现代汽车制造技术与工具技术进步

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欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 在刚刚进入新世纪的五年里，我国汽车工业取得了可喜的发展，使我们看到了汽车工业成为国家支柱产业的希望，特别是加入WTO后，对我国汽车制造业的发展起了很大的推动作用。2005年11月在上海举办了《国际先进汽车制造技术及装备论坛》和《全国汽车工具发展论坛》，这两个论坛不约而同，一脉相通，都是在探讨一个问题：汽车制造技术与工艺装备技术的关系。今年我国汽车的产销量将突破500万辆，成为世界第三汽车制造大国。这与我国当今汽车先进制造技术水平的提高是分不开的。但是作为先进工艺装备中的工具技术，在我国目前还远远跟不上国内汽车先进制造技术的发展要求，与其汽车工业的发展很不相称，工具技术水平还十分落后。本文试想通过在东风公司从事工具工作36年的体会，就现代汽车制造技术的发展趋势来说明加快工具技术进步的紧迫性、重要性和它的发展趋势问题。与关心我国工具技术进步的同仁共同探讨。 1．现代汽车制造技术发展的趋势 东风公司1967年开始建设时，是集中了当时国内外先进技术，被称之为“聚宝盆”。二汽的建成代表了当时中国汽车制造技术的水平。比如二汽引进的W缸体铸造自动线、发动机缸体大拉床、缸盖生产自动线、花键轴冷轧工艺技术等等，这些都是当时国内最先进的工艺设备和工艺技术。 在二汽建成投产以后的三十多年间，全世界汽车工业不断得到迅速发展，现代汽车工业已经成为高新技术装备起来的产业，汽车产品及其加工技术都是聚集了当代最先进的科技成果。汽车产业已经成为各国经济发展的主要推动力。现代汽车技术发展主要体现在以下几个方面： （1）产品发展更加重视“人性化”，汽车产品设计比以往任何时候都突出“个性化”这一特点，就是说汽车产品设计充分体现“以人为本”的要求。 （2）广泛采用汽车新型材料，汽车材料大量采用新型材料，如高强度材料、轻质材料、塑料车身板、可使汽车重量下降40%～45%。 （3）不断改进汽车的动力性，降低汽车油耗，欧美日竞相开发1.2升柴油机和百公里油耗1升的汽车，发动机100公里3L油耗，混合动力、电动技术等。 （4）高度重视环保及安全技术，大力采用ABS、ESP、CAPS等技术。 （5）电子技术的应用发展迅速，ITS汽车智能化、公路自动化、自动导航系统、综合控制成为汽车电子信息技术的发展趋势。 （6）汽车制造技术变化更加适应汽车产品发展。 （7）汽车市场变化更加激烈。 当然这只是汽车技术发展的主要点。随着汽车科学技术的不断进步，必将推动汽车制造技术不断创新，汽车工业已经成为世界各国重点发展的支柱产业，使得汽车制造技术也得到飞速发展。目前我国汽车行业各类生产企业5800多家，总资产超过万亿元。全国汽车行业排名前五的企业集团生产集中度已提高到70%，汽车化水平中国24辆/千人，世界平均水平135辆/千人。2004年我国汽车工业总产值达11000多亿元，占全国GDP的比量约2%。 “十五”期间，我国汽车产能增长了3倍，今年达到560万辆，提前3年实现“十五”规划目标，国际排名从第11位进入第三位。汽车产业已经成为我国的支柱产业，汽车行业员工200万人，相关行业1000万人，服务行业1000万人就业，纳税达1000亿元。 