高速精密壓力機(jī)在電動(dòng)汽車行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

近年來，隨著全球二氧化碳的過度排放，氣候溫室效應(yīng)的不斷加劇，已對(duì)全球生態(tài)環(huán)境顯現(xiàn)出極為嚴(yán)重的影響。低碳、節(jié)能、環(huán)保成為全球各國的發(fā)展共識(shí)。乘用汽車電動(dòng)化作為減少碳排放最有效的方式之一，正被世界各國大力推動(dòng)。歐盟提出到2035 年禁止銷售燃油汽車，我國也于2009 年頒布了《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，政策扶持電動(dòng)車的發(fā)展，電動(dòng)汽車進(jìn)入到黃金發(fā)展期。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為電動(dòng)汽車的三電系統(tǒng)之一，其技術(shù)性能、能效比直接關(guān)系到駕駛者的駕駛體驗(yàn)和電池的續(xù)航里程。為降低電機(jī)渦流損耗、延長(zhǎng)電池續(xù)航里程，電機(jī)定轉(zhuǎn)子(圖1)的材料厚度越來越薄，從0.5mm降低到0.35mm，又降低到0.27mm 或0.25mm，現(xiàn)在更有降低到0.2mm 的趨勢(shì)。根據(jù)沖壓噸位計(jì)算公式，同樣的定轉(zhuǎn)子片型，材料越薄模具沖壓噸位越小，材料厚度從0.5mm 降低到0.25mm，模具沖壓噸位能夠下降50%。

在電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵心高度不變的情況下，為了保證電機(jī)產(chǎn)量，更好地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，電機(jī)制造廠家在電機(jī)材料變薄后往往都選擇將原來的單列級(jí)進(jìn)模具換成了雙列級(jí)進(jìn)模具，這樣不僅能保證實(shí)際電機(jī)產(chǎn)量，而且電工硅鋼片消耗可降低6%～8%，但雙列模具需要更長(zhǎng)、更寬的工作臺(tái)面。以Tesla Model3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子為例，其定子外形尺寸約

233mm，其雙列模具工位數(shù)多達(dá)14 個(gè)，模具長(zhǎng)度為3500mm。

Stability analysis and treatment of Toudaohe landslide in the Three Gorges Reservoir Area

所以，目前的高速?zèng)_床工作臺(tái)板滑塊尺寸越來越長(zhǎng)、越來越寬。另外，隨著定轉(zhuǎn)子材料越來越薄，模具凸凹模間隙越來越小，對(duì)高速壓力機(jī)的靜態(tài)精度及動(dòng)態(tài)精度要求也越來越高。

國內(nèi)高速壓力機(jī)特別是大型高速壓力機(jī)發(fā)展起步較晚，直到2000 年以后得益于家電、電動(dòng)工具和汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，以及國內(nèi)多工位精密級(jí)進(jìn)模具制造水平的快速提升，國產(chǎn)高速壓力機(jī)的制造才迎來了真正的發(fā)展高速期。國產(chǎn)高速精密壓力機(jī)經(jīng)過二十年的快速發(fā)展在各型高速壓力機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)和制造水平上快速提升。不少國內(nèi)的壓力機(jī)企業(yè)相繼在底座、滑塊高強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)、滑塊液壓快速提升技術(shù)、曲軸兩側(cè)雙驅(qū)技術(shù)、滑塊精密導(dǎo)向技術(shù)、滑塊下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)和高速精密伺服送料技術(shù)上取得突破。多年來，設(shè)計(jì)和加工制造技術(shù)上的積累為能制造出適合電動(dòng)汽車電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖壓的大型高速精密壓力機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

國內(nèi)外大型高速精密壓力機(jī)的發(fā)展情況

MSP 系列多點(diǎn)閉式高速精密壓力機(jī)噸位覆蓋220噸/300 噸/400 噸，目前在新能源汽車電機(jī)沖壓領(lǐng)域使用量最多的機(jī)型是MSP-300-3700，機(jī)床最大沖壓噸位300 噸，公稱力行程3.2mm，滑塊行程30mm，每分鐘沖次100 ～300，工作臺(tái)板和滑塊尺寸分別為3700mm×1200mm，3700mm×1000mm?？蓾M足家用轎車或SUV 驅(qū)動(dòng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙列模具的安裝和沖壓需要。

