陶永亮 | 一體化压铸给大型压铸模具制造带来新機遇

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立嘉技能專家参谋团参谋

原重庆川仪工程塑料有限公司

陶永亮，傳授级高档工程师，從事高份子质料利用模塑成型工藝钻研。中國模具工業协會技能專家、中國塑料加工工業协會專家委專家、中國塑料機器工業协會專家委專家、重庆市中小企業專家委專家等。曾持久在企業從事模具設計與制造，注塑成型工藝和真空镀铝工藝办理等事情；介入企業各类產物開辟事情與各項根本技能办理等事情，為企業技能前進和提高經濟效益做出了應有進献，曾得到各级技能前進嘉奖等；连系出產現場必要，解决出產上疑問問題；颁發技能论文180多篇，触及模具設計、注塑工藝、真空镀膜、质料利用、智能制造和汽車燈具技能等，被EI、CA等收入，現實利用性强。退休後仍活泼在行業上，紧密亲密存眷行業成长，参加各级相干行業學（协）會專家委，并踊跃介入各個專家委果勾當，举行對企業、黉舍和學生（小我）的技能引导、資本指导，职称教导等事情，继续為行業的科學技能前進阐扬踊跃感化！

一體化压铸
给大型压铸模具制造带来新機會

擇要：在“雙碳”方针下，新能源汽車已成為汽車工業首要支持。2021年我國新能源汽車整年销量跨越350万辆，市場占据率晋升至13.4%。特斯拉一體压铸效應颤動了汽車制造業，迎来了汽車車身工程工藝的变化，一體化压铸给大型压铸模制造带来新機會。本文以压铸件在汽車上利用首要性，讲述了特斯拉一體压铸上風、大型压铸機問世和免热處置压铸铝合金研發，重點论述了大型压铸模具制造廠商案例、辅助装备助力模具加工與成型必要。以新能源汽車成长和一體压铸化效應配合拉動大型压铸模具制造前行，對我國汽車工業成长有偏重要的進献。

主題辞：“雙碳”方针 新能源汽車 压铸件 一體化压铸 大型压铸機

1 弁言

2020年9月22日，習近平主席在第75届结合國大會一般性辩说會颁發首要發言，向世界许诺中國二氧化碳排放力圖于2030年前到达峰值，尽力夺取2060年前實現碳中和（简称“雙碳”方针）。實現“雙碳”方针因此習近平同道為焦點的党中心兼顾海内國际两個大局作出的重大计谋决议计划，踊跃應答天氣变革，是出力解决資本情况束缚凸起問題、實現中華民族永续成长的必定選擇，是構建人类运氣配合體的肃静许诺。“雙碳”方针的提出，為我國汽車行業成长從新界说了绿色低碳转型的方针路径與可延续成长的任務愿景，當下成长新能源汽車势在必行。据中國汽車工業协會统计阐發。2021年汽車產销同比显現增加，竣事了2018年以来持续三年的降低場合排場。此中新能源汽車成為最大亮點，整年销量跨越350万辆，市場占据率晋升至13.4%，進一步阐明了新能源汽車市場已從政策驱動转向市場拉動，對高度依靠汽車財產压铸業来讲，无疑是一個利好動静 [1] 。2021年头，特斯拉官宣了上海超等工場在内的四座整車工場都已安装超大型压铸機，用于出產Model Y一體成型的後底板等 [2] ，動静傳出在造車界和压铸界掀起了一股飓風。行業内專業人士、企業家都纷繁感慨，一體压铸成型工藝将是“汽車車身工程的一場革命”與“压铸界史无前例的一場变化”，也迎来了大型压铸模具制造成长的新機會。