汽车制造由过去的专机生产、流水线生产、自动线生产，发展到今天的以柔性技术为特点的生产线生产，这一汽车制造技术的进步过程，是由汽车技术汽车制造的高效率要求，以及需求的个性化要求引导的结果，汽车制造技术必将向着生产柔性化的方向迅速发展，以适应快速变化的市场需求，过去一个新车型开发周期要几年时间，现在缩短到几个月的时间，甚至时间更短，所以其生产的高效率和高度柔性化在汽车制造技术发展的过程中得到充分的表现。高效、精密、柔性化、自动化是汽车制造技术进步的发展趋势，具体表现在以下几个方面： （1）大平面加工采用密齿铣刀进行高速切削。 （2）曲轴加工方法采用内铣、车拉、外铣的先进工艺及设备，车拉工艺具有更好的加工柔性，可加工曲轴的主轴颈，连杆轴颈，法兰和皮带轮轴颈，而且还可同时加工轴颈的外圆、轴肩、圆角或沉割槽，结合曲轴的高速外铣可大大节省加工时间。 （3）已有厂家生产凸轮轴采用装配式凸轮轴，可以很方便地生产不同行程及相位角的凸轮轴，提高生产线的柔性程度。凸轮轴廓形高速磨削已普遍使用，其高速点磨工艺具有高效、高精度的优点。 （4）连杆加工采用成形拉削工艺，中分面采用“涨断”工艺，还有采用“激光”切断工艺。 （5）多气门复杂缸盖的柔性加工工艺。 （6）先进的检测技术在制造过程中将更加重视在线测量和防错装置的使用，加强对制造过程的控制及质量保证。计算机控制的检测仪器、装置已普遍使用。 （7）零件孔的加工，钻削加工占60%，大多采用了高速切削和铣削螺纹孔工艺。 如此等等，这些新的工艺技术反映了现代汽车制造技术正在向高效、精密、柔性化、自动化的方向发展的特点，因此将推动汽车制造中高速加工技术、成形加工技术、敏捷制造技术、智能化加工技术、绿色加工技术等等，都将继续得到快速发展，以此提高我国汽车工业的制造工艺技术水平和技术创新能力。 2．现代汽车制造技术对工具技术的促进 1953年建设第一汽车制造厂时，是前苏联汽车制造技术对我国的援助，当时的汽车制造技术就对我国工具技术的进步提出了新的要求，直到1969年建设第二汽车制造厂，采用“聚宝”的方式，将当时能做到的国内外最先进的工艺装备技术嫁接到二汽，这对提高我国当时的汽车制造技术是起了非常关键的作用的。改革开放以来，我国汽车工业得到很大发展，汽车工业及其制造技术都有了很大进步，从今年上海国际汽车展看中国的汽车工业发展，是令人振奋的。目前，我国制造的汽车产品不比国外差，不少企业的制造工艺及设备都很先进，但我们在核心技术和自主开发方面做得很差，还有相当的差距，在汽车设计，总成设计，电子技术，工艺装备等方面的创新和自主开发能力不足，结合我们工具行业来说，比如，反映工艺技术水平的工具技术，我们和国外相比差距甚大。国内汽车厂家都十分盼望其工具行业能为汽车工业提供先进制造技术所需的各类先进的工具及其管理和技术支持。 现代汽车制造技术对工具技术发展的方向是高效、精密、柔性化和自动化，我厂对工具国产化工作总结出高硬度、高寿命、高耐用度、高效率和特殊性的“四高一特”的工具技术要求。 工具技术是一门综合性的基础应用技术，对国家制造业起着基础性作用。我国汽车制造工具技术进步，必须跳出老式技术模式，广泛采用“四新技术”加快工具技术创新的步伐，为现代汽车制造技术提供技术基础支持，促进工具行业自身的发展与进步，并立足于服务汽车工业的发展。 汽车生产从单一品种生产发展到多品种混流生产，从专机生产发展到柔性化生产，这是一个不断进行的技术创新的过程，这一过程的表现对整个工艺装备技术都提出了更高、更新的需求，高速、高效、复合、精密甚至网络化是这种需求的新特点，是工具行业技术创新的方向，是对工具行业技术发展的促进。