汽車用高強(qiáng)度復(fù)雜結(jié)構(gòu)支撐件制造發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

王占輝 崔忠寶 李瑞達(dá) 李占穩(wěn)

摘 要：隨著汽車輕量化的發(fā)展，汽車零部件不斷向高強(qiáng)度、快速化和低沉本方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)支撐件內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能要求均很高，生產(chǎn)難度大。采用已有的生產(chǎn)工藝存在較復(fù)雜和質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題，尤其在汽車用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件表現(xiàn)突出。因此，該類零件的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)往往代表著汽車行業(yè)智能制造的發(fā)展水平。

關(guān)鍵詞：輕量化;高強(qiáng)度;汽車結(jié)構(gòu)支撐件;智能制造

近年來(lái)，汽車零部件不斷向高強(qiáng)度、快速化和低成本方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)支撐件內(nèi)部質(zhì)量、力學(xué)性能要求均很高，生產(chǎn)難度較大，采用普通傳統(tǒng)制造工藝生產(chǎn)較復(fù)雜，工件產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。汽車結(jié)構(gòu)支撐件作為保證汽車安全性的核心部件，其工藝集成度越來(lái)越高、尺寸精度和光潔度越來(lái)越高，強(qiáng)度越來(lái)越高。

高強(qiáng)度中厚板具有強(qiáng)度高、使用范圍寬、可焊接等諸多優(yōu)點(diǎn)，是汽車結(jié)構(gòu)支撐件高綜合性能的最佳用材，其制造工藝及應(yīng)用水平是體現(xiàn)汽車安全可靠程度的一個(gè)重要方面。提高汽車結(jié)構(gòu)支撐件的成形精度及綜合力學(xué)性能并降低成本，是推動(dòng)中厚板結(jié)構(gòu)支撐件在汽車制造業(yè)持續(xù)優(yōu)化應(yīng)用的重要措施。在汽車結(jié)構(gòu)支撐件高標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)下，若要提高汽車支撐件的綜合性能和結(jié)構(gòu)剛性，中厚板復(fù)雜結(jié)構(gòu)支撐件的多工藝智能精密成形技術(shù)將是汽車制造業(yè)的研究重點(diǎn)。

同時(shí)，《中國(guó)制造2025》產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略已開(kāi)始實(shí)施，密集型加工企業(yè)已不適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)汽車部件企業(yè)也迫切需要做出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，汽車零部件制造領(lǐng)域的高強(qiáng)度中厚板結(jié)構(gòu)支撐件的高質(zhì)量快速研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)無(wú)疑具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

目前，隨著各國(guó)智能制造概念的提出，世界工業(yè)界將面林著關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折，各國(guó)均紛紛提出自己的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型領(lǐng)域，汽車部件制造企業(yè)對(duì)于人的依靠還相對(duì)較高，其制造的智能化將成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車制造業(yè)生產(chǎn)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件領(lǐng)域，有著較為先進(jìn)的智能制造技術(shù)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好且效率高。

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)智能制造發(fā)展的高重視和高要求，各個(gè)企業(yè)紛紛進(jìn)行硬件提升和員工技能培訓(xùn)，我國(guó)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件制造產(chǎn)業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。無(wú)論是技術(shù)研發(fā)還是生產(chǎn)實(shí)踐，智能化設(shè)計(jì)生產(chǎn)將是汽車高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)未來(lái)的發(fā)展之路。在這一點(diǎn)上，以規(guī)模化的汽車制造領(lǐng)域的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件制造技術(shù)的提升是最典型的。與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在汽車領(lǐng)域的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)還有較長(zhǎng)的路要走。