2 一體压铸化與模具利用表面

2.1 压铸件在汽車上利用环境
压铸與其他制造工藝比拟，压铸成形工藝出產效力高、尺寸精度高、力學機能良好、质料操纵率高、批量化出產經濟效益较佳。在汽車用铝合金中，压铸铝合金與其他锻造铝合金约占80%，加工铝材（板、带、箔、管等）仅占20%摆布，压铸件的用量占锻造產物总用量的70%摆布，是以压铸铝合金成品在汽車用铝中约占54%～70%[3]。跟着“雙除蟎洗面乳，碳”方针推動，新能源汽車成為将来汽車成长的标的目的，近期比亚迪官宣2022年3月起遏制燃油汽車的整車出產[4]。汽車行業迭代進级、產量比年爬升，新能源汽車更多的布局部件必要采纳压铸成形工藝来举行制造，也為压铸行業及压铸模的成长带来了新的市場和新的機會。我國压铸模总產量仅次于美國，跃具世界第二位，可见压铸行業出產量之大[5]。

今朝汽車行業铝合金压铸件利用范畴按利用功效分类，已用于布局件、受力件、平安件和装潢件等。發機電壳體、变速器壳體、聚散器壳體、水泵壳體、变速箱支架转向機壳體等均為铝合金压铸件。另有凸轮箱、發念头氣缸體、氣缸盖、進氣歧管、换挡拔叉、毗连支架、傳動器壳體、聚散器壳體、車轮、制動器零件、罩盖壳體类零件、底盘总成、車身等都可以實現压铸成型，具备遍及的利用性 [6][7]。如圖1所示。

a 三合一新能源動力节制器外壳

b 機油冷却器座
圖1 汽車零件压铸件（網圖）

2.2 特斯拉一體成型压铸件先容
2019年，特斯拉對Model Y車型出產制造举行改良，引入一台大型压铸機，将Model Y車型大部門框架组装成一個大件 [8]。一體式压铸後地板总成的Model Y所有零件一次压铸成型，零件数目比Model 3削减79個，焊點约莫由700-800個削减到50個，利用了新合金质料，一體压铸的地板总成再也不热處置，制造時候由傳统工藝的1-2小時缩减至3-5分钟，能在廠内直接供貨。象征着以冲压、焊装為主导的整車制造模式将被完全倾覆 [9]。

有報导特斯拉上海工場，一體化压铸低落本錢约40%；加速出產流程，70+個零件酿成一個，1000多個工業呆板人降至700；加固車體，减轻重量，有益于续航；晋升產物一致性。190秒内完成一個铸件。斟酌20%保护時候，90%良品率，大致產量為330件/台/天 [10]。今後用2-3個大型压铸件更换370個零件構成的全部下車體总成，重量進一步低落10%，续航里程可增长14%。平凡電動車電池容量80kWh，用一體压铸車身减重并续航里程稳定，電池容量削减约10kWh。以今朝磷酸铁锂電池pack本錢600元/kWh计较，单車本錢可低落6000元。依照年產10万台计较，一年可降本6亿元! 全世界汽車制造業随之触動 [11]!圖2所示Model Y 一體式压铸後地板总成。一體式压铸制造進程极简，一個零件，不必要開辟過量的工装装备，制造精度可控，保护本錢极低。压铸质料收受接管轻易，收受接管操纵率极高。

圖2 特斯拉Model Y 一體式压铸後地板总成（網圖）


2.3 一體成型压铸带来行業变革
一體式压铸给压铸界带来一場变化，包括着压铸機制造、压铸质料和压铸模具制造等变革，给海内超大型压铸模具制造带来了新挑战與新機會。

2.3.1 超大型压铸单位問世

特斯拉上海超等工場大型压铸機是特斯拉與力劲科技子公司 IDRA 结合研發的 6000T 压铸機 [12]。阐明我國超大型压铸機在技能和布局上取患了很大的冲破，充實知足汽車范畴、大型重型压铸件及多部件的一體化出產工藝，為海内和國际压铸設备范畴的可延续成长打下坚實根本。力劲团體9000T巨型智能压铸機 [13]和海天金属8800吨超大型压铸機問世 [14]。伊之密6000~9000等吨位压铸機已完成研發，圖3所示首台7000吨超重型压铸機近期已完成装置 [15]，國產大吨位压铸設备具有了更强的國际竞争力。