针对汽车制造技术的不断创新的形势，我们工具行业应该把握的机遇和面对的挑战是什么呢？或者我们应该做些什么呢？ 2.1 促进刀具系统优化设计 目前全球工具厂家都在竞相围绕现代汽车制造技术对工具技术进行全面更新换代，其速度惊人。向工具的高效、精密、自动化技术挑战已成为工具行业共识，“四高一特”成为工具技术创新的目标，以此来满足其高速加工、柔性加工的要求。例如： （1）汽车产品向材料轻质，高强度，环保技术方向发展，工具行业也应紧跟这一趋势，优化其产品结构，提高产品性能，改善切削环境，来满足汽车产品材质材料更新的技术要求。 （2）适用于大平面高速加工的密齿铣刀。 （3）用于曲轴加工的曲轴车拉刀，曲轴内铣刀、曲轴外铣刀、完全改变了传统的曲轴加工方法，提高了曲轴加工的效率和精度。 （4）机夹可转位刀具朝着多功能、高性能、高效率、高复合性方向快速发展。如高速金刚石面铣刀，内冷却式孔加工刀具，枪钻、枪铰、U钻、复合钻、高效加工内螺纹铣刀等等。其刀具材料、刀具结构、冷却方式、刃沟钻尖形式和端齿形式，柄部结构、切削刃负荷都得到充分改善，适应高速切削的要求。 （5）成型刀具在零件加工中广泛使用。 （6）高性能高速钢刀具在高速加工中大大提高了加工效率，如滚刀，水箱散热片加工装配式滚切刀，磨制钻头等。 上列部分新型刀具反映了当今工具技术的新成果和工艺水平，这些新工具都具有很高的排屑性能，高刚性、高回转平衡性。 2.2 促进刀具新材料应用 刀具新材料进入了优质、耐磨高效的实用新阶段。大力推广新型材料，是提高工具技术的基础。 （1）高性能高速钢、钴高速钢、粉未高速钢等。 （2）两把刀是汽车零件加工中不可缺少的利器：CBN、PCD。CBN面铣削切削速度可达5000m/min，加工硬材料代替磨削，表面粗糙度达0.22μm。PCD加工铝材缸体，切削速度粗加工可达360m/min。 （3）细颗粒和超细颗粒硬质合金材料，超硬刀具材料包括陶瓷、金属陶瓷、CBN、PCN，这些都可将切削效率提高50%以上，成为高速切削的主要刀具材料。硬质件切削是高速切削技术的重要应用领域。单刃、多刃刀具加工淬硬零件比传统的磨削加工效率高，简化了工艺方法和工艺环节，节约成本，而更柔性化。超细晶粒硬质合金适合于大多数的钻削和铣削加工中的应用，如硬质合金丝攻、立铣刀等。 （4）涂层技术的发展是21世纪初刀具材料发展的主流。按涂层技术方法分：CVD、PVD，若按涂层材料分：硬涂层、软涂层。硬涂层具有高硬度、高耐磨性。软涂层具有低摩擦系数，降低切削力和切削温度。涂层有单层、多层涂层，梯度涂层。“软—硬”复合涂层，超硬薄膜涂层，纳米涂层。软涂层材料MoS2、WS2、TaS2及其组合（固体润滑材料）适用于高温、高速、大载荷特殊条件下切削。MoS2/Ti涂层刀具适合于低速断续切削。“软”涂层可用于干式切削。 2.3 促进刀具制造技术的进步 包括热处理技术，制造刀具的设备及制造工艺技术的进步，要重视刀具切削环保技术的研究与开发应用。 2.4 促进刀具系统技术发展 刀具系统技术包括夹持技术、数字控制技术、动态控制技术、动平衡技术。大量高速、高效，数控装备技术的应用要把开发新型刀柄和夹头作为高效、精密自动化刀具发展的重要组成部分，如HSK、ABS、BT等。 世界知名夹具生产厂家和专业化程度较高的切削刀具生产厂家分别推出了高精度液压夹头，热装夹头，三棱变形夹头，内装动平衡机构刀柄，扭矩监控夹头等新型产品，夹紧精度高，定位精准，传递扭矩大，结构性能好，外形尺寸小，安全可靠。