2012年第五届中国汽车冲压会议——先进冲压与模具技术高峰论坛

2012年第五届中国汽车冲压会议
——先进冲压与模具技术高峰论坛

2012年6月19日，由中国锻压协会主办、《锻造与冲压》杂志社有限公司承办的“2012年第五届中国汽车冲压会议——先进冲压与模具技术高峰论坛”在河南郑州隆重召开。本次论坛得到了郑州海马、郑州日产和一拖福莱格郑州分公司的大力支持，还得到汽车整车企业、零部件企业的广泛关注，近七十名汽车行业相关人士汇聚一堂，共同探讨汽车冲压与模具技术，一拖（洛阳）福莱格车身有限公司董事王红旗主持会议并为论坛致辞。

中国冲压钣金行业的现状与发展（2005～2011）

齐俊河中国锻压协会副秘书长

经过30多年的发展，我国冲压钣金专业制造企业经历了从无到有、从小到大、从弱到强的变化，但总体上来讲布局分散、规模较小、装备落后，产品精度低，质量稳定性差，供货周期长，管理手段原始，信息化程度低，规模化、批量化和个性化生产的能力还很弱，还不能满足现代化制造业发展的高端需求。尤其是随着我国制造业的产品升级和企业转型，冲压钣金行业的结构调整势在必行，而且必将是未来行业企业发展的一个主旋律。

未来的冲压钣金企业，必将符合人类社会文明发展的规律，严格执行国家产业政策，遵循低碳、环保、节能、节材的设计、生产和消费理念，生产必须向自动化、信息化、精密化、高效化发展，企业必须向专业化、规模化、全球化、现代化方向发展。

根据中国冲压钣金行业的发展趋势和国内外经济形势的影响，预计“十二五”期间，中国冲压钣金行业产值平均每年的递增速度10％。2015年中国冲压钣金行业年产值可达20000亿元，年耗薄钢板/带材2.5亿吨，年新购设备费800亿元，年新购模具费用1000亿元。“十二五”末冲压钣金企业（或车间）减少到3万家，从业人数下降到300万人。

优化管理 全面提升冲压产能

艾卫东江铃五十铃汽车股份有限公司冲压厂技术科科长

江铃五十铃汽车股份有限公司冲压厂是江铃股份下属专业厂，具备整车冲压工艺开发和30万辆冲压件制造能力。拥有员工651人，管理、技术人员97人，冲压设备9条线，其中7条手工线和2条自动化线，冲压模具共计6大系列车型2551套，负责生产江铃汽车股份有限公司所有车型外覆盖件和500t及以上设备零件。

早在2006年，工厂就与南昌大学合作研发适合冲压厂现场数据分析系统“生产信息管理系统”，这个系统可以对生产信息总体需求进行分析后，进行系统结构及网络结构总体设计，以达到建立全局的生产信息管理的目的，它将生产现场的所有信息进行了记录、存储，并能实时与服务器进行数据交换、数据统计，分析与监视并于网络传递，成为冲压提供各类生产、质量、技术、成本的电子信息数据平台。系统中的生产计划排产程序，为生产提供了以下依据：模具状态，设备状态，产品架信息，物料储存信息等，有效避免了由于计划不周带来的影响；计划通过网络发布，已完全实现无纸化办公，生产线员工只需要填写触摸屏数据；可实现系统自动统计生产线组的生产工时和辅助工时等数据。系统自动统计生产线组的生产工时和辅助工时等数据，生产线组每天都可以通过系统查询自己的劳动工时，为生产指标的改善提供一目了然的数据；对模具和设备的影响实现实时监控，管理人员能随时调看，对异常情况可以得到及时处理，系统自动记录按灯呼叫的所有影响因素，自动统计影响时间，为设备、模具等各类影响指标考核和改善提供依据。

生产信息管理系统实施后，生产指标改善的运行情况如下：每小时冲次数，中心区A线平均较2010年提升3.28％，C线平均较2010年提升了4.68％，平均提升了4.28％。中心区A线平均较2011年提升了7.6％，C线平均较2011年提升了6.7％，平均提升了7.8％，A4线提升幅度达23.7％；工时利用率，2011年较2010年提升了10.05％，全厂工时利用率YTD较2011年还原后的BWS提升了7.92％。

