原创 MFC 冲压与模具工艺
2022年11月10日，由MFC《金属板材成形》杂志和中国金属冲压深拉伸行业联盟主办、武汉·中国光谷精密制造行业协会、无锡模具行业协会和昆山模具行业协会协办的第五届深拉伸论坛在浙江·嘉兴平湖的白金汉爵大酒店成功举办，大约有130家企业的220名代表参会。
因为会议期间，全国各地疫情不断，多地执行三天两检政策，原定的参观企业没能接待参观。天田（中国）有限公司、苏州汇川技术有限公司、福斯润滑油（中国）有限公司、协易科技精机(中国)有限公司、扬州锻压机床有限公司、宁波澳玛特高精冲压机床股份有限公司、滁州冠源精密科技有限公司共七家公司赞助了本次会议。
上午8点半，会议在洪亮的国歌声中揭开序幕。
第一场是创迈精密金属成型(苏州)有限公司的专家做的报告“后疫情环境下冲压深拉伸和高速冲企业发展机遇”。他介绍拉伸工艺主要有几种：连续冲压拉伸工艺、传送式拉伸工艺、机械手模组式拉伸工艺、液压拉伸工艺等。以前最优秀的拉伸企业主要是德国、美国和日本公司，在定制化拉伸复杂零件领域有优势。
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近些年，随着新能源车动力电力和驱动电机、各种微电机的发展，电池壳和电机壳拉伸带动了中国本土的拉伸设备、模具、润滑和拉伸件企业的发展。大量的资本进入，购买先进的机床、模具和软件，已经在局部领域处于世界领先水平。在汽车产业链，除了电池和电机之外，拉伸企业主要为二级、三级和四级供应商配套安全气囊、刹车系统、离合器等壳体零件。这些零件量大，技术难度高，原本主要靠进口或合资品牌提供。
最近一些年，这些复杂零件持续在国产化和本土化生产。他认为新能源汽车发展的速度，超乎想象，很多车型和零件是中国原创，错过电池和电机行业的企业，还可以在汽车其他的配件上找机会。
第二场是明益科技（宁波）有限公司的专家带来的报告“新能源汽车电池深拉伸模具技术及案例分析”。他讲到4680的需求暴增，圆形电池被广泛应用是一个不可挡的趋势。该公司专注该型号尺寸的电池壳生产，直径46mm是固定的，高度从80～130mm都做过，电池的尺寸还没有一个国标指导。
该公司采用的艺路线剪切、拉伸、变壁、成形、再成形和切料，还是采用单机生产，这样可以保证成形质量，量大采用母机（落杯）+子机（拉伸）整线生产。采用的水冷拉伸模具，一个模具分解开来时好几十个零部件，设计单机的冲压超过 80次每分钟，实际速度大约40次，远超同行15～20次，下个月有望突破60次每分钟。
模具的关键位置要定时注入拉伸油和合金镶块。送料系统采用最稳定的伺服送料机，因为4680的电池表面是预镀镍材料，拉伸后，不能有划伤，夹持要尤为注意。该公司也和德国和本土设备商分别合作生产拉伸专用机，用于4680的批量生产。他说国外的电池生产商发过来的一些模具要求，已经在采用中国的标准，说明我们国内电池发展已经比他们快，有些成为国际标准。
第三场是海宁红狮宝盛科技有限公司的专家分享的“拉伸装备、模具及工艺在航空领域的应用与发展”，红狮宝盛成立于2005年，主要从事航空精密钣金件和机加件的制造、表面处理，装配测试等。
业务覆盖航空内饰件、航空结构件、航空管件、发动机零部件、飞控系统零部件，提供飞机拉伸件和钣金件包括飞机厨房系统、飞机结构件、飞机座椅系统、管路管件系统、生命支持系统、卫生间系统的零件，这些零件整体体积较大，使用轻质的铝合金，精度要求高，品种多，产品数量又有限。如果用常规的凸凹模都开模冲压，成本将高得不可想象。
