【編者按】采用熱沖壓成形集成控制成套裝備生產(chǎn)線生產(chǎn)的汽車結(jié)構(gòu)件末购，具有超高強(qiáng)度属圃、高硬度接碘、輕量化（厚度比普通鋼板減薄可達(dá)35%）弦蜀、幾乎無回彈（制造精度高）等諸多優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)今全球的汽車制造業(yè)正推動汽車產(chǎn)品朝著綠色班域、低碳栋负、節(jié)能、環(huán)保和安全的方向快速發(fā)展巨啤，汽車輕量化是實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展方向的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一倒忌。據(jù)國際權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，汽車燃料約60%消耗于汽車自重抖躺，汽車質(zhì)量每減輕10%涉床，可降低油耗6%～8%。對空載而言勇斜，約70%的油耗是用在車身質(zhì)量上的迅忆，而汽車車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量居首位，約占汽車總質(zhì)量的30%以上树家。故汽車車身的輕量化對降低汽車整備質(zhì)量苇裤，提高燃油經(jīng)濟(jì)性從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保具有至關(guān)重要的意義。

采用熱沖壓成形集成控制成套裝備生產(chǎn)線生產(chǎn)的汽車結(jié)構(gòu)件，具有超高強(qiáng)度褂傀、高硬度忍啤、輕量化（厚度比普通鋼板減薄可達(dá)35%）、幾乎無回彈（制造精度高）等諸多優(yōu)點(diǎn)仙辟，技術(shù)優(yōu)勢十分明顯同波。此外，冷沖壓中需要多套模具多次成形的沖壓件可用熱成形工藝一次成形叠国，從而減少模具數(shù)量和成形工序未檩。由于該項(xiàng)技術(shù)需要在熱成形的同時(shí)，給予足夠的冷卻速度進(jìn)行淬火粟焊，因而對設(shè)備和模具方面都有特定的要求冤狡。

2011年，在國家科技重大專項(xiàng)課題“超高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件熱沖壓技術(shù)和裝備生產(chǎn)線”的支持下项棠，我公司與長春偉孚特汽車零部件有限公司合作開展了超高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件熱沖壓技術(shù)和裝備生產(chǎn)線的技術(shù)攻關(guān)悲雳，并采用國產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備自主開發(fā)了裝備生產(chǎn)線，打破了國外技術(shù)壟斷香追，填補(bǔ)了我國在熱沖壓成形生產(chǎn)線成套裝備生產(chǎn)線上的空白俊瞬，現(xiàn)在生產(chǎn)線已成功得到應(yīng)用。

本文介紹了國產(chǎn)汽車高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件熱沖壓生產(chǎn)線带漆，分析了生產(chǎn)線的構(gòu)成兑蹈，闡述了生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備及性能指標(biāo)，對生產(chǎn)線的性能與國外同類產(chǎn)品水平進(jìn)行了比較狐绽，生產(chǎn)線的主要性能指標(biāo)已達(dá)到發(fā)達(dá)國家先進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)水平污祭，甚至在某些指標(biāo)上已超過國外產(chǎn)品。

