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MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺
旋压技术在汽车零件制造成形中的应用
刘恩茂
桂林市产品质量检验所 广西桂林市 541004
摘 要： 近些年来随着我国在经济领域中取得了重要成就，人们的物质生活水平得到了极大改善，因此汽车行业也
得到了长足性的进展，同时市场汽车零部件的加工以及制造需求也有了更高要求。我国的传统汽车零件加工工艺与先进发达国家仍存在着一定差距，且随着市场化程度的提高，更需要注重提高自身的技术水平。旋压技术对于汽车零件制造具有重要意义，不仅需要相关工作人员对目前的技术进行创新与改进，而且还要注重旋压技术的应用范围和特点。本文针对旋压技术的特点以及应用形式进行分析，探索旋压技术在汽车零件制造过程中所面临的问题，并根据作者的相关思考提出优化解决路径。
关键词：旋压技术　汽车零件　制造工艺　加工应用
随着我国城镇化脚步建设加快，越来越多的道路连接起不同的空间区域，汽车出行已经成为了常态，对于人们的生产、生活以及工作有着不可替代的作用。汽车产业正在逐步成为我国的重要经济发展结构发力点，虽然汽车在人们的日常生活中较为常见，但是汽车中的零件却并不被人所了解。旋压技术属于非切削的金属加工工艺，在汽车零件加工应用过程中具有密度大、强度高、零件材质均匀等特点，尤其对于车辆的承载性、整体性具有重要的提升作用。目前常用的旋压技术应用在排气管、气瓶、汽车轮毂等零部件的制造。
1　旋压技术特点和发展概述
1.1　我国汽车零部件市场需求
据公安部统计数据，至2022年上半年，全国机动车保有量达4.06亿辆，其中汽车3.10亿辆，新能源汽车1001万辆。汽车行业所涉及到的领域较为宽泛，不仅有效地促进了我国市场化经济的快速发展，对于调整我国的产业结构以及优化产业布局具有一定优势，因此社会对于我国目前的汽车零部件制造水平也非常关注。旋压技术也被称为金属旋压成形术，通过模具或工具的旋转，使其受力点从简单的点逐渐向线和面进行转变，既可以保证零部件的高强度，同时也能
很好地完成各类零部件的厚度均匀性[1]。
1.2　旋压技术的特点
旋压技术相较于传统的汽车零件加工更具优势特点。金属在压力的作用下会发生变形，而旋压技术就是在金属某一方向上施加一定的压力，让金属材料在一个方向上的变形形成一种流动状态，并不会对金属材料本身造成塑性冲击。因此旋压技术不等同于塑性变形，它是流动变形和塑性变形综合运用的复杂过程，不会对材料造成刚度或稳定性破坏，保证汽车零部件符合加工标准的前提下，极大的提高了零部件的强度。因此，旋压技术广泛运用在各类高端汽车上，对于提
Application of Spinning T echnology in the Molding of Automotive Parts
Liu Enmao
Abstract ：
I n recent years, with China's important achievements in the economic field, people's material living standards have been greatly improved, so the automotive industry has also made great progress, while the processing and manufacturing needs of auto parts in the market have also had higher requirements. There are still certain differences between China's traditional auto parts processing technology and that in the advanced developed countries. With the improvement of the degree of mark
etization, it is more necessary to pay attention to improving Chin’s technical level. Spinning technology is of great significance for the manufacture of auto parts, which not only requires relevant staff to innovate and improve the current technology, but also requires attention to the application scope and characteristics of spinning technology. This paper analyzes the characteristics and application forms of spinning technology, explores the problems faced by spinning technology in the manufacturing process of auto parts, and proposes an optimal solution path according to the author's relevant thinking.
