汽车钣金液压成型技术应用研究

摘 要：目前，低碳排放成为生产的重要指标，在环境恶化的情况下，能源开发过度，能源节约问题成为制造业研究的重点。因此，在传统结构类零部件的设计和制造中，轻量化设计对于节能减排具有一定的必要性。实现相关工件制造的轻量化目标，需要研究材料轻量化、结构轻量化以及轻量化成型。具体的液压成型技术是制造业发展中的核心技术之一，使用液压成型技术，可以实现构建加工的无余量化，保证加工精度。随着市场对于相关汽车钣金质量要求的提升，需要将更多的材料应用到液压成型技术中，这样生产出来的汽车钣金产品才能够满足生产和性能需要，提升装备制造水平。

关键词：汽车钣金 液压成型技术 应用

Research on the Application of Automobile Sheet Metal Hydroforming Technology

Zhao Jian

Abstract：At present， low-carbon emissions have become an important indicator of production. In the case of environmental degradation， over-exploitation of energy sources， energy conservation issues have become the focus of manufacturing research. Therefore， in the design and manufacture of traditional structural parts， lightweight design is necessary for energy saving and emission reduction. To achieve the lightweight goal of related workpiece manufacturing， it is necessary to study material lightweight， structural lightweight and lightweight molding. The specific hydroforming technology is one of the core technologies in the development of the manufacturing industry. The use of hydroforming technology can realize the unlimited quantification of construction and processing and ensure the processing accuracy. With the improvement of the market's requirements for the quality of related automotive sheet metal， more materials need to be applied to the hydroforming technology， so that the automotive sheet metal products produced can meet the production and performance needs and improve the level of equipment manufacturing.

Key words：automotive sheet metal， hydroforming technology， application

1 液壓成型技术原理

液压成型技术以液体高压作用和模具型腔配合为主，目的是让金属坯料成为具有整体性和复杂性的变截面构件。这种制造加工技术在使用中，针对不同的坯料有不同的成型模式，一种是板材液压成型，一种是壳体液压成型，还有一种是管材液压成型。而这里，管材液压成型将金属管材作为毛坯，通过专业液压设备为密封管坯中注入液体，使得管内液体的压力增强，而此时，管坯两边通过轴向冲头向内事假推力完成补料，这样在外力作用下，管坯材料产生塑性变形，和模具型腔中的内壁完全贴合，这时的金属管坯就可以构建三维形态的空体构件。

目前，液压成型技术在汽车钣金的生产中应用比较普遍，不管是管材液压胀形还是内高压成型，都是液压成型技术的组成部分。这一技术应用对于提升生产效率具有显著作用。在实际应用中，可以减轻零部件重量，提升结构稳定性。相对于机械加工和冲压焊接模式，这种成型技术的优势更加显著。一方面，液压成型技术应用可以减轻工件质量，还可以促进工件的刚度和强度提升。值得一提的是，液压成型技术在提升工件的抗疲劳强度上作用显著，对于促进尺寸精度具有显著作用。此外。液压成型技术还可以简化制造工序，减少模具使用，这对于减低生产成本也具有重要作用。

2 液压成型技术在汽车制造中的应用

现阶段，市场竞争不断加剧。随着全球化的发展，国际市场的争夺也越来越激烈。在汽车制造业领域也是如此，汽车制造业对于生产成本、技术以及车辆配件质量等要求都非常高，管材液压成型技术在汽车钣金制造中的应用越来越普遍。一些知名的汽车制造公司都纷纷监理自己的液压成型车间。例如奔驰、通用、福特等大牌汽车生产公司，都完成了液压成型生产基地建设。在一些畅销的车辆品牌公司中，也开始大量使用管件液压成型零件，例如，大众、奥迪、宝马等车辆制造中，使用的管件液压成型零件越来越多。目前，汽车制造中对于设备零件的生产和开发中，液压成型技术也是研究的重点领域之一。

根据相关统计数据显示，目前我国的自主汽车品牌有五十多个，汽车的配件厂也多于八千家。而在目前的国内汽车制造业中，液压成型技术应用比重并不高，目前国内的大多数汽车管类零件多采取传统冲压和拼焊工艺，相关工艺流程比较复杂，工序较多，且加工效率低，生产成本高，实际的使用效能也不够理想。

目前的汽车市场，消费群体的需求倾向有一定的变化，汽车生产中，客户对于小批量、个性化的产品需求增长，相应的成型零件的复杂程度不断增强，这需要相应的液压成型设备更加完善，性能更加多样。基于此，日本汽车生产领域开始开发大型充液拉伸设备，这类设备加工成型尺寸比较大，可以用于大型覆盖件，如汽车发动机挡风盖。在此基础上，瑞典研究液压机的充液拉伸装置，这一装置具有独立液压系统，可以满足高压液体灌注，确保升压、保压和卸压的要求得到满足，具体的压力也可以自行调节。相关的液压成型设备发展比较完善，性能也越来越多样，可以满足汽车零部件生产需要，优势也比较突出。

而我国目前在液压成型设备开发和研究行，高端设备制造水平有所不足。尤其是在汽车制造领域，相关液压成型设备处于开发阶段，在进排气系统零部件的制造中，目前国内应用比较广泛的是内高压成型机，这类产品可以满足相关工件的工艺参数加工需要，可以有效控制精度，确保进口设备水平可靠。

3 液压成型技术适用材料和技术特点

3.1 适用材料

在管件液压成型技术应用能满足不同形状和加工厚度的中空结构管件加工需要。具体的技术应用中，通过将管材放置在相应形状的模具中，再通过管件内部的高压流体增加，通过轴向压力施加，实现管料的补偿，通过将管料挤压直至其进入腔体中，完成成型过程。这一成型中，需要的液压力大致在2000Bar，而最高值是其两倍之多。就液压成型技术的适用材料来看，相关材料要有较好的可延伸性，这是保证液压成型的关键。原则上来说，适用于冷间成型加工的材料在管件液压成型中都可以应用。就目前管件液压成型技术来看，符合加工性能要求的材料包括铝合金、特殊钢、碳钢、不锈钢等。

