浅析特斯拉Model Y一体车身工艺

车身一体铸造工艺
特斯拉对新技术的渴望和投入是疯狂的,并且对这种新型的铸造机器给予了厚望。根据特斯拉专利资料,我们看到了如下图所示的车架多向铸造机示意图。它的左右是对称的,也就是完成左右侧围的铸造;前后铸造机则是负责前、后围车架的铸造;其中还包括一个具有车身覆盖件模具,这些凸压模具会在分别移动到铸造机中央的铸造区,负责不同的部件的铸造,实现在一台机器上完成绝大部分的车身铸造工作。
铸造机中心区的不同角度的特写视图。
当有了大型铸造机时,车身零部件将更为减少。车身框架如果采用传统的冲压零件再拼焊成型的方法,如果需要70个零部件,并且需要各种机器人来进行焊接工作。而通过这台巨大的铸造机可以直接整体成型,达到“70合1”的效果(特斯拉技术宣传)。车身制造工艺转为铸件设计后,将大幅缩减组装机器人的设计和支出,这样一来,就可以更快地进行批量的自动化生产。
Model Y车身一体铸造工艺应用
从老爷子发的视频以及工厂的生产图看,Model Y并没有采用专利中所述的一体成型铸造工艺。
比如车身外侧围这部分,下图明显是传统的侧围外板,并不是多层钣金一次成型。
从工厂生产线上的图片中同样也可看出来。
大家可以看看Model 3的侧围拆解图,蓝色的部分就属于侧围外板,Model Y应该和它类似。
但是,Model Y车身的轮拱内侧以及车身横梁的蜂窝状结构与凯迪拉克的CT6车身上蜂窝结构很相似,应该为铸造工艺。
凯迪拉克CT6车身上蜂窝结构的铸铝件
由此能看到,说Model Y现在使用的是一体成型车架更准确。它确实能一定程度降低地板部分的零件数量,又由于不是外覆盖件,并不会明显提高维修成本。当然我们不能说这是在偷换概念,如上文所提到的,这确实是一项不错的技术,只不过没专利所展现的那么牛X。
展望一下,车身一体铸造技术靠不靠谱
车身一体铸造技术有很多优点,但是,为什么之前没有一家主机厂采用呢?
(1)从生产制造角度来看。车身不同部位的强度和材料要求不尽相同。有的地方采用高强度钢,有的地方需要能够形变的强度较低的材料,有的地方需要中空结构。
铸造如果采用全钢材料,很可能无法满足车辆的轻量化要求,采用全铝材又有可能满足不了车辆的强度要求。整体铸造很难兼顾这种差异化要求,而如果采用冲压+焊接的方式就可以按需组合。
2)整体压铸需要一个非常大的模具和合模装备,铸造完成之后脱模难度也大。如果你去汽车制造厂的冲压车间参观过就知道冲压机的大小和吨位,仅仅是局部的结构就需要那么大的设备,可以想象如果车身整体压铸,模具得开多大,这个成本又是多少?有业内人士人说可能得造船那种级别的设备才行。
(3)铸造的精度相对较差表面平整度、光洁度等都要差一些。也就是说铸造出来的只是一个“毛坯”,部分位置还是要进行再加工和处理,但是整体车身由于结构复杂,再加工处理难度肯定也会增大。
(4)虽然特斯拉专利采用的铝合金铸造工艺确实能降低零部件的拼装工艺难度,同时缩短制造线,缓解特斯拉一直以来的产能爬坡困扰,但会使可维修性难度大幅上升。发生波及车身框架的碰撞事故怎么修?整体更换?那就相当于换车了;局部切割焊接?必然会影响整车的力学性能,关乎使用安全性。而且对于车辆的残值率也会有大幅影响。
(5)未来很长一段时间,铝合金一体成型车身工艺的实现难度还非常大,有很多亟待解决的问题。距离理想中的一体成型车身,确实还有很长一段路要走。不过也不是说一体成型工艺就不存在了,比如观致Model K-EV概念车(很大可能是概念) 推出的碳纤维一体式车身。
5、总结
我们越来越感受到冗长的生产工艺链会影响自动化率提升。我们总在说零件的集成化,但白车身工艺近些年其实没有很大变化。像特斯拉、凯迪拉克等企业给我们提供很好的技术突破口,做了一个很好地示范,如何通过车身铸造工艺缩短生产工艺链,提高生产效率,也将是车身生产工艺面临的一个课题。

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