圖3 伊之密7000T超重型压铸機（網圖）

2.3.2 免热處置压铸铝合金钻研获得功效

免热處置高强高韧压铸铝合金质料的開辟利用及迭代進级将進一步拓宽压铸铝合金在新能源汽車行業的利用場景，為一體式压铸提高更好地质料支撑。我國科技职員近期研發了针對一體式压铸免热處置压铸铝合金质料，按照汽車上分歧部位零部件的请求與压铸成型需求，開辟了JDA系列免热處置压铸铝合金质料。JDA1b合金用于一體化超大铸件的免热處置压铸铝合金，颠末多轮研發攻關和零件验证，在质料開辟、機能優化、制造工藝和體系集成验证等方面實現了100%全流程正向開辟，在质料压铸機能、力學機能台北援交,、制造機能、情况历久機能等指标上表示優秀。此质料活動性高于同级别质料15%以上、强塑积超過跨過30%以上，包管了整車碰撞等機能到达更高维度[16]。海内另有单元在做雷同质料的研發，圖4所示，華人运通高合汽車與拓普团體互助打造的一體化超大压铸車死後舱正式量產下線，產物是基于客岁年末華人运通高合汽車與上海交通大學轻合金國度工程中間全世界首發的TechCast™超大铸件用低碳铝合金质料打造而成。TechCast™超大铸件用低碳铝合金质料，是一種免热處置的合金质料[17]。

圖4 一體化超大压铸車死後舱（網圖）

2.3.3 超大型压铸模制造任重道远

工欲善其事，必先利其器。一體式压铸终极绕不開超大型压铸模具的制造，大型压铸模具的感化不言而喻。這也是本文的重點描写的环节。

我國压铸模具成长起步于上世纪80年月初，重要以仪表基架、摩配压铸模具起头。跟着中國汽車工業的成长，部門压铸模具公司加大了先辈、大型設备及先辈检测装备的投入，以出產汽車支架、聚散器、油底壳、手動变速器等中型压铸模具為主，動員了压铸模具行業成长，模具制造程度及制造工藝大幅晋升。今朝，我國压铸件的產量早已居世界第一名，压铸模具開辟周期、出產程度都有了显著晋升，压铸模在產量和產值已構成必定的上風，能知足海内大型、紧密压铸模具的必要，還能向泰西等傳统压铸模具强國出口。今朝压铸模具正在履历財產進级，往高端化、大型、紧密压铸模具成长 [18]。

一體式压铸给超大型压铸模具制造带来了新的挑战和新的機會。超大型压铸模的制造必要大型的加工装备来支持，一體化模具大、流道設計繁杂、壁厚变革较大、產物布局较难，模具對產物压铸成型有偏重要影响，這给不少模具公司带来一系列的挑战，也给一些模具公司带来新的機會。一般在压铸模具公司從事大型模具制造，原有根本比力雄厚，得當增长一些大型模具加工装备，就可以完成一體式压铸模具制造的转型，就今朝海内仅仅几家公司抢得先機。

海内首套6800T超大型一體化铝合金压铸布局件模具在弘圖科技乐成试制。模具由广州市型腔模具制造有限公司自立研制，模重跨越140T。此項目乐成试制标记着广型模具成為海内把握超大型一體化布局件模具研制及调式技能的企業。广型模具将開启新能源汽車一體化前仓总成、中心板、後地板、門板等關头焦點轻量化部件模具的研發制造，為我國新能源汽車的成长做出進献 [19]。广东弘圖的汽車底盘一體化布局件產物，采纳自立研發的高强韧免热處置铝合金质料，铸件尺寸巨细约1700X1500X700妹妹，浇注意量约100kg，是今朝最大的铝合金高强韧压铸件之一 [20]，圖5所示。

圖5 6800T底盘一體化布局件 下線仪式（網圖）

近日，文灿团體9000T超大型压铸島在天津顺遂试產，首批9000T大型一體化後底板压铸汽車零部件乐成下線。這压铸島配套的9000T超大型模具，由宁波赛维达機器有限公司供给，如圖6所示。据领會，早在2019年赛维达计划并建成超大型压铸模具車間，配备了6米龙門数控，3.5米龙門三坐标、160T+80T行車、800T合模機、恒温五轴加工車間，本年又增长了数台3米五轴龙門数控，80T+50T行車，是至今為止從超大型模架加工、超大型模芯加工、超大型模具合模與检测、全流程廠内實現闭环出產，已具有年產50套6000T模具以上出產能力。今朝，赛维达已在研發12000T~20000T一體式車身布局件模具[21]。宁波协力科技也在推動一體式压铸模的制造[22]。

