大型数控内高压成形生产线打破国外垄断，提升我国汽车轻量化水平

【汽车轻量化在线】汽车是国民经济的支柱产业，但消耗大量石油，也是空气污染的主要来源。 汽车减重10%，可降低油耗6-8%，CO2排放量下降4%。异形空心结构是在保障汽车碰撞安全性条件下，实现轻量化和节能减排的最优结构，是国际汽车制造技术竞争的前沿焦点。发达国家已广泛采用管材内高压成形（液压成形）技术制造汽车轻量化零部件，但对我国实行关键工艺封锁和成套装备垄断的策略，严重制约自主品牌轿车的发展。

哈工大流体高压成形技术研究所在苑世剑教授的带领下，在国家有关科技计划的大力支持下，从1999年开始对管材内高压成形基础理论、关键工艺和装备核心技术进行了系统研究，建立各向异性管材变形理论和精确仿真模型、发明“以推代胀”的低载荷成形工艺方法、突破超高压与多轴载荷解耦控制等装备核心技术。历经二十年持续不断攻关，研发出三代内高压成形装备，形成具有完全自主知识产权的装备系列。第三代机器人数控双腔内高压成形生产线（图1），采用合模力全量程时变加载、一模双件协同成形等原创技术。最大合模力达60MN，单件生产节拍30秒/件、成品率达99.5%、成形同样零件压力降低50%以上，优于欧美日同类先进技术，大幅提高了生产效率和产品质量，实现高效高质量大规模生产。

图1 第三代机器人数控内高压成形生产线

哈工大与北航、天锻、合锻等创建了产学研合作机制和全新合作模式，合作开发制造了系列化的内高压成形生产线，形成了从产品仿真-工艺开发-模具装备一体化的快速交钥匙工程模式。截止2020年，已为我国汽车主机厂及零部件厂交付内高压成形生产线56条（图2），市场占有率达65%，超过国外著名公司，打破了德国、瑞典等公司长期垄断国内市场的局面，并出口美国、法国、意大利、印度和马来西亚等国家多台套。

图2 国内内高压成形生产线数量增长情况

系列化内高压成形装备及生产线已经成功用于批量生产轿车底盘、车身和排气管三大零部件，包括副车架、纵臂、扭力梁、车身前支梁、三元催化器管等（图3）。应用的自主品牌车企有一汽、上汽、北汽和长城等我国十大车企，并拓展应用到奥迪、宝马和大众等著名国际品牌。自主研发的内高压成形工艺与装备，实现了从“跟跑”到“并跑”，再到“领跑”的创新发展，打破国外对我国轿车关键制造技术的封锁与垄断，实现汽车核心关键制造技术自主可控，提升了我国自主品牌轿车的轻量化水平和国际竞争力。

图3 自主内高压成形装备生产的典型汽车零部件