2012年第五屆中國汽車沖壓會議
——先進沖壓與模具技術(shù)高峰論壇

2012年第五屆中國汽車沖壓會議
——先進沖壓與模具技術(shù)高峰論壇

2012年6月19日，由中國鍛壓協(xié)會主辦、《鍛造與沖壓》雜志社有限公司承辦的“2012年第五屆中國汽車沖壓會議——先進沖壓與模具技術(shù)高峰論壇”在河南鄭州隆重召開。本次論壇得到了鄭州海馬、鄭州日產(chǎn)和一拖福萊格鄭州分公司的大力支持，還得到汽車整車企業(yè)、零部件企業(yè)的廣泛關(guān)注，近七十名汽車行業(yè)相關(guān)人士匯聚一堂，共同探討汽車沖壓與模具技術(shù)，一拖（洛陽）福萊格車身有限公司董事王紅旗主持會議并為論壇致辭。

中國沖壓鈑金行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展（2005～2011）

齊俊河中國鍛壓協(xié)會副秘書長

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國沖壓鈑金專業(yè)制造企業(yè)經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從弱到強的變化，但總體上來講布局分散、規(guī)模較小、裝備落后，產(chǎn)品精度低，質(zhì)量穩(wěn)定性差，供貨周期長，管理手段原始，信息化程度低，規(guī)?；?、批量化和個性化生產(chǎn)的能力還很弱，還不能滿足現(xiàn)代化制造業(yè)發(fā)展的高端需求。尤其是隨著我國制造業(yè)的產(chǎn)品升級和企業(yè)轉(zhuǎn)型，沖壓鈑金行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行，而且必將是未來行業(yè)企業(yè)發(fā)展的一個主旋律。

未來的沖壓鈑金企業(yè)，必將符合人類社會文明發(fā)展的規(guī)律，嚴(yán)格執(zhí)行國家產(chǎn)業(yè)政策，遵循低碳、環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材的設(shè)計、生產(chǎn)和消費理念，生產(chǎn)必須向自動化、信息化、精密化、高效化發(fā)展，企業(yè)必須向?qū)I(yè)化、規(guī)模化、全球化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。

根據(jù)中國沖壓鈑金行業(yè)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)外經(jīng)濟形勢的影響，預(yù)計“十二五”期間，中國沖壓鈑金行業(yè)產(chǎn)值平均每年的遞增速度10％。2015年中國沖壓鈑金行業(yè)年產(chǎn)值可達20000億元，年耗薄鋼板/帶材2.5億噸，年新購設(shè)備費800億元，年新購模具費用1000億元?！笆濉蹦_壓鈑金企業(yè)（或車間）減少到3萬家，從業(yè)人數(shù)下降到300萬人。

優(yōu)化管理 全面提升沖壓產(chǎn)能

艾衛(wèi)東江鈴五十鈴汽車股份有限公司沖壓廠技術(shù)科科長

江鈴五十鈴汽車股份有限公司沖壓廠是江鈴股份下屬專業(yè)廠，具備整車沖壓工藝開發(fā)和30萬輛沖壓件制造能力。擁有員工651人，管理、技術(shù)人員97人，沖壓設(shè)備9條線，其中7條手工線和2條自動化線，沖壓模具共計6大系列車型2551套，負責(zé)生產(chǎn)江鈴汽車股份有限公司所有車型外覆蓋件和500t及以上設(shè)備零件。

早在2006年，工廠就與南昌大學(xué)合作研發(fā)適合沖壓廠現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)“生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)”，這個系統(tǒng)可以對生產(chǎn)信息總體需求進行分析后，進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計，以達到建立全局的生產(chǎn)信息管理的目的，它將生產(chǎn)現(xiàn)場的所有信息進行了記錄、存儲，并能實時與服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)統(tǒng)計，分析與監(jiān)視并于網(wǎng)絡(luò)傳遞，成為沖壓提供各類生產(chǎn)、質(zhì)量、技術(shù)、成本的電子信息數(shù)據(jù)平臺。系統(tǒng)中的生產(chǎn)計劃排產(chǎn)程序，為生產(chǎn)提供了以下依據(jù)：模具狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)，產(chǎn)品架信息，物料儲存信息等，有效避免了由于計劃不周帶來的影響；計劃通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，已完全實現(xiàn)無紙化辦公，生產(chǎn)線員工只需要填寫觸摸屏數(shù)據(jù)；可實現(xiàn)系統(tǒng)自動統(tǒng)計生產(chǎn)線組的生產(chǎn)工時和輔助工時等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自動統(tǒng)計生產(chǎn)線組的生產(chǎn)工時和輔助工時等數(shù)據(jù)，生產(chǎn)線組每天都可以通過系統(tǒng)查詢自己的勞動工時，為生產(chǎn)指標(biāo)的改善提供一目了然的數(shù)據(jù)；對模具和設(shè)備的影響實現(xiàn)實時監(jiān)控，管理人員能隨時調(diào)看，對異常情況可以得到及時處理，系統(tǒng)自動記錄按燈呼叫的所有影響因素，自動統(tǒng)計影響時間，為設(shè)備、模具等各類影響指標(biāo)考核和改善提供依據(jù)。