先进制造工艺的机械伺服冲床

许进鸿协易机械工业股份有限公司成形技术处博士

对于未来汽车制造材料的发展趋势我们是这样理解的，虽然钢铁不是当今世界上最强壮的材料，但从设计上的可多样化、成本的效率特性、制造过程中的低排放特性、可回收再利用的特性、产业规模最好以及投入不断提升强度等级的研究等几方面，钢铁还是最好的汽车用材料。同时，随着近年来汽车界最重要的课题就是致力于减少环境的负担，对安全性的要求也是在持续提高，主要的对策之一就是轻量化，使得高张力钢板的采用率急速的增加，那么也就是使得车辆骨骼产品的应用更多高张力材料。

车辆骨骼冲压件在生产过程中，如果要实现车体的轻量化，就会使用更薄的钢板，车身的刚性强度就会下降。为了增加强度产品形状就会更加复杂，随着材料抵抗变形的能力增加那么冲床或压机的工程数目也要增加，就需要购买更大幅度增加吨数的冲床或压机，与此同时模具也更容易损坏。冲压件企业要想建立竞争的优势，就要从冲压件品质提升，稳定性、精度高，模具寿命较长，产量较高，可以接更多的加工，工作环境改善，并且总体生产成本降低等多方面，来做出调整。对于冲压生产的这一切要求，都迫使冲压件生产厂家使用伺服冲床。

真正的伺服冲床必须要从头开始进行设计，如果只是将传统冲床安装上一个伺服马达的拼装方式，是不能称为伺服冲床的。唯有配备低转速高扭矩的专用伺服马达和控制系统，才能真正实现集合所有冲压工作于一身的真正伺服成形机。协易的伺服冲床，将驱动小齿轮与马达驱动轴设计成一体，使得动力传输更有效率。传动距离更小非常有利于机构的平衡平稳，可以获得最佳的精度；直驱式的构成与循环油润滑的应用，使得构件减少、间隙变小、精度更高，并且散热能力得到了提高，而润滑油能够得以重复利用更符合环保要求；导入的电子式过负载保护装置（EOLP）可以在整段行程中提供保护，保护冲床、模具、冲件等客户宝贵的资产；独家设计采用的电力平稳化装置，应用在协易所有伺服冲床之中，可以避免冲压瞬间的高功率并且节省能源和电力成本；伺服冲床将冲压噪音最小化，可以减轻工作人员的环境压力。

汽车覆盖件成形同步仿真技术

柳玉起华中科技大学教授

传统CAE软件在设计制造流程中应用的时候，具有设计效率低、成形模拟时间长、技术要求高等特点。而面向设计全流程的同步仿真Fastamp软件，优点是：统一CAD平台、统一数据格式；应用于产品开发全过程；全流程模型同步更新（产品、工艺、成形仿真）。产品可成形性仿真的关键技术是，基于改进的有限元逆算法；方程组快速求解技术，计算时间通常＜10分钟；DKQ耦合膜单元，考虑弯曲效应，精度较传统 Onestep 提高很多；全自动高质量的拓扑网格剖分技术。面向设计全流程的同步仿真Fastamp软件能做到产品整体可成形性同步分析；关键区域可成形性同步分析，不需要设计工艺补充和设置工艺条件，局部关键区域分析，精度高，计算速度快，通常少于2min；拼焊板产品可成形性分析；产品回弹快速评估；毛坯尺寸精确展开；翻边成形性分析与修边线展开等。

精细化冲压成形仿真关键技术，可以做到：基于改进的动力显式算法，兼具稳定性和高精度；精细化工艺参数数值化模型；全新的网格自适应加密及减密技术；并行求解技术，计算速度快，较同类求解器提高3～6倍；采用真实拉深筋模型，计算规模可超过90万。精细化冲压成形仿真关键技术，可以进行：重力效应与压边效果模拟；重力效应对成形过程影响；拉延成形过程模拟；工艺切口过程模拟；起皱与微波纹模拟；真实拉深筋成形模拟等。