数控技术日新月异的发展趋势使柔性化出现了智能化、网络化更高层次的先进制造技术，由于智能化加工技术必然成为工具技术今后发展的重点，这是毫无疑问的，工具行业只有全面提升自己的创新能力，才能肩负起振兴工具行业的责任。 2.5 促进新型测量技术发展 近年来汽车制造业在现检测及跟踪控制测量技术发展也是十分明显的，量具产品正在向多功能、高分辨率、高精度，机电一体化智能化方向发展，计算机辅助测量，数显技术、光电技术、大量应用于现代检测装备装置中，满足其制造技术高效、精密、自动化的发展需求。 2.6 促进延伸服务 建立现场技术，管理支持服务体系，是用户与供应商的必然结合。 2.7 争取国家政策支持，促进工具行业发展 抓住国家振兴装备制造业的有利时机，通过多种有效渠道，行业有关协会和主管机构要积极呼吁和制定规划，争取国家政策的有利支持，为工具行业的发展提供良好条件。 2.8 促进工具专业人才资源的管理和培训工作 建立一支高技术、高技能的工具专业人才队伍。工具行业近几年来，为制造业（包括汽车工业）提供大量新型工具产品，为中国制造业的崛起，做出了初步的贡献，今年以来，尽管制造业受到宏观因素的影响，工具厂家仍然得到很大发展。2005年1～9月，工具行业刀量具产品工业总产值达114.7亿元，同比增长26.8%；销售收入累计105.7亿元，同比增长30.5%；实现利润73557万元，同比增长476.7%。 汽车行业是“十一五”规划中六大重点发展产业之一，到“十一五”末期汽车产量将达到800～1000万辆，这一市场目标，无疑是对工具行业的发展提供了广阔的空间，我们要以“工欲善其事，必先利其器”的气势把握机遇，战胜挑战，实现用我们自己的工具造我们民族的车的愿望。 3．东风汽车公司汽车工具国产化的实践 3.1 汽车工具国产化是工具行业面临的新机遇和挑战 国内工具行业多以通用工具为主，与汽车行业极度不匹配，尽管近几年来国内工具行业厂家都进行了大的技术改造，大多也还只能适应卡车工具的生产，生产能力和技术水平远远达不到轿车对工具的高效、精密、自动化的要求。 东汽刃量具厂作为东风汽车公司的一个专用汽车工具厂，建厂36 年以来，为卡车的生产做出了贡献，特别是在卡车生产的工具国产化方面取得了很大成绩。能否适应我国汽车工业发展的要求，肩负起轿车工具的生产，向轿车工具国产化挑战。我们组织广大工程技术人员，对轿车工具国产化工作进行了调研，在轿车缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆、变速箱、底盘零件等七大关键零部件的生产中，由于大量采用了以柔性技术为特点的现代汽车制造技术，对工具需求提出了精密、高效、自动化的要求，所需刀具品种约1000多种，包括孔加工刀具、复杂刀具、可转位刀具三大类13小类。其中孔加工刀具约占30%，复杂刀具约占20%，可转位刀具约占50%。 所需量仪分生产现场的量仪和配套的通用量仪两部分。目前，国内生产轿车的主要企业（除神龙公司以外）所有刀量具几乎全部依靠进口，国产化率极低，还不到10%，进口刀具品种规格多，供应商凡多，供货周期长，价格昂贵，国外厂商当今积极围绕汽车产品推动开发新型专用刀量具已经有了很大起色，这对国内厂家的压力是很大的，要保证生产的正常进行，降低汽车生产成本，刀具国产化是我们唯一正确的选择，机不可失，失不再来。 轿车工业的发展，呼唤着汽车工具的国产化。可以说，没有自主的国产轿车工具，就不可能有自主发展的民族轿车工业。反之，也没有国产轿车工具发展的余地。 从发达国家的情况来看，美、日、德等汽车大国都有强大的工具行业的支持。