生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)實施后，生產(chǎn)指標(biāo)改善的運行情況如下：每小時沖次數(shù)，中心區(qū)A線平均較2010年提升3.28％，C線平均較2010年提升了4.68％，平均提升了4.28％。中心區(qū)A線平均較2011年提升了7.6％，C線平均較2011年提升了6.7％，平均提升了7.8％，A4線提升幅度達23.7％；工時利用率，2011年較2010年提升了10.05％，全廠工時利用率YTD較2011年還原后的BWS提升了7.92％。

先進制造工藝的機械伺服沖床

許進鴻協(xié)易機械工業(yè)股份有限公司成形技術(shù)處博士

對于未來汽車制造材料的發(fā)展趨勢我們是這樣理解的，雖然鋼鐵不是當(dāng)今世界上最強壯的材料，但從設(shè)計上的可多樣化、成本的效率特性、制造過程中的低排放特性、可回收再利用的特性、產(chǎn)業(yè)規(guī)模最好以及投入不斷提升強度等級的研究等幾方面，鋼鐵還是最好的汽車用材料。同時，隨著近年來汽車界最重要的課題就是致力于減少環(huán)境的負擔(dān)，對安全性的要求也是在持續(xù)提高，主要的對策之一就是輕量化，使得高張力鋼板的采用率急速的增加，那么也就是使得車輛骨骼產(chǎn)品的應(yīng)用更多高張力材料。

車輛骨骼沖壓件在生產(chǎn)過程中，如果要實現(xiàn)車體的輕量化，就會使用更薄的鋼板，車身的剛性強度就會下降。為了增加強度產(chǎn)品形狀就會更加復(fù)雜，隨著材料抵抗變形的能力增加那么沖床或壓機的工程數(shù)目也要增加，就需要購買更大幅度增加噸數(shù)的沖床或壓機，與此同時模具也更容易損壞。沖壓件企業(yè)要想建立競爭的優(yōu)勢，就要從沖壓件品質(zhì)提升，穩(wěn)定性、精度高，模具壽命較長，產(chǎn)量較高，可以接更多的加工，工作環(huán)境改善，并且總體生產(chǎn)成本降低等多方面，來做出調(diào)整。對于沖壓生產(chǎn)的這一切要求，都迫使沖壓件生產(chǎn)廠家使用伺服沖床。

真正的伺服沖床必須要從頭開始進行設(shè)計，如果只是將傳統(tǒng)沖床安裝上一個伺服馬達的拼裝方式，是不能稱為伺服沖床的。唯有配備低轉(zhuǎn)速高扭矩的專用伺服馬達和控制系統(tǒng)，才能真正實現(xiàn)集合所有沖壓工作于一身的真正伺服成形機。協(xié)易的伺服沖床，將驅(qū)動小齒輪與馬達驅(qū)動軸設(shè)計成一體，使得動力傳輸更有效率。傳動距離更小非常有利于機構(gòu)的平衡平穩(wěn)，可以獲得最佳的精度；直驅(qū)式的構(gòu)成與循環(huán)油潤滑的應(yīng)用，使得構(gòu)件減少、間隙變小、精度更高，并且散熱能力得到了提高，而潤滑油能夠得以重復(fù)利用更符合環(huán)保要求；導(dǎo)入的電子式過負載保護裝置（EOLP）可以在整段行程中提供保護，保護沖床、模具、沖件等客戶寶貴的資產(chǎn)；獨家設(shè)計采用的電力平穩(wěn)化裝置，應(yīng)用在協(xié)易所有伺服沖床之中，可以避免沖壓瞬間的高功率并且節(jié)省能源和電力成本；伺服沖床將沖壓噪音最小化，可以減輕工作人員的環(huán)境壓力。