圖6 9000T模具交付現場（網圖）

美利信科技公司客岁引進海天一套HDC8800吨超大型压铸機，重要實現包含新能源汽車在内的車身、底盘等大型布局件一體化、集成化压铸成型等。為了與之配套的建立重庆广澄模具备限责任公司 [23]專門為大型压铸模具制造做好筹备，广澄模具具有壮大的專業設計和编程团队及高本质、高技術的加工、检测、装置调试团队，車間實現了全流程的信息化出產办天下娛樂城,理，配备六轴深孔钻床、日本牧野高精度五轴加工中間、卧/立式加工中間、牧野火花機、沙迪克慢走丝装备、合模機等世界一流高精尖装备40余台，具有大型、繁杂、高精度压铸模具的出產能力 [24]。近期安装了200吨位的行車，又增加了部門大型模具加工装备，更好地办事于大型压铸模加工。

固然，也有外洋模具公司看上中國压铸模具市場。近日由德國聞名模具企業——肖弗勒模具团體（SF Tooling Group GmbH）投資的高端汽車模具加工項目落户浙江嘉兴市海盐县。据悉，肖弗勒模具這次投資的高端汽車模具加工項目，总投資2000万欧元（至關于1.6~1.7亿元RMB），這項目是肖弗勒模具团體在中國投資的第一家工場，重要出產特斯拉等品牌的汽車零部件模具，包含高压压铸模具的研發、制造及保护调養。估计达產後，年產值达1亿元人民币。肖弗勒模具的汽車客户有通用、奔跑、奥迪、宝马、保時捷等知名品牌 [25]。肖弗勒模具對一體化模具冷却和模具热量均衡有着较丰硕的履历。圖7所示，肖弗勒模具公司出產現場。

圖7 肖弗勒模具公司出產現場（網圖）

2.3.4 大型压铸模辅助装备推向市場

一體化压铸成型技能利用與推行乃大势所趋。愈来愈多整車及汽車零部件廠商正在研制一體化压铸零部件，随之而来的超大型压铸機的模具愈来愈大（重），有些模具重量乃至到达200T。在压铸模具開辟和制造進程中，模具研配實验压力機（简称合模機）是必不成少辅助装备，其用于模具的研配和校订。傳统的合模機已没法知足一體化超大型压铸模具的配模请求，宁波顺兴開浩公司于2020年着手研發超大型配模装备，圖8所示。前後開辟出合模力800T、1000T超大型合模機，事情台面為4200妹妹×3500妹妹，5000妹妹×4200妹妹。利用于6000T、9000T以上超大型压铸機的模具。今朝正在進一步研發更大事情台面的合模機 [26]。

圖8 合模機示用意（網圖）

一體化压铸成型及工藝属于加工中难點，超大型汽車压铸布局件流程长且薄壁，以是请求模具温度具有在长流程進程中，按照分歧的流态精准节制分歧模區的温度，是以對模温节制的幅宽有着已知和未知的需求，對压铸模温均衡提出了请求，模温节制成為刚性需求。奥德公司近二十年與汽車、压铸市場紧密亲密接洽，按照大型汽車压铸布局件一體化成型温控需求，研發出體系性解决方案，并推出用于匹配“大型汽車压铸布局件一體化压铸”的一系列高温、中温、低温温控產物（200℃水温機、320℃油温機、冷热温控站、多通道模冷機，多通道點冷機、集成节制體系）。設計20℃~320℃的大宽度温區，给模温均衡供给不乱且可控温源输出，同時大幅度温度输出不但仅可以對模具举行温度均衡节制，還可以延长至對压室、冲头、分流锥、浇口套等举行温度节制，包管压铸成型必要，已有效于一體化压铸成型的案例，如圖9所示[27]。