生產(chǎn)線構(gòu)成

項(xiàng)目組對超高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件熱沖壓技術(shù)和裝備生產(chǎn)線相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新性研究躺冕，解決了有關(guān)共性關(guān)鍵技術(shù)問題慨蜒，研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的節(jié)能型環(huán)式轉(zhuǎn)底防氧化加熱爐、專用水冷模具和變速可調(diào)高速液壓機(jī)的高速抑琳、高效候塞、穩(wěn)定可靠的中央控制自動化生產(chǎn)線，如圖1所示果嗜。整條生產(chǎn)線的開發(fā)季键，集成了液壓機(jī)、工業(yè)爐补颗、熱處理可都、自動傳送設(shè)備、沖壓模具蚓耽、汽車沖壓工藝渠牲、系統(tǒng)自控等多領(lǐng)域的專家與技術(shù)旋炒，采用現(xiàn)場總線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)聯(lián)調(diào)各個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，可按照生產(chǎn)節(jié)拍和工藝參數(shù)签杈，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定瘫镇、可靠的熱成形件大批量生產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)60萬件/年答姥。生產(chǎn)線具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)铣除，并具有低成本優(yōu)勢，可替代進(jìn)口熱沖壓生產(chǎn)線鹦付。與國外同類技術(shù)和生產(chǎn)線相比尚粘，節(jié)能近30%，可對預(yù)成形件進(jìn)行模內(nèi)淬火敲长，解決了許多在高溫狀態(tài)下不能成形的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形疑難問題郎嫁，從而擴(kuò)大熱沖壓成形件的應(yīng)用范圍，可滿足汽車及航空航天等行業(yè)的市場需求爬账。

圖1 超高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件熱沖壓技術(shù)和裝備生產(chǎn)線

關(guān)鍵設(shè)備及性能指標(biāo)

生產(chǎn)線由防氧化連續(xù)加熱爐源相、高速傳送裝置、高速熱沖壓液壓機(jī)窟怪、水冷熱沖壓模具等關(guān)鍵設(shè)備組成肺倾，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 中央控制的自動化生產(chǎn)線示意

1.防氧化加熱爐 2.高速傳送裝置 3.高速液壓機(jī) 4.水冷熱沖壓模具

1．節(jié)能型環(huán)式轉(zhuǎn)底加熱爐

加熱爐為電氣混合環(huán)式轉(zhuǎn)底方式加熱嫡笔，采用膨脹率極低的耐高溫特殊材料作為充有防氧化氣體高溫加熱爐的核心主軸。爐體設(shè)計(jì)過程利用紅外溫度測試淡窘、熱電偶溫度測試等技術(shù)辞仇，分析了加熱爐內(nèi)部的空載溫度分布，確保滿載溫度分布達(dá)到最優(yōu)讼牢。為了保證加熱爐的可靠性板拂，還針對爐內(nèi)關(guān)鍵耐熱部件的耐高溫性能、熱疲勞性能進(jìn)行測試和驗(yàn)證盾摹，同時(shí)進(jìn)行加熱爐整體運(yùn)行狀態(tài)下可靠性試驗(yàn)嬉竞，確保了加熱爐在大批量生產(chǎn)線上的可靠性。加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示厉斟，其主要性能指標(biāo)見表1挚躯。

圖 3 加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)

表1 加熱爐主要性能指標(biāo)

2.高速傳送裝置

高速傳送裝置（見圖4）采用直線往復(fù)的復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)，簡單擦秽、靈活码荔、可靠，更便于不同產(chǎn)品的更換感挥。夾持器的控制系統(tǒng)采用高可靠缩搅、穩(wěn)定的PLC設(shè)備越败，對外關(guān)聯(lián)設(shè)備均通過Modbus協(xié)議，使用通信的方式進(jìn)行控制與連鎖硼瓣。針對不同尺寸究飞、形狀和重量的汽車結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)和制造了耐高溫的端拾器堂鲤。該端拾器與高速智能傳送裝置相配合噪猾，在滿足工藝要求的前提下，完成高溫鋼板的抓取和傳送工序筑累。為實(shí)現(xiàn)可靠的大批量生產(chǎn)袱蜡，在中央控制系統(tǒng)下，建立了高速智能傳送裝置的控制系統(tǒng)疗刮，以及附帶于傳送裝置上的溫度監(jiān)測裝置吞瘸。此溫度監(jiān)測裝置與模具溫度監(jiān)控裝置等綜合在一起，形成生產(chǎn)線上的溫度采集系統(tǒng)忿迷，用于在生產(chǎn)的同時(shí)記錄溫度工藝參數(shù)械与，從而便于根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝優(yōu)化、鋼板性能預(yù)測纫惰、模具疲勞性能預(yù)測等梅柑。