因此，加速汽车工具国产化，为工具工业的发展提供了良好的机遇，具有广阔的前景和市场，当前国内工具市场，国内工具厂家总合占有率只有10%左右，这是对国内工具厂家提出的挑战。 从1994年起，东汽刃量具厂把目光首先投向神龙汽车有限公司年产30 万辆富康轿车的目标上，为此我们制订了神龙轿车工具国产化五年规划，经过五年的努力，我们实现了这个阶段性目标，为推进轿车工具国产化工作，迈出了可喜的步伐。 3.2 东汽刃量具厂开展汽车工具国产化的现状 随着东风公司中、重、轻、微、轿等各系列车型的全面发展，尤其是东风公司轿车事业的发展，对我厂工具国产化工作提出了新的要求。 建厂36年来，我厂已成为我国最大的汽车专用工具生产企业，3万多种工具不仅满足了东风公司各种车型的开发与生产，而且也为国内许多厂家提供了优质服务，不仅实现了大量先进进口设备工具的国产化，还为轿车工具国产化积累了经验。 1989年东风公司实施新工具推广应用计划，极大地提高了我厂工具制造工艺技术水平，这个项目获得东风公司1995年度科技一等奖。它不仅开发了一代新产品，更重要的是培养了一代新人，通过五年时间的新工具推广应用工作，公司高速钢涂层工具使用面达到85%以上，可转位刀具使用面达到75%以上，这二个指标在全国处于领先地位，最具代表性的新产品是系列标准的密齿铣刀，国家渐开线测量基准样板，水箱散热片滚刀和曲轴内切铣刀的开发成功，表明我厂新产品开发工作开始瞄准世界工具新技术的应用和发展，有了良好的开端。 面对轿车工具国产化，我厂集中优势，发挥特长，自筹资金，挖掘潜力，建立了东风工具研究所，有了自主的轻、微、轿工具开发机构，并编制了轿车工具国产化五年规划，形成了自主开发、设计、试制、服务的产品开发体系。树立了“四高一特”的精品形象。我厂生产的工具产品最小的直径0.3mm，许多产品指标达到行业领先地位，这都为后来开展轿车工具国产化工作打下了基础。 轿车工具国产化是东风公司发展轿车事业的支撑项目，为早日实现用东风工具造富康轿车的梦想，早日实现轿车工具国产化，我厂以“发挥特长，努力创新，内外结合，替代进口”的宗旨，确立了“一年打基础，两年见成效，三年面向全国”的战略目标，全面规范实施国产化工作。自1996年第一把国产轿车刀具问世至今，我厂自行设计、开发研制的专用工具已有1300余种，用于神龙12条生产线，成为国内非标专用工具供应商的首户。改写了神龙生产线上“洋货”垄断的历史，我厂为神龙轿车工装国产化基地，轿车工具国产化工作取得实质性进展，基本实现了五年规划的阶段目标。 大力推进汽车工具国产化，无疑是一个提高创新能力，加快企业自身机制改革的良好契机。我厂瞄准汽车工业发展的方向，由过去单一职能转到服务东风，面向市场这两个方面来，坚持外抓市场，内抓管理，完善产品研发市场营销体系，依靠科技发展“四高一特”的高精产品。近十年来，我厂围绕汽车工业7大件13大类工具，为神龙公司、本田公司、江铃公司、红旗轿车、洛拖、文登曲轴公司等做了大量艰苦的国产化工作。 1996年在神龙公司生产线上还是清一色使用洋工具之时，我们就深入生产现场服务、研究、开发，1996年首次登台亮相的前轮毂拉刀一次试制成功。由于它质优价廉，从而取代法国拉刀，俄罗斯拉刀，实现了国产化。1997年9月我厂为神龙公司开发的密齿铣刀BD50－71比进口刀具使用效率提高4倍多，1998年元月我厂为神龙开发的直径160mm，200mm密齿铣刀创下了一次使用逾16000件的记录，从而取代瑞士、美国、德国、日本等“外国联军”的进口刀具。