托克斯TOX技術(shù)在汽車輕量化中的應(yīng)用

汽車輕量化對(duì)于降低油耗、減少排放起著至關(guān)重要的作用，目前已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。汽車輕量化主要采取材料輕量化與結(jié)構(gòu)輕量化相結(jié)合的方式，而汽車零部件的各種先進(jìn)成形技術(shù)也是輕量化的核心內(nèi)容之一。汽車輕量化是一個(gè)完整的概念，是指汽車在保持原有的行駛安全性、耐撞性、抗振性以及舒適性等性能不降低，且汽車本身造價(jià)不被提高的前提下，有目標(biāo)地減輕汽車自身的重量。汽車輕量化是設(shè)計(jì)、材料和先進(jìn)的加工成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集成，是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和價(jià)格合理四方面相結(jié)合的系統(tǒng)工程。

TOX技術(shù)原理

由于鋁的密度小，采用同等體積的鋁可以比同等體積的鋼板輕。本文介紹了一種新型連接工藝——TOX技術(shù)，它的使用確保將鋁制材料進(jìn)行完美連接。采用TOX氣液增力缸式?jīng)_壓設(shè)備及TOX專利標(biāo)準(zhǔn)連接模具，在一個(gè)氣液增力的沖壓過(guò)程中，依據(jù)板件本身材料的擠壓塑性變形，使兩個(gè)板件在擠壓處形成一個(gè)互相鑲嵌的圓形連接點(diǎn)，由此將板件點(diǎn)連接起來(lái)。

設(shè)備機(jī)構(gòu)及特點(diǎn)

1.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

純壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)增壓裝置，使封存在缸內(nèi)的液壓油產(chǎn)生高壓，實(shí)現(xiàn)大噸位沖壓力。TOX驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理如圖1所示。

此機(jī)構(gòu)集氣壓與液壓的優(yōu)勢(shì)于一體。氣壓的優(yōu)勢(shì)是控制簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟(jì)和氣源方便;液壓的優(yōu)勢(shì)是易產(chǎn)生高壓。此種機(jī)構(gòu)最高油壓能達(dá)到56?MPa，標(biāo)準(zhǔn)油壓約為40?MPa，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性極佳，設(shè)備外形及自重小。TOX氣液增力缸輸入輸出如圖2所示。

2.機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程

此機(jī)構(gòu)依據(jù)三行程(見圖3)完成沖壓循環(huán)。

快進(jìn)行程的具體運(yùn)行：由前部快進(jìn)氣缸驅(qū)動(dòng)模具向前運(yùn)動(dòng)，目的是使模具到位與工件接觸;最大接觸力約為最大沖壓力的1%～5%。

力行程的具體運(yùn)行：由后部增壓缸驅(qū)動(dòng)模具繼續(xù)前進(jìn)，目的是完成沖壓加工;可達(dá)最大沖壓力。

返回行程的具體運(yùn)行：前部快進(jìn)氣缸氣動(dòng)返程，后部增壓氣缸彈簧返程。目的是帶動(dòng)模具返回初始位。最大返程力約為最大沖擊力的2%～8%。

通過(guò)以上三行程完成一個(gè)工作循環(huán)。

設(shè)備特點(diǎn)

1.高效節(jié)能

將沖壓加工全過(guò)程根據(jù)外載的變化科學(xué)合理地分為3個(gè)過(guò)程，并對(duì)不同過(guò)程的不同外載分別施加不同的主動(dòng)沖壓力及合理的能量分配，極大地降低了能耗。與傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)床及大直徑氣缸相比，相同功能下最高可節(jié)約90%能量。

2.可自由編程控制的氣液增力缸

可自由編程控制的TOX氣液增力缸是一個(gè)高靈敏度的帶有位移及壓力傳感器的閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它極佳的動(dòng)態(tài)特性用于加工復(fù)雜幾何形狀，要比傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)快30%左右。

此種設(shè)備通常通過(guò)手持式、自動(dòng)式和機(jī)械手式三種形式(見圖4)進(jìn)行使用。

結(jié)語(yǔ)

TOX技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：無(wú)熱輸入，不損傷材料表面，不產(chǎn)生焊接變形及焊接飛濺;可實(shí)現(xiàn)多層板連接;可實(shí)現(xiàn)異種材料連接;氣動(dòng)控制無(wú)噪聲;連接強(qiáng)度達(dá)到點(diǎn)焊的焊接強(qiáng)度(動(dòng)態(tài)強(qiáng)度高);節(jié)約能耗，降低成本;解決了汽車輕量化新材料連接技術(shù)的難題。應(yīng)用TOX技術(shù)后的某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋總成如圖5所示。

目前，該設(shè)備應(yīng)用于奔馳和大眾等跨國(guó)汽車主機(jī)廠。隨著汽車輕量化的發(fā)展，鋁板廣泛投入使用，相信該設(shè)備將在國(guó)內(nèi)汽車主機(jī)廠及自主品牌得到普遍應(yīng)用。