圖4?高速傳送裝置

3.高速熱沖壓液壓機(jī)

高速熱沖壓液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)利用計(jì)算機(jī)模擬分析，對整機(jī)瓢疤、模具和沖壓件的之間的耦合剛度進(jìn)行分析脯牛，使主機(jī)能夠在強(qiáng)度、剛性窥窜、壽命等方面充分滿足要求仪彪。液壓缸密封設(shè)計(jì)采用“斯特封—Y形圈—導(dǎo)向環(huán)”密封組合方式，確保液壓機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下密封效果划烫，壓力保持平穩(wěn)蒲坐。液壓系統(tǒng)采用塊位置的精確閉環(huán)控制、壓力閉環(huán)比例控制等控制技術(shù)黄锤，實(shí)現(xiàn)了比例調(diào)壓搪缨、四角比例調(diào)壓、壓邊比例滑塊四角調(diào)壓鸵熟、變壓力控制等功能副编。利用速度比例控制技術(shù)，有效減少了速度轉(zhuǎn)換時(shí)的沖擊旅赢。高速熱沖壓液壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)滑塊的運(yùn)動壓力齿桃、位移、速度可任意設(shè)定煮盼，具有數(shù)顯短纵、數(shù)控功能带污，滑塊運(yùn)行的重復(fù)控制精度達(dá)到±0.1mm。高速熱沖壓液壓機(jī)如圖5所示香到，其主要性能指標(biāo)見表2鱼冀，其中特殊要求為，送料機(jī)構(gòu)是能夠與加熱爐料片出爐節(jié)拍匹配的高速運(yùn)動智能控制送料機(jī)構(gòu)悠就。

圖5 高速熱沖壓液壓機(jī)

表2 高速熱沖壓液壓機(jī)主要性能指標(biāo)

4.熱沖壓成形專用水冷模具

依次對冷卻速度與模面溫度的關(guān)系特性柔睡，批量生產(chǎn)中模具表面在冷熱交變條件下的疲勞破壞機(jī)制，提高模具使用壽命的制造工藝技術(shù)阴应，水冷模具材料研制以及水冷管系成型新技術(shù)進(jìn)行了研究棺莱，形成了具有內(nèi)部冷卻水道的熱成形模具結(jié)構(gòu)。對腔內(nèi)壁的管路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)姚沽，如沿?zé)釠_壓件形狀均勻分布的冷卻水道管系等陕券。開發(fā)出了冷卻管系成形的新技術(shù)，可使管系制造成本降低蟹助，模具壽命提高欧舒，冷卻水流通順暢、溫度場分布均勻捉痰，模內(nèi)淬火馬氏體化均勻阐拭。熱沖壓成形模具材料采用導(dǎo)熱率高、熱穩(wěn)定性好的材料湖吭，模具型面冷卻速度≥100℃/s掺厦，壽命達(dá)20萬次以上。

生產(chǎn)線水平對比

所開發(fā)的設(shè)備已在長春偉孚特汽車零部件有限公司進(jìn)行了試用毙驯，效果良好倒堕。與國外同類產(chǎn)品相比，開發(fā)生產(chǎn)線主要性能指標(biāo)已達(dá)到發(fā)達(dá)國家先進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)水平爆价，甚至在某些指標(biāo)上已超出國外產(chǎn)品。表3為本生產(chǎn)線與國外生產(chǎn)線的性能對比媳搪。

表3 本生產(chǎn)線與國外同類產(chǎn)品水平對比

結(jié)語

本生產(chǎn)線可以勝任高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)件的熱沖壓铭段，具有高效、安全秦爆、可靠序愚、節(jié)能與環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)線的研制打破了國外的技術(shù)壟斷等限，對振興中國汽車制造業(yè)和零部件加工業(yè)爸吮，替代進(jìn)口，拉動機(jī)床和模具行業(yè)的生產(chǎn)技能提升有著重要的意義望门。

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