該結構件名稱為后縱梁，分左、右兩個型號，材質A1SilOMgMn，零件重量約 15k}，范圍尺寸約為1400mmx400mmx500mm，平均厚度3mm，結構較復雜。

      A1SilOMgMn為AI-Si-Mg-Mn系高強韌鋁合金，鑄造性能好，尤其是高真空壓鑄性能好，可通過熱處理進一步強化，因此在薄壁、結構復雜、受負荷的汽車結構件中應用廣泛。

    現(xiàn)將某大型鋁合金結構件的全生產(chǎn)流程做簡要介紹，為廣大讀者提供參考。

1、毛坯生產(chǎn)

 1.1壓鑄

      歐洲整車企業(yè)都擁有鑄造子公司，負責大型、復雜鑄件的研發(fā)和生產(chǎn)，同時為了降低成本，會將剩余加工工序采用外包的方式委托“后處理”企業(yè)進行生產(chǎn)。這樣的生產(chǎn)方式細化了市場分工，提高了汽車零部件生產(chǎn)的專業(yè)化和自動化程度，但也為物流、信息流、組織協(xié)調生產(chǎn)提出了更高的要求，這也促進了歐洲企業(yè)對管理技術的不斷創(chuàng)新和應用。

    該結構件壓鑄工序主要涉及壓鑄機、壓鑄模具、合金材料、合金液處理、真空應用、工藝參數(shù)優(yōu)化等因素。

1.1.1壓鑄機及模具

      本產(chǎn)品使用的是4400t大噸位布勒冷室壓鑄機，一模兩件，與小噸位壓鑄機相比，可以提供較高的鎖模力，鑄件結構更加致密，提高了產(chǎn)品質量和性能。

1.1.2真空壓鑄

      壓鑄件中的氣孔會造成局部應力集中，成為裂紋源，導致鑄件強度和抗疲勞能力降低l刀，真空壓鑄是減少氣孔問題的有效方法之一。采用真空壓鑄技術，將壓鑄模內壓室和型腔內的氣體抽出，使金屬熔液在相對真空條件下填充型腔，能顯著減少鑄件內的溶解氣體和氣孔，提高鑄件內部組織的致密度。壓鑄件可進行熱處理，從而提升了綜合力學性能.

1.1.3模具

      由于零件形狀復雜、壁薄、冷卻速度快，在壓鑄工序會產(chǎn)生較大應力，應力又導致了變形，為了保證鑄件出廠尺寸，在模具設計階段就考慮了反變形量，同時正確的模具冷卻設計對凝固過程有決定性影響。

1.1.4信息化

      在壓鑄過程中，對澆注溫度、模具溫度、低/高壓射速度、充型時間、保壓壓力、真空度等重要數(shù)據(jù)進行記錄和實時監(jiān)控，嚴格監(jiān)控產(chǎn)品品質。所有出廠合格的毛坯件都由激光打標機刻上二維碼，實現(xiàn)對后續(xù)加工的信息化和可追溯化管理。

1.2包裝與運輸

      將去除澆道系統(tǒng)、飛邊的鑄件做出廠質檢，結構完整、外形輪廓尺寸合格、無其他鑄造缺陷的鑄件裝箱發(fā)往外包機加工企業(yè)。

      整車廠為產(chǎn)品最終用戶，根據(jù)產(chǎn)品形狀和貨車車廂尺寸，為其設計了專用料框，零件均使用夾緊機構固定在料框中防止互相接觸、磕碰，保證毛坯在運輸過程中的經(jīng)濟性和安全性。運輸零件的貨車使用標準側簾箱式貨車，配合裝卸貨平臺使用。車廂側簾拆卸極為便捷，兩側和后側均可卸貨，車身與車頭可分離，司機無需等待上下貨時間;這些都提高了運輸?shù)陌踩�和效率�?/span>

