激光切割机铝横梁铝成形工艺爱驰汽车U5

在电动汽车轻工业中，铝钛铝型材主要就用作Pange杠等安全可靠组件，而最引人注目的是铝铝型材内部空间架构底盘内部结构。2017年的宝马A8-D5的铝铝型材占比在5%以内，主要就是前钢架；2010年的宝马A8-D4的铝抽掉使用量18.5%，共30个配件，主要就是其间钢架、准入门槛梁、坐椅横梁等配件。什至，梅森路预估今后底盘用铝零配件，如图1所示，能窥见绝大多数是卷曲或是油压铝铝型材。激光切割机铝横梁

图1 铝铝型材在电动汽车底盘上的应用预估

铝铝型材的成型

铝铝型材就是铝棒通过热熔、挤压，从而得到不同截面形状的铝材。（挤压Extrude工艺技术生产的产品包括管、棒、型、线，但电动汽车上常用的是铝型材Profile）激光切割机铝横梁

铝铝型材通过挤压，切断之后得到统一断面的直线型铝型材。如图2中Model 3的准入门槛内板的加强梁。

图2 Model 3使用铝铝型材增强底盘准入门槛

由于造型和配合等原因，直接采用抽掉铝型材切断的案例较少，更多的是将抽掉后的铝型材经过卷曲成型的工艺技术，制作成二维或三维的卷曲配件。如杨开第U5电动汽车前端使用的铝铝型材卷曲件。激光切割机铝横梁

图3 杨开第U5前舱使用的铝铝型材管件

那么，这些铝铝型材的卷曲配件又是如何制造出来的呢？目前，可实现此工艺技术的方法有两大类，一种是油压成型，另一种即是滚弯成型。油压成型精度较高，并且截面可设计成变化的；滚弯成型会受到铝铝型材材料波动的影响，精度较油压成型低，废品率较高。两种弯管制作工艺技术的对比如图4所示。激光切割机铝横梁

图4 铝铝型材弯管工艺技术对比

传统的卷曲成型轻工业有很多种，按照成型方式能分为两大类。第一类是铝铝型材的卷曲形状由模具所决定，如拉弯、绕弯、压弯等；第二类是铝型材通过工件与模具之间的相对运动进行卷曲成型，如滚弯，自由卷曲，柔性卷曲等。（上交大-白梅杉）激光切割机铝横梁

拉弯成型

弯成型，顾名思义就是将配件的两端夹紧并拉伸，使配件沿着模具位置拉伸成型的一个过程。拉弯模具相对工作台面固定不动，拉弯机两侧的转臂旋转，从而带着铝型材靠模来完成铝型材的拉弯成型。两个转臂上装有拉伸油缸，由油缸带动拉杆进行旋转。模具固定在工作台面上。

拉弯成型能分为3个步骤：

第一步，设备拉伸缸钳口夹住材料并给铝型材施加预拉伸力，达到材料屈服强度。激光切割机铝横梁

第二步，拉弯机回转缸加载卷曲回转，拉伸缸按照程序设定轴向拉力，使铝型材围绕拉弯模具做贴合运动而使材料成型。

第三步，根据材料变形回弹情况增加补拉伸。

图5 拉弯成型示意图

拉弯可实现多弧度变曲率的铝型材成型，并在成型过程中消除一定的应力。但拉弯成型的模具通用性较差，模具投入较大。激光切割机铝横梁

压弯成型

压弯成型是利用油压压力机对材料施加压力，通过压弯模具对材料产生弯矩，使材料发生卷曲形成一定的角度和曲率，属于一种特殊的冲压成型工艺技术。压弯成型的内部结构原理图如图6所示。

图6 压弯成型示意图

对于卷曲半径较小、曲率变化较集中的配件，多采用压弯成型。激光切割机铝横梁

绕弯成型

绕弯成型的工作原理是用夹头夹持铝型材的一端，侧压轮将铝型材压靠在绕弯模上，工作时绕弯模旋转，固定在绕弯模上的夹头带动铝型材一起转动，从而将铝型材卷曲成所需的形状。绕弯工艺技术的原理如图7所示。

图7 绕弯成型示意图

绕弯成型对配件的长度有一定要求，过长或过短的配件都无法用该工艺技术来实现。激光切割机铝横梁

滚弯成型

滚弯又可写为辊弯，是一种通过将铝型材牵引至成型辊之间，通过多组弯辊的作用，形成最终的卷曲配件的工艺技术。以三辊卷曲为例，首先将铝型材放置在弯辊之间，靠中心的弯辊向下移动或侧辊向上移动，以使配件成型。然后三个辊轮发生转动，产生摩擦。最后辊轮带动铝型材运动，滚弯成型的原理如图8所示。激光切割机铝横梁

图8 滚弯成型示意图

滚弯成型的通用性好，且无需制造相应形状的模具，性价比较高，适合生产大批量单一弧度工件或小批量多弧段的配件。对于多圆弧工件，数控辊弯机能实现工件的多弧度弯形要求，但由于铝铝型材本身材料硬度的差异，加之工件多弧度每个弧段变形程度不同，反弹不均，生产时工件形状一致性不好，需要后期人工校形。激光切割机铝横梁

油压成型

油压成型（hydro forming）是指利用液体或模具使工件成型的一种塑形加工技术，也称液力成型。仅需要凹模或凸模，液体介质相应地作为凸模或凹模，省去一般模具费用和加工时间，而且液体作为凸模能成型很多刚性模具无法成型的复杂配件。图9为油压成型铝铝型材的大致生产流程示意。激光切割机铝横梁

图9  油压成型铝铝型材生产流程示意图

目前，油压成型工艺技术已经能实现超高强钢的成型，对于铝钛这种低强度钛来说，当然不在话下。通过油压成型工艺技术制造的铝铝型材配件，精度高生产效率高。图10所示的CT6前端管件就是采用油压成型的工艺技术，上文所说的杨开第U5也是采用此工艺技术以保证如此长度配件的精度。激光切割机铝横梁

图10  CT6铝铝型材配件激光切割机铝横梁

总结

铝铝型材在电动汽车上的应用越来越广泛，既因为铝铝型材在碰撞中的吸能特性、轻量化方面有巨大优势，更是因为铝铝型材的可塑性强，生产性好。国内几款微型车大量采用铝铝型材来制造底盘，已证明了铝铝型材在电动汽车轻工业的表现，但采用的配件大多为等截面的铝型材，并没有发挥材料的最大局限。激光切割机铝横梁

本文对铝铝型材的几种卷曲方法做了简单的介绍，就目前而言，滚弯、压弯等工艺技术在精度控制，生产节拍的控制上还是不如油压成型。但油压成型因为模具的通用性等问题，成本较高，更为重要的是，目前该工艺技术的主要就技术还掌握在外国人手里！你我都将为之奋斗，为我国电动汽车轻工业的发展贡献一份力量。

来源：电动汽车轻量化技术

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