“相较于传统燃油汽车，电动等驱动方式面临着出力小、储能不足等问题，需要更轻的车身质量，更小的阻力来实现长时间续航。为了解决这些问题，低密度、高比强度的镁、铝合金材料在新能源汽车中得到了广泛使用，特别是高度集成零部件生产装备的出现，可大大降低生产制造成本、提升性能。

日前，北美一新能源汽车厂公布了最新汽车及生产组装方案，通过一体化压铸实现数十个零件一体成型，这一方案大大减少了后期的装备工序，这一工艺得益于大型压铸设备的研发，这一设备及压铸工艺的推出，对整车厂来说可实现颠覆性的生产制造变革。2019年，力劲集团推出了自主研发的目前全球最大锁模力为60000kN（千牛）的超大型压铸机，用于汽车大型结构件的一体化成型，这对于轻合金的成型和汽车产业的制造具有里程碑式的意义，完全有可能颠覆传统汽车制造模式，对未来的汽车产业变革带来深远的影响。

压铸在汽车制造中的应用

在汽车制造中，为了减少汽车整体质量，降低能耗，常使用密度低、比强度高的铝、镁合金作为汽车零件与壳体。早在20世纪二三十年代的德国，就有使用镁合金作为汽车零件的实例；20世纪80年代，随着高强度镁、铝合金材料的发展，铸造镁、铝合金件逐渐作为汽车的主要结构件正式进入汽车行业，而压铸正是此类零件的主要生产方式。

最初，由于压铸工艺限制，只能生产中小型外壳类零部件如汽车轮毂、汽缸盖、发动机、变速箱的壳体、支架等，不能起到明显的减重作用。随着压铸机锁模力、模板尺寸、压射能力等多方面的发展，现在车门、发动机前盖、底盘等大型零件也可由压铸生产、组装而成。总的来说，镁、铝合金材料及配套压铸技术的引入大幅降低了车体质量，降低整车能耗。

近年来，随着压铸相关领域的技术发展与工业数字化、智能化的进程不断加快，大型、智能化压铸单元的研发与使用进一步提升了铸件质量与生产效率，从而促进了汽车制造业的发展。而随着压铸技术的不断进步，基于高效、智能压铸单元的高端压铸产品设计也随之诞生，高端产品带来更高的需求，也在刺激着压铸技术的发展，使得压铸行业不断螺旋上升。

铝、镁合金压铸件在汽车制造业的优势

随着国内经济的发展和人民生活水平的提高，国内汽车销量直线上升，很大程度上推动了国内压铸件产业，尤其是铝合金压铸件产业的发展；铝、镁合金质量轻，强度较高，具有良好的铸造性能、减震性能、导热性和电磁屏蔽性能，在汽车、电子、航空航天工业以及日常生活领域有着广泛应用。

而由于环保和节能的需要，汽车轻量化的呼声越来越高，汽车行业内部的优化升级也在逐渐落实，逐步用铝铸件代替灰铁铸件，刺激了对铝合金压铸件的需求量不断高涨，加速了铝压铸件市场的发展。

助力汽车轻量化 共创美好未来

发展轻量化技术对于我国新能源汽车的节能减排和提升竞争力具有重大意义。铝、镁合金压铸件可以在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。国际权威机构的调查结果显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%，汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3~0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%；车身轻量化后驾驶安全性能也大大提升。

铸造铝合金在汽车轻量化领域的应用

汽车工业是铝铸件的主要市场。以汽车制造发达的日本为例，铝铸件的76%、铝压铸件的77%为汽车铸件，主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。

铸造镁合金在汽车轻量化领域的应用

镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，非常适合制造汽车零件。镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用，生产效率比铝高30%~50%，主要应用在车轮轮辋、离合器壳体、离合器踏板、制动踏板固定支架、仪表板骨架、座椅、转向柱部件、转向盘轮芯、变速箱壳体、发动机悬置、气缸盖和气缸盖罩盖等。

与传统的锌制转向柱上支架相比，镁制件降重65%；与传统的钢制转向轮芯相比，镁制件降重45%；与全铝气缸盖相比，镁制件降重30%；与传统的钢制冲压焊接结构制动踏板支架相比，整体的镁铸件降重40%，同时刚性也得到改善。

一体化成型技术压铸设备突破与创新

一体化成型技术，顾名思义，就是将原本设计中需要组装的多个独立的零件经重新设计，使用生产设备进行一次成型，直接获得完整的零部件，实现原有功能。通过使用该技术，一方面节省了产品中的零件数量，从而减少了生产过程中所需要的生产线数量，节约设备成本，并减少了组装过程的工序，节省人力，缩短生产周期，提升了生产效率。另一方面，浑然一体的零件，本身也不再需要考虑安装带来的强度下降及紧固件强度不足带来的失稳等问题。最后，在设计上可以不再考虑安装孔、安装位置等要素，从而使用更佳的工程学结构，以提升抗压、抗冲击、散热等整体性能。

