汽車鈑金液壓成型技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：目前，低碳排放成為生產(chǎn)的重要指標(biāo)，在環(huán)境惡化的情況下，能源開發(fā)過度，能源節(jié)約問題成為制造業(yè)研究的重點(diǎn)。因此，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類零部件的設(shè)計(jì)和制造中，輕量化設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能減排具有一定的必要性。實(shí)現(xiàn)相關(guān)工件制造的輕量化目標(biāo)，需要研究材料輕量化、結(jié)構(gòu)輕量化以及輕量化成型。具體的液壓成型技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展中的核心技術(shù)之一，使用液壓成型技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建加工的無余量化，保證加工精度。隨著市場(chǎng)對(duì)于相關(guān)汽車鈑金質(zhì)量要求的提升，需要將更多的材料應(yīng)用到液壓成型技術(shù)中，這樣生產(chǎn)出來的汽車鈑金產(chǎn)品才能夠滿足生產(chǎn)和性能需要，提升裝備制造水平。

關(guān)鍵詞：汽車鈑金 液壓成型技術(shù) 應(yīng)用

Research on the Application of Automobile Sheet Metal Hydroforming Technology

Zhao Jian

Abstract：At present， low-carbon emissions have become an important indicator of production. In the case of environmental degradation， over-exploitation of energy sources， energy conservation issues have become the focus of manufacturing research. Therefore， in the design and manufacture of traditional structural parts， lightweight design is necessary for energy saving and emission reduction. To achieve the lightweight goal of related workpiece manufacturing， it is necessary to study material lightweight， structural lightweight and lightweight molding. The specific hydroforming technology is one of the core technologies in the development of the manufacturing industry. The use of hydroforming technology can realize the unlimited quantification of construction and processing and ensure the processing accuracy. With the improvement of the market's requirements for the quality of related automotive sheet metal， more materials need to be applied to the hydroforming technology， so that the automotive sheet metal products produced can meet the production and performance needs and improve the level of equipment manufacturing.

Key words：automotive sheet metal， hydroforming technology， application

1 液壓成型技術(shù)原理

液壓成型技術(shù)以液體高壓作用和模具型腔配合為主，目的是讓金屬坯料成為具有整體性和復(fù)雜性的變截面構(gòu)件。這種制造加工技術(shù)在使用中，針對(duì)不同的坯料有不同的成型模式，一種是板材液壓成型，一種是殼體液壓成型，還有一種是管材液壓成型。而這里，管材液壓成型將金屬管材作為毛坯，通過專業(yè)液壓設(shè)備為密封管坯中注入液體，使得管內(nèi)液體的壓力增強(qiáng)，而此時(shí)，管坯兩邊通過軸向沖頭向內(nèi)事假推力完成補(bǔ)料，這樣在外力作用下，管坯材料產(chǎn)生塑性變形，和模具型腔中的內(nèi)壁完全貼合，這時(shí)的金屬管坯就可以構(gòu)建三維形態(tài)的空體構(gòu)件。

目前，液壓成型技術(shù)在汽車鈑金的生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍，不管是管材液壓脹形還是內(nèi)高壓成型，都是液壓成型技術(shù)的組成部分。這一技術(shù)應(yīng)用對(duì)于提升生產(chǎn)效率具有顯著作用。在實(shí)際應(yīng)用中，可以減輕零部件重量，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。相對(duì)于機(jī)械加工和沖壓焊接模式，這種成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加顯著。一方面，液壓成型技術(shù)應(yīng)用可以減輕工件質(zhì)量，還可以促進(jìn)工件的剛度和強(qiáng)度提升。值得一提的是，液壓成型技術(shù)在提升工件的抗疲勞強(qiáng)度上作用顯著，對(duì)于促進(jìn)尺寸精度具有顯著作用。此外。液壓成型技術(shù)還可以簡(jiǎn)化制造工序，減少模具使用，這對(duì)于減低生產(chǎn)成本也具有重要作用。

