现代550铲斗油缸总成(高速精密压力机在电动汽车行业的应用与发展)

Posted 2023-06-02

篇首语：欠伸展肢体，吟咏心自愉。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了现代550铲斗油缸总成(高速精密压力机在电动汽车行业的应用与发展)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

现代550铲斗油缸总成(高速精密压力机在电动汽车行业的应用与发展)

文／管爱春·扬州锻压机床有限公司

近年来，随着全球二氧化碳的过度排放，气候温室效应的不断加剧，已对全球生态环境显现出极为严重的影响。低碳、节能、环保成为全球各国的发展共识。乘用汽车电动化作为减少碳排放最有效的方式之一，正被世界各国大力推动。欧盟提出到2035 年禁止销售燃油汽车，我国也于2009 年颁布了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，政策扶持电动车的发展，电动汽车进入到黄金发展期。

驱动电机作为电动汽车的三电系统之一，其技术性能、能效比直接关系到驾驶者的驾驶体验和电池的续航里程。为降低电机涡流损耗、延长电池续航里程，电机定转子(图1)的材料厚度越来越薄，从0.5mm降低到0.35mm，又降低到0.27mm 或0.25mm，现在更有降低到0.2mm 的趋势。根据冲压吨位计算公式，同样的定转子片型，材料越薄模具冲压吨位越小，材料厚度从0.5mm 降低到0.25mm，模具冲压吨位能够下降50%。

图1 电动汽车驱动电机定转子

在电机定转子铁心高度不变的情况下，为了保证电机产量，更好地提高生产效率，降低生产成本，电机制造厂家在电机材料变薄后往往都选择将原来的单列级进模具换成了双列级进模具，这样不仅能保证实际电机产量，而且电工硅钢片消耗可降低6%～8%，但双列模具需要更长、更宽的工作台面。以Tesla Model3 驱动电机定转子为例，其定子外形尺寸约φ233mm，其双列模具工位数多达14 个，模具长度为3500mm。

所以，目前的高速冲床工作台板滑块尺寸越来越长、越来越宽。另外，随着定转子材料越来越薄，模具凸凹模间隙越来越小，对高速压力机的静态精度及动态精度要求也越来越高。

国内外大型高速精密压力机的发展情况

近几年来，自从美国Tesla 在电动汽车制造市场上取得了巨大的成功，全球各国都掀起了一股电动汽车取代燃油车的浪潮，为满足电动汽车电机铁心特殊的冲压需要，国内外各大知名压力机制造商(如德国SCHULER、美国MINSTER、日本AIDA、扬州锻压、宁波精达)先后均研发出大吨位、长台面、高精度的高速压力机。下面主要介绍上述几家压力机制造企业面向电动汽车电机定转子开发的高速压力机的发展和应用情况。

国外高速压力机发展情况

德国SCHULER 作为全球金属成形设备市场的领导者，研发出新一代高速落料压力机SMARTLINE EV3.8( 图2)，此机床公称吨位315 吨，滑块行程35mm，冲次为每分钟100 ～250，工作台板3700mm×1200mm，滑块液压快速提升量75mm。机床采用三段式铸造机身，闭式双点结构，滑块自带下死点动态精度调整功能(PDC)，滑块下死点动态精度可保持±0.02mm，因此模具寿命可延长30%。可加工宽度最大600mm 和厚度最薄0.2mm 的材料。可选配料厚检测及叠厚自动控制系统，根据所检测每片材料的累计厚度来自动增减叠扣片数，达到控制产品总厚度尺寸的目的。该机型主要服务于德系大众、奥迪、宝马、奔驰系列品牌电动汽车驱动电机铁心冲压。

图2 SMARTLINE EV3.8 高速落料压力机

拥有125 年历史的美国MINSTER 作为老牌的高速压力机制造商，有着十分丰富的高速压力机设计制造技术、经验。其设计制造的易拉盖系列、电机铁心系列高速压力机在各自行业生产中广受好评。

MINSTER 为应对电动车(BEV，简称EV)定转子市场的特殊需求开发出EV 系列高速压力机(图3)，底座挠度高达1/20000，可冲制、叠压最薄0.2mm 的定转子片，机床吨位覆盖220 吨/310 吨/400 吨，公称力行程1.6mm，滑块行程30mm，每分钟冲次100 ～350，工作台板和滑块尺寸分别为3700mm×1205mm，3700mm×1400mm，滑块采用八面静压导向技术，全系列标配滑块液压快速提升75mm 技术，方便模具小故障的迅速排查与维修。该机型在美国和中国市场上均有少量销售，主要应用于Tesla、大众、宝马、比亚迪、蔚来等品牌电动汽车电机铁心的冲压。

图3 美国MINSTER EV 系列高速压力机

日本AIDA 作为亚洲综合实力最强、世界知名的顶级压力机制造商，生产过多款经典闭式双点高速精密压力机(如HMX 系列、HMX-M 系列)，在电机定转子冲压领域获得用户广泛好评。AIDA 针对新能源汽车电机定转子推出了MSP 系列多点闭式高速精密压力机(图4)。此机型主要有以下特点：滑块采用直排三点或四点设计，滑块变形小重量轻；传动部分曲轴采用了两侧驱动结构，曲轴超长范围内相位一致性好；采用了自制的低惯量、高响应的离合制动器；滑块采用导柱-滚针复合导向结构，导向精度高，抗偏载能力强。