圖9 一體化压铸温控體系示用意（網圖）

3 竣事语

在“雙碳”方针推動下，一體化压铸技能在效力、平安、降本、减排等方面上風遭到了市場强烈的存眷。一體化压铸設計與制造是一項全方位集成技能，技能壁垒高，包含軟件開辟與應用、零部件設計特性、免處置质料開辟、压铸成型工藝、压铸单位能力和大型模具布局優秀都必要综合考量。大型压铸模具設計與制造有偏重要的感化，模具要斟酌熔體质料活動性、热均衡與模具寿命、斟酌零件成型工藝性與质量包管、還要斟酌零件後续加工優化工藝等，是承先启後的一項事情。一體化压铸處于方兴日盛，“一體化压铸成型工藝與設备”列入國度重點研發规划 [28] ，國度层面赐與了高度存眷與支撑。跟着汽車行業向智能制造和提高效益标的目的成长，将极大動員大型压铸模具制造成长，為一體化压铸成长服好務，一同鞭策了汽車轻量化的過程，促成新能源汽車向着节能、减排标的目的成长。

参考文献

[1]財產运行-2021年汽車工業經濟运行环境[EB/OL].[2022-01-12].

[2]為甚麼说特斯拉一體压铸是汽車車身工程的一場革命?[EB/OL].[2021-02-18].

[3]压铸铝合金铸件在汽車上的利用[EB/OL].[2020-04-23].

[4]停產燃油車!比亚迪最大的底氣是甚麼?[EB/OL].[2022-04-25].

[5]刘能元.压铸模具质料的優化[J]. 中國压铸,2020(8):116-117.

[6]铝合金压铸件在汽車上的利用[EB/OL].[2019-04-01].

[7]樊振中,袁文全,王端志等.压铸铝合金钻研近况與将来成长趋向[J]. 锻造,2020,69（2）:159-166.

[8]Tesla 出產制造重大改良!采纳一體成型压铸[EB/OL].[2019-08-03].

[9]一體压铸技能:特斯拉(TSLA.US)的制造革命[EB/OL].[2021-06-06].

[10]特斯拉上海的超等压铸機[EB/OL].[2021-06-01].

[11]一體压铸技能:特斯拉的制造革命[EB/OL].[2021-06-03].

[12]這家公司,被称為“特斯拉打印機”[EB/OL].[2021-03-03].

[13]兰虎义.特斯拉一體成型铸件表态颤動锻造界,看我信用卡換現金,國一體成型技能發展之路[EB/OL].[2021-05-21].

[14]美利信科技與海天金属签约HDC8800吨压铸機[EB/OL].[2021-04-21].

[15]伊之密客岁压铸機营業收入5.72亿元,7000T压铸機已完成装置[EB/OL].[2022-04-25].

[16]彭立明傳授团队在免热處置压铸铝合金方面的钻研功效[EB/OL].[2022-04-26].

[17]華人运通:一代质料 一代車身[EB/OL].[2022-04-25].

[18]我國压铸模具成长的近况與预测[EB/OL].[2019-08-07].

[19]6800吨超大型汽車一體化压铸模具乐成试制 [EB/OL].[2022-01-18].

[20]广东弘圖6800T一體化布局件下線 [EB/OL].[2022-01-22].

[21]9000T压铸島在天津试產[EB/OL].[2022-04-23].

[22]宁波协力推動大型一體化压铸模具項目扶植 [EB/OL].[2022-04-22].

[23]重庆广澄模具备限责任公司揭牌典礼乐成举办[EB/OL].[2020-6-1].

[24]重庆广澄模具备限责任公司[EB/OL].[2021-03-08].

[25]德國肖弗勒模具团體在嘉兴投資压铸模具工場[EB/OL].[2022-04-15].

[26]超大型合模機,助力“一體化压铸”成长[EB/OL].[2000-03-24].

[27]奥德温控島助力拓普7200吨新能源汽車一體化後舱压铸成型[EB/OL].[2022-03-17].

[28]“一體化压铸成型工藝與設备”列入國度重點研發规划[EB/OL].[2022-05-09].

END

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