2 液壓成型技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。隨著全球化的發(fā)展，國際市場(chǎng)的爭(zhēng)奪也越來越激烈。在汽車制造業(yè)領(lǐng)域也是如此，汽車制造業(yè)對(duì)于生產(chǎn)成本、技術(shù)以及車輛配件質(zhì)量等要求都非常高，管材液壓成型技術(shù)在汽車鈑金制造中的應(yīng)用越來越普遍。一些知名的汽車制造公司都紛紛監(jiān)理自己的液壓成型車間。例如奔馳、通用、福特等大牌汽車生產(chǎn)公司，都完成了液壓成型生產(chǎn)基地建設(shè)。在一些暢銷的車輛品牌公司中，也開始大量使用管件液壓成型零件，例如，大眾、奧迪、寶馬等車輛制造中，使用的管件液壓成型零件越來越多。目前，汽車制造中對(duì)于設(shè)備零件的生產(chǎn)和開發(fā)中，液壓成型技術(shù)也是研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國的自主汽車品牌有五十多個(gè)，汽車的配件廠也多于八千家。而在目前的國內(nèi)汽車制造業(yè)中，液壓成型技術(shù)應(yīng)用比重并不高，目前國內(nèi)的大多數(shù)汽車管類零件多采取傳統(tǒng)沖壓和拼焊工藝，相關(guān)工藝流程比較復(fù)雜，工序較多，且加工效率低，生產(chǎn)成本高，實(shí)際的使用效能也不夠理想。

目前的汽車市場(chǎng)，消費(fèi)群體的需求傾向有一定的變化，汽車生產(chǎn)中，客戶對(duì)于小批量、個(gè)性化的產(chǎn)品需求增長，相應(yīng)的成型零件的復(fù)雜程度不斷增強(qiáng)，這需要相應(yīng)的液壓成型設(shè)備更加完善，性能更加多樣。基于此，日本汽車生產(chǎn)領(lǐng)域開始開發(fā)大型充液拉伸設(shè)備，這類設(shè)備加工成型尺寸比較大，可以用于大型覆蓋件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)擋風(fēng)蓋。在此基礎(chǔ)上，瑞典研究液壓機(jī)的充液拉伸裝置，這一裝置具有獨(dú)立液壓系統(tǒng)，可以滿足高壓液體灌注，確保升壓、保壓和卸壓的要求得到滿足，具體的壓力也可以自行調(diào)節(jié)。相關(guān)的液壓成型設(shè)備發(fā)展比較完善，性能也越來越多樣，可以滿足汽車零部件生產(chǎn)需要，優(yōu)勢(shì)也比較突出。

而我國目前在液壓成型設(shè)備開發(fā)和研究行，高端設(shè)備制造水平有所不足。尤其是在汽車制造領(lǐng)域，相關(guān)液壓成型設(shè)備處于開發(fā)階段，在進(jìn)排氣系統(tǒng)零部件的制造中，目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的是內(nèi)高壓成型機(jī)，這類產(chǎn)品可以滿足相關(guān)工件的工藝參數(shù)加工需要，可以有效控制精度，確保進(jìn)口設(shè)備水平可靠。

3 液壓成型技術(shù)適用材料和技術(shù)特點(diǎn)

3.1 適用材料

在管件液壓成型技術(shù)應(yīng)用能滿足不同形狀和加工厚度的中空結(jié)構(gòu)管件加工需要。具體的技術(shù)應(yīng)用中，通過將管材放置在相應(yīng)形狀的模具中，再通過管件內(nèi)部的高壓流體增加，通過軸向壓力施加，實(shí)現(xiàn)管料的補(bǔ)償，通過將管料擠壓直至其進(jìn)入腔體中，完成成型過程。這一成型中，需要的液壓力大致在2000Bar，而最高值是其兩倍之多。就液壓成型技術(shù)的適用材料來看，相關(guān)材料要有較好的可延伸性，這是保證液壓成型的關(guān)鍵。原則上來說，適用于冷間成型加工的材料在管件液壓成型中都可以應(yīng)用。就目前管件液壓成型技術(shù)來看，符合加工性能要求的材料包括鋁合金、特殊鋼、碳鋼、不銹鋼等。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

在相應(yīng)管件中適用內(nèi)高壓技術(shù)，目的是減少零件數(shù)量，簡(jiǎn)化焊接工序，還可以降低工件質(zhì)量，降低總體加工生產(chǎn)成本。技術(shù)應(yīng)用在不同的工件加工中，也有不同的優(yōu)勢(shì)。和以往的成型加工技術(shù)而言，液壓成型加工技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

第一，減輕工件質(zhì)量。在汽車鈑金加工中，傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用中，多通過車削和鏜孔的方式來加工，這樣生產(chǎn)出來的工件空心率不高，工件質(zhì)量重，而使用液壓成型技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)工件質(zhì)量的減輕，最佳的情況下，可以讓工件質(zhì)量減輕一半，甚至達(dá)到75%。與沖壓焊接工件加工相對(duì)，汽車鈑金管件液壓成型技術(shù)應(yīng)用，一般能夠讓工件質(zhì)量減輕30%左右。