Key words ：spinning technology, auto parts, manufacturing process, machining applications
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高汽车性能具有积极性意义。
1.3　旋压技术的发展
旋压技术最早在日本被研制应用，起始阶段是用在汽车的尾部排气管等零部件，后期的旋压技术不断成熟，但是仍然往往只是在一些强度要求不高的零件方面。随着科技的发展以及行业的需求，旋压技术后期被广泛地进行探索研究，2004年以后德国在数控旋压成型技术方面取得了较大进展，并成功地制造出椭圆形零部件，随后各国纷纷进行效仿，在数控技术的加持下旋压技术得到了有效发展，从单一的规则形状逐渐向不规则复杂形状进行转化，代表着汽车工业制造技术的提升。旋压技术在我国已经有近40年的发展历史，但是大部分是应用在国防工业方面，其工艺发展以及设备装备已经处于国际领先水平。旋压工艺不仅是技术标准方面的领先，同时在装备设施上也取得了一定的成果。但是从目前的世界旋压技术发展以及纵向比较来看，我国与德国的旋压技术工艺还有一段距离，尤其在汽车零件加工领域，目前的国产加工零部件还不能完全取代进口产品[2]。
2　旋压技术的分类以及装备
2.1　旋压技术的分类
在汽车零部件加工领域当中，旋压技术一般按照其形状进行分类。传统的汽车零件旋压技术只能对规则形状的零部件进行加工，因此属于轴对称旋压技术，其中还可分为普通旋压和强力旋压。普通的旋压技术在汽车零部件制造过程中，并不会改变零件的原始形状尺寸和性能，只是对零件的厚度及均匀度进行细微改变。强力旋压技术则会对零件的性能形状及尺寸进行改变，具有更强的冲击性，强力旋压技术还
可分为流动旋压以及剪旋压两大类，根据不同的零部件工艺性能需求也可分为低温旋压技术和高温旋压技术[3]。非轴对称旋压技术不同于轴对称，旋压技术会让金属材料随着主轴旋转或者偏移运动，这样对于制造非对称结构零部件具有更好的效果。
2.2　旋压技术的主要装备
旋压零部件加工技术所使用的主要装备包括修整模具、芯模、旋轮。修整模具顾名思义是对所需要的加工材料进行形状固定或形状处理的模型工具，旋压技术通过模具的外形对金属毛坯进行固定加工，能够有效保证零部件加工过程的尺寸统一性和精准性。另外，随着当前汽车工业的高速发展，对于零部件的精度要求也越来越高，如果不使用修整模具，零件的边缘可能出现细微偏差，而且这种偏差在肉眼无法观测到，只有使用修整模具，才能让汽车零部件加工过程保证足够的平整度。如下图所示，旋压加工时可采用专用外滚轮道具将滚轮固定在刀架上，可实现工件的第一和第二道工序，要保证滚轮刀槽圆弧直径尺寸与工件外边缘一致。芯模和旋轮是在旋转加工过程中所需要的器具，也是保证汽车零部件在旋压过程中精度的关键所在。旋压技术在整个操作过程中会使得金属毛坯与机床产生较大摩擦力，这种摩擦力不仅会对模具工具以及机床产生损伤，而且双方之间的摩擦会产生高温、高压，这种高温、高压即便没有摩擦力的影响，损伤也会造成一定程度的旋轮和芯模变形，因
此旋轮和芯模必须具有较高的强度、刚度以及耐磨度[4]。
1.外滚轮
2.滚轮架
3.单列圆锥滚柱轴承
4.螺母
5.后盖
1
2
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3　旋压技术在汽车零件制造成形中的应用
3.1　汽车尾气排气系统的加工成形冲压成型的工艺需考虑的工序更加复杂，造成废品率提升，不仅造成了金属原料的浪费，同时还会增加汽车企业成本。采用汽车制造
旋压技术进行汽车排气管、排气消声器及净化器壳体制造，可以根据其非对称旋压方式进行壳体圆角半径比对，同时在旋压技术应用时可以借助机床对其进行倾斜偏转旋压，既能保证壳体所需要的设计尺寸，同时也能让壳体的厚度均匀达标，在一定程度上节约了金属原材料成本，同时也提高了壳体自身的性能，对于提高汽车工业品质具有积极性意义。如下图汽车的尾气消声器及净化器需要更顺畅的进行尾气排放，排气歧管直接与发动机相连因此管路形成内高压，形状设计中需考虑不规律的三维非对称，如果采用传统的冲压工艺就必须将整体性的汽车排气消声器及净化器壳体进行有效分割，数个构件需要互相焊接成型，但是焊接工艺会造成排气管零部件过热，从而降低其品质及质量[5]
。