所以飞机的拉伸件，一般用橡胶半模成形，或者液压胀形生产。该公司采用了瑞典Quintus橡皮囊压力机，适合高附加值的小批量的零件成形。该行业门槛高，市场较小，专业人才奇缺，供应链企业技术不稳定。所以红狮宝盛切入这个领域之后，成为集团近半数的收入和利润。
第四场是深圳市精致电机科技有限公司的专家的报告“深拉伸电机壳体工艺技术分析与发展”，该公司提供从深拉伸模具设计、加工、组装、调式到量产一站式服务，为客户提供精密的电机外壳、马达外壳、无刷电机外壳等业务，专业做深拉伸冲压20多个零件，同时为日产、松下、美蓓亚、小米、三美等国内知名企业提供无刷电机外壳的模具。
该公司使用的冲压设备有AIDA60冲床、Misuiseik bruderer 30冲床、台湾SHINIG TAI KD60冲床、OSAWA45多工位压力机、协易SN2-110和160系列冲床、扬锻J25-160B冲床、东泰HDP和NDP系列多工位压力机，拉伸的进度参数如下：同芯度0.03、真圆度0.01、振幅0.03、 平面度0.02、 偏肉量0.02，孔精度0.01。
第五场是先锋汽车零部件有限公司的专家分享的报告“新能源电池壳成形技术难点及发展”，这是一家专注于为汽车行业做冲压件产品的科技型民营企业，服务的客户包括德国博世、德国大陆、德国博泽等汽车零部件巨头。该公司有员工190人，占地40000平米，厂房26000平米，模具车间3000平米，2021年销售额接近2亿，2022年2.8亿，未来三年年均增长有望超过30%，在2025年达到6亿元。
该公司的设备主要是舒勒800吨和160吨的冲压机，会田300吨多工位压力机配伺服机械手以及200吨伺服冲床、80～200吨的机械压力机，德国Bihler的卷圆机和日本爱阔特的清洗机等。未来两年还将投资舒勒1250冲床、400吨伺服压力机和会田的2台六百吨伺服压力机。该公司的产品主要是刹车系统智能助力器外壳系列、电机外壳系列、电机端盖、皮带紧张器等。
专家分享了一些模具保养、维修、防止起皱和破裂的经验。该公司对未来的判断是铝拉伸、不锈钢拉伸将更加成熟，拉伸材料的稳定性将得到提高，模内冷却技术和模具快速修补技术是关键，深拉伸产品清洁度要进一步提升，深拉伸产品视觉自动检测的效率和准确率要进一步提高。
第六场是西北有色金属研究院/西安优耐特容器制造有限公司的专家的报告“稀有金属装备中制造中的钛合金深成形方法与技术要求”。这是是一家专业从事稀有金属装备研制的科技型企业，是上市公司西部材料的控股子公司，其前身为西北有色金属研究院爆炸与焊接研究所，产品通过欧盟PED认证并且拥有多项发明专利及国家重点新产品，取得了一、二类压力容器设计许可证，三类压力容器制造许可证。
该公司钽设备制造技术达到世界先进水平，锆设备制造技术处于国内领先地位，钛、镍设备制造技术国内一流，铌设备的成功应用，填补了国内在该领域的空白。 主要产品包括钽、铌、锆、钛、镍等稀有金属材料制造的各类换热器、反应器、塔器、储存器等非标设备，广泛应用于石化、精细化工、醋酸、甲酸、PTA、制药、氯碱、环保等行业。该公司员工190人，硕博26人，中高级职称53人，2019年营收1.25亿，2020年2.20亿，2021年2.04亿元。
