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技術百科

激光切割機鋁橫梁鋁成形工藝愛馳汽車U5

發布時間:2022-06-07 08:56:11 人氣:238

在電動汽車輕工業中,鋁鈦鋁型材主要就用作Pange杠等安全可靠組件,而最引人注目的是鋁鋁型材內部空間架構底盤內部結構。2017年的寶馬A8-D5的鋁鋁型材占比在5%以內,主要就是前鋼架;2010年的寶馬A8-D4的鋁抽掉使用量18.5%,共30個配件,主要就是其間鋼架、準入門檻梁、坐椅橫梁等配件。什至,梅森路預估今后底盤用鋁零配件,如圖1所示,能窺見絕大多數是卷曲或是油壓鋁鋁型材。激光切割機鋁橫梁

圖1 鋁鋁型材在電動汽車底盤上的應用預估

鋁鋁型材的成型

鋁鋁型材就是鋁棒通過熱熔、擠壓,從而得到不同截面形狀的鋁材。(擠壓Extrude工藝技術生產的產品包括管、棒、型、線,但電動汽車上常用的是鋁型材Profile)激光切割機鋁橫梁

鋁鋁型材通過擠壓,切斷之后得到統一斷面的直線型鋁型材。如圖2中Model 3的準入門檻內板的加強梁。

圖2 Model 3使用鋁鋁型材增強底盤準入門檻

由于造型和配合等原因,直接采用抽掉鋁型材切斷的案例較少,更多的是將抽掉后的鋁型材經過卷曲成型的工藝技術,制作成二維或三維的卷曲配件。如楊開第U5電動汽車前端使用的鋁鋁型材卷曲件。激光切割機鋁橫梁

圖3 楊開第U5前艙使用的鋁鋁型材管件

那么,這些鋁鋁型材的卷曲配件又是如何制造出來的呢?目前,可實現此工藝技術的方法有兩大類,一種是油壓成型,另一種即是滾彎成型。油壓成型精度較高,并且截面可設計成變化的;滾彎成型會受到鋁鋁型材材料波動的影響,精度較油壓成型低,廢品率較高。兩種彎管制作工藝技術的對比如圖4所示。激光切割機鋁橫梁

圖4 鋁鋁型材彎管工藝技術對比

傳統的卷曲成型輕工業有很多種,按照成型方式能分為兩大類。第一類是鋁鋁型材的卷曲形狀由模具所決定,如拉彎、繞彎、壓彎等;第二類是鋁型材通過工件與模具之間的相對運動進行卷曲成型,如滾彎,自由卷曲,柔性卷曲等。(上交大-白梅杉)激光切割機鋁橫梁

拉彎成型

彎成型,顧名思義就是將配件的兩端夾緊并拉伸,使配件沿著模具位置拉伸成型的一個過程。拉彎模具相對工作臺面固定不動,拉彎機兩側的轉臂旋轉,從而帶著鋁型材靠模來完成鋁型材的拉彎成型。兩個轉臂上裝有拉伸油缸,由油缸帶動拉桿進行旋轉。模具固定在工作臺面上。

拉彎成型能分為3個步驟:

第一步,設備拉伸缸鉗口夾住材料并給鋁型材施加預拉伸力,達到材料屈服強度。激光切割機鋁橫梁

第二步,拉彎機回轉缸加載卷曲回轉,拉伸缸按照程序設定軸向拉力,使鋁型材圍繞拉彎模具做貼合運動而使材料成型。

第三步,根據材料變形回彈情況增加補拉伸。

圖5 拉彎成型示意圖

拉彎可實現多弧度變曲率的鋁型材成型,并在成型過程中消除一定的應力。但拉彎成型的模具通用性較差,模具投入較大。激光切割機鋁橫梁

壓彎成型

壓彎成型是利用油壓壓力機對材料施加壓力,通過壓彎模具對材料產生彎矩,使材料發生卷曲形成一定的角度和曲率,屬于一種特殊的沖壓成型工藝技術。壓彎成型的內部結構原理圖如圖6所示。

圖6 壓彎成型示意圖

對于卷曲半徑較小、曲率變化較集中的配件,多采用壓彎成型。激光切割機鋁橫梁

繞彎成型

繞彎成型的工作原理是用夾頭夾持鋁型材的一端,側壓輪將鋁型材壓靠在繞彎模上,工作時繞彎模旋轉,固定在繞彎模上的夾頭帶動鋁型材一起轉動,從而將鋁型材卷曲成所需的形狀。繞彎工藝技術的原理如圖7所示。

圖7 繞彎成型示意圖

繞彎成型對配件的長度有一定要求,過長或過短的配件都無法用該工藝技術來實現。激光切割機鋁橫梁

滾彎成型

滾彎又可寫為輥彎,是一種通過將鋁型材牽引至成型輥之間,通過多組彎輥的作用,形成最終的卷曲配件的工藝技術。以三輥卷曲為例,首先將鋁型材放置在彎輥之間,靠中心的彎輥向下移動或側輥向上移動,以使配件成型。然后三個輥輪發生轉動,產生摩擦。最后輥輪帶動鋁型材運動,滾彎成型的原理如圖8所示。激光切割機鋁橫梁

圖8 滾彎成型示意圖

滾彎成型的通用性好,且無需制造相應形狀的模具,性價比較高,適合生產大批量單一弧度工件或小批量多弧段的配件。對于多圓弧工件,數控輥彎機能實現工件的多弧度彎形要求,但由于鋁鋁型材本身材料硬度的差異,加之工件多弧度每個弧段變形程度不同,反彈不均,生產時工件形狀一致性不好,需要后期人工校形。激光切割機鋁橫梁

油壓成型

油壓成型(hydro forming)是指利用液體或模具使工件成型的一種塑形加工技術,也稱液力成型。僅需要凹?;蛲鼓?,液體介質相應地作為凸?;虬寄?,省去一般模具費用和加工時間,而且液體作為凸模能成型很多剛性模具無法成型的復雜配件。圖9為油壓成型鋁鋁型材的大致生產流程示意。激光切割機鋁橫梁

圖9  油壓成型鋁鋁型材生產流程示意圖

目前,油壓成型工藝技術已經能實現超高強鋼的成型,對于鋁鈦這種低強度鈦來說,當然不在話下。通過油壓成型工藝技術制造的鋁鋁型材配件,精度高生產效率高。圖10所示的CT6前端管件就是采用油壓成型的工藝技術,上文所說的楊開第U5也是采用此工藝技術以保證如此長度配件的精度。激光切割機鋁橫梁

圖10  CT6鋁鋁型材配件激光切割機鋁橫梁

總結

鋁鋁型材在電動汽車上的應用越來越廣泛,既因為鋁鋁型材在碰撞中的吸能特性、輕量化方面有巨大優勢,更是因為鋁鋁型材的可塑性強,生產性好。國內幾款微型車大量采用鋁鋁型材來制造底盤,已證明了鋁鋁型材在電動汽車輕工業的表現,但采用的配件大多為等截面的鋁型材,并沒有發揮材料的最大局限。激光切割機鋁橫梁

本文對鋁鋁型材的幾種卷曲方法做了簡單的介紹,就目前而言,滾彎、壓彎等工藝技術在精度控制,生產節拍的控制上還是不如油壓成型。但油壓成型因為模具的通用性等問題,成本較高,更為重要的是,目前該工藝技術的主要就技術還掌握在外國人手里!你我都將為之奮斗,為我國電動汽車輕工業的發展貢獻一份力量。

來源:電動汽車輕量化技術

激光切割機鋁橫梁

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