2、后處理加工

2.1進場檢驗

      箱式貨車進廠后利用叉車將裝滿毛坯件的料框卸至生產(chǎn)線的上料點緩存區(qū)，由工人對照發(fā)貨單和人場檢測表，進行外觀檢查，查看是否存在明顯的鑄造缺陷和運輸過程中是否有損壞和污染。

2.2熱處理T7

        為了提高鑄件的力學性能、耐腐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性、切削加工性能和焊接性能，需要對壓鑄毛坯件進行熱處理。一般而言，普通壓鑄件由于含氣量高，無法進行高溫處理。因為鑄件中的氣體在高溫熱處理下發(fā)生膨脹聚集，造成鑄件表面鼓泡，同時嚴重降低鑄件的伸長率。由于該鑄件采用高真空壓鑄，鑄件中含氣量可低于15m1/100g，甚至低于lOml/100g，可以對鑄件實施T7熱處理。 T7熱處理可同時顯著提高鑄件的強度和韌性。

      裝滿毛坯件的料框通過輥道輸送至熱處理上料工位，由工人將零件從料框中取出，擺放在熱處理托盤上，每個托盤上擺放3件。每個熱處理托盤都陶瓷二維碼一一對應，托盤自動通過掃描儀時，數(shù)據(jù)自動上傳至ERP系統(tǒng)。

2.2.1固溶處理

      進行T7熱處理(固溶處理加穩(wěn)定化處理)，固溶溫度和時間嚴格按照工藝要求執(zhí)行，使合金內的可溶相充分溶解。固溶處理后微觀組織會發(fā)生變化，共晶硅發(fā)生了熔斷、粒化、球化，會均勻分布在a -Al固溶體上。富Mg相也充分溶解在a -Al固溶體中。

      零件由于在壓鑄過程中的冷卻速度非�？�，再加上不平衡凝固造成的應力集中，因此在熱處理工序中，零件容易變形，如果變形控制不好，后續(xù)的機加工、裝配均無法實現(xiàn)。熱處理托盤是熱處理工序的重要工裝，合理的設計可以大大減小零件在熱處理過程中的變形，為后續(xù)的矯形工序創(chuàng)造有利條件。托盤的設計和修改是個動態(tài)的過程，是由生產(chǎn)實踐和軟件模擬不斷優(yōu)化和檢驗的過程。

2.2.2空冷

      該連續(xù)通過式熱處理爐為了節(jié)省空間，采用多層設計，第一層為固溶處理層，第二、三、四層為時效處理層，工件和托盤的轉運通過提升機完成，溫度控制精度為30℃。保溫時間結束后，托盤和零件進人空冷工位，同時對4個托盤進行空冷，空冷時間、冷卻速度按照工藝參數(shù)執(zhí)行。處理結束后，零件冷卻至室溫，零件掃二維碼，數(shù)據(jù)進人熱處理爐數(shù)據(jù)庫和ERP系統(tǒng)。

2.3氣泡檢查和修復

      固溶處理結束后，零件輸送至氣泡檢查工位，檢查零件是否出現(xiàn)氣泡，氣泡尺寸直徑、氣泡群大小、氣泡間隔距離和裂縫尺寸，按照檢測標準確定不合格品，合格品上的小氣泡可以用錘子輕輕敲擊，消除氣泡。氣泡檢查和修復工序結束后，掃二維碼，數(shù)據(jù)上傳ERP系統(tǒng)。

2.4矯正和檢測    

       零件的變形主要發(fā)生在風冷淬火過程中，而在隨后人工時效過程中變形很小。鋁材零件淬火后在晶體形成前材料非但沒有變硬，反而變得比之前更軟，塑性更好，在風冷淬火后對其進行校形，而后再進行人工時效，以穩(wěn)定零件尺寸，減小后續(xù)變形。