该公司参加本次会议的主要目的，是寻找新工艺和新设备的合作商。该公司的钨、钼、钛、锆、鉭、铌的薄壁稀有金属钣金成形或者旋压成形遇到困难，比如一个锆材的薄壁材料零件1.5mm厚，长3000mm，用折弯工艺很难达标，来寻求深拉伸行业的同行的技术支持；还有就是板翅式换热器的翅片，以铝、铜和钢制居多，钛和钛合金板翅片较少，钛合金强度高，回弹大、低温塑性较差，他们想想找冲压和拉伸行业的专业用新工艺或专用设备来解决等等。
第七场是德国安德里茨凯撒压力机公司（ANDRITZ Kaiser GmbH）专家的报告“凯撒压力机的冲压和拉伸技术”，这是该公司进入中国之后，首次在行业内的会展活动中露面。凯撒与舒勒都是被奥地利安德里茨集团控股的公司，在中国的知名度并不高，在世界压力机领域也属于高端小众的公司。
凯撒压力机成立于1945年，2004年被并购入安德里茨集团，拥有150余名员工，交付了8000多台自动化冲床和成形压力机，戴姆勒、大众、福特等欧美顶级的车厂及博世、法雷奥、德尔福等汽车零部件巨头多是其客户。该公司能提供从63～2500吨的机械压力机和伺服压力机、落料压力机及周边自动化，在压力机的结构采用整体铸铁或者铸铁+焊接钢结构，以压力机的刚性好，精度高、稳定性好闻名于业内，拉伸和高速冲压都有丰富的解决方案。
凯撒在电机定转子冲压行业有数十年的经验，提供完整的开卷、矫平、进料、冲压、堆垛完整生产线，其配备左右偏摆送料机+开卷线+自动堆垛的双压力线是其在电机行业典型解决方案，也是为高速发展的中国驱动电机行业提供更多选择。凯撒的KSTU 4000系列最大的冲压圆形料片的直径高达1240mm，不同型号不同产品的冲速在20～320次每分钟。
第八场是浙江中泽精密科技有限公司的专家分享的报告“新能源汽车电池方型壳体技术与发展“，该公司成立于2016年专注于铝合金紧密制造，主要产品是方形和圆形电池铝壳、刀片电池铝壳、方形和刀片电池顶盖和圆形电芯顶盖。介绍方形目前可拉伸的产品尺寸范围：宽度：120～310mm，厚度：12～85mm，深度：60～235mm，大面壁厚：0.35，0.5mm，0.6mm，0.8mm，材料：AL 3003 H14、1.0t、1.2t、1.5t、1.6t。
该专家总结目前的业内利用率，直送料材料利用率63%～68%，偏摆材料利用率68%～72%，整卷下料材料利用率可达74%，片料修型，材料利用率可达80%。
最小壁厚的变薄趋势是从0.8mm到0.6mm，再到未来的 0.5mm（中等或大壳体）0.35mm（小壳体）；宽度加大趋势是从148mm到160～200mm，再到未来的281～350mm，或者更大。
2022拉伸速度主流是20～35 SPM，2024预计拉伸速度达到20～50SPM。
第九场是宁波希瑞五金科技有限公司的专家分享的报告“汽车螺母板增厚深拉伸模具及自动化在线攻牙检测技术”，该公司专业从事深拉伸模具、级进连续模、多工位机械手传递模、精冲、冷挤压、精密五金冲压及组装服务，主要产品是螺母板、拉伸件和汽配机壳，在特种深拉伸行业有很多技术积累。
刘总分享的一体化的螺母板，是应用于高档汽车、家具、家电、电子行业上的一种融合了连续冷镦和连续深拉伸的零部件。该拉伸件直径高度比一般超过十倍，一般的拉伸会变薄20%以内，而希瑞的拉伸件端面则往往需要变厚，因为在模具方面糅合了反镦、翻拉、挤压和成形的工艺来进行拉伸。
他结合产品图片，全面讲解了原材料、硬度状态及抗拉强度选择、拉伸油选择、拉伸模具选择、拉伸间隙选择、冲床选择、模腔内外R角选择、拉深系数选择、拉深温度控制及材料过程硬化问题种种经验分享。有客户远程而来，专门听这场讲座，干货满满，收获不小。