3.2 技术特点

在相应管件中适用内高压技术，目的是减少零件数量，简化焊接工序，还可以降低工件质量，降低总体加工生产成本。技术应用在不同的工件加工中，也有不同的优势。和以往的成型加工技术而言，液压成型加工技术特点主要表现在以下几点：

第一，减轻工件质量。在汽车钣金加工中，传统的技术应用中，多通过车削和镗孔的方式来加工，这样生产出来的工件空心率不高，工件质量重，而使用液压成型技术，可以实现工件质量的减轻，最佳的情况下，可以让工件质量减轻一半，甚至达到75%。与冲压焊接工件加工相对，汽车钣金管件液压成型技术应用，一般能够让工件质量减轻30%左右。

第二，减少工件数量。在液压成型加工中，汽车钣金件的加工可以一次性完成多个结构的加工工序，例如，统一进行引擎托架、门框、顶盖板等大型钣金构建的加工。而这种工件加工中，以往采取冲压焊接模式，这种模式使用下，相关钣金件的加工只能是逐一加工。这样需要加工的工件数量多，工序也更多，耗时更长。而使用液压成型加工技术，可以减少副车架零件5个，减少散热器支架零件7个。

第三，减少模具成本。使用液压成型加工工艺，实际的加工过程中，只需要一套模具即可，但是使用冲压焊接件，就需要多个冲压件焊接，所以加工中需要更多的冲压模具。

3.3 汽车钣金液压成型技术发展前景

就目前的液压成型技术发展情况而言，汽车钣金领域是该技术发展和应用中具有较大潜力的市场。液压成形技术在汽车底盘钣金加工中的应用效果最为突出，在汽车制造业中比较受欢迎。其主要应用优势体现在，液压成型技术应用可以确保工件刚性，保证尺寸和精度稳定，且相应工件耐腐蚀性能好，需要的工件数量也更少，整体加工成本更低。所以，这一技术在汽车钣金生产领域的需求急剧增长。这使得液压成型设备生产者以及底盘系统供货商对于液压成型技术的研究和开发力度也在不断增大。就这一技术的应用发展前景来看，比较可观：

第一，这一液压成型技术应用，和目前的低碳经济发展战略是相适应的，在目前的国内外汽车钣金生产中，资源节能很有必要，也是重点研究的领域。目前，消费者一方面要求车辆宽敞舒适，一方面也希望汽车性能更优越，价格更实惠，所以，需要低成本的生产加工技术来帮助汽车制造业降低生产成本。而液压成型技术在汽车钣金生产中，其对于工艺的简化和对于工件数量的减少，都可以达到这一要求，在确保汽车生产制造质量的情况下，尽可能的控制成本。

第二，安全防护成为需要。目前的车辆使用中，交通事故是重要问题之一，客户为提升自身车辆安全防护能力，需要有更高性能和质量的钣金材料，这样在发生碰撞的情况下，可以确保车辆和人员安全。而使用液压成型技术，可以提升加工工件的刚性，对于提升车体安全具有很好的作用。

第三，市场准入速度将更快。以往新车从设计到推入市场，一般需要的周期在5年左右。车辆性能、款式以及市场需求确定的基础上，要实现市场销售目标，必须要提升产品性能，加速產品研发周期，避免同类产品竞争加剧的情况发生。而目前相关液压成型技术应用后，可以在一定程度上提升汽车钣金和相关工件的加工工作效率，这对于汽车产品加速进入市场具有一定的推动作用。

4 总结

在目前的汽车钣金生产加工中，使用液压成型技术，通过管件液压成型，可以提升工件加工质量，简化加工工序，还可以节省加工成本，提升加工效率，所以，将这一技术应用到汽车钣金的加工中，具有积极作用。在目前的汽车制造业生产技术研发中，液压成型技术是重点研究领域，相关汽车知名厂商都对此十分重视，而就这一技术的发展趋势来看，液压成型技术基于技术的低碳效应、成本效应、安全效应等考虑，将在未来的汽车市场中大放异彩，对于提升汽车驾驶性能和体验都具有积极作用。

参考文献：

[1]刘辉.板材成型液压机滑块快速回程控制系统关键技术研究[J].机械设计，2020，37（S1）：159-161.

[2]邬雪祥.金属液态成型液压机的故障分析与液压系统的干扰问题[J].机电工程，1999（05）：95-97.

[3]黑东盛，赵伟强.航空钣金薄壁结构件液压成型工艺研究[J].科技资讯，2019，17（25）：66-67.

[4]. Business - Manufacturing; Study Data from Zhejiang University of Technology Update Understanding of Manufacturing （Influence of Process Parameters On Thinning Ratio and Fittability of Bellows Hydroforming）[J]. Journal of Technology，2020.

[5]倪晋挺.一种汽车钣金类结构件的固定夹具设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2016，34（05）：754-756.

[6]陈利燕，乔栋，张良.基于管件液压成型工艺的汽车水箱框架设计及制造优化研究[J].汽车工艺与材料，2015（06）：20-24.

[7]江联营，赵艺伟.DC-T160汽车钣金大梁校正系统的使用与维护[J].汽车维修，2011（06）：42-44.

[8]倪耀伟.混凝土砌块和屋面瓦成型机液压系统的维护及故障处理[J].砖瓦，2001（06）：49-50.

作者简介

赵俭：（1984.05—），男，汉族，甘肃会宁人，中级，本科。研究方向：液压。