汽車覆蓋件成形同步仿真技術(shù)

柳玉起華中科技大學(xué)教授

傳統(tǒng)CAE軟件在設(shè)計制造流程中應(yīng)用的時候，具有設(shè)計效率低、成形模擬時間長、技術(shù)要求高等特點。而面向設(shè)計全流程的同步仿真Fastamp軟件，優(yōu)點是：統(tǒng)一CAD平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式；應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)全過程；全流程模型同步更新（產(chǎn)品、工藝、成形仿真）。產(chǎn)品可成形性仿真的關(guān)鍵技術(shù)是，基于改進的有限元逆算法；方程組快速求解技術(shù)，計算時間通常＜10分鐘；DKQ耦合膜單元，考慮彎曲效應(yīng)，精度較傳統(tǒng) Onestep 提高很多；全自動高質(zhì)量的拓撲網(wǎng)格剖分技術(shù)。面向設(shè)計全流程的同步仿真Fastamp軟件能做到產(chǎn)品整體可成形性同步分析；關(guān)鍵區(qū)域可成形性同步分析，不需要設(shè)計工藝補充和設(shè)置工藝條件，局部關(guān)鍵區(qū)域分析，精度高，計算速度快，通常少于2min；拼焊板產(chǎn)品可成形性分析；產(chǎn)品回彈快速評估；毛坯尺寸精確展開；翻邊成形性分析與修邊線展開等。

精細化沖壓成形仿真關(guān)鍵技術(shù)，可以做到：基于改進的動力顯式算法，兼具穩(wěn)定性和高精度；精細化工藝參數(shù)數(shù)值化模型；全新的網(wǎng)格自適應(yīng)加密及減密技術(shù)；并行求解技術(shù)，計算速度快，較同類求解器提高3～6倍；采用真實拉深筋模型，計算規(guī)?？沙^90萬。精細化沖壓成形仿真關(guān)鍵技術(shù)，可以進行：重力效應(yīng)與壓邊效果模擬；重力效應(yīng)對成形過程影響；拉延成形過程模擬；工藝切口過程模擬；起皺與微波紋模擬；真實拉深筋成形模擬等。

沖壓設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)

申 強一汽解放公司卡車廠薄板車間主任

一汽解放公司卡車廠薄板沖壓在老車身廠房內(nèi)，該廠房為蘇聯(lián)援建廠房，沖壓設(shè)備大多為20世紀(jì)90年代以前的產(chǎn)品，普遍存在一些早期沖壓廠的問題，如設(shè)備老化，故障率高，自動化水平較低。近些年為提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備技術(shù)狀態(tài)，技術(shù)人員對大多數(shù)設(shè)備進行了技術(shù)改造和升級，還對一開間大型沖壓線進行了自動化改造，使工廠能夠?qū)崿F(xiàn)大型沖壓件的自動化生產(chǎn)。但由于是在老蘇聯(lián)設(shè)備上進行改造，整體水平還無法與國內(nèi)外先進沖壓自動線水平相比，特別是在設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通訊和監(jiān)控等方面還是空白。目前大部分設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)和停歇狀態(tài)指標(biāo)靠人工統(tǒng)計，真實性和時效性較差，不能真實反映設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備開動率情況，導(dǎo)致對產(chǎn)能和生產(chǎn)效率的分析和計算不準(zhǔn)確。為了實現(xiàn)對沖壓設(shè)備工作狀態(tài)的實時監(jiān)控和分析，有針對性地提升設(shè)備利用率，2011年，卡車廠與北京市洛美科技有限公司合作攻關(guān)，共同開發(fā)了《沖壓設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)》。

沖壓設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)，主要功能包括實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)實時通訊，遠程監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)和設(shè)備利用率歷史存儲與趨勢分析。具體來講，就是可以做到：系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)通訊與自動化控制技術(shù)，將關(guān)鍵的沖壓設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控，避免了人工寫實的隨意性和不準(zhǔn)確性；通過對采集的實時數(shù)據(jù)進行分析，找出設(shè)備非正常停車的真正原因。結(jié)合生產(chǎn)工藝，可以及時地彈性調(diào)整、制定針對性的解決方法，極大地提升了設(shè)備的利用率；操作人員在監(jiān)控中心可實時觀測到每條生產(chǎn)線的每臺壓機的設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)動態(tài)畫面實時模擬現(xiàn)場運行情況，使企業(yè)生產(chǎn)管理人員在辦公室內(nèi)就可以實時全面掌握整個薄板沖壓車間設(shè)備的運行狀況。