总的来说，通过合理地进行一体化成型工艺，能够大大降低制造成本，减少生产时间、运营成本、生产成本、工厂占地面积、工厂运营成本、工具成本，以及设备数量等，助力铸造企业获得更高的生产效率和更有保障的产品。推动一体化成型技术在汽车制造业的应用，对于汽车制造业，尤其是新能源汽车方面的进一步发展至关重要。然而，一体化成型技术虽然有诸多优点，但实现起来需要极强的技术支撑。

一体化成型技术的核心与难点

要实现一体化成型，其核心主要分为两点：一体化设计与一体化制造。其中，一体化设计主要表现在如何将需要进行一体化设计的零部件组合在一起，且能够通过指定的加工工艺进行生产。在压铸领域主要表现为模具的设计，包括模具结构、型芯、冷铁的配置，顶出机构的设计等。

一体化制造，则主要表现在加工设备上。由于零件一体化后尺寸增大，结构增加，对于加工设备的性能需求也有了大幅提升。在压铸领域，主要体现在压铸机及配套设备构成的压铸单元的性能，包括锁模力、模板尺寸、压射量、压射压力与速度等。对于一体化设计后的大型零件的运输、检视、废件回收等也在需要考虑的范畴。以上两点中，设计方面的要求是软性要求，需要的是经验丰富的设计师团队与严谨的计算和实验。制造方面的要求是硬性要求，没有对应的机器，就难以生产合格的产品。实际上，在压铸领域，一体化成型技术也早有应用，但主要体现在小型产品的结构优化上，如阀门、紧固件等零件，或是手电、机箱等中小型设备的外壳、支撑件。由于尺寸较小，结构较简单，强度要求低，对压铸机性能等没有太高的需求。

然而，若是想要将一体化技术应用到汽车制造领域，对压铸机的性能要求就变得至关重要。在传统的汽车零部件生产中，压铸就已经被应用在如发动机、变速箱、传动系统、转向系统等精密零件的生产中。在新能源汽车等领域，为了降低整车质量，车身结构件如车身横梁、骨架等大型零件也通过压铸生产后组装成型。如果要在这些方面使用一体化成型技术，就需要将原本尺寸就较大的零件整合成更大的零件，还需要保证一体化零件的强度，极大幅度地提升了对压铸机锁模力、模板尺寸、压射量等方面的要求。另外，发动机、变速箱等高精密零件的一体化成型，势必涉及大型、复杂薄壁零件的生产，对压射压力与速度的上限及控制也有较高的要求。传统的压铸单元难以满足这种高端需求，一体化技术在汽车领域的广泛应用也就举步维艰。

总而言之，压铸机技术制约着一体化技术在汽车制造等大型压铸件领域的应用。如果要实现一体化成型技术，以上种种需求，都指向超大型压铸单元这一目标。然而在国际方面，超大型压铸单元依然稀缺，难以满足一体化汽车结构件的生产指标。因此，加快研究开发具有我国自主知识产权的成套装备与技术，对提高我国设计、制造装备智能化集成能力，提升我国装备制造业整体实力也具有重大意义。   

一体化成型技术的创新突破

力劲集团成功推出并应用的6000吨压铸单元，打破了目前超大压铸件生产装备稀缺的这一困境，对于超大型压铸单元，其设计、生产的难度，主要体现在设计、制造、控制等多个方面，经过研发团队长期奋战，最终实现技术攻关，在以下几个方向有着显著的突破。

反复模拟：从设计端开始的压铸技术突

力劲大型压铸单元的首要突破是设计部分，由于超大型压铸单元鲜有先例可循，设计过程中，一方面，需要从零开始进行尺寸的设定、材料的选择等设计，并进行一系列受力分析、运动轨迹分析等预分析，以保证产品的合理性和可用性。经过大量的数值模拟，才能最终敲定产品的种种数值。另一方面，还需要考虑为产品增加新的功能，以适配新时代的压铸生产需要。例如通过增加大量的检测手段与控制手段，才能实现高效、精确、智能的压射控制。

除了基于压铸机本身的改进之外，区别于传统压铸机的创新突破也不可或缺，预判这种超大型压铸机在运行中可能出现的问题，从而摸索研究，保障设备的全面运行，也生成了很多新的专利技术。力劲6000吨这一压铸设备的成功应用，突破了以往压铸单元设计的桎梏，为国内、国际压铸装备领域开创先河，为压铸装备可持续发展打下坚实基础。

