【技术前沿】江淮汽车攻克铝合金汽车覆盖件成形难题!

【技术前沿】江淮汽车攻克铝合金汽车覆盖件成形难题！江淮汽车通过自主研究，拟在2016建成一条年产10万台套铝合金制件的高速自动化生产线，实现铝合金制件的整车搭载，使汽车轻量化技术得到延伸。在国外，铝合金充液成型技术已经成熟，瑞典的AP&T、德国SHULER和SPS公司、日本的AMINO铁工所以及意大利的MURARO等设备供应商已竞相开发出3000t～10000t的大吨位充液成形装备并建立了生产线，已加工出铝合金汽车发罩内外板、车门内外板及翼子板等覆盖件并已装车应用。1打破国外技术垄断的自主研发与传统冷冲压刚性模具成型相比，铝合金充液成型可以改善铝合金板材表面质量、实现汽车轻量化。瑞典AP&T、德国SHULER和日本的AMINO铁工所等厂商提供的生产线，其应用领域也不断扩大。充液拉深成形生产线为打破国外技术垄断，江淮汽车联合天津市天锻压力机股份有限公司、北京航空航天大学、清华大学以及西安嘉业航空科技有限公司成立项目组进行大吨位充液成型压力机的科技攻关，以期解决铝合金充液成型的技术难题并进行技术推广、应用，填补国内该领域空白。针对国产高档汽车铝合金批量化精密成形、低成本及柔性化生产需求，以江淮汽车纯电动汽车的具体需求为切入点，开发了50000kN轿车车身铝合金覆盖件充液成形设备主机和辅助装置及模具，研制了大吨位充液成形集成单元，掌握了大吨位充液成形设备及面向批量化生产的充液-局部冲压成形模具的开发、设计和制造等关键技术，解决了铝合金成形难题。目前的研究课题是其批量化生产，重点包括：面向大批量生产的充液成形模具开发，大批量生产条件下大型汽车覆盖件充液成形工艺分析技术，面向批量化充液成形生产的铝合金覆盖件产品设计、产品验证及质量控制研究。2批量化生产的总体技术方案1.面向大批量生产的充液成形模具开发对大型复杂充液成形模具结构优化设计与制造工艺设计、大型复杂充液成形模具表面处理、模具寿命控制及安全、模具排气装置、充液与局部冲压复合成形模具、模具承受复杂压力状态下弹性变形控制、零件与模具耦合回弹及模具型面补偿技术等方面的关键技术进行研究，在50000kN充液成形设备上顺利实现铝合金发盖、顶盖等车身覆盖件的生产。重点在以下方面模具技术上展开研发：面向大批量生产的复杂充液成形模具的表面处理技术开发；面向大批量生产的充液成形模具轻量化结构设计技术开发；面向大批量生产的镶块式充液成形模具设计与装配技术开发；面向大批量生产的零件与模具耦合回弹及模具型面补偿技术；面向大批量生产的复杂充液成形模具精确快速低成本制造工艺设计及精密快速制造技术与制造信息化管理；面向大批量生产的充液成形模具设计与制造标准制定。2.大批量生产条件下大型汽车覆盖件充液成形工艺分析技术重点突破大批量生产零件工艺仿真准确度、适用性等、内压力与拉深筋双作用下材料流动规律控制、考虑成品率和一致性的加载路线优化、全成形过程数值模拟、充液与局部冲压复合成形过程分析关键技术等，为大批量、稳定性生产打下基础，是前期工作的进一步延伸。（1）铝合金板材充液成形过程壁厚变化规律研究针对铝合金材料整体构件因变形约束大存在的壁厚不均匀问题，研究充液成形壁厚变化规律及其关键影响因素，开展预胀高度和高压界面摩擦行为对壁厚变化的影响规律研究，在通用有限元软件如Dynaform上进行充液成形流固耦合模拟分析，为充液成形工艺参数优化、预胀形状设计、界面摩擦控制及构件壁厚近均匀控制提供技术基础。