       由于此產(chǎn)品形狀復雜、體型較大，需要控制27個點的形位精度，人工校形難度非常大，會嚴重影響生產(chǎn)質量和效率，因此采取了自動矯形機，此專用設備配備有20多個測量探針，液壓站提供矯形力，PLC根據(jù)測量探針的實時數(shù)據(jù)計算矯形力。各監(jiān)測點實際偏差以圖表形式顯示在屏幕上，方便操作員及時了解矯正情況，偶爾配以手動矯正，這樣就滿足了質量和效率的要求。該產(chǎn)品分左右兩個品種，因此布置兩臺矯形機，分別處理左右件。每臺設備有經(jīng)過質檢的標準樣件，每矯正25件產(chǎn)品，用標準件重新對設備進行一次校訂。

      自動校正后的在產(chǎn)品上用綠色記號筆標記，掃描二維碼，擺放至熱處理支架，傳送輥道將零件和熱處理托盤返回輸送至熱處理爐，進行人工時效處理。

2.5熱處理(穩(wěn)定化處理)

     淬火后，零件組織產(chǎn)生過飽和固溶體，金屬結構處于不穩(wěn)定結構，由于此產(chǎn)品對尺寸穩(wěn)定性有較高要求，必須在長期使用的條件下形狀和尺寸變化能夠保持在規(guī)定范圍內，因此必須進行穩(wěn)定化處理，經(jīng)完全人工時效后以Mg₂Si強化相的形式析出，獲得高韌性和高強度的零件。

      按照工藝確定的溫度和時間進行人工時效處理，結束后由人工在工件上用打標器打上永久性記號，并用綠色記號筆標記。熱處理后的零件抽檢機械性能，用水刀在零件指定位置取樣，包括:屈服強度、抗拉強度、布氏硬度、鉚接性能。屈服強度要求Rp0.2≥110MPa，抗拉強度Rm≥170MPa，延伸率A≥10%。完全人工時效后，使強化項析出，提高強度。與后續(xù)機加工時間間隔不能超過72小時。

2.6自動打磨

      所有配合面、接觸面、安裝部位都需要光滑、無毛刺，打磨工序會產(chǎn)生大量粉塵和噪音，環(huán)境惡劣，工作強度大，在產(chǎn)量較大的情況化，采用了機械手自動打磨，完全封閉的打磨隔間將粉塵、噪音隔離，除塵系統(tǒng)保證了隔間中空氣粉塵100%收集，收集的粉塵自動加水形成糊狀輸送至清理小車。

      操作工將左右工件分別擺放至兩條輸送帶，輸送進人自動打磨隔間定位位置，機械手掃描工件二維碼后抓取鑄件，按照工藝路線進行自動打磨。

    打磨隔間配備6臺ABB機械手，打磨后的工件擺放至皮帶輸送機，輸送至機加工區(qū)域。

2.7機加工

      機械手從皮帶輸送機上抓取工件，擺放至機加工中心，為了匹配90秒/件的產(chǎn)能，共配備了4臺5軸高速加工中心，工件裝夾1次即可完成所有加工面、深孔、攻絲的加工，共加工38個直徑5.5mm-20mm的通孔、盲孔和螺紋孔。加工中心選擇Chiron Mill 2000立式5軸銑床加工中心，選擇該設備主要是根據(jù)機床效率、加工產(chǎn)品的精度和機床的可靠性。

2.8清洗

      清洗工序也實現(xiàn)自動化，機械手將機加工后的零件擺放至輸送輥道支架上，自動運行至清洗室內。用PH值7－11的50℃的清洗液以3－4bar的壓力清洗機加工后的零部件，隨后用經(jīng)過加熱的壓縮空氣吹干，由機械手拾取并擺放至裝配工位。

2.9裝配

      裝配之前設置人工檢測工位，可抽檢清洗后的產(chǎn)品，檢測機加工的各加工面、深孔、螺紋的誤差和表面潔凈度。

      整個零件需安裝7個內螺紋、2個(左件)或4個(右件)盲鉚釘，采用全自動安裝，由3臺機械手和自動供料系統(tǒng)組成，機械手配備自動檢測設備，如出現(xiàn)不合格品，由人工完成返修。