大型压铸设备生产与加工环节的技术壁垒

在经过前段设计，确定产品的可行性后，如何实现超大型设备的制造同样是力劲集团面临的一项巨大问题。我们知道，对于压铸单元，其中一个核心组件在于头板、中板、底板的三板式结构，发动机驱动三块板件的运动，实现合模、锁模、开模等流程，在超大型压铸单元中，为了实现大型铸件的生产，其单块板件的长、宽接近4米，质量高达60吨，板件之间用于定位、导向的哥林柱，单根长度也达到了10米左右，都接近整个压铸单元所能承受的极限值。而在使用过程中，沉重的板件要在哥林柱上反复移动，对零件的尺寸精度、定位精度、力学性能等都是巨大的考验，在国内很难找到配套的加工设备。

为了解决上述问题，力劲设立于辽宁阜新的铸造工厂对现有部分设备进行改进，最终生产出适配于超大型零件的铸造模具、车床、磨床、热处理设备等，实现了超大型压铸单元零部件的生产及组装；还进一步对整体结构进行了优化，机架首次采用高精度线性导轨作为中尾板支撑滑动，线轨精度高、摩擦阻力低、不易磨损，很好地解决了因导轨磨损而导至模板平行度变化的问题，压铸机合模机构的精度长时间不需要调整，可减少停机时间，提高机台开台率。

智能控制：力劲压铸装备的“智慧大脑”

在装备生产之外，超大型压铸装备还需要考虑的一点就是自动控制，以实现各类零部件的压铸成型自动化、智能化生产。对于一些复杂、薄壁零部件，需要极高的压射速度和较低的建压时间；对于大型零件，在保证压射速度之外，还需要考虑模具的温度控制、压射量等多方面因素。总的来说，为了防止各类缺陷，保证零件性能，压铸单元的压射控制至关重要。对此，力劲针对大型结构件研发了高性能射料系统，借鉴意大利先进的设计理念，采用一体式油路板、无外部控制油路技术，具备10段以上速度；位置控制，系统自动检测偏差并实时修正，可实现均加速压射，可进行末端刹车控制；增压控制，采用压力实时闭环控制，具备6段以上增压时间及压力设定，可依据产品补缩要求进行分段增压。最大空压射速度可超过10m/s，最短建压时间小于30ms；压射加速度超过50g，适合大型薄壁结构件生产工艺需求。

总的来说，力劲超大型压铸单元经过实际生产检验、验证，在提升铸件性能、降低生产成本、降低生产周期、提升生产效率等方面有较好效果，对于汽车轻量化的推动意义重大，为中国汽车产业转型，加速突破新能源汽车市场化障碍，加快推进“电动化、智能化、共享化”融合发展等做出贡献。

汽车领域发展的原动

近年来，随着压铸相关领域的技术发展与工业数字化、智能化的进程不断加快，大型、智能化压铸单元的研发与使用进一步提升了铸件质量与生产效率，从而促进了汽车制造业的发展。而随着压铸技术的不断进步，基于高效、智能压铸单元的高端压铸产品设计也随之诞生。高端产品带来更高的需求，也在刺激着压铸技术的发展，使得压铸行业不断螺旋上升。

一体化成型技术已经成为推动汽车产业发展的原动力。随着力劲DCC5000、5500、6000吨超大型压铸单元的成功研制，后桥横梁、纵梁等中心支架的一体化生产，压铸产品的最大铸造面积、可压铸产品尺寸已经被提升到了一个新的高度，极大地拓展了压铸产品设计范畴。未来势必能够实现车体、发动机、电池箱等大型零部件的一体化，这也将极大推动汽车轻量化发展，同时提升车身整体强度，且能更便捷地实现减重设计与外形设计，降低设计难度，大幅缩短整车的设计周期与生产周期，使汽车产业的效益更上一个台阶。全面构建产业融合发展新生态，推动汽车产业创新、绿色、可持续发展。可以证实的是，超大型压铸单元切实能够让一体化成型技术等超大型铸件成型技术绽放光彩，压铸技术也因此迈上新的台阶。

随着新能源汽车市场多维度竞争的增加，汽车的轻量化以及成本控制已成为必然，汽车制造环节的优化也对大型的压铸设备有所需求，国产装备制造能力的体现也在于此。未来，市场对于这种超大型压铸装备的需求，锁模力将不止于6万千牛，8万千牛-10万千牛锁模力的大型智能压铸装备一体化成型技术攻关也需要企业、学校的多方合作研发，这一目标的实现将为各类大型、重型零件的一体化生产提供坚实的基础，从而颠覆传统汽车甚至其他产业的生产制造模式。

来源：中国工业和信息化