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汽车铸件的新变化对汽车模具的影响

日期: 2022-04-14
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1 汽车铸件与模具的现状

我国汽车铸件与模具伴随着汽车的快速发展巨变而变化,各种情况交织。汽车行业合资与自主品牌、商用车与乘用车、豪华车与农用车等各种情况并存,并处在激烈变革中。汽车对配件需求的标准差异特别大,造成各类汽车配件企业共存局面。汽车铸造行业,铸件QCD差异较大,正经历汽车轻量化、电动化等促动的铸件变革中,各类异质铸件并存,竞争激烈。伴之的汽车铸造模具,模具QCD差异较大,模具企业的设计、制造技术及水平差异比较大,且竞争激烈。


2 汽车铸件的新变化对铸造模具的影响

2.1 汽车行业呈现新发展业态

汽车行业处于消费结构转型升级、新技术强烈驱动变革、产业政策将全面开放的转折期。同时也面临着市场多样性扩张、创新引领、全球发展的机遇期。汽车行业价值链和供应链加速重塑,呈现出全球化和全球布局。近两年的疫情,汽车行业为保证双链的稳定可靠,正在布局合适的区域产业集聚和核心的供应商,以实现对双链资源的掌控。同时,对供应商产品的同步研发、设计及产品QCD保障能力提出了新要求。

目前,汽车加速向动力绿色化、车身轻量化、车辆互联化、驾驶智能化、出行共享化的五化快速转型发展,正在重构汽车产业生态圈。正在引领或触发包括铸造在内的汽车零部件企业发生产品的变革。


2.2 汽车新业态对汽车铸件的新变化

汽车行业新的发展业态,对汽车铸件造成新变化的主要因素归结起来有电动化、轻量化、质量标准更严、快推新品、优化价值链供应链等。 

汽车电动化,将会使发动机、变速箱消失。底盘结构、车身结构也将会发生巨大变化;汽车轻量化发展,无论是传统车还是电动车,都追求极致轻量化。汽车轻量化发展将会使铸件的性能越来越高,各类件的集成越来越多,结构越来越复杂,尺寸越来越大,铝镁等轻合金材料应用将会越来越多。汽车轻量化的发展,将会给汽车铸造企业,尤其压铸业带来新的发展机会。目前,以特斯拉一体化地板为代表的超大集成压铸件的成功应用就是很好的例子;汽车质量标准更严对铸件的影响是全方位的,铸件的性能、内外表面、尺寸精度、内部质量及批次一致性等标准要求越来越严,并要求可靠的的检测装备及实时的检测做保障;快推新品要求铸件的供应不但要快,而且质量要好成本要低;汽车行业优化价值链供应链,为汽车铸造企业带来新的发展机遇,可以按边界设计产品、零件化总成化供货。但同时也是巨大的挑战。

总之,随着汽车新业态发展,汽车铸件呈现“六个方面”的新变化:质量标准越来越严、性能越来越高、铝镁合金铸件越来越多、结构越来越复杂、开发速度要求越来越快、成本要求越来越低。

 

2.3 汽车铸件新变化对铸造模具的影响

汽车铸件“六个方面”的新变化对铸造模具影响,一是铝镁等有色合金铸件的模具将会越来越多且复杂难度将会越来越大,压铸模具将成为汽车铸造模具主力。基于压铸模具直接受到高压、高温、高冲击、高冲刷的“四高”特点,其正在面临着许多新挑战。二是对模具满足铸件QCD严格要求提出了许多新需求:模具设计水平高、制造周期短、精度高,模具寿命周期内稳定可靠,模具寿命长等。三是对模具企业与用户同步开发能力提出了新要求:产品设计能力、虚拟优化能力、产品工艺模具三同时设计能力等。

 

3 汽车铸造模具关键技术

3.1 与用户同步开发、同步设计

模具企业可以从产品端、流程端、技术端构建体系,进行经营模式和管理方式变革。

3.1.1、产品端—与用户同步开展工艺设计、模具设计。必要的时候,可延伸到与用户的用户开展“三同时设计优化”(产品、工艺、模具)。从产品边界条件为输入到结构设计优化、铸造工艺设计及优化、模具设计及优化,提前介入,同步设计,最大限度进行产品、工艺、模具的设计优化,最大限度的减少设计时间,为又好又快的模具制造和铸件良品生产奠定基础。

3.1.2、流程端—成立项目组,以同步开发、知识积累、人才培养的精益开发为模式,策划确定“三同时设计”QCD目标、知识积累模式、人才培养方案。同时对产品策划、模具策划、虚拟优化、关键质量进行策划,确定关键评审质量门,进行严格评审把关。 

3.1.3、技术端—技术创新、先进模具技术研发与应用。模具企业要清晰自己的定位,根据未来发展,前瞻预测模具未来需要的设计、虚拟、材料、制造方面的技术需求,进行立项研发和准备。

  

3.2 虚拟仿真模拟技术的应用

虚拟仿真模拟技术,在汽车铸造模具行业得到大量应用,并广为认可。其主要分为铸件成型仿真、模具仿真、压铸过程仿真。铸件成型仿真包括凝固、应力、应变、枝晶间距仿真。模具仿真包括热平衡、应力、热疲劳仿真。压铸过程仿真包括液流、压射全过程、卷气仿真。目前,根据不同的产品需求和特点,一定程度上得到了相应的应用和认可。


3.3 模具新技术应用

模具新材料及热处理技术、多种材料复合应用,3D打印型芯及复杂冷却通道,各种模具表面处理技术,模具高真空技术真空阀、压室密封、模具热平衡等,深孔钻+孔内抛光+钝化处理,模具数字化控制技术等新技术正在逐步等到应用,数字化模具车间正在涌现。

 

4 结束语


汽车行业正在经历着电动化、轻量化等剧烈的新业态变革,汽车铸造及其模具厂家必须随之进行技术和制造水平的升级和变革。在此变革的过程中,需要洞察先机,精准研发,把握市场,防范风险、适时投资,只要这样,才能跟上时代的变革,立于不败之地。

 

 

作者简介

马顺龙,一汽铸造有限公司副总经理,研究员。长期从事汽车铸造技术及管理工作,兼任中铸协汽车铸件分会副理事长及秘书长。

摘自《铸造世界报》第一期

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