在電動(dòng)汽車(chē)輕工業(yè)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(nèi)部空間架構(gòu)底盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2017年的寶馬A8-D5的鋁鋁型材占比在5%以?xún)?nèi)，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(gè)配件，主要就是其間鋼架、準(zhǔn)入門(mén)檻梁、坐椅橫梁等配件。什至，梅森路預(yù)估今后底盤(pán)用鋁零配件，如圖1所示，能窺見(jiàn)絕大多數(shù)是卷曲或是油壓鋁鋁型材。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖1 鋁鋁型材在電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)上的應(yīng)用預(yù)估

鋁鋁型材的成型

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

鋁鋁型材通過(guò)擠壓，切斷之后得到統(tǒng)一斷面的直線型鋁型材。如圖2中Model 3的準(zhǔn)入門(mén)檻內(nèi)板的加強(qiáng)梁。

圖2 Model 3使用鋁鋁型材增強(qiáng)底盤(pán)準(zhǔn)入門(mén)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(jīng)過(guò)卷曲成型的工藝技術(shù)，制作成二維或三維的卷曲配件。如楊開(kāi)第U5電動(dòng)汽車(chē)前端使用的鋁鋁型材卷曲件。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖3 楊開(kāi)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(lái)的呢？目前，可實(shí)現(xiàn)此工藝技術(shù)的方法有兩大類(lèi)，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(shè)計(jì)成變化的；滾彎成型會(huì)受到鋁鋁型材材料波動(dòng)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(shù)的對(duì)比如圖4所示。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖4 鋁鋁型材彎管工藝技術(shù)對(duì)比

傳統(tǒng)的卷曲成型輕工業(yè)有很多種，按照成型方式能分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)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(lèi)是鋁型材通過(guò)工件與模具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)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(jī)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(gè)過(guò)程。拉彎模具相對(duì)工作臺(tái)面固定不動(dòng)，拉彎?rùn)C(jī)兩側(cè)的轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，從而帶著鋁型材靠模來(lái)完成鋁型材的拉彎成型。兩個(gè)轉(zhuǎn)臂上裝有拉伸油缸，由油缸帶動(dòng)拉桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。模具固定在工作臺(tái)面上。

拉彎成型能分為3個(gè)步驟：

第一步，設(shè)備拉伸缸鉗口夾住材料并給鋁型材施加預(yù)拉伸力，達(dá)到材料屈服強(qiáng)度。激光切割機(jī)鋁橫梁

第二步，拉彎?rùn)C(jī)回轉(zhuǎn)缸加載卷曲回轉(zhuǎn)，拉伸缸按照程序設(shè)定軸向拉力，使鋁型材圍繞拉彎模具做貼合運(yùn)動(dòng)而使材料成型。

第三步，根據(jù)材料變形回彈情況增加補(bǔ)拉伸。

圖5 拉彎成型示意圖

拉彎可實(shí)現(xiàn)多弧度變曲率的鋁型材成型，并在成型過(guò)程中消除一定的應(yīng)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(jī)鋁橫梁

壓彎成型

壓彎成型是利用油壓壓力機(jī)對(duì)材料施加壓力，通過(guò)壓彎模具對(duì)材料產(chǎn)生彎矩，使材料發(fā)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(shù)。壓彎成型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖6所示。

圖6 壓彎成型示意圖

對(duì)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(jī)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(cè)壓輪將鋁型材壓靠在繞彎模上，工作時(shí)繞彎模旋轉(zhuǎn)，固定在繞彎模上的夾頭帶動(dòng)鋁型材一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將鋁型材卷曲成所需的形狀。繞彎工藝技術(shù)的原理如圖7所示。

圖7 繞彎成型示意圖

繞彎成型對(duì)配件的長(zhǎng)度有一定要求，過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的配件都無(wú)法用該工藝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光切割機(jī)鋁橫梁

滾彎成型

滾彎又可寫(xiě)為輥彎，是一種通過(guò)將鋁型材牽引至成型輥之間，通過(guò)多組彎輥的作用，形成最終的卷曲配件的工藝技術(shù)。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(dòng)或側(cè)輥向上移動(dòng)，以使配件成型。然后三個(gè)輥輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦。最后輥輪帶動(dòng)鋁型材運(yùn)動(dòng)，滾彎成型的原理如圖8所示。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖8 滾彎成型示意圖

滾彎成型的通用性好，且無(wú)需制造相應(yīng)形狀的模具，性?xún)r(jià)比較高，適合生產(chǎn)大批量單一弧度工件或小批量多弧段的配件。對(duì)于多圓弧工件，數(shù)控輥彎?rùn)C(jī)能實(shí)現(xiàn)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(gè)弧段變形程度不同，反彈不均，生產(chǎn)時(shí)工件形狀一致性不好，需要后期人工校形。激光切割機(jī)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(shù)，也稱(chēng)液力成型。僅需要凹模或凸模，液體介質(zhì)相應(yīng)地作為凸?；虬寄?，省去一般模具費(fèi)用和加工時(shí)間，而且液體作為凸模能成型很多剛性模具無(wú)法成型的復(fù)雜配件。圖9為油壓成型鋁鋁型材的大致生產(chǎn)流程示意。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖9  油壓成型鋁鋁型材生產(chǎn)流程示意圖

目前，油壓成型工藝技術(shù)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)鋼的成型，對(duì)于鋁鈦這種低強(qiáng)度鈦來(lái)說(shuō)，當(dāng)然不在話下。通過(guò)油壓成型工藝技術(shù)制造的鋁鋁型材配件，精度高生產(chǎn)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(shù)，上文所說(shuō)的楊開(kāi)第U5也是采用此工藝技術(shù)以保證如此長(zhǎng)度配件的精度。激光切割機(jī)鋁橫梁

圖10  CT6鋁鋁型材配件激光切割機(jī)鋁橫梁

總結(jié)

鋁鋁型材在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，既因?yàn)殇X鋁型材在碰撞中的吸能特性、輕量化方面有巨大優(yōu)勢(shì)，更是因?yàn)殇X鋁型材的可塑性強(qiáng)，生產(chǎn)性好。國(guó)內(nèi)幾款微型車(chē)大量采用鋁鋁型材來(lái)制造底盤(pán)，已證明了鋁鋁型材在電動(dòng)汽車(chē)輕工業(yè)的表現(xiàn)，但采用的配件大多為等截面的鋁型材，并沒(méi)有發(fā)揮材料的最大局限。激光切割機(jī)鋁橫梁

本文對(duì)鋁鋁型材的幾種卷曲方法做了簡(jiǎn)單的介紹，就目前而言，滾彎、壓彎等工藝技術(shù)在精度控制，生產(chǎn)節(jié)拍的控制上還是不如油壓成型。但油壓成型因?yàn)槟＞叩耐ㄓ眯缘葐?wèn)題，成本較高，更為重要的是，目前該工藝技術(shù)的主要就技術(shù)還掌握在外國(guó)人手里！你我都將為之奮斗，為我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)輕工業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

來(lái)源：電動(dòng)汽車(chē)輕量化技術(shù)

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