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陶永亮深度解析:重庆车灯发展与模具制造概况

      陶永亮,教授级高级工程师。中国模具工业协会技术专家、中国塑料加工工业协会专家委专家、中国塑料机械
  • 产品概述

  陶永亮,教授级高级工程师。中国模具工业协会技术专家、中国塑料加工工业协会专家委专家、中国塑料机械工业协会专家委专家、立嘉装备顾问团专家。曾从事模具设计与制造,注塑成型工艺和真空镀铝工艺管理等工作;参与企业各种产品开发工作,为企业技术进步和提高经济效益做出了应有贡献,曾获得各级技术进步奖励等;结合生产现场需要,解决生产上疑难问题;发表技术论文180多篇,涉及模具设计、注塑工艺、真空镀铝和汽车灯具技术等,被EI、CA等收入,实际应用性强。退休后仍活跃在行业上,密切关注行业发展,加入各级相关行业学(协)会专家委,并积极参加专家委的活动,进行对企业、学校和学生(个人)的技术指导、资源引导,职称辅导等工作,继续为行业发挥余热!

  重庆是一座汽车城,汽车车灯是汽车的不可或缺组成部分,车灯的制造离不开模具成型加工。本文以作者经历回顾了重庆汽车车灯制造的昨天,描述了目前重庆的车灯制造业基本形成了生态链。结合车灯情况讲述了车灯模具的基本情况,重点讲述了前灯和后灯模具情况,兼顾其他小零件模具,并对重庆车灯模具制造发展寄予希望。

  汽车车灯是汽车的一个必不可缺的组成部分,车灯是汽车的“眼睛”,它有两种功能,一种是照明,一种是装饰。自1898年首个汽车车灯诞生以后,经过一百多年的发展,随着车灯光源的演变,在车灯外观造型方面也跟着汽车车身造型整体化的发展,在车身造型中起到重要作用。20世纪80年代,受能源危机的影响,日本对汽车功能等进行改进。提出了车灯选用注塑材料制作,适合于车灯注塑件制造工艺,降低了手工制作成本,使车灯自动化生产效益进一步提高。

  重庆是一座汽车、摩托车制造城。重庆整车厂主要有长安汽车,长安福特,东风小康,长安新能源,金康新能源,此外,长城,吉利,通用五菱,比亚迪等在重庆有生产基地。2020年重庆汽车产业触底反弹,生产158万辆车,实现两位数的增长GDP占比14.69%。根据重庆市经信委的统计数据:截止2020年底,重庆市共有汽车生产企业41家,其中整车生产企业21家,改装车生产企业20家,年产400万辆的综合生产能力。其中汽车零部件企业上千家,具有70%以上的汽车零部件本地配套化率。其中车灯配套是必不可少的环节,车灯制造更离不开模具的加工。车灯零件制造98%以上由模具上加工完成,除个别导电金属线,链接螺钉,灯泡外,其余是一些标准件。

  原来的车灯是用金属件和玻璃加工比较多,限制了灯具制造的发展,使用工程塑料制造灯具有了很大发展。重庆灯具制造业起步于改革开放之后,80年代初重庆嘉陵50型摩托车问世后,主要为摩托车车灯配套。记得我1980年刚工作不久,在模具车间做铣工。我厂(当时是四川仪表十三厂)接到嘉陵50型摩托车转向灯灯体模具,而(透明黄色)灯罩模具的动模型芯是齿面型(回复器齿型)在国内是无法加工,是从国外加工回来。我厂为了加工型芯的齿面型(回复器齿型)是采用塑料原件来进行电铸成型(电铸是利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法),加工一个型芯电铸需要很多时间,甚至5~7天,一般找上海的单位做。电铸加工后再进行机加工,连基准面都很难找,材质较软装夹也困难,把电铸型面做成镶件式,镶嵌在动模型芯,加工周期长,而且电铸件使用寿命不是很长,因此每次电铸要做5~7件。此后重庆也开始做摩托车前灯和后灯及模具,涌现出一些灯具厂和灯具模具厂,但小打小闹没有做大。灯体造型和灯罩面造型都是很简单的,是由当时的加工条件限制。

  到了1997年,上海小糸车灯有限公司(中日合资企业,创建于1989年2月28日)进军重庆车灯市场,小糸车灯先和四川仪表总厂(以下简称川仪)进行联姻,成立了小糸川仪灯具有限公司,两家各占一定的股份。小糸负责是技术、质量、财务等管理,川仪负责是产供销等管理,小糸来重庆的人员比较少,多数人员在重庆招聘。在重庆石桥铺南方花园附近的工业区租借的标准厂房,进行办公与生产。起初也为重庆的摩托车灯具配套,后来很快地为重庆的车企开始车灯配套。到了2003年初小糸与川仪的联姻宣布结束,小糸给了川仪一定的补偿金。小糸与川仪分手后,小糸与重庆当地的车灯企业重庆秦川实业股份有限公司进行联姻,但没有合作多久,在2004年小系又在重庆大渡口区马王乡租借厂房继续生产。在2005年小糸在渝北汽博中心附近建了厂房,2005年底搬到新厂,2006年初举行建新厂投产运行典礼,全面进行汽车灯具生产,开启了与重庆的车企全面进行配套服务新征程。华域汽车集团股份有限公司收购原重庆小糸车灯有限公司日方股东股份后,于2018年4月28日正式转制成立的全国资企业。华域视觉科技(重庆)有限公司隶属上汽集团华域汽车系统股份有限公司。