3.2　变速箱以及离合器的加工工艺成形变速箱和离合器是汽车动力总成变化的
基础部件，同时也被誉为“汽车三大件”之一，其品质及质量决定了汽车的整体性能。变速箱以及离合器内部由无数个齿轮部件所组合，齿轮之间咬合需要非常精密，而且在高速运转中会产生较大的剪切力。传统的工艺方法只是对变速箱以及离合器内部的齿轮
进行冲压或者切削处理，不仅精度上无法满足现代的汽车工艺需求，同时整个金属模块
的切削处理也存在较大难度，会造成金属的热稳定性下降，还会造成金属原材料耗费。旋压技术可以保证金属原材料工艺性能不变的情况下，更加均匀提高了变速箱及离合器的整体精度，同时工艺加工流程更加顺畅，不会造成金属材料浪费，通过先进的合金技
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术融合，还能够有效的增强齿轮之间的咬合度，对于变速箱以及离合器的动力传动更具优化作用[6]。
3.3　轮毂传动零件的加工工艺成形轮毂是汽车轮胎内框的连接部件，既要支撑轮胎的中心上方全部重量，同时也需在高速运转中保持稳定，与橡胶轮胎保持良好的密封性，因此轮毂在制造过程中需要有精准尺寸和形状，这样才能保障汽车的行驶安全。铝合金轮毂的制造主要有铸造、锻造两种方法。锻造是目前制造铝轮毂的最先进的方法，锻造铝合金轮毂是以一定的压力把一块铝锭在热状态下，用大型锻压机反复锻压成一个轮毂毛坯，然后用旋压机进行旋压成形。经过旋压工艺过后轮毂已基本成型，之后再经过车床精加工，打磨喷漆之后就能得到成品铝合金轮毂。也可以用旋压机将棒料碾压成饼胚，强力旋压工艺可使轮毂重量减少25%，而且由于允许变截面厚度，因此让材料的致密性更强，从侧面提高了机械强度。锻造铝合金车轮在韧性、抗冲击力、强度、承载能力等方面相对铸造的要更高，但是锻造工艺复杂，锻造设备昂贵，成本也就相对较高。随着当前新能源理念逐步深入人心，未来的新能源汽车在速度上不同于传统汽车，甚至百米加速度只是原来汽车的1/10，因此对于轮毂传动零件提出了更高要求，旋压技术在这方面更具优势，对于轮毂成型要求能够做出更好的工艺技术处理。
3.4　气瓶的工艺制造成形
汽车是工业发展中的重要环节，但是汽车所消耗的能源染料对于当前的大气环境也造成一定污染，目前我国的汽车保有量持续增加，而人们对于绿环境也有更高的追求，因此世界各国将清洁型能源作为了汽车发展的重要趋势，例如天然气是汽车领域中使用多年的清洁型能源，随着当前市场的变化及需求，氢能源也成为了各大车企争相竞争的领域。这两种能源的使用对于环境保护具有
积极性意义，但是与此同时也对汽车中的气瓶制造工艺提出了更高要求，尤其在气瓶的压力极限和气密性方面，需要深入研究和探讨，传统的气瓶冲压以及焊接方式会降低焊接口或冲压部位的强度，给气瓶造成一定的内部损伤，从而降低了安全性，而旋压技术则不存在这类缺点，而且随着当前旋压工艺水平的提升还可以根据不同的气瓶需求，采用热旋压技术或冷旋压技术，促使气瓶零部件具有更好的气密性和整体性，为新能源汽车发展提供了更加安全可靠的路径[7]。按照下图方式固定旋压轴，毛坯在旋压轴上形成固定形状，也就完成了第一道程序。
１
1.主轴
2.心轴
3.工件毛坯
4.压块
5.顶尖２
３
４
５
4　结语
综上所述，旋压技术最早应用于我国的国防工业当中，具有雄厚的技术基础，当前社会的经济发展变化和需求使得旋压技术可以更好的服务于现代民用工业。目前旋压技术在我国汽车零件加工领域已经使用多年，并且也取得了良好的市场反响，但是与部分发达国家的工艺水平对比仍存在差距。因此相关工作人员以及企业应注重客观差距及问题存在，针对旋压技术的优势进行深入研究，强调创新与探索。旋压技术不仅能够有效的改善汽车零部件自身的性能和质量，同时对于汽车组装水平及效率也具有积极性意义，还能在零件生产方面创新以及应用，有效缩短汽车零部件生产周期，为我国的汽车工业
发展奠定扎实的工业技术基础，实现我国汽车制造业的崛起。
参考文献：
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装备的研究[J]. 数字化用户，2019，25（30）：260-261，296.
作者简介
刘恩茂： （1975.11—），男，汉族，广西玉林人，
在职研究生，工程师。研究方向：机械设计制造自动化及产品检验。
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