第十场是福斯润滑油（中国）有限公司的专家分享的“水溶性成形油在多工位拉伸的应用”，他首先讲了拉伸冲压行业的痛点：油太粘，洗不干净；工件油多，焊接冒烟；模具过热，要宕机让模具散热；油含元素氯，放几天就生锈；工件油滴遍布车间；润滑油太贵；拉伸时，容易产生划痕等等。
他用实际案例的视频和实验数据，证明福斯的水溶性成形油能延长模具寿命，降低成本，提高机床利用率。以用的3mm热轧酸洗板的螺纹板为例，21道次冲压，冲压频次24次每分钟，涉及拉伸变形，需要对模具冷却，用了福斯成形油之后，模具温度从220度降低到130度，提高丝锥寿命从8000到13000次，降低成本达45%等等效果明显。
在电池壳领域，他讲到目前江苏泰州、河南新乡等、电池拉伸现场基本都是油乎乎的，很脏，冒烟，零件冲完非常烫。使用了福斯水溶性油后，模具温度从250度降低到210度，生产效率提高18%，和纯油相比，润滑油成本降低20%，把模具R角的修复时间从3天延长到23天，而且模具很干净。福斯的水溶性成形油可用于电机、车身、安全气囊、滚针轴承、电池、座椅行业。
国内企业用旭精机的单模单出最快90SPM，福斯一个国外客户的电池拉伸速度能达到150次以上，而且是一模双出，效率是前者的三倍以上。
福斯联合设备商设计了一种水溶性电池壳拉伸自动化系统：钢带整卷上料、无需分切；专机开杯落料，节省材料；高效传送系统，避免磕碰；高速拉伸冲压，效率提升；一机双模设计，减少投资。以18650钢壳为例，一台冲杯及配6台拉伸机一年完成产量5亿只，仅需两名操作人员。
最后一场是《金属板材成形》杂志的专家的报告”动力电池和驱动电机等行业及部分深拉伸和高速冲企业简介”。深拉伸的机型主要是旭精机和US Baird凸轮结构专用拉伸机，类似于发动机的工作原理，一根凸轮轴驱动一组活塞运动，每一个冲头就像这个活塞被凸轮驱动，既独立于其它冲头，彼此又保持一定角度同步运动，完成不同工位的拉伸。
旭精机官网介绍30mm×5mm×47mm的方形电池一分钟能拉100个，直径18mm高68mm的铁质筒形电池一分钟能拉100个。国内已经有宁波精达制造出类似机型的样机，在同一台设备上完成落料、多道拉伸、剪切、压花、打孔等工序直接完成成形。
第二种技术路线就是天田、会田和协易为代表的伺服压力机路线，讲多工位的拉伸，用伺服压力机一次性拉伸成形；
第三种就是传统多工位的机械或液压压力机，用多工位级进模具多步变形拉伸；宁波精达、江苏兴锻、扬力集团、明勖、金丰、奥玛特都能多工位的电池拉伸生产线，其中宁波精达还生产出了旭精机凸轮结构的样机，生产方形电池效率接近60次每分钟，生产电池盖板能达到110次每分钟。
精达的圆柱形4680钢壳拉伸设备已完成样机生产，不同于传统圆柱电池壳生产中所采用的单机冲压设备，该设备为冲杯机上述和凸轮机等构成的连续生产线，生产效率达到100个/分钟，每次最多生产15件，即最高实现1500个/分钟的生产效率，同时提高材料利用率5%～6%。
第四种路线是易拉罐设备巨头苏州斯莱克把易拉罐的生产线改造成电池壳拉伸生产线，但是只对其电池子公司销售，业内还没有看到图片和视频。该公司控股了河南新乡盛达、安徽斯翔，投资建厂生产圆柱电池，控股常州和胜和常州莱胜，计划生产方型电池。
他介绍锂电池结构产业链为上游—为原材料供应商，包括铝材、铜材、钢材等；中游—结构件制造商，包括动力及储能电池、便携式锂电池、汽车结构件制造等；下游—电池厂商或具备电池生产能力的主机厂。锂电池结构件的成本大约是电池的16%。刀片电池除了带动电池壳之外，还催生了钣金件的需求。