在神龙生产线上，还有凸轮轴曲轴车拉刀、U钻、飞轮丝锥钻头，都实现了刀具国产化，在轿车生产线上打响了“东风牌”国产刀具。 我厂系列开发的密齿铣刀是吸收国外先进技术特点，结合实际，自行开发的新刀具，在十堰发动机厂、襄樊柴油机厂、EQ491发动机生产线、神龙公司使用点达30多个。 我厂为江铃发动机厂开发的车拉刀，是我们在总结曲铣内铣刀设计制造经验的基础上开发出来的，由于双方的密切配合，使车拉刀一次试制成功。 除此我厂还为公司变速箱厂开发了重型变速箱齿轮用的涨挤刀和内插齿刀，替代了从日本进口的刀具。 汽车工具在发展，刀具技术在进步，我认为汽车制造技术的发展，与刀具技术的进步是相互促进，共同创新的，工具技术是制造技术的重要组成部分，如果缺失一方面，我国的汽车工业就难以兴旺发达起来。 3.3 坚定不移地推进汽车工具国产化，向刀尖要效益，要生产力，要质量 东风公司的新工具之所以能够不断有所进步，主要是领导的支持，公司新工具推广应用工作建厂36年来始终没有停止过，而是不断地取得了进步。 1995年全公司的涂层刀具使用面达到85%以上，可转位刀具使用面达到75%以上，而且每年都有替代进口的新工具诞生。公司对应用新工具工作的重视有力的支持了公司汽车生产的发展。 尽管如此，我们在工具国产化方面取得的成果仍是初步的，在当今国家汽车工业大发展的机遇中，深感汽车工具国产化匹夫有责、工具行业的志士同仁任重道远。 最后，在这里总结一下我们的体会： （1）首先必须要瞄准国内外工具行业技术发展的趋势，特别是国外厂家工具技术发展的方向，来制订自身的扎实可行的工具技术进步的规划。我们国家工具行业协会缺乏这样的作用，协会应该牵头在调查研究的基础上，通过充分论证，经过深思熟虑，站在代表国家的高度，搞出一个指导性质的我国工具行业技术的发展指南。以克服全行业目前仍然是“散”、“乱”、“差”的状况，再也不能走低水平的发展道路了，也不能是大而全，什么都能干的路子了，应走出一条适应中国装备发展要求的具有精、专特点的创新之路。 （2）汽车工具国产化重中之重主要是领导重视，因为这是中国企业的实际情况，没有这一条不行。 （3）汽车工具国产化必须与用户相结合，从产品开发一直做到工具使用现场的技术支持，开发厂家必须满足用户的工具使用成本的要求。真正做到物美价廉。 在轿车工具国产化时，我们曾考虑一种思维。每生产15万辆车，加工七个关键零部件及其中配套零件消耗的刀具费用约1亿元，若用1元人民币价值去实现1美元价值的工具国产化，对用户来讲节约工具费用是有极大潜力的，如1996年我们为神龙公司提供的花键拉刀单价2300元，而从法国购进是单价15000元，而且我们的质量还优于法国提供的产品。可见加快汽车工具国产化不仅从技术上讲，还是从商业上讲都具有十分重要的现实意义。而且在宣传上我们讲国产化工具使用成本应包括国产化刀具本身的性能，被加工产品的质量和工具使用成本三部分。这就是它的使用价值，其实刀具的一次购入价比起国外来说是几倍十几倍的关系。而刀具在使用中在我国往往是非正常性损耗，用户就感到用不起，这就必须延伸我们的服务，减少非正常性损耗，以此改变顾客的观念。 （4）工具行业后继“缺人”是我国工具行业发展中的通病。只有靠企业自身来解决，我厂从无到有，建立了工具研究所，采取以老带新，全过程培训，真刀真枪地干，在不太长的时间内培训了一支强素质的技术开发队伍。 摘自《工具技术》作者：东风汽车公司刃量具厂 吴建军(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/8/2006)