第二，減少工件數(shù)量。在液壓成型加工中，汽車鈑金件的加工可以一次性完成多個(gè)結(jié)構(gòu)的加工工序，例如，統(tǒng)一進(jìn)行引擎托架、門框、頂蓋板等大型鈑金構(gòu)建的加工。而這種工件加工中，以往采取沖壓焊接模式，這種模式使用下，相關(guān)鈑金件的加工只能是逐一加工。這樣需要加工的工件數(shù)量多，工序也更多，耗時(shí)更長。而使用液壓成型加工技術(shù)，可以減少副車架零件5個(gè)，減少散熱器支架零件7個(gè)。

第三，減少模具成本。使用液壓成型加工工藝，實(shí)際的加工過程中，只需要一套模具即可，但是使用沖壓焊接件，就需要多個(gè)沖壓件焊接，所以加工中需要更多的沖壓模具。

3.3 汽車鈑金液壓成型技術(shù)發(fā)展前景

就目前的液壓成型技術(shù)發(fā)展情況而言，汽車鈑金領(lǐng)域是該技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中具有較大潛力的市場(chǎng)。液壓成形技術(shù)在汽車底盤鈑金加工中的應(yīng)用效果最為突出，在汽車制造業(yè)中比較受歡迎。其主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在，液壓成型技術(shù)應(yīng)用可以確保工件剛性，保證尺寸和精度穩(wěn)定，且相應(yīng)工件耐腐蝕性能好，需要的工件數(shù)量也更少，整體加工成本更低。所以，這一技術(shù)在汽車鈑金生產(chǎn)領(lǐng)域的需求急劇增長。這使得液壓成型設(shè)備生產(chǎn)者以及底盤系統(tǒng)供貨商對(duì)于液壓成型技術(shù)的研究和開發(fā)力度也在不斷增大。就這一技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展前景來看，比較可觀：

第一，這一液壓成型技術(shù)應(yīng)用，和目前的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略是相適應(yīng)的，在目前的國內(nèi)外汽車鈑金生產(chǎn)中，資源節(jié)能很有必要，也是重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。目前，消費(fèi)者一方面要求車輛寬敞舒適，一方面也希望汽車性能更優(yōu)越，價(jià)格更實(shí)惠，所以，需要低成本的生產(chǎn)加工技術(shù)來幫助汽車制造業(yè)降低生產(chǎn)成本。而液壓成型技術(shù)在汽車鈑金生產(chǎn)中，其對(duì)于工藝的簡(jiǎn)化和對(duì)于工件數(shù)量的減少，都可以達(dá)到這一要求，在確保汽車生產(chǎn)制造質(zhì)量的情況下，盡可能的控制成本。

第二，安全防護(hù)成為需要。目前的車輛使用中，交通事故是重要問題之一，客戶為提升自身車輛安全防護(hù)能力，需要有更高性能和質(zhì)量的鈑金材料，這樣在發(fā)生碰撞的情況下，可以確保車輛和人員安全。而使用液壓成型技術(shù)，可以提升加工工件的剛性，對(duì)于提升車體安全具有很好的作用。

第三，市場(chǎng)準(zhǔn)入速度將更快。以往新車從設(shè)計(jì)到推入市場(chǎng)，一般需要的周期在5年左右。車輛性能、款式以及市場(chǎng)需求確定的基礎(chǔ)上，要實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷售目標(biāo)，必須要提升產(chǎn)品性能，加速產(chǎn)品研發(fā)周期，避免同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)加劇的情況發(fā)生。而目前相關(guān)液壓成型技術(shù)應(yīng)用后，可以在一定程度上提升汽車鈑金和相關(guān)工件的加工工作效率，這對(duì)于汽車產(chǎn)品加速進(jìn)入市場(chǎng)具有一定的推動(dòng)作用。

4 總結(jié)

在目前的汽車鈑金生產(chǎn)加工中，使用液壓成型技術(shù)，通過管件液壓成型，可以提升工件加工質(zhì)量，簡(jiǎn)化加工工序，還可以節(jié)省加工成本，提升加工效率，所以，將這一技術(shù)應(yīng)用到汽車鈑金的加工中，具有積極作用。在目前的汽車制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)中，液壓成型技術(shù)是重點(diǎn)研究領(lǐng)域，相關(guān)汽車知名廠商都對(duì)此十分重視，而就這一技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來看，液壓成型技術(shù)基于技術(shù)的低碳效應(yīng)、成本效應(yīng)、安全效應(yīng)等考慮，將在未來的汽車市場(chǎng)中大放異彩，對(duì)于提升汽車駕駛性能和體驗(yàn)都具有積極作用。

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作者簡(jiǎn)介

趙儉：（1984.05—），男，漢族，甘肅會(huì)寧人，中級(jí)，本科。研究方向：液壓。