[01774295]全铝车身覆盖件模具绿色设计与制造关键技术及应用

不论对传统燃油汽车，还是新能源汽车，轻量化技术都是一项共性的基础技术。车身质量占汽车总质量的40％左右，对于整车而言，车身的轻量化起着举足轻重的作用。使用铝合金代替钢铁材料是各国汽车制造商采用的主要减重手段，在汽车内外板上用铝合金板代替传统使用的钢板可使白车身减重约40％～50％、整车减重10％～15％，可见采用铝合金车身板的减重效果十分显著。但由于铝合金板与钢板两者成形性能相比有很大不同，其成形过程中塑性流动行为更加复杂，工艺及模具结构优化模型难以建立，设计制造可靠性无法保证，完全是全新的技术，这对于传统覆盖件模具厂家提出了一系列新挑战，亦限制了铝合金车身覆盖件在国产汽车中的推广和应用。 该项目立足新能源汽车及汽车轻量化的发展需求，围绕铝合金车身覆盖件精密成形关键技术，经过长期的科技攻关建立了一套智能化的可靠性设计制造共性技术方法，实现了铝合金车身覆盖件模具的绿色设计与制造。主要创新点如下： (1)建立了面向全铝车身成形工艺的汽车模具模块化设计技术体系。提出了CAE全工序闭环模拟及循环反求方法和流程，在工艺设计阶段解决铝材的相对塑性差、成形困难的难题；利用基于软件自动迭代算法理论的循环补偿，指导模具型面制作处理技术，有效避免铝板回弹、扭曲严重的难题；建立了基于知识的模具开发同步工程数据库及设计系统，实现冲压工艺与模具的同步快速设计与优化。 (2)研发了基于蓝光扫描及云点拟合的虚拟合模技术。创新性的将ATOS光学扫描逆向建模和工件单品检测技术应用于铝合金覆盖件模具的开发，有效缩短了模具调试周期和劳动强度，降低了调试风险，为模具的调试开辟了新途径。 (3)提出了基于模具型面接触应力的磨损量估算公式和预测及控制方法。针对模具磨损易造成制件尺寸精度降低、局部破坏和模具过早失效等问题，揭示了模具局部磨损的主要原因，提出了基于模具型面接触应力的磨损量估算公式，发明了模具磨损与接触应力的原位测定方法及测定装置，获得了磨损量最小且分布均匀的轮廓外形，解决了模具因磨损导致使用寿命和精度低难题。 (4)构建了模具绿色高速加工集成系统。针对模具制造周期长，能耗高、精度低等缺陷，通过集成创新结合数字化技术和先进铣削加工工艺，研发了数控设备加工信息采集系统及方法，实现了高速无人干预加工；建立了激光淬火工艺知识库，攻克了模具行业型面凸R角激光过烧关键技术难题。 该项目成果获得发明专利授权3项，省级高新技术产品4项，部分技术经行业知名专家鉴定为国内领先水平。2014-2016年三年来，共新增销售收入3.5亿元，新增利税0.7亿元。项目成果已实现在北美福特、奇瑞捷豹路虎等多款高档全铝车型的匹配应用，以及奇瑞新能源(纯电动)汽车等民族自主品牌的应用，有效提升了汽车动力性、减少燃料消耗，降低尾气污染，具有显著的的经济和社会效益，同时有利于提升新能源汽车电池续航能力，促进了行业技术进步和民族自主汽车品牌的发展，项目成果推广应用前景十分广阔。