  重庆秦川实业(集团)股份有限公司成立于2000年,于2011年由有限公司整体变更为股份有限公司,总部位于重庆市北部新区汽车工业园区。公司主要产品有整车灯具、线束、消声器及尾气净化装置和汽车开关等。回顾这段历史,重庆的车灯制造有小糸的进渝曾与川仪联姻,也和秦川联姻过,也有重庆当地车灯企业秦川的崛起,带领着重庆灯具制造一路前行。今天重庆车灯已经成了产业生态链了,小糸(现为华域汽车)为重庆的车灯发展奠定了基础,值得后人记忆和尊重。

  重庆也曾有车灯制造厂为整车厂做过配套,为重庆车灯业发展作出过贡献,但车灯投资有风险和市场竞争激烈缘故,有的企业被兼并或改名,也有的企业被淘汰,也有的企业改做灯具配件或其他业务。从2010年后,许多企业(包括外资企业)在重庆办工厂或建立分公司等,例如重庆现代摩比斯汽车零部件有限公司,重庆明朗灯具有限公司,安瑞光电有限公司,重庆桂诺光电科技有限公司和曼德光电重庆工厂等较多地整灯生产企业。也出现了为整灯厂配套服务的灯具零件加工厂,例如重庆川仪工程塑料有限公司,重庆奥方工贸有限公司,兼松(中国)有限公司等注塑或镀铝加工厂。也有为灯具配套的模具公司为灯具制造服务,例如重庆兴邦恒翔模具有限公司等企业,更有很多为车灯制造其他服务商的共同坚守,促进了重庆灯具制造业的发展,并在重庆形成了较好地产业链,为重庆的整车厂配套服务。

  一个车型有很多的车灯。车灯可以分为前灯、后灯、转向灯、雾灯、行车(位置)灯、牌照灯、内外装饰灯等,车灯在车辆安全行驶的过程中起了重要的作用。目前前灯和后灯做成组合灯,前灯组合由远光灯、近光灯、转向灯和行车灯等组成,多数车型前雾灯是独立的。后灯组合由倒车灯、刹车灯、转向灯、雾灯和行车灯等组成。车灯产品的开发原则上是整车厂与灯具制造厂合作进行,整车厂给出灯具外形大小和灯具在车上的安装空间和位置等,灯具制造厂根据整车厂要求进行灯具全部设计与会审,再由灯具制造厂负责灯具的制造和配套服务。一般一个车型的灯具开发费用都是很高,少则几千万元,多则上亿元,由整车厂付给灯具制造厂。开发费用包括模具开发,专用设备,工位器具,检测工具等开发,有需要增添加工设备等。整车厂对灯具产品有绝对地垄断权,灯具制造厂是没有任何权限出售生产的车灯或一只废品流出,必须由整车厂家委托代理商在市场上出售,用于维修和更换。模具涉及到注射塑料模具最多,也有BMC(团状模塑料)注射模,还有少量小零件用冲压模或压铸模成型加工。目前,灯具中前灯和后灯模具比较大,难度也大,一般是左右对称,都在一副模具完成的。灯具里的饰件也是左右对称,在一副模具完成的,饰件的模具相对要小些。还有灯体内有较多地小零配件,这些小零件的模具都是属于小型模具。

  前灯方面:前灯的难度在灯体和灯罩(也称配光镜)上,灯体是灯具主体和安装在车上载体。使用材料改性聚丙烯,灯罩用聚碳酸酯制作,两者之间结合采用溶胶粘接,灯体需要有溶胶槽结构。灯罩上有较多地凸台结构,灯体与灯罩边缘有较多地凹孔与灯罩溶胶装配后,凸台结构与凹孔合作,保证整灯的装配(也有周边用螺钉链接),这给灯体模具带来了较多地滑块抽芯。前灯有调光要求,并有调光装置,灯体的容积形状比较复杂,属于异形分型。灯罩模具是光洁度要求高(镜面),前灯有调光要求,灯罩面不允许做波纹齿型等,动模定模镶块的材料是一样,模具选择材料很重要,聚碳酸酯成型时对模具表面有一定腐蚀性,也有成型难度,属于异形分型。这些模具一般在1000T~1200T注塑机上完成。主要用注塑机锁模力,并不是注塑量。如图所示。