2.10電泳涂裝、裝箱發(fā)貨

      為了提高耐腐蝕性能和美化外觀，經(jīng)過檢驗合格后的產(chǎn)品，經(jīng)過清洗、電泳涂裝、烘干后，抽樣檢測不同部位的涂裝層厚度、表面形態(tài)、附著力、耐腐蝕性等指標。經(jīng)最終出廠檢測，質量合格的產(chǎn)品包裝、發(fā)貨到整車廠。

3、質量

3.1質量體系和標準

      質量為制造型企業(yè)生存的命脈，特別是歐洲汽車零部件企業(yè)，嚴格遵守各項質量標準。其中包括:IS09001國際質量體系標準、ISO50001能源管理、IS014001環(huán)境管理體系、IATF16949汽車產(chǎn)品質量體系、整車廠各項質量標準。同時企業(yè)還采用精益管理、Audit質量管理、FMEA潛在失效分析等，以此確�？蛻魧�質量和產(chǎn)量的要求。

      特別是整車廠的質量標準，針對該鑄件，在合同簽訂中明確提出需要外包企業(yè)遵守的各項質量標準，加工企業(yè)會認真研究客戶的各項質量標準、嚴格按照合同規(guī)定進行產(chǎn)品的生產(chǎn)、交付。

3.2質檢相關

      按照客戶質量協(xié)議，配置的主要檢測及周邊設備有:三坐標測量儀、三維光學掃描儀、著色滲透探傷設備、水刀、顯微鏡、力學性能檢測設備、化學實驗室。

       在產(chǎn)品加工過程中，利用在線和線下檢測設備，全流程監(jiān)控產(chǎn)品質量，例如:熱處理后的零件通過檢測電導率，以檢測熱處理硬度和狀態(tài)的均勻狀況;機加工后使用三坐標和三維掃描抽樣檢測加工尺寸;在自動裝配到內作業(yè)的機械手，配備有自動拍照檢測工位，將裝配完成的每個部位進行拍照，與存儲的標準圖樣比較、分析，確保產(chǎn)品質量和精度要求;同時通過每道工序對零件二維碼的掃描和設備加工參數(shù)的集成，實現(xiàn)自動采集數(shù)據(jù)、儲存數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，不僅使生產(chǎn)情況及時傳送給管理者，同時也實現(xiàn)了汽車行業(yè)對零部件可追溯性的要求。

4、總結

      目前國內鋁合金壓鑄件的后處理普遍采用按照功能分區(qū)的方式組織生產(chǎn)，使用產(chǎn)品專線生產(chǎn)的仍很少。

      專線生產(chǎn)的前提是單一產(chǎn)品產(chǎn)量大，優(yōu)勢是自動化程度高、人工需求少(不含鑄造、涂裝工序，每班只需8名操作工)、生產(chǎn)效率高(產(chǎn)品節(jié)拍90秒/件)、質量穩(wěn)定，缺點是投資大、柔性較差、對組織生產(chǎn)、設備管理要求較高。

      由于歐洲汽車產(chǎn)業(yè)人工成本較高(普通操作工的雇主成本已超過4.5萬歐元/每年)并且逐年上升，為了降低人工成本、保證產(chǎn)品質量，歐洲鑄造及后處理企業(yè)越來越向著專線自動化、信息化的方向發(fā)展。高度自動化使歐洲制造型企業(yè)最大程度的減少對勞工的依賴，得以在激烈的全球市場競爭中生存。

      汽車鋁合金壓鑄件的加工流程繁多，這增加了生產(chǎn)管理的難度。為了實現(xiàn)質量、產(chǎn)量目標和生產(chǎn)效率的不斷提高，不僅需要現(xiàn)代化的設備，更需要優(yōu)秀的技術和管理人才、嚴謹?shù)膽B(tài)度、以及科學的現(xiàn)代管理方法。希望本文能為國內類似加工企業(yè)提供一些有用的參考和借鑒。

本文作者：中國汽車工業(yè)工程有限公司 劉楠楠