冲压设备远程监控系统

申 强一汽解放公司卡车厂薄板车间主任

一汽解放公司卡车厂薄板冲压在老车身厂房内，该厂房为苏联援建厂房，冲压设备大多为20世纪90年代以前的产品，普遍存在一些早期冲压厂的问题，如设备老化，故障率高，自动化水平较低。近些年为提高产品质量、提高设备技术状态，技术人员对大多数设备进行了技术改造和升级，还对一开间大型冲压线进行了自动化改造，使工厂能够实现大型冲压件的自动化生产。但由于是在老苏联设备上进行改造，整体水平还无法与国内外先进冲压自动线水平相比，特别是在设备网络通讯和监控等方面还是空白。目前大部分设备的技术状态和停歇状态指标靠人工统计，真实性和时效性较差，不能真实反映设备状态和设备开动率情况，导致对产能和生产效率的分析和计算不准确。为了实现对冲压设备工作状态的实时监控和分析，有针对性地提升设备利用率，2011年，卡车厂与北京市洛美科技有限公司合作攻关，共同开发了《冲压设备远程监控系统》。

冲压设备远程监控系统，主要功能包括实现设备联网实时通讯，远程监控设备工作状态和设备利用率历史存储与趋势分析。具体来讲，就是可以做到：系统集成网络通讯与自动化控制技术，将关键的冲压设备进行联网，实现对设备的远程监控，避免了人工写实的随意性和不准确性；通过对采集的实时数据进行分析，找出设备非正常停车的真正原因。结合生产工艺，可以及时地弹性调整、制定针对性的解决方法，极大地提升了设备的利用率；操作人员在监控中心可实时观测到每条生产线的每台压机的设备状态。系统动态画面实时模拟现场运行情况，使企业生产管理人员在办公室内就可以实时全面掌握整个薄板冲压车间设备的运行状况。

经过半年多的实际运行，系统实施后带来显著的经济效益，包括三方面：每次换模时间节省2～3min；关键设备利用率平均提升10％；降低了设备故障率及能耗成本，设备全场资源利用率最优化。

汽车冲压覆盖件行业的发展和趋势

王洪俊上海大众有限公司

中国汽车行业发展非常快，市场竞争也非常激烈，在这种大背景下对整车的开发周期也提出了更高的要求。各个汽车厂在汽车开发周期控制上，也做了很多工作，比如上海大众的新车型开发周期也从原来的54个月缩短到48个月，开发周期的缩短也直接导致了覆盖件的设计周期的压缩，对冲压件和模具的设计和生产提出了新的难题。当前，对汽车厂无论从环保还是安全来讲，都提出了较高的要求，汽车轻量化这个课题大家谈的很多，要减轻车身的重量就要从更改结构设计、更改零件形状尺寸、更改成形材料，或者优化车身成形工艺。

近年来整车外形也在不断的发生着变化，那么也就对覆盖件的造型也产生了一些影响，比如在2000年以前，很多车型的侧围是由各个零件拼装而成的，由B柱、后翼子板、后侧围、上横梁等等焊装在一起，现在从上海大众的帕萨特来讲已经是整体侧围。以往的后盖，是后盖外板的上部和下部焊接而成，现在后盖外板扩大到后盖外板上框，零件尺寸更加复杂，并且尺寸得到了非常大的放大，给零件的成形带来了新的难题。比如翼子板经过不断演化后，不论是在棱角、尖角、腰线还是腿部尺寸宽度方面，都有非常大的变化，零件成形难度加大。SUV车的车顶，顶盖尺寸比较大，生产时候容易产生塌陷和回弹等缺陷，天窗车顶对零件整个变形冲压后的情况会产生较大的影响。车型的变化对整个汽车厂产生了影响，虽然提高了生产效率和整车尺寸精度的匹配，但对于模具的规划和设计面临的困难就更大了，因为零件的成形难度变化加大了。