图4 MSP 系列多点闭式高速精密压力机

MSP 系列多点闭式高速精密压力机吨位覆盖220吨/300 吨/400 吨，目前在新能源汽车电机冲压领域使用量最多的机型是MSP-300-3700，机床最大冲压吨位300 吨，公称力行程3.2mm，滑块行程30mm，每分钟冲次100 ～300，工作台板和滑块尺寸分别为3700mm×1200mm，3700mm×1000mm。可满足家用轿车或SUV 驱动电机定转子双列模具的安装和冲压需要。

国内高速压力机发展情况

国内高速压力机特别是大型高速压力机发展起步较晚，直到2000 年以后得益于家电、电动工具和汽车行业的迅猛发展，以及国内多工位精密级进模具制造水平的快速提升，国产高速压力机的制造才迎来了真正的发展高速期。国产高速精密压力机经过二十年的快速发展在各型高速压力机设计技术和制造水平上快速提升。不少国内的压力机企业相继在底座、滑块高强度设计技术、滑块液压快速提升技术、曲轴两侧双驱技术、滑块精密导向技术、滑块下死点动态调整技术和高速精密伺服送料技术上取得突破。多年来，设计和加工制造技术上的积累为能制造出适合电动汽车电机定转子冲压的大型高速精密压力机奠定了坚实的基础。

扬州锻压在大型高速精密压力机的发展上进步尤为显著，2007 年完成国产首台YHT-300 吨闭式三点高速精密压力机的设计制造。2010 年完成国产首台J76-550 闭式双点高速精密压力机(图5)的设计制造并成功交付西门子电机(中国)使用，此机型最大冲压吨位550 吨，公称力行程1.6mm，滑块行程40mm，每分钟冲次90 ～250，工作台板和滑块底面尺寸分别为3050mm×1500mm，3050mm×1400mm，滑块液压快速提升量70mm。2016 年完成国家重大科技专项(2013ZX04002082)“J76-750 数控重型高速精密压力机”(图6)项目，该机型最大冲压吨位750 吨，公称力行程1.6mm，滑块行程50mm，每分钟冲次100 ～200，工作台板和滑块底面尺寸分别为3650mm×1500mm，3650mm×1400mm，滑块液压快速提升量120mm。

图5 J76-550 闭式双点高速精密压力机

图6 J76-750 数控重型高速精密压力机

针对电动汽车的快速发展，扬州锻压又开发了全新结构的高端电机定转子冲压机型YSH 系列闭式三点/四点高速精密压力机(图7)，机床吨位覆盖220 吨/300 吨/400 吨，该系列机型有如下特点：滑块采用直排三/四连杆设计，滑块变形小；传动部分曲轴采用两侧两套飞轮、离合器同步驱动，连杆同步性好；滑块采用四全固定导柱+直线轴承零间隙精密导向；机身采用高强度球墨铸铁材料，底座挠度达1/20000。

图7 YSH 系列闭式三点/四点高速精密压力机

以市场销售量最大的YSH-400XL 为例，该型机床采用四连杆设计，三段式铸造机身，最大冲压吨位400 吨，公称力行程3mm，滑块行程35mm，每分钟冲次100 ～260，工作台板和滑块尺寸分别为3700mm×1200mm，3700mm×1100mm。工作台板与滑块底面最大平行度不大于0.06mm，滑块运行垂直度不大于0.005mm，主要性能指标及精度指标均达到国际先进水平。目前，主要客户有舍弗勒、韩国泰信、江阴华新电器、镇江联博、宁波鸿达模具等，主要冲压产品有Tesla model3、小鹏 P7 等驱动电机定转子。

宁波精达长期主营空调翅片高速压力机和翅片胀管机，近几年来依靠地区压力机人才优势在大型高速精密压力机的发展上也非常迅速。为应对汽车电机的快速发展和市场需求，宁波精达开发了高端电机铁心冲压机型MCP 系列(图8)，吨位涵盖220 吨/300吨/400 吨，机型主要结构特点类似日本AIDA 的MSP 系列，但值得一提的是其创新地将独特的翅片高速压力机上调模技术和横梁快速提升技术融入到该机型中。其主要功能特点：四柱顶置油缸；曲轴双驱技术；滑块多点受力；高刚性铸造机身；直柱+八棱精密导向。以该系列机型MCP400-370 为例，机床采用四连杆设计，最大冲压吨位400 吨，公称力行程3mm，滑块行程30mm，每分钟冲次100 ～3000，工作台板和滑块尺寸分别为3700mm×1200mm，3700mm×1000mm，精度指标均达到日本JIS 特级。目前，此系列主要客户包括震裕科技、长鹰信质、韩国泰信等公司。

图8 高端电机铁心冲压机型MCP 系列

结束语

随着全球气候变暖，温室效应越来越明显，碳达峰和碳中和将是未来几十年最关注的全球主题。纯电动汽车也将迎来史无前例的发展黄金期，目前国内已经涌现出大量知名的纯电动汽车生产企业，如比亚迪、理想、小鹏、蔚来等等，随着2018 年特斯拉公司入住上海临港，并成功建造了年产50 万辆的特斯拉超级工厂，我国的电动汽车产业也将随着不断的市场竞争日益壮大。大型高速精密压力机将在满足现有家用汽车基础上随着货车电动化的推进向着冲压吨位越来越大，冲床台板、滑块尺寸越来越长、越来越宽，机床运行精度要求越来越高的方向发展。

——文章选自《锻造与冲压》2022年第16期