焊接设备

70个零件缩成1个特斯拉真的在抠成本

发布时间:2022/10/8 20:23:02   

每个行业都会有搅局者,例如手机行业的苹果,在诺基亚横行的年代,一举攻破垄断局面,成为当之无愧的王者。而汽车行业也有搅局者——特斯拉,特斯拉出现之前,几乎所有的汽车企业都是传统车企,各大厂商拥有多年来积累下来的造车工艺、技术、底蕴,而就是这么一个“弱不禁风”的特斯拉,掀起了一阵又一阵的风潮。

其中包括内饰简约化、车辆快速下线、车辆更新速度迅速提高以及OTA等都是特斯拉带来的改变,这条鲶鱼的出现,让原本趋于稳定的沙丁鱼们不得不重视起来。

其中特斯拉不仅仅是造车理念让世界为之惊奇,在汽车技术上也经常让传统车企目瞪口呆;从ModelS的出现,狂暴的加速能力让一众超级跑车汗颜。强大的续航里程一次又一次地刷新人们对纯电动车的理解,高阶的AutoPilot驾驶辅助系统让人们真正感受到,一辆真正意义上的智能汽车的雏形。

如今,在这家快速发展的纯电动厂商中,我们又看到了“革命”性的技术:将70个零部件缩减为2件,未来还将合为1件。

下面文章将围绕几个问题解读

1、什么是压铸?有什么作用?

2、特斯拉如何运用这项技术?

3、这项技术是不是百利而无一害?

平常我们听到铸造、锻造等工艺名词大多数是在选购轮毂时听到,而这里的压铸工艺跟轮毂的铸造有本质的不同。

压铸是一种金属铸造工艺,简单来说就是将高温熔化(铝在摄氏度时会熔化)的金属施加压力,注入到模具中,然后冷却后就可以得到一件零部件。与普通铸造的最大不同在于其模具使用强度更高的合金打造。

普通的一体式车架有几十个小部件组成,就好比一张折纸,假如受到碰撞时,零部件之间的焊接点会因为强横的力量而出现损坏;就好像你在撕一张纸,而这张纸是在中间打过一排小孔,随着力量的增加,纸张会先从整体薄弱的地方开始撕裂,而这就是焊接的不足。

反观压铸的零部件,由于整个零部件是一个整体,对于力的承受能力较好,不容易出现开裂、断开的情况,对于车辆的安全性有更充足的保障。

车辆是由多个零部件焊接而成,也就是说,整个车身骨架通过焊点连接,受力较大的铝合金连接位置需要铆接、螺栓连接或者使用粘结胶等方法,而这些焊点的强度很大程度决定了车辆结构的强度,当然其力的传导也是其中一个很重要的方面。

ModelS和ModelX由于定位的原因,使用全铝车身,由于这两辆车的售价较高,可以更好平衡由于工艺而产生的高昂成本。来到Model3后,由于车辆本身定价不高,如果使用全铝车身,会让车辆的单车成本大大提升,所以在Model3上,特斯拉使用钢铝混合的车身结构。

这一来二去,车身之间的连接就对技术的要求更高了,例如现款A8就使用了复合材料车身,诸如铝合金、镁合金、碳纤维以及钢材等多种材料,仅车身部分就使用了14种连接工艺,当然A8这种旗舰轿车每辆车的均摊成本可以更高自然不成问题。但在追求产量和性价比的ModelY上就不行,除非解决了该问题,否则ModelY的利润、产量都无法提高。

压铸车身能够有效降低零部件的使用,零部件减少了,自然车辆组装的工艺就会简化。特斯拉CEO马斯克也承认,Model3复杂的车身工艺直接影响了车辆自动化生产效率,因此在设计ModelY车身时进行了针对性的改进,而提升效率的关键之一就是今天我们说的压铸工艺。

从图片上来看,ModelY整个部件有着复杂的加强筋设计,该部件几乎包含了ModelY后车体的整个下部分,就连防撞钢梁都可以通过压铸制造。高速高压的压铸除了能够制造出造型复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的零件以外,对于精度也有明显帮助,压铸出来的零件表面粗糙程度可达Ra0.8-3.2微米之间,说人话就是压铸出来的零部件基本不需要进行另外的机加工就可以直接安装在车架上,进一步缩短了车辆下线时间。

从图片上可以看到,铸造件上有弯曲的加强筋,表明该部件是铸造的。同时,通过在模具中进行CNC机械加工并铸造零件要比许多形状不一的冲压件焊接在一起要容易得多。同时在铸件上还能发现一些凸起,这些凸起在中心带有孔,通常情况下与自攻螺丝一起用于组装零件。

与此同时,铸造的零件比冲压零件能够更好抵抗电动机的扭矩,因为它有更多的加强筋,可以防止车辆在极限加速状态下出现变形、扭转等情况。

这种方式并不是百利而无一害的。首先从成本的角度来看,压铸机压铸模具的成本非常昂贵,如果没有大批量生产带来规模效应从而降低成本的话,车企难以维持其综合成本。其次,受到压铸机锁模力度以及装模的尺寸限制,很难压铸大型零部件,对于工艺要求比较高。此外,由于压铸过程高速高压,如果模具中气体不能及时排除,会降低压铸件的质量,宏观来讲就是会降低压铸的成品率。

还有一点需要注意的,这样大型的真空高压压铸铝合金零件为了满足尺寸精度要求,一般不会对零部件做热处理。这种情况下抗拉强度屈服强度和延伸率都会比钢材低得多,要满足设计强度就必须加厚加重,这样一来二去,无疑增加了车辆的重量。

另外,ModelY的后纵梁是开口截面,而一般车使用封闭截面,这同样会造成一定的刚度损失。假如车辆发生追尾事故,铸造零件不会因撞击而变形,而是会变成碎片,其后期维护成本会不会增加?

以上几点都是特斯拉需要解决的问题

笔者个人认为不一定,虽然1个零件去替换70多个零件,听起来是节约了模具和零件投资,相关连接设备的机器人生产线也能节约一定的费用,但是这种巨型的压铸机也是另外一笔巨大投资。而且目前特斯拉并没有公布这种压铸机的成品率,究竟能不能省钱,只有马斯克自己知道了。而马斯克似乎并不担心ModelY的销量,因为它和Model3一样存在大量的潜在用户群体。

客观来说,这次的技术是特斯拉的一次新的尝试,也是汽车工业历史上的一次探索,至于是引领潮流还是盲目,目前还不好说。不过,特斯拉没少做一些颠覆传统行业的事,从激进推纯电动车、辅助驾驶、超级充电可以看出,特斯拉在追求新技术、新方式上的确有自己的一套,但在这个技术上是否成功,还要交给时间来检验。



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