汽车覆盖件板料对整车的工艺、汽车的性能、零件成形的工艺以及整车的成本都有相当大的影响。汽车覆盖件常用材料，不外乎冷轧板、热镀锌板、电镀锌板。早期汽车上基本采用冷轧板，随着汽车材料的不断变化，钢材制造水平不断提高，近些年采用更多镀锌板，镀锌板使得板材的耐腐蚀性得到了很大的提高。电镀锌板在工艺方面使得镀锌层非常不容易脱落，在生产过程中也比较容易使得零件获得一个比较好的表面质量。近几年随着对环保和安全方面要求的提高，更多的选用热镀锌板来替代电镀锌板。两种板材比较，热镀锌板的成本相对较低，但其成形性不如电镀锌板。综合各方面因素，各汽车主机厂通常大块零件采用热镀锌，其他相对复杂的零件如侧围，选用电镀锌。

国内汽车厂在板料应用方面，变化有以下几方面：现在国产板料已经逐步替代进口材料。现在上海大众基本上采用国产板料，只有在超宽和特殊性能要求的板料上，国内还只能依靠进口；材料利用率提高了；不断尝试开发一些新型材料，如高强度板事实上国外早在5年以前使用比例就已经非常高了，国内逐步的认识需要一个过程，国内使用的比例并不高；德国在很多零件上已经在使用铝板，目前国内极少部分厂家在前后盖板上使用。上海大众目前还没有使用铝板，但已经有计划应用。就板材来讲，国内跟国外做了一些对比，差距主要体现在：在质量方面，虽然制造水平提高了，但跟国外比较仍有差距；对于超宽和有特殊性能的钢板，还依赖于进口；板材的开发周期，国内钢板的周期明显长于国外，目前在汽车制造周期要求非常高的时候，还是有一些劣势。

葛 锐武汉钢铁（集团）公司研究院汽车用钢研究所博士

热成形技术及其应用

伴随着油耗法规、排放法规还有碰撞安全法规的逐步出台，迫切要求汽车行业加强对汽车轻量化技术和车身高强化技术的研发，那么这就具体会涉及到车身结构设计、先进制造工艺、先进材料开发等，这就使得热成形技术得以诞生和应用。热成形技术的拥有的优势，包括零件减薄设计，降低车身重量，提高车身强度，提高了安全性，零件回弹小、尺寸精度高，适合复杂高强零件，降低生产成本等等。热成形零件的典型产品有侧防撞梁，前后保险杠，地板通道，A柱、B柱、C柱，底盘件，后桥。

武钢与华中科技大学自主设计与共同研发热成形生产线，其中开发的2000kN热成形伺服压力机，特点是：根据热冲压成形特性优化设计；可进行变速、变载荷成形运动，更易满足成形性条件；完全数字化，为智能化奠定基础；低噪声改善工作环境；降低模具损耗；伺服电机直接驱动。无飞轮，无机械离合器、制动器；比飞轮曲柄压力机减少能耗15％ 28％。热成形加热炉，是保证板料充分奥氏体化及产品质量稳定性的重要装备之一，其核心在于既要防止板料在炉内的高温氧化脱碳，又要能够保证板料精确加热到设定的温度充分奥氏体化，并实现进出料的高速平稳运动。开发的数控活动炉底加热炉，采用耐高温金属的活动托架，在运动控制系统的驱动下移动进、出炉膛，炉篦承载被加热金属板的移动，实现冷料的进入和热料的出炉。在开发的冷热板料混合输送系统中，选用适应热加工环境温度的工业机器，安装卡爪后，可以经过机器人的运动重心自动达到平衡，输送系统能够达到较高的快速运动平稳性。针对输送坯料的尺寸变化范围，设计了可以调整的卡爪。

武钢已经成功开发热成形B柱加强板，抗拉强度达到1400MPa以上。在进行国产某车型B柱加强板的成形模拟时，原设计该零件为一体式冷冲压成形，但由于制品狭长、弯曲部高低落差较大，在中部弯曲段发生严重起皱、折叠，这一缺陷在冷冲压工艺上无法解决。武钢研究院后将其改为两段成形，也就是从零件设计上将原加强板的上段和下段合并为一个零件，并将厚度减薄至1.5mm，零件合并的要求是保证原配合面不能改变，使其能够跟车身侧围拼装。最终成形零件经过检验均符合要求。