电池壳体拉伸成形具有一定纵向深度，需要使用伺服冲床严格控制不同阶段的冲压速度，保证成形过程中壁厚的均匀性，防止出现断裂，加工难度较高；钢壳的拉伸难度较铝壳更高。壳体用的伺服冲床是专用设备，要求较高。电池顶盖冲压通常使用高速精密冲床。顶盖结构中的盖板、防爆片等冲压件无需纵向拉伸，其冲压技术已经相当成熟，设备实现难度低于电池壳体，客户主要追求设备的高冲稳定冲压。
2021年全球新能源汽车销量约637万辆，同比增长100%；动力电池装机量约292.13GWh，同比增长114%。全球装机TOP15动力电池企业共装机281.58GWh，占整体装机电量的96%，依次为宁德时代、LGES、松下、比亚迪、SK ON、三星SDI、中创新航、国轩高科、远景动力、孚能科技、蜂巢能源、亿纬锂能、欣旺达、瑞浦能源。其中，中国电池企业占据了11席，累计全球市场份额占比达到51%，巩固了作为全球最大市场的地位。
根据EVTank数据，2021年全球锂电池结构件市场规模达到255亿元，同比增长117.5%，其中中国市场规模181.3 亿元，占比71.1%。得益于锂电池出货量大幅增长。全球锂电池结构件市场规模有望在 2025年达到768亿元，21至 25 年复利31.74%。
目前国内市场参与者以科达利、震裕科技、无锡金杨等企业为主，其中科达利、震裕科技主要销售方形电池壳，兼营圆形。无锡金杨主要销售圆柱电池壳，兼营方形。这几家公司抓住了新能源电池的风口，成为行业巨头。2022年前三季度，科达利营收59.7亿元，同比增加一倍，利润5.93亿元，同比增加近6成；震裕科技营收40亿元，同比增加一倍多，利润增加14.41%。
2021年国内储能电池出货量达到48GWh，同比增长2.6倍；其中电力储能电池出货量29GWh，同比2020年的6.6GWh增长4.39倍；预计至2026年，中国锂电储能总出货量将达330GWh，行业保持快速增长态势。国内外对储能领域政策实施力度的加大，储能市场迎来快速发展阶段，而应用于储能锂电池的电池结构件亦将得到快速发展。
他还介绍驱动电机行业的整体情况，其中电机的定子和转子多由高速冲床冲压矽钢片之后叠加而成，这个行业的发展曲线和增速和电池类似，也是庞大的产业，汽车主机厂比亚迪和特斯拉、专业电机制造商如方正电机等几十家上市公司都在参与分食蛋糕。
他还推荐了创迈、西德克、东莞富士冲、德国欧舍尔、全能精密、苏州三维等业内顶尖公司的典型产品来展示精密深拉伸的特点。
报告环节结束，参会代表一一介绍各自的企业情况，以及来参会的目的。有不少企业是做深拉伸多年，也有因为工艺需要深拉伸，过来寻求供应商供货，或者自己上生产线需求帮助，也有不少来自压力机、模具、润滑、涂层、模具钢等公司的代表。
在2022年制造业整体下行的大背景下，新能源汽车的产业链是少数的亮点，高速冲行业的自动化、深拉伸行业的设备专用化、工艺路线设计、自动化传输、模具冷却和润滑技术、零件清洗技术等等因为大量的资本和研发投入，日新月异。电池的产能预计会进一步扩张，目前行业还有红利，比普通冲压的利润率要高很多。
分享结束，大约有70位代表参加了当晚的欢迎晚宴，把酒言欢，互换名片，增进感情。
这次活动在疫情期间举办，讲座包含了更多实际应用案例，报告涵盖面更全，代表之间的交流比MFC别的会议都要充分。和前几届会议一样，行业依然爆炸式增长，参会公司的订单都很饱满，对未来几年都充满了信心。MFC2023年的深拉伸和高速冲论坛暂定11月份在华南举办。