（2）铝合金板材充液成形过程形状尺寸精度控制针对成形件成形精度的要求，研究充液成形过程形状尺寸精度控制方法，研究充液成形过程中预胀变形量、压边力、液室压力加载路径、模具变形对形状尺寸精度的影响，掌握加载优化和控制方法，提出尺寸精度控制、组织性能控制和模具设计方法。（3）铝合金板材充液成形缺陷研究针对铝合金薄壁难成形材料板材构件充液成形中存在的起皱、开裂问题，研究薄壳塑性失稳行，旨在掌握预胀量、压边力、液室压力加载路对起皱、开裂影响规律，建立工艺窗口，为充液拉深成形提供指导。（4）铝合金板材充液成形件质量评估，优化工艺参数以壁厚、抗凹性、变形均匀性及尺寸精度为指标进行综合评估，优化预胀量、压边力、液室压力、坯料形状尺寸等关键工艺参数，建立工艺规范，指导实际生产。3.面向批量化充液成形生产的铝合金覆盖件产品设计、产品验证及质量控制研究重点面向产品的稳定性和一致性进行产品设计、检验，突破柔性检测工装、切边模具及回弹控制、涂装稳定性及装配、钢铝涂装烘烤变形匹配、整车装配试验验证等关键技术，形成面向充液成形批量化生产的质量控制体系和产品验证体系。主要分为以下部分：（1）铝合金材料性能控制及面向充液成形的铝合金覆盖件设计选择合适的铝合金材料如6451和6014等，针对其力学性能及其稳定性进行研究，根据其成形极限、失稳规律、成形极限余度等并面向充液成形工艺的需求，设计相应的铝合金覆盖件如发盖内板和顶盖，利用有限元技术对其力学和疲劳性能以及成形后零件、装配后的整车性能进行仿真，将知识与设备、工艺和模具相结合，从而为成形出合格的样件以及批量化生产打下基础。（2）面向充液成形的切边系统研究充液成形精度较高，需要研制精度高的切边模具和工装夹具，研究切边的工艺过程和顺序，以避免零件的再次塑性变形和内部残余应力的不均匀释放，回弹量过大，造成零件质量的不可控，从而影响到零件的装车精度。（3）形状检测柔性夹具的研究充液成形精度较高，需要研制精度高的切边模具和工装夹具，工装夹具具有柔性特性，可以面向至少4中产品如发盖内板和顶盖等的使用，减少了检测的成本。其中柔性夹具的多点支撑系统、检具的可重构调配装置、传感器位置设定等是其中的关键。（4）钢铝焊接及涂装烘烤变形补偿技术所设计和成形的铝合金零件需要与其他钢件焊接后进行涂装、烘烤，钢铝焊接后焊缝的力学、内部组织性能控制以及变形控制非常关键；并且由于钢铝之间的热膨胀系数不同，焊接后进行烘烤时很容易产生变形不均匀，如何控制烘烤时的变形也是关键技术之一。3结论江淮汽车通过对压力机、自动化、高压源、模具、工艺（钢-铝电位平衡研究、焊装密封研究、钢-铝连接技术研究、铝合金涂装技术研究、表面抗凹性能研究、碰撞达标性研究、振动以及噪声控制技术研究等）的研究，拟在2016建成一条年产10万台套铝合金制件的高速自动化生产线，实现铝合金制件的整车搭载，使汽车轻量化技术得到延伸，提升装备制造业的发展，推动节能减排、低炭经济。相关“技术前沿”好文推荐：《丰田多项革新制造技术颠覆成本》《造车也用纳米技术？！》《全球最新汽车行业机器人在此集结！》《铝合金零部件的独特加工方案》《上汽通用五菱的化学品使用成本降低了40%》《实现20%减重目标的轻量化加工工艺》《神龙汽车发动机多品种生产线的快速换型》《神龙汽车如何让发动机装配线产能提升25%》《EA888曲轴产线的工艺优化》《铝钢异种金属的连接难题怎么破？》《奇瑞汽车SPS精益物流的效果令人惊叹！》《长城汽车二期冲压自动线一键换模！》——欢迎点击本帖题目下方蓝字关注“AI汽车制造业”官方微信，在订阅号页面点击右上方头像“查看历史消息”。