經(jīng)過半年多的實際運行，系統(tǒng)實施后帶來顯著的經(jīng)濟效益，包括三方面：每次換模時間節(jié)省2～3min；關(guān)鍵設(shè)備利用率平均提升10％；降低了設(shè)備故障率及能耗成本，設(shè)備全場資源利用率最優(yōu)化。

汽車沖壓覆蓋件行業(yè)的發(fā)展和趨勢

王洪俊上海大眾有限公司

中國汽車行業(yè)發(fā)展非常快，市場競爭也非常激烈，在這種大背景下對整車的開發(fā)周期也提出了更高的要求。各個汽車廠在汽車開發(fā)周期控制上，也做了很多工作，比如上海大眾的新車型開發(fā)周期也從原來的54個月縮短到48個月，開發(fā)周期的縮短也直接導(dǎo)致了覆蓋件的設(shè)計周期的壓縮，對沖壓件和模具的設(shè)計和生產(chǎn)提出了新的難題。當(dāng)前，對汽車廠無論從環(huán)保還是安全來講，都提出了較高的要求，汽車輕量化這個課題大家談的很多，要減輕車身的重量就要從更改結(jié)構(gòu)設(shè)計、更改零件形狀尺寸、更改成形材料，或者優(yōu)化車身成形工藝。

近年來整車外形也在不斷的發(fā)生著變化，那么也就對覆蓋件的造型也產(chǎn)生了一些影響，比如在2000年以前，很多車型的側(cè)圍是由各個零件拼裝而成的，由B柱、后翼子板、后側(cè)圍、上橫梁等等焊裝在一起，現(xiàn)在從上海大眾的帕薩特來講已經(jīng)是整體側(cè)圍。以往的后蓋，是后蓋外板的上部和下部焊接而成，現(xiàn)在后蓋外板擴大到后蓋外板上框，零件尺寸更加復(fù)雜，并且尺寸得到了非常大的放大，給零件的成形帶來了新的難題。比如翼子板經(jīng)過不斷演化后，不論是在棱角、尖角、腰線還是腿部尺寸寬度方面，都有非常大的變化，零件成形難度加大。SUV車的車頂，頂蓋尺寸比較大，生產(chǎn)時候容易產(chǎn)生塌陷和回彈等缺陷，天窗車頂對零件整個變形沖壓后的情況會產(chǎn)生較大的影響。車型的變化對整個汽車廠產(chǎn)生了影響，雖然提高了生產(chǎn)效率和整車尺寸精度的匹配，但對于模具的規(guī)劃和設(shè)計面臨的困難就更大了，因為零件的成形難度變化加大了。

汽車覆蓋件板料對整車的工藝、汽車的性能、零件成形的工藝以及整車的成本都有相當(dāng)大的影響。汽車覆蓋件常用材料，不外乎冷軋板、熱鍍鋅板、電鍍鋅板。早期汽車上基本采用冷軋板，隨著汽車材料的不斷變化，鋼材制造水平不斷提高，近些年采用更多鍍鋅板，鍍鋅板使得板材的耐腐蝕性得到了很大的提高。電鍍鋅板在工藝方面使得鍍鋅層非常不容易脫落，在生產(chǎn)過程中也比較容易使得零件獲得一個比較好的表面質(zhì)量。近幾年隨著對環(huán)保和安全方面要求的提高，更多的選用熱鍍鋅板來替代電鍍鋅板。兩種板材比較，熱鍍鋅板的成本相對較低，但其成形性不如電鍍鋅板。綜合各方面因素，各汽車主機廠通常大塊零件采用熱鍍鋅，其他相對復(fù)雜的零件如側(cè)圍，選用電鍍鋅。

