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冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

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2019-07-07 17:38:52来源:58车类型:转载编辑:indigo

冲压,顾名思义,就是将钢板通过冲压的方式变成汽车车身零件!传统造车过程中,它是四大工艺的源头,地位无可撼动!那么换到电动车制造中,又会有啥变化呢?

针对这个问题,EVLAB邀请到了担任某德系合资车企规划工程师的castlebao先生来聊聊“未来冲压车间在新能源汽车制造中会扮演什么样的角色”?

其实讨论到这个话题,那不如就整体捋一下汽车制造的工艺流程。一般的汽车主机厂会囊括冲、焊、涂、总四大工艺。动力总成一般独立于四大工艺,对于新能源汽车,特别是对于电动车,动力总成对应的就是电机及电池车间,这个是相比于传统燃油车不同的地方。

冲压,顾名思义,就是将钢板通过冲压的方式变成汽车车身零件;焊装就是将这些零件通过焊接、铆接等方式连接成为白车身;涂装又称油漆车间,是对白车身附以各种防腐工艺,并喷涂上漂亮的色漆、清漆,以达到上色和表面防护的作用。总装即就是将车身上各种零部件及系统安装在车身上组装成一台完整的汽车,并进行点检、路试等一系列测试,最终下线成为合格商品车。

那么再来看一下传统汽车的冲压工艺特点,下图是汽车零部件冲压成形的工艺过程,可基本分为拉延、冲孔、修边、整形这几个部分,根据不同零件的结构特点、复杂程度以及车企的工艺特点,成形过程从4道序到6道序不等。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

车身上的冲压件可大致分为两类,热成形件及冷成形件

有个概念叫加工深度,什么意思,就是指车企自己加工的零件占所有零件的比例。这个每个车企都不太一样,但是大多数企业都会把热成型件、小的零件以及内板件外包,自己留下四门、两盖、侧围、翼子板。

主要出于两个考虑,一是这几个零件附加值比较高,4S店卖备件主要也是卖的这几个零件;二是这几个零件都是主要的外覆盖件,如果外包,品控会难以保证。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

冲压成形工艺不可或缺的三大部分分别是板料、压力设备及模具

先说压力设备,较为成熟、先进的冲压车间用的一般都是自动化程度较高的冲压压机线,如下图所示,最高端的冲压生产线可以实现从板料上料、拆垛、冲压过程及零件传输到最后的装箱全自动化。

出于成本考虑,目前主机厂所用的主流压机线,除了线首上料机线尾摆件还采用人工方式未实现自动化,其他基本都实现了自动化。主要的压机线品牌有德国的舒勒、国产的济二等,整线速度可达到10-17次/件,但对于制造小零部件的供应商,采用的大多是低成本、低自动化程度的压力设备,有的甚至是手动线。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

对于板料,无外乎两大主流材料,钢板及铝板。其中钢板占比较大,铝板占比较小,但全铝车身是未来的发展趋势。对于模具制造本身,目前是一个成熟化度比较高的行业。

如果要探讨未来冲压车间在新能源汽车制造中扮演的角色,那么讨论的前提出发点有3个:一是未来新能源汽车与传统汽车的不同之处及发展方向对于冲压的影响;二是未来冲压工艺本身的发展方向;三是颠覆性的技术及工艺。

未来新能源汽车与传统汽车的不同之处

新能源,顾名思义,不同点主要体现在动力系统上,所以最大的变化是在动力总成车间及电池车间。这个变化点对于冲压的影响不大,简单说来,虽然发动机变成了电机,增加了电池包,但汽车的基本骨架结构和外形并没有太大变化,零件还是那些零件,车身还是那个车身。

但有一个变化点是汽车轻量化的发展会逐渐提高铝件的使用比例,这一点对于焊装会有较大的影响,因为钢板的焊接和铝板的焊接还是存在一定差异的。

铝件的变化对冲压的影响主要体现在铝板的成形能力与钢板不同,所以需要不同的成形压力和曲线,但这一点目前已经比较成熟,并不会是什么难点。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

冲压工艺本身的行业发展方向

因为前面提到,冲压工艺三大组成部分板料、压力设备及模具。板料上面已经说过,就不再赘述。对于设备来说,发展方向自然是更高的自动化程度,更快的生产效率,更低的成本。目前的主流冲压生产线还没有实现完全的无人化自动化,所以,未来的发展方向一定是冲压全车间的自动化,从卷料开卷到板料自动上线到自动冲压成件自动装箱输送至焊装,实现完全的自动化。

目前这一点不是无法实现,只是碍于自动化成本较高,没有很好的经济性,但随着自动化技术的成熟、成本的降低,高程度的自动化一定是未来冲压车间的发展方向。更快的生产效率,目前生产速度较高的冲压生产线是德国的伺服压机线,整线连续生产速度最快可达17次/分钟,国内的济二线也能达到13次/分钟,更快的生产效率意味着更低的生产成本、更高的利润。

所以我相信17次/分钟肯定不是极限,未来肯定会朝着更高的生产效率发展。对于模具来说,虽然说现在模具制造行业相对成熟,但并不意味着完美。冲压压机线柔性较好,可以适配不同的模具,生产不同的零件,但是模具本身,能否再提高柔性呢,目前一个零件就需要一套模具进行生产,模具成本在冲压中占比很大,而且,随着消费者个性化需求的越来越强烈,车型改款也越来越频繁,所以,未来模具的柔性化。

低成本化是未来的主要发展方向,虽然现在多点模具成形等柔性化技术都还不够成熟,但柔性化模具、低成本模具这一定是未来模具行业的发展方向。

颠覆性的技术及工艺

上面两点基于的都是汽车车身材料及冲压工艺都没有发生太大的变化所讨论的。那么有没有可能出现完全颠覆冲压工艺本身的技术呢?

答案是完全有可能的,并且已经出现了。一种是目前在高端豪华车上已经出现了碳纤维车身及轮毂的应用,这本身在材料上就已经颠覆了普通的钢板铝板,所以成形工艺也就跳脱出了冲压的范畴。

目前没有批量运用原因还是成本问题,所以当某一天碳纤维车身的制造工艺能够把成本降下来,可能就会颠覆传统的钢铝板材冲压工艺。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

还有一种是3D打印

这两年3D打印一直很热门,这是一种近净成形,废料消耗更少,最重要的是柔性化更高,意味着可以摒弃模具,个性定制。但这一技术目前的问题在于打印材料的强度,目前还无法达到汽车车身的强度要求,但目前已经发展出了金属打印技术,虽然还未足够成熟,但这也是可预见的未来可实现的技术。

以上两点是会对冲压工艺本身产生颠覆性影响的技术,但具体时间是10年,还是20年,甚至更久,这并不好说。

冲压工艺对电动车制造会发生什么改变?

所以,未来冲压车间会在新能源汽车制造中扮演什么样的角色?个人浅见,因为新能源汽车目前主要的变化点不在车身外形上。所以,短期内,冲压的角色不会出现太大的变动。

但作为四大工艺的源头,冲压本身的地位还是无可取代的,提高自动化率和降低制造成本是未来冲压工艺的主要发展方向,但对于新能源汽车制造重要性会显得不是那么重要。

新能源车企有可能会降低冲压的加工深度,将更多的零部件外包甚至将整个冲压业务外包给零部件供应商。长期考虑,颠覆性的技术例如3D打印及碳纤维车身会让冲压工艺和冲压行业发生巨变,但到来时间会较长。

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