總體上，我國(guó)汽車用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件智能制造領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究具有一定的先進(jìn)性，但將其研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)化整合，并通過(guò)快速轉(zhuǎn)化來(lái)提高生產(chǎn)力的少。國(guó)內(nèi)先進(jìn)智能汽車用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件生產(chǎn)技術(shù)水平整體比較落后，只有少數(shù)領(lǐng)軍企業(yè)具有較好的智能制造技術(shù)，產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程效率較低，產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量不好把控，能源消耗較高，經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)較差。具體表現(xiàn)在，模樣仍以傳統(tǒng)加工方式和檢測(cè)手段進(jìn)行、模具設(shè)計(jì)工藝參數(shù)通用性和遷移性較差;制造所使用原材料的生產(chǎn)和供應(yīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品供應(yīng)源質(zhì)量等級(jí)較分散、差異大，對(duì)新產(chǎn)品新工藝的研發(fā)帶來(lái)阻礙;企業(yè)車間仍采用傳統(tǒng)管理方式，較為落后;產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性較高，在數(shù)字化分析技術(shù)和質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)方面應(yīng)用較少;生產(chǎn)硬件設(shè)備不能夠滿足需求;產(chǎn)品生產(chǎn)中人工干預(yù)過(guò)高。

2 發(fā)展趨勢(shì)

汽車用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件產(chǎn)品研發(fā)制造已經(jīng)進(jìn)入智能化時(shí)代，數(shù)字化設(shè)計(jì)、協(xié)同化研制、網(wǎng)絡(luò)化連通、自動(dòng)化執(zhí)行已經(jīng)成為新產(chǎn)品研制的基本模式，制造過(guò)程以智能化信息參數(shù)作為數(shù)據(jù)輸入，完成復(fù)雜構(gòu)件的機(jī)加工、沖壓成形、自動(dòng)化焊接、零件裝配連接等生產(chǎn)活動(dòng);生產(chǎn)過(guò)程中所需的智能裝備是保證智能生產(chǎn)活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)硬件資源，汽車行業(yè)復(fù)雜零件的生產(chǎn)制造將逐漸由設(shè)備智能控制代替人工干預(yù)，這是汽車行業(yè)產(chǎn)品智能制造的基礎(chǔ)。

面對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，其研發(fā)制造領(lǐng)軍企業(yè)正面臨著最嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。以汽車用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件智能制造技術(shù)為例，作為整個(gè)工藝制造研究的支撐，其在高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件模具先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)、加工材料柔性裝夾技術(shù)、復(fù)雜高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件多工藝加工技術(shù)、數(shù)字化控制管理、后處理技術(shù)等領(lǐng)域正開(kāi)展一系列的工藝研究和工藝攻關(guān)，為產(chǎn)品研制解決瓶頸難題。尤其是面對(duì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件不同結(jié)構(gòu)之間的變化，在零件強(qiáng)度和多樣性方面也提出了更高的要求，其生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量有了更高的要求，對(duì)于設(shè)計(jì)和制造模式的先進(jìn)性也提出了更高的要求。

根據(jù)汽車領(lǐng)域高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件智能制造行業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，從應(yīng)用端向研發(fā)端反饋，研制面向汽車領(lǐng)域高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件智能制造行業(yè)，實(shí)現(xiàn)基于先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)和數(shù)值模擬技術(shù)的高速、高精度、高柔性結(jié)構(gòu)件智能制造技術(shù)，利用復(fù)合模具快速設(shè)計(jì)技術(shù)、多工藝精密定位技術(shù)的柔性?shī)A具和圖像識(shí)別、多工序智能成形技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，建立一個(gè)高度智能化、柔性且高效的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)支撐件的研發(fā)制造體系，對(duì)汽車制造業(yè)的發(fā)展具有深刻意義。

3 總結(jié)

面對(duì)消費(fèi)市場(chǎng)的快速變化及汽車輕量化的要求，建立針對(duì)不同高強(qiáng)度復(fù)雜結(jié)構(gòu)支撐件的快速研發(fā)制造體系，是汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是智能制造的發(fā)展趨勢(shì)。

基金項(xiàng)目：天津市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃京津冀科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（18YFCZZC00330）。

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