國外高速壓力機(jī)發(fā)展情況

MINSTER 為應(yīng)對(duì)電動(dòng)車(BEV，簡(jiǎn)稱EV)定轉(zhuǎn)子市場(chǎng)的特殊需求開發(fā)出EV 系列高速壓力機(jī)(圖3)，底座撓度高達(dá)1/20000，可沖制、疊壓最薄0.2mm 的定轉(zhuǎn)子片，機(jī)床噸位覆蓋220 噸/310 噸/400 噸，公稱力行程1.6mm，滑塊行程30mm，每分鐘沖次100 ～350，工作臺(tái)板和滑塊尺寸分別為3700mm×1205mm，3700mm×1400mm，滑塊采用八面靜壓導(dǎo)向技術(shù)，全系列標(biāo)配滑塊液壓快速提升75mm 技術(shù)，方便模具小故障的迅速排查與維修。該機(jī)型在美國和中國市場(chǎng)上均有少量銷售，主要應(yīng)用于Tesla、大眾、寶馬、比亞迪、蔚來等品牌電動(dòng)汽車電機(jī)鐵心的沖壓。

A Review of Studies on Domestic Tourism Motivation in Recent Ten Years__________________________________SHI Peng,HU Yue,ZHOU Ru 1

擁有125 年歷史的美國MINSTER 作為老牌的高速壓力機(jī)制造商，有著十分豐富的高速壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)。其設(shè)計(jì)制造的易拉蓋系列、電機(jī)鐵心系列高速壓力機(jī)在各自行業(yè)生產(chǎn)中廣受好評(píng)。

德國SCHULER 作為全球金屬成形設(shè)備市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，研發(fā)出新一代高速落料壓力機(jī)SMARTLINE EV3.8( 圖2)，此機(jī)床公稱噸位315 噸，滑塊行程35mm，沖次為每分鐘100 ～250，工作臺(tái)板3700mm×1200mm，滑塊液壓快速提升量75mm。機(jī)床采用三段式鑄造機(jī)身，閉式雙點(diǎn)結(jié)構(gòu)，滑塊自帶下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)精度調(diào)整功能(PDC)，滑塊下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)精度可保持±0.02mm，因此模具壽命可延長(zhǎng)30%?？杉庸挾茸畲?00mm 和厚度最薄0.2mm 的材料?？蛇x配料厚檢測(cè)及疊厚自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)所檢測(cè)每片材料的累計(jì)厚度來自動(dòng)增減疊扣片數(shù)，達(dá)到控制產(chǎn)品總厚度尺寸的目的。該機(jī)型主要服務(wù)于德系大眾、奧迪、寶馬、奔馳系列品牌電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)鐵心沖壓。

欣竹走后，思雨就有些后悔，因?yàn)樗?dāng)時(shí)想向欣竹要一根頭發(fā)，然后把兩根頭發(fā)放在一起認(rèn)真地比較一下，看看究竟是不是欣竹的長(zhǎng)發(fā)?？僧?dāng)時(shí)他沒有張開口。他也的確不知道怎么張口向欣竹要一根頭發(fā)。思雨這么一想，竟然嚇了一跳，如果這根長(zhǎng)頭發(fā)真的是欣竹的，那不更加麻煩了？在妻子面前就真的是跳進(jìn)黃河洗不清了。但剛才看欣竹的頭發(fā)時(shí)，又的確覺得那根長(zhǎng)發(fā)絲跟欣竹的頭發(fā)一樣。那根長(zhǎng)發(fā)絲如果真的是欣竹的，又怎么會(huì)沾到自己的毛衣上呢？同欣竹根本就沒有過什么近距離的接觸。他跟欣竹就是上下級(jí)的嚴(yán)肅關(guān)系，連手都沒碰過。思雨覺得自己是越想越多了，應(yīng)該先把這根頭發(fā)搞清楚是誰的再說。找到了這根長(zhǎng)發(fā)絲的主人，其他的事以后再說。

