一体成型 不再需要拼“乐高”: 丰田新一体压铸车架技术
您当前的位置 : 首页 > 设备展示

一体成型 不再需要拼“乐高”: 丰田新一体压铸车架技术

2024-09-09 14:39:58
详细介绍:

  如果各位有在各大视频网站看过世界各家车企的生产流水线作业,就应该大致了解了车辆的生产的全部过程,说白了就像是拼乐高一样,从车架、车身零部件、发动机、传动、行走、内饰等车辆重要组成部分一步一步的拼接而成。虽然依旧改变不了“拼乐高”的本质,但是车企们一直都在致力精简车辆的生产的全部过程,根本原因之一便是缩减时间和资金成本,逐步提升生产效率。要想精简车辆的生产的全部过程,不能离开十分重要的一点,那便是精简车辆的零部件数量,这样才可以有明显效果地的精简组装和生产时间。

  图:因为人工的生产效率是有限的,能完成整车组装的机械臂或人形机械人流水线也都还没普及,因此要从组装速度上做改进并不是一件容易事。加上如果国内的车企全部采用机械臂来取代工人们,估计国家会第一个不同意,毕竟这些都是活生生的工作岗位,要是工人们全部失业了,那么无疑政府的解决就业问题压力会更加大。

  特别是像是丰田、本田、大众等传统车企,在拓展了自家旗下的BEV车型后,因为车架、动力单元和油车都存在一定差别,导致两种车型之间的可通用零部件大幅度减少,车企甚至还需要额外采购车辆所使用的“三电系统”以及另起流水线,这无疑车企的生产所带来的成本控制造成了一定的难度。同时,这也导致传统车企生产BEV车型,很难在从中获利,为此,便更有必要进行生产线的精简,以起到盈利的效果。要想最有效地精简生产流程,从车架上入手无疑是最为现实的,毕竟作为全球大型量产车制造商,车架均使用了流水线生产,换句话来说就是,效率和零部件数量完全由车企自家掌控。虽然说现今单体式车身(Unibody)是普通民用乘用车的主流车架形式,但其实在生产的全部过程中,车架结构均由厚薄不一、强度有别的钢板,通过焊接、粘合等工艺拼接成型,形成一个单体式车身(不包括承载动力单元的副车架),这是较为传统的车架生产的基本工艺。这也就导致整个单体式车架的组装过程中会出现大量的零部件,以丰田自家为例,单单是后车身就已经有86个零部件和33道工序,耗时数小时,前车身更是有91个零部件和51道工序。

  要精简车架的制造工程,那么就需要用上一体式车架压铸工艺,让前后车身可以单次成型,最大限度的减少制造零部件和生产的基本工艺。丰田作为全球大型领先量产车制造商之一,其慢慢的开始使用这一车架生产的基本工艺。在日本爱知县三好市的明知工厂内,就已经安装了一台高约6米、宽约7米、纵深约15米的大型生产设备,该设备便是用来生产大型一体式铝制压铸车架的专用压铸机(一体式压铸,Gigacast)。实施的步骤上也都十分简单,只需将高达700度摄氏度铝水注入模具,并一下子冷却到250摄氏度,在铝制部件凝固后取出即可。从步骤上来看,该做法能将数个需要组装的零部件和工序压缩成单一零部件和工序。整车车架的生产的全部过程从最初的数几小时缩减至半小时内,两者之间的差距能够说是十分明显了。使用了一体式压铸车身部件之后,整个车架的组成从先前了数十个零部件,缩减至前、中、后三个,工序也从先前的数十个缩减至个位数。

  图:一体铸造成型部件的优点是生产时要使用到的零部件更少,因此在制作的完整过程中的成本更低(最多可减少50%的长期生产所带来的成本)。第二,从结构力学上来看其整体刚性更高。第三,当车辆发生碰撞时,一体铸造车架更脆,更容易产生破裂而非简单的变形,这对车架吸收碰撞动能保护乘员舱而言是一件好事,但对于维修就是另一个问题了,先保命再保车。

  同样一体铸造成型的缺点也都十分明显,初期投入到正常的使用中前的生产所带来的成本会略微升高,毕竟需要购入足够大型的一体铸造机器,这都是需要资金的,虽然在资料中并没有详细提及购入新设备和模具所需的投资所需成本,但这种千吨压铸机器的售价普遍都在数百万美金以上,更别提另外还需要额外的模具开销。

  第二,无法和拼接成型车架那般可以在同一份车架上,利用不同钢材来加强某一特殊受力部位的刚性。第三模具,一旦在工艺流程中要重新调整模具单次需要10万美金或以上,如果要重做大型铸造模具则要消耗400万美金或以上。第四,维修成本会更高,一体铸造的车架要是因碰撞导致严重溃缩的,哪怕是经过切割重新焊接的方式来修复,其整体硬度也会大不如前,严重点来说,这种车架就是一次性的,不撞不碰能用一辈子,一旦有个磕磕碰碰就基本能视为要换车了,更何况比一体式车架更难以进行焊接修复,就更别提铝制一体铸造车架了。

  图:一体铸造成型的车架制作技术并不是什么高深科技,很早以前就出现过,但正是因为它的优点和缺点都很突出,所以真要用,且得思考个三五七年。

  无论是从车企的成本控制考量,还是使用一体压铸车架后所能为广大购买的人带来的好处,一体式压铸车架总的来说还是利弊参半的。当然,这一车架制造工艺也并非是丰田独有,现今世界上已经有不少造车公司开始使用相同的技术来生产车架。