǎn)，這一點(diǎn)廣汽菲克長沙工廠值得學(xué)習(xí)，地坑寬度為普通工廠的兩倍，設(shè)備布置整齊，維修通道順暢，敞亮大氣。

案例展示

Audi奧迪R8采用全鋁車身設(shè)計，R8車身的高性能復(fù)合材料被稱為 Audi Space Frame（AFS），其總重量只有 210 公斤，不到鋼鐵車架的一半重，但是強(qiáng)度和抗沖擊性能都十分出色。整個車體成分里，70%是鋁合金、13%是增強(qiáng)碳纖維（CFRP）。用奧迪自己的話來說就是：「把正確的材料以正確的數(shù)量放在正確的位置」。

R8的鋁板成型采用的是液壓成型工藝（Hydroforming）打造了R8完美空力弧度

Tesla特斯拉 Model S 97%車身為輕質(zhì)鋁合金打造，一卷鋁材的費(fèi)用是3萬美元，打造全車需要50-60種不同的鋁卷材，全鋁合金車身的重量僅為190kg。

TESLA使用的串聯(lián)式液壓沖壓生產(chǎn)線（Schuler SMG hydraulic tandem stamping press lines）是全北美最大，世界第六大的沖壓生產(chǎn)線，總噸位達(dá)到11,000噸，每6秒出一件鋁材沖壓件，每天可生產(chǎn)出5,000件。

Jaguar捷豹國內(nèi)首家專制全鋁車身車間在（奇瑞捷豹路虎）常熟工廠竣工投產(chǎn)，新版本的XF鋁合金應(yīng)用比率高達(dá)75%。

據(jù)了解，捷豹常熟新工廠使用世界最快的5序伺服沖壓生產(chǎn)線（3秒/件、High-speed servo press line），世界最快的機(jī)械沖壓生產(chǎn)線（4秒/件），可自由在鋼鋁材之間無縫切換，75%的模具即可用于伺服高速沖壓線也可用于機(jī)械沖壓線。

蔚來汽車與江淮汽車展開深入代工合作，雙方基于全球領(lǐng)先的輕量化全鋁車身平臺先后推出了ES8與ES6車型，而首款合作車型ES8也成為國內(nèi)第一輛完全自主的全鋁車型，該車憑借全車身高達(dá)96.4%的鋁材使用率，讓ES8成為全球量產(chǎn)的全鋁車身中鋁材應(yīng)用量比例最高的車型，一舉成為了全球輕量化電動車的領(lǐng)先制造商。

未來汽車為什么要用全鋁車身？

全鋁車身越來越吃香，會不會最終取代鋼鐵呢？答案是肯定的，但短時間內(nèi)無法做到。據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)Ducker的一份報告稱，目前僅有1%的汽車為全鋁車身，預(yù)計到2025年，這一數(shù)字將達(dá)到18%。

眼下，歐洲車企也只是在高利潤率的車型中擴(kuò)大了鋁材料的應(yīng)用。原因很簡單，全鋁車身的成本太高。目前，鋁的價格約每噸3萬元，而每噸鋼材的價格僅為7000元左右。如此懸殊的價格差，使很多企業(yè)對全鋁車身望而卻步。

但是，在減少環(huán)境污染和燃油經(jīng)濟(jì)性等多重壓力下，汽車輕量化已漸漸成了共識。要減少汽車對環(huán)境的污染，就要提高汽車的能效，而提高能效主要途徑有三條：提高發(fā)動機(jī)能效、減小風(fēng)阻、減少車重。三者當(dāng)中，發(fā)動機(jī)技術(shù)和汽車設(shè)計已然成熟，可提升的空間小、成本高。所以，只剩下車身輕量化尚有很大的潛力可挖。

據(jù)國際研究機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)表明，如果汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%至8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3至0.6升。以鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%至40%；用鋁制造發(fā)動機(jī)，可減重30%；鋁制散熱器比相同的銅制品輕20%至40%；轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上。所以，用鋁材代替鋼鐵造汽車，減重效果顯著。

總結(jié)來說，全鋁車身的汽車更輕、更省油、更安全、更好駕控、更耐腐蝕性，是未來汽車輕量化發(fā)展的一大趨勢。

而鋁材（沖壓）成型工藝作為全鋁車身汽車的第一大工序也必將經(jīng)歷技術(shù)革新的過程。液壓成型、伺服成型還是鑄鋁擠壓成型等技術(shù)工藝，哪種方案最終能在產(chǎn)能、品質(zhì)、成本中取得平衡，其或?qū)⒊蔀殇X材（沖壓）成型工藝的主流。讓我們拭目以待吧??！

AMTS & AHTE South China 2022(深圳)聚焦智能沖壓工廠、沖壓自動化（機(jī)械手臂、線尾自動裝箱、在線檢測等）、高速（伺服）沖壓線、沖壓新材料（鋁板、高強(qiáng)度鋼、碳釬維復(fù)合材料）及成形工藝（熱成型、激光拼焊等）的推動、如何提高材料利用率、模具保養(yǎng)及維護(hù)、模具表面處理解決方案、鋁板模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、3D打印、沖壓零部件、設(shè)備維護(hù)和改造發(fā)展趨勢，進(jìn)一步提高商務(wù)交流機(jī)會。

AMTS & AHTE South China 2022 深圳國際汽車制造裝備與工業(yè)裝配技術(shù)展覽會將于2022年10月12-14日登陸深圳國際會展中心（寶安新館）。

圖文來源：AI汽車制造業(yè)

參展咨詢：

電話：86-21-6468 1300

郵箱：amts@rxglobal.com

展會預(yù)告：

· AMTS & AHTE South China 2022

2022年10月12-14日 深圳國際會展中心（寶安新館）

· 中國未來交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會——智能網(wǎng)聯(lián)汽車

2022年10月11-12日 深圳國際會展中心（寶安新館）

· AMTS 2023

2023年7月5-8日 上海新國際博覽中心

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