揚(yáng)州鍛壓在大型高速精密壓力機(jī)的發(fā)展上進(jìn)步尤為顯著，2007 年完成國產(chǎn)首臺(tái)YHT-300 噸閉式三點(diǎn)高速精密壓力機(jī)的設(shè)計(jì)制造。2010 年完成國產(chǎn)首臺(tái)J76-550 閉式雙點(diǎn)高速精密壓力機(jī)(圖5)的設(shè)計(jì)制造并成功交付西門子電機(jī)(中國)使用，此機(jī)型最大沖壓噸位550 噸，公稱力行程1.6mm，滑塊行程40mm，每分鐘沖次90 ～250，工作臺(tái)板和滑塊底面尺寸分別為3050mm×1500mm，3050mm×1400mm，滑塊液壓快速提升量70mm。2016 年完成國家重大科技專項(xiàng)(2013ZX04002082)“J76-750 數(shù)控重型高速精密壓力機(jī)”(圖6)項(xiàng)目，該機(jī)型最大沖壓噸位750 噸，公稱力行程1.6mm，滑塊行程50mm，每分鐘沖次100 ～200，工作臺(tái)板和滑塊底面尺寸分別為3650mm×1500mm，3650mm×1400mm，滑塊液壓快速提升量120mm。

近幾年來，自從美國Tesla 在電動(dòng)汽車制造市場(chǎng)上取得了巨大的成功，全球各國都掀起了一股電動(dòng)汽車取代燃油車的浪潮，為滿足電動(dòng)汽車電機(jī)鐵心特殊的沖壓需要，國內(nèi)外各大知名壓力機(jī)制造商(如德國SCHULER、美國MINSTER、日本AIDA、揚(yáng)州鍛壓、寧波精達(dá))先后均研發(fā)出大噸位、長(zhǎng)臺(tái)面、高精度的高速壓力機(jī)。下面主要介紹上述幾家壓力機(jī)制造企業(yè)面向電動(dòng)汽車電機(jī)定轉(zhuǎn)子開發(fā)的高速壓力機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用情況。

國內(nèi)高速壓力機(jī)發(fā)展情況

事實(shí)上，Lightroom提供了兩種調(diào)整曲線的方法：點(diǎn)曲線與參數(shù)曲線。參數(shù)曲線雖然不夠靈活，但是對(duì)于初學(xué)者非常友好，不僅調(diào)起來簡(jiǎn)單，而且也不至于把照片弄得一團(tuán)糟。點(diǎn)曲線相對(duì)來說更加靈活，可以做更為精細(xì)的調(diào)整操作，但一個(gè)不小心也有可能把照片調(diào)得一塌糊涂。

日本AIDA 作為亞洲綜合實(shí)力最強(qiáng)、世界知名的頂級(jí)壓力機(jī)制造商，生產(chǎn)過多款經(jīng)典閉式雙點(diǎn)高速精密壓力機(jī)(如HMX 系列、HMX-M 系列)，在電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖壓領(lǐng)域獲得用戶廣泛好評(píng)。AIDA 針對(duì)新能源汽車電機(jī)定轉(zhuǎn)子推出了MSP 系列多點(diǎn)閉式高速精密壓力機(jī)(圖4)。此機(jī)型主要有以下特點(diǎn)：滑塊采用直排三點(diǎn)或四點(diǎn)設(shè)計(jì)，滑塊變形小重量輕；傳動(dòng)部分曲軸采用了兩側(cè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，曲軸超長(zhǎng)范圍內(nèi)相位一致性好；采用了自制的低慣量、高響應(yīng)的離合制動(dòng)器；滑塊采用導(dǎo)柱-滾針復(fù)合導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向精度高，抗偏載能力強(qiáng)。