  前灯除了灯体和灯罩外,还有前灯表面零件,都是要进行镀铝处理,如饰圈、反射镜。有的车灯还有使用装饰内配光镜,例如LED内配光镜,转向灯内配光镜(透明黄)等,这些零件要求较高,顾客能通过透明灯罩,能看清零件瑕疵。加上灯罩上有些曲率构成凸镜效应,灯罩具有一定的放大镜作用,并把灯里表面零件瑕疵放大,这样对模具及注塑成型的难度增加了很多。前灯内部(不被人看到部分)还有较多的小零件,有调光装置,还有调光螺钉,调光螺母,球头螺母,安装螺母,支撑螺母,安装支架等,这些零件多数是模具成型的。

  后灯方面:灯罩(也称配光镜)一般用PMMA材料制作。灯体用ABS,ABS+PC,ASA材料制作,灯体与灯罩结合采用热封焊接,焊接后做退火处理,消除焊接留下的应力。灯体也有少量用改性聚丙烯作,与灯罩装配采用溶胶和螺钉固定。灯体的模具都是异形结构,灯体表面都要镀铝处理,灯体表面要求高,现在强调环保意识,采用无底涂镀铝,通过模具保证镀铝要求的难度大了。如图所示。

  灯罩用PMMA制造,动定模镶块材料一致,后灯没有调光要求,灯罩上需要做一些波纹、齿型(回复器齿型)等,起到一些反射等作用,还有遮挡镀铝缺陷。灯罩一般是双色注塑结构的产品,也有少数灯罩是三色注塑。过去灯罩生产先加工后透明嵌件,然后把透明嵌件放在透明红色总成模具里进行第二次注塑,需要制造两套模具来成型加工,这样加工效益较低,二次注塑内应力较大,未作处理加工后的整灯容易出现裂纹或漏气,唯一优点是制造成本低。现在整车厂需要一次注塑成型,没有二次注塑内应力的影响,这给模具制造和设备投入带来了难度和风险。一般同吨位双色注塑机价位是一般注塑机价位的10倍左右,进口设备价位更高。双色模具的制造难度大,模具风险大价位高。如图3所示。后灯里也有一些内配光镜的应用,现在很多后灯为了减少制造成本,遮盖镀铝缺陷,把灯罩做成全红色或做成磨砂面,这样不易见到灯内的情况,灯内灯光需要用颜色反映出来,就通过内配光镜的颜色和灯罩颜色叠加来达到应要的灯光色。还有用LED点光源的,需要内配光镜作用,把点光源转化成面光源效果。当然,无论是前灯,还是后灯,内配光镜应用是很广泛的,有的内配光镜有颜色,有的内配光镜是镀铝的,根据灯具结构和模具制造要求都是有一个综合考量的应用。

  动模上的齿型(回复器齿型)等加工是面罩模具制造的难点和重点。原来国内灯具模具的型芯是通过台湾等地加工后运回国内,主要是加工设备是国外的,模具使用中出了问题连修理都很困难。过去我公司(重庆川仪工程塑料有限公司)也有遇到模具齿型被压坏,无法修复,影响到灯具的动能,被客户提出质疑和批评等等。前些年浙江沿海的模具制造商购买了加工设备,动模上的齿型(回复器齿型)等加工就在国内加工,还包括维修。今年重庆已有一厂家模具厂家投资近百万购买了灯具齿型等加工设备,以后就可以在重庆加工了。据悉,对灯具上的齿型等只要有数据或能建立数据,均能加工完成,这为重庆的灯具模具制造和维修迈出了重要的一步。图4所示齿型(回复器齿型)设备加工的样件。目前,重庆已经有几家模具厂家已经涉及车灯模具,并购进了不同规格的双色注塑机,都是为双色配光镜生产做准备的。

  汽车的发展离不开车灯的配套,车灯的制造离不开模具,由此可见模具的位置何等重要。目前车灯的技术发展较快,贯穿式尾灯应用,随着Surface LED(表面导电LED)和OLED灯平面光源技术的发展,汽车灯具更能设计出全新有趣的3D成型灯光结构,从视觉上来看,图像信息符号化,更具有立体感,颠覆过去对于传统车灯的想象,这给灯具模具制造带来了巨大地机遇与挑战。重庆灯具产业经历40多年的发展,也有一定的沉淀,基本形成以华域视觉,秦川实业,曼德光电,马瑞利,嘉利,桂诺,睿博,安瑞光电,现代摩比斯等骨干车灯企业,并带动更多本地车灯配套企业一同前行。同时,我们也看到重庆的灯具模具制造起步较晚,与沿海地区灯具模具制造相差一段距离。虽然重庆车灯业初具规模,但重庆灯具模具制造还需更加努力,才能赶上车灯的发展,为重庆汽车发展增添一抹光彩。(灯具零件照片属于华域视觉科技(重庆)有限公司产品,模具型芯照片属于模具加工厂加工)