①汽车冷冲压工艺
冷冲压,是指在常温条件下利用安装在压力机上的冲压模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需要的零件的一种压力加工方法。冷冲压作为汽车冲压领域重要加工方式,生产效率高,制品一致性好,质量稳定,且材料利用率高。冷冲压成形主要应用于“四门两盖”等汽车外覆盖件以及大部分结构件的生产,不仅满足汽车制造中对零件强度、精度和质量的要求,同时具有高效率和低成本的优势。
②汽车冷冲压自动化生产线的构成、细分种类和市场情况
A、汽车冷冲压自动化生产线的构成
一条高效作业的汽车冷冲压自动化生产线需要线首、线中和线尾等各单元的高效配合。
B、汽车冷冲压自动化生产线的细分种类
汽车冷冲压自动化生产线可分为单机联线冲压生产线(串联线)与多工位压力机冲压生产线。
单机联线冲压生产线
人工生产线:采用人工换模、各台压力机间零件的传输采用人工+传送带输送机、生产线前端采用人工上料、尾端均采用人工下料的冲压生产线。压力机设置有左右(或前后)移动工作台,废料输送采用废料筐定期转运或废料线集中外运的方式。
自动冲压生产线:在生产线的前端配置机器人自动拆垛、板料自动清洗、板料自动涂油、板料自动对中等系统,压力机间的零件传输采用自动化设备输送,线尾配置下料机器人、出料传送带机、检查台和照明系统,冲压生产线设置左右移出工作台、自动换模系统、端拾器自动更换系统,模具与端拾器自动更换,大大缩短了换模及模具调整时间。其中,压力机间的零件传输采用的自动化设备有多轴(六轴或七轴)机器人、单臂机器人等。
多工位压力机冲压生产线:多工位压力机冲压生产线是一种集成并同时完成多个冲压工序的冲压自动化生产线。其组成包括线前单元、送料机构、压力机、线尾单元,一条生产线使用一台压力机。其工作原理与特点是:将冲压件的各道工序按照冲压成形的顺序布置在压力机的各个工位上,压力机滑块的一次工作行程完成全部工序的加工;各工序之间物料的传输由送料机构自动完成;压力机滑块每分钟的往返运行次数就是每分钟生产的工件数。
不同类型生产线的适用场景有所不同。单机联线自动化冲压生产线适用于生产工艺复杂且质量要求较高的大型制件及覆盖件,多工位压力机冲压生产线则适用于生产形状规则、不易变形的中小型零部件。汽车制造商通常根据自身生产需求选择所需的冷冲压自动化生产线类型。
C、汽车冷冲压自动化生产线市场前景
在我国汽车制造业固定资产投资持续增长的大背景下,产线升级迭代、行业洗牌、汽车轻量化发展趋势、国产汽车加快出海等因素驱动未来我国汽车冷冲压自动化市场需求提升。
a、产线升级迭代需求
经过多年发展,我国汽车冷冲压行业规模和技术均取得较大进步,但仍有部分冲压生产线自动化程度较低;同时,十几年之前投资建设的冷冲压自动化生产线经过多年使用,生产节拍及稳定可靠性均与最新的冷冲压自动化生产线存在差距。因此,针对旧线开展升级改造,解决上述问题,是汽车零部件供应商的客观需要。一方面,我国部分中小型汽车零部件供应商冲压生产线自动化程度较低,产品生产效率低下、一致性及质量难以得到保障,存在人为误操作导致的安全隐患,且人员支出呈增长趋势。
为解决以上问题,汽车零部件生产商需要对冲压生产线进行自动化改造。另一方面,随着我国汽车冷冲压自动化生产线整体技术水平不断提高,衡量汽车冷冲压生产线作业效率标准的核心指标——整线 SPM 逐步提升,满足汽车制造“大批量、高频次、低成本”的需求。
汽车冷冲压自动化生产线作为多单元协调构成的复杂系统,影响整线作业效率因素众多,包括压力机单机的速度、压力机间的间距、搬运机器人的投取料速度及线首单元的综合速度等,这些因素直接影响生产线的动作效率和动作协调性,进一步影响生产线的生产速度。
通常生产线自动化设备的使用寿命在十年左右,相关企业需要对十年以前投入生产使用的旧生产线进行改造升级,解决自动化生产线设备老化、备件停产无法维修等问题,提升整线 SPM 满足自身产能需求。
例如,通过采用结构柔性更高的新型高速单臂机器人替代原有机器人,提升模具适应能力,可以匹配更高生产节拍的汽车冷冲压生产线。另外,通过对落后自动化冲压线进行技术升级改造,可帮助企业减少厂房面积,减少生产成本,达到降本增效的目的。
b、行业洗牌过程中新客户采购需求
目前国内汽车行业仍然处在激烈竞争和加速整合阶段,汽车生产制造商和汽车零部件供应商都面临着优胜劣汰的市场考验。近年来造车新势力的崛起,逐步抢占了传统车企的市场份额,新兴车企的产能需求急剧增加,从而也带动了一批新兴的零部件供应商的崛起和产能建设需求。未来,随着新能源车市场占比不断增长,相关企业的产能需求会逐步提升。
随着车企对汽车零部件质量要求的提高和对供应商零部件采购价格的压缩,部分经营管理不善的汽车零部件供应商面临倒闭,但是管理经营较好的企业可以承接更多的客户订单,优质企业订单增长也带来了新的产线建设需求,为汽车冲压自动化市场的增长提供助力。
c、汽车轻量化发展趋势下新材料的应用对汽车冷冲压自动化生产工艺提出新要求
在汽车轻量化发展趋势下,铝合金作为重要的轻量化材料在汽车制造中应用占比不断增长。铝合金的密度约为钢密度的三分之一,具有延展性好、易成形加工、热导率高、耐腐蚀、易回收等特点,研究表明,汽车上每应用 1kg 铝材,便可获得 2kg 的减重效果。2021 年燃油车与新能源车的单车用铝量分别为 145kg 和 173kg。
工信部《节能与新能源技术路线图》提出我国 2025/2030 年单车用铝量目标为 250kg/辆和 350kg/辆,2030 年单车铝合金用量相较于 2021 年有望翻倍增长。伴随铝板的应用量逐步增加,为了能够同时满足铝板及钢板冲压自动化加工需求,需要汽车冲压自动化厂家提供能够同时生产钢铝板的混合生产线,未来针对钢铝混合冲压自动化生产线的需求将会不断增加。
d、汽车出海带来汽车冷冲压自动化投资需求
根据中国海关总署统计,近年来我国汽车出口数量和金额呈高速增长态势。2024 年我国汽车出口数量和金额分别达到 640.70 万辆和 1,173.50 亿美元,同比分别增长 22.70%和15.50%。
伴随着国产汽车相继销往全球各地,近年来,部分国内汽车制造企业积极布局境外,开始在境外市场集中投放产能,建立本地化生产基地,从传统经销合作的跨国贸易模式向建立本地化研发、生产、销售体系和跨国贸易并存的方式转型,进一步提升全球品牌影响力。例如,比亚迪、奇瑞汽车、上汽集团、长城汽车、长安汽车、吉利汽车等汽车制造企业已相继在东南亚、拉美国家投放产能或开展相关调研布局工作。国产汽车出海所带来的生产制造需求,以及汽车制造企业境外建厂扩产,为国内汽车冷冲压自动化生产线企业发展提供了机遇。
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