國內(nèi)汽車廠在板料應(yīng)用方面，變化有以下幾方面：現(xiàn)在國產(chǎn)板料已經(jīng)逐步替代進口材料?，F(xiàn)在上海大眾基本上采用國產(chǎn)板料，只有在超寬和特殊性能要求的板料上，國內(nèi)還只能依靠進口；材料利用率提高了；不斷嘗試開發(fā)一些新型材料，如高強度板事實上國外早在5年以前使用比例就已經(jīng)非常高了，國內(nèi)逐步的認(rèn)識需要一個過程，國內(nèi)使用的比例并不高；德國在很多零件上已經(jīng)在使用鋁板，目前國內(nèi)極少部分廠家在前后蓋板上使用。上海大眾目前還沒有使用鋁板，但已經(jīng)有計劃應(yīng)用。就板材來講，國內(nèi)跟國外做了一些對比，差距主要體現(xiàn)在：在質(zhì)量方面，雖然制造水平提高了，但跟國外比較仍有差距；對于超寬和有特殊性能的鋼板，還依賴于進口；板材的開發(fā)周期，國內(nèi)鋼板的周期明顯長于國外，目前在汽車制造周期要求非常高的時候，還是有一些劣勢。

葛 銳武漢鋼鐵（集團）公司研究院汽車用鋼研究所博士

熱成形技術(shù)及其應(yīng)用

伴隨著油耗法規(guī)、排放法規(guī)還有碰撞安全法規(guī)的逐步出臺，迫切要求汽車行業(yè)加強對汽車輕量化技術(shù)和車身高強化技術(shù)的研發(fā)，那么這就具體會涉及到車身結(jié)構(gòu)設(shè)計、先進制造工藝、先進材料開發(fā)等，這就使得熱成形技術(shù)得以誕生和應(yīng)用。熱成形技術(shù)的擁有的優(yōu)勢，包括零件減薄設(shè)計，降低車身重量，提高車身強度，提高了安全性，零件回彈小、尺寸精度高，適合復(fù)雜高強零件，降低生產(chǎn)成本等等。熱成形零件的典型產(chǎn)品有側(cè)防撞梁，前后保險杠，地板通道，A柱、B柱、C柱，底盤件，后橋。

武鋼與華中科技大學(xué)自主設(shè)計與共同研發(fā)熱成形生產(chǎn)線，其中開發(fā)的2000kN熱成形伺服壓力機，特點是：根據(jù)熱沖壓成形特性優(yōu)化設(shè)計；可進行變速、變載荷成形運動，更易滿足成形性條件；完全數(shù)字化，為智能化奠定基礎(chǔ)；低噪聲改善工作環(huán)境；降低模具損耗；伺服電機直接驅(qū)動。無飛輪，無機械離合器、制動器；比飛輪曲柄壓力機減少能耗15％ 28％。熱成形加熱爐，是保證板料充分奧氏體化及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的重要裝備之一，其核心在于既要防止板料在爐內(nèi)的高溫氧化脫碳，又要能夠保證板料精確加熱到設(shè)定的溫度充分奧氏體化，并實現(xiàn)進出料的高速平穩(wěn)運動。開發(fā)的數(shù)控活動爐底加熱爐，采用耐高溫金屬的活動托架，在運動控制系統(tǒng)的驅(qū)動下移動進、出爐膛，爐篦承載被加熱金屬板的移動，實現(xiàn)冷料的進入和熱料的出爐。在開發(fā)的冷熱板料混合輸送系統(tǒng)中，選用適應(yīng)熱加工環(huán)境溫度的工業(yè)機器，安裝卡爪后，可以經(jīng)過機器人的運動重心自動達到平衡，輸送系統(tǒng)能夠達到較高的快速運動平穩(wěn)性。針對輸送坯料的尺寸變化范圍，設(shè)計了可以調(diào)整的卡爪。

武鋼已經(jīng)成功開發(fā)熱成形B柱加強板，抗拉強度達到1400MPa以上。在進行國產(chǎn)某車型B柱加強板的成形模擬時，原設(shè)計該零件為一體式冷沖壓成形，但由于制品狹長、彎曲部高低落差較大，在中部彎曲段發(fā)生嚴(yán)重起皺、折疊，這一缺陷在冷沖壓工藝上無法解決。武鋼研究院后將其改為兩段成形，也就是從零件設(shè)計上將原加強板的上段和下段合并為一個零件，并將厚度減薄至1.5mm，零件合并的要求是保證原配合面不能改變，使其能夠跟車身側(cè)圍拼裝。最終成形零件經(jīng)過檢驗均符合要求。