汽车用高强度复杂结构支撑件制造发展现状及趋势

王占辉 崔忠宝 李瑞达 李占稳

摘 要：随着汽车轻量化的发展，汽车零部件不断向高强度、快速化和低沉本方向发展，结构支撑件内部质量、力学性能要求均很高，生产难度大。采用已有的生产工艺存在较复杂和质量无法保证的问题，尤其在汽车用高强度结构支撑件表现突出。因此，该类零件的研究现状和发展趋势往往代表着汽车行业智能制造的发展水平。

关键词：轻量化;高强度;汽车结构支撑件;智能制造

近年来，汽车零部件不断向高强度、快速化和低成本方向发展，结构支撑件内部质量、力学性能要求均很高，生产难度较大，采用普通传统制造工艺生产较复杂，工件产品质量不稳定。汽车结构支撑件作为保证汽车安全性的核心部件，其工艺集成度越来越高、尺寸精度和光洁度越来越高，强度越来越高。

高强度中厚板具有强度高、使用范围宽、可焊接等诸多优点，是汽车结构支撑件高综合性能的最佳用材，其制造工艺及应用水平是体现汽车安全可靠程度的一个重要方面。提高汽车结构支撑件的成形精度及综合力学性能并降低成本，是推动中厚板结构支撑件在汽车制造业持续优化应用的重要措施。在汽车结构支撑件高标准、强结构的发展趋势下，若要提高汽车支撑件的综合性能和结构刚性，中厚板复杂结构支撑件的多工艺智能精密成形技术将是汽车制造业的研究重点。

同时，《中国制造2025》产业发展战略已开始实施，密集型加工企业已不适应产业的发展，我国汽车部件企业也迫切需要做出产业结构调整，汽车零部件制造领域的高强度中厚板结构支撑件的高质量快速研发生产技术开发无疑具有广阔的市场前景。

1 发展现状

目前，随着各国智能制造概念的提出，世界工业界将面林着关键的转折，各国均纷纷提出自己的关键转型领域，汽车部件制造企业对于人的依靠还相对较高，其制造的智能化将成为关键环节。发达国家在汽车制造业生产高强度结构支撑件领域，有着较为先进的智能制造技术，其生产的产品质量好且效率高。

近年来，随着国家对智能制造发展的高重视和高要求，各个企业纷纷进行硬件提升和员工技能培训，我国高强度结构件制造产业取得了突飞猛进的发展。无论是技术研发还是生产实践，智能化设计生产将是汽车高强度结构件制造企业未来的发展之路。在这一点上，以规模化的汽车制造领域的高强度结构支撑件制造技术的提升是最典型的。与欧美等发达国家相比，我国在汽车领域的高强度结构支撑件先进制造产业还有较长的路要走。

总体上，我国汽车用高强度结构支撑件智能制造领域的学术研究具有一定的先进性，但将其研发生产过程系统化整合，并通过快速转化来提高生产力的少。国内先进智能汽车用高强度结构支撑件生产技术水平整体比较落后，只有少数领军企业具有较好的智能制造技术，产品研发过程效率较低，产品生产过程质量不好把控，能源消耗较高，经济利润较差。具体表现在，模样仍以传统加工方式和检测手段进行、模具设计工艺参数通用性和迁移性较差;制造所使用原材料的生产和供应无法实现标准化，产品供应源质量等级较分散、差异大，对新产品新工艺的研发带来阻碍;企业车间仍采用传统管理方式，较为落后;产品设计工艺没有标准化，对经验的依赖性较高，在数字化分析技术和质量检测技术方面应用较少;生产硬件设备不能够满足需求;产品生产中人工干预过高。

2 发展趋势

汽车用高强度结构支撑件产品研发制造已经进入智能化时代，数字化设计、协同化研制、网络化连通、自动化执行已经成为新产品研制的基本模式，制造过程以智能化信息参数作为数据输入，完成复杂构件的机加工、冲压成形、自动化焊接、零件装配连接等生产活动;生产过程中所需的智能装备是保证智能生产活动各个环节的基础硬件资源，汽车行业复杂零件的生产制造将逐渐由设备智能控制代替人工干预，这是汽车行业产品智能制造的基础。

面对汽车产业快速发展，其研发制造领军企业正面临着最严苛的挑战。以汽车用高强度结构支撑件智能制造技术为例，作为整个工艺制造研究的支撑，其在高強度结构件模具先进设计技术、加工材料柔性装夹技术、复杂高强度结构件多工艺加工技术、数字化控制管理、后处理技术等领域正开展一系列的工艺研究和工艺攻关，为产品研制解决瓶颈难题。尤其是面对高强度结构支撑件不同结构之间的变化，在零件强度和多样性方面也提出了更高的要求，其生产加工效率和质量有了更高的要求，对于设计和制造模式的先进性也提出了更高的要求。

根据汽车领域高强度结构支撑件智能制造行业的特点进行开发研究，从应用端向研发端反馈，研制面向汽车领域高强度结构支撑件智能制造行业，实现基于先进检测技术和数值模拟技术的高速、高精度、高柔性结构件智能制造技术，利用复合模具快速设计技术、多工艺精密定位技术的柔性夹具和图像识别、多工序智能成形技术的有机结合，建立一个高度智能化、柔性且高效的高强度结构支撑件的研发制造体系，对汽车制造业的发展具有深刻意义。

3 总结

面对消费市场的快速变化及汽车轻量化的要求，建立针对不同高强度复杂结构支撑件的快速研发制造体系，是汽车行业未来发展需要解决的关键问题，也是智能制造的发展趋势。

基金项目：天津市重点研发计划京津冀科技成果转化项目（18YFCZZC00330）。

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