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一体成型 不再需要拼“乐高”: 丰田新一体压铸车架技术

发布时间:2024-09-07 17:44:33 来源:bat365正版唯一官网

  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过程,主要原因之一便是缩减时间和资金成本,进一步提升生产效率。要想精简车辆的生产过程,都离不开十分重要的一点,那便是精简车辆的零部件数量,这样才能够有效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,便更需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,最大程度的减少制造零部件和生产工艺。丰田作为全球大型领先量产车制造商之一,其已经开始使用这一车架生产工艺。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,该设备便是用于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。整车车架的生产过程从最初的数几小时缩减至半小时内,两者之间的差距可以说是十分明显了。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势在于生产时需要用到的零部件更少,因此在制造过程中的成本更低(最多可减少50%的长期生产成本)。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,初期投入使用前的生产成本会略微升高,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,通过使用不同钢材来加强某一特殊受力部位的刚性。第三模具,一旦在加工过程中需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需要花费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可以视为要换车了,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非常突出,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消费者带来的好处,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企业开始使用相同的技术来生产车架。