針對(duì)電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，揚(yáng)州鍛壓又開發(fā)了全新結(jié)構(gòu)的高端電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖壓機(jī)型YSH 系列閉式三點(diǎn)/四點(diǎn)高速精密壓力機(jī)(圖7)，機(jī)床噸位覆蓋220 噸/300 噸/400 噸，該系列機(jī)型有如下特點(diǎn)：滑塊采用直排三/四連桿設(shè)計(jì)，滑塊變形?。粋鲃?dòng)部分曲軸采用兩側(cè)兩套飛輪、離合器同步驅(qū)動(dòng)，連桿同步性好；滑塊采用四全固定導(dǎo)柱+直線軸承零間隙精密導(dǎo)向；機(jī)身采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵材料，底座撓度達(dá)1/20000。

近年來，隨著惠州經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，進(jìn)出惠州港船舶數(shù)量逐年增多；加之惠州港地處大亞灣灣內(nèi)，三面環(huán)山，防臺(tái)條件優(yōu)越，每年臺(tái)風(fēng)季節(jié)，大量過往船舶擁入惠州港水域防臺(tái)避風(fēng)。

以市場(chǎng)銷售量最大的YSH-400XL 為例，該型機(jī)床采用四連桿設(shè)計(jì)，三段式鑄造機(jī)身，最大沖壓噸位400 噸，公稱力行程3mm，滑塊行程35mm，每分鐘沖次100 ～260，工作臺(tái)板和滑塊尺寸分別為3700mm×1200mm，3700mm×1100mm。工作臺(tái)板與滑塊底面最大平行度不大于0.06mm，滑塊運(yùn)行垂直度不大于0.005mm，主要性能指標(biāo)及精度指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前，主要客戶有舍弗勒、韓國泰信、江陰華新電器、鎮(zhèn)江聯(lián)博、寧波鴻達(dá)模具等，主要沖壓產(chǎn)品有Tesla model3、小鵬 P7 等驅(qū)動(dòng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子。

寧波精達(dá)長(zhǎng)期主營空調(diào)翅片高速壓力機(jī)和翅片脹管機(jī)，近幾年來依靠地區(qū)壓力機(jī)人才優(yōu)勢(shì)在大型高速精密壓力機(jī)的發(fā)展上也非常迅速。為應(yīng)對(duì)汽車電機(jī)的快速發(fā)展和市場(chǎng)需求，寧波精達(dá)開發(fā)了高端電機(jī)鐵心沖壓機(jī)型MCP 系列(圖8)，噸位涵蓋220 噸/300噸/400 噸，機(jī)型主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)類似日本AIDA 的MSP 系列，但值得一提的是其創(chuàng)新地將獨(dú)特的翅片高速壓力機(jī)上調(diào)模技術(shù)和橫梁快速提升技術(shù)融入到該機(jī)型中。其主要功能特點(diǎn)：四柱頂置油缸；曲軸雙驅(qū)技術(shù)；滑塊多點(diǎn)受力；高剛性鑄造機(jī)身；直柱+八棱精密導(dǎo)向。以該系列機(jī)型MCP400-370 為例，機(jī)床采用四連桿設(shè)計(jì)，最大沖壓噸位400 噸，公稱力行程3mm，滑塊行程30mm，每分鐘沖次100 ～3000，工作臺(tái)板和滑塊尺寸分別為3700mm×1200mm，3700mm×1000mm，精度指標(biāo)均達(dá)到日本JIS 特級(jí)。目前，此系列主要客戶包括震?？萍肌㈤L(zhǎng)鷹信質(zhì)、韓國泰信等公司。

結(jié)束語

隨著全球氣候變暖，溫室效應(yīng)越來越明顯，碳達(dá)峰和碳中和將是未來幾十年最關(guān)注的全球主題。純電動(dòng)汽車也將迎來史無前例的發(fā)展黃金期，目前國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出大量知名的純電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)，如比亞迪、理想、小鵬、蔚來等等，隨著2018 年特斯拉公司入住上海臨港，并成功建造了年產(chǎn)50 萬輛的特斯拉超級(jí)工廠，我國的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)也將隨著不斷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益壯大。大型高速精密壓力機(jī)將在滿足現(xiàn)有家用汽車基礎(chǔ)上隨著貨車電動(dòng)化的推進(jìn)向著沖壓噸位越來越大，沖床臺(tái)板、滑塊尺寸越來越長(zhǎng)、越來越寬，機(jī)床運(yùn)行精度要求越來越高的方向發(fā)展。