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实现“100%中国造”发动机还要走多久——从刀具技术的差距看中外发动机制造技术差距(附图)

2017-09-22 15:59:41     中国机械工业联合会机经网    参与互动


关键词  刀具技术    中外    发动机    制造技术    差距   

目前,中国造不出一个像样的发动机。 我们要想真正造出一个100%属于中国的汽车发动机,需要几代人共同努力,我们正在努力追赶中。

  目前,中国造不出一个像样的发动机。 我们要想真正造出一个100%属于中国的汽车发动机,需要几代人共同努力,我们正在努力追赶中。 目前,中国造不出一个像样的发动机。 我们要想真正造出一个100%属于中国的汽车发动机,需要几代人共同努力,我们正在努力追赶中。

  在人类进入电气时代之前,西方国家有一段特殊的时期,这段时期是机械工业飞速发展的一段时期,被誉为“大蒸汽时代”。几乎所有能动的东西都是齿轮机械,其繁荣程度前无古人,后无来者。由于我国没有接受这一时期的洗礼,少部分民族资产后来也被帝国主义压迫致残,再后来又被社会主义充了公,所以基本上没有任何技术积累。

  工业革命100多年国外不是白走的,他们的每一道工艺,每一项配料,每一个细节都是需要一点一点从心里挖出来、从失败中走出来的。这些是十几年的高等教育教育不来的,是多少钱砸不出来的。必须经过那么多次失败才会有今天的成功,要想真正有自己的技术,没有捷径,要接受对无数次的失败,而且要心甘情愿的接受。

  发动机制造亟待突破的瓶颈

  金属铸造

  发动机气缸主体和其他简单结构件一般使用金属浇铸成形,具体过程又分高压铸造和低压铸造。金属融化成液体倒入模具,此过程难点在于降温凝固过程中残余应力、排气、脱模剂喷淋等导致缺陷的发生,缺陷降低了成品率,而且严重影响寿命,因为金属疲劳最怕缺陷。

  其次,金属材料自身的品质要求亦极高,一般是铸铁或铸铝,高品质的浇铸原材料我们不行,需从国外进口,但最近国家加强了对高品质铸铝原材料的研发,以满足航天航空的需求,将来可能会给汽车产业带来福利。

  再次,压铸模具和压铸机,世界最好的是日德,之后是意大利。模具要精密,耐用,适应自动生产,不能说铸造了几个模具就断了、漏了,再或者只能人工看着掌握火候那可不行。

  机械加工

  要有上好的车床,车刀,车工。车床和车刀起码还能高价从德国买到,但是车工就是个问题了。同样一个零件,选择不同的方向和走线切出来,寿命却明显不同。发动机的活塞要在缸孔中千万次的来回运动,其误差要求极高,其壁表面加工要求一种工艺,叫做珩磨,保证缸孔表面耐磨而且还能附着一层油膜保证密封性能。

  这时珩磨的材料,工艺,方向又来了。此过程走不好,缸孔哪怕弯那么一点点,活塞千万次的运动便会加速发动机的老化。曲轴孔是多档的间断长孔,尺寸精度、圆度、同轴度、表面粗糙度每一项要求都非常严格。

  再有的问题就是装配工艺和橡胶了。有些零件需要特定的机器进行安装,甚至螺丝的安装顺序,拧紧的力道都需要经验和仪器。活塞隙如果混入了细小的硬物颗粒,千万次的研磨又会造成多大的损坏。所以装配环境、工艺、设备、技术要求非常高。有人说发动机就是钢铁和橡胶的共鸣。说橡胶是内燃机的核心材料毫不为过,无论是气缸的密闭性还是油箱、水箱的密闭性,橡胶都是决定性作用。

  凸轮,曲柄连杆,齿轮组,轴承,链条,液压件,能做出来是一回事,能长时间稳定的使用算是另一个概念。归根到底还是两个问题:金属材料,机械加工。俗话说,工欲善其事,必先利其器。

  发动机是汽车的心脏,其零件制造工艺水平普遍高于其它汽车零件。涂层刀具、陶瓷刀具、超硬刀具等先进刀具在发动机制造工艺中获得了广泛应用。我国的汽车生产线(特别是轿车生产线)大部分是从国外引进的,在投产时生产线上主要采用进口刀具,刀具切削用量也采用国外推荐值。这些刀具集新材料、新工艺、切削原理、表面处理等各项先进技术于一身,具有高性能、高寿命、高可靠性的特点,基本上代表了现代刀具技术的先进水平。

  国内发动机生产线新趋势

  国内新投产的汽车发动机生产线在制造技术上有三个比较明显的趋势:

  高速化——实现高速切削加工的基本要求是:①使用能实现高速运转的机床主轴;②采用带强力夹头的高精度、高刚性HSK刀柄;③采用涂层硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、CBN、PCD等先进刀具。

  柔性化——柔性化是发动机制造的发展趋势之一。在传统自动线的局部工位用CNC或加工中心来实现柔性加工的生产线称为柔性自动线(FTL),一般日本工厂使用较多。用专用加工中心构成的柔性制造系统则主要用于缸盖和缸体加工。从产量角度分析,可以达到从传统的FMS系统起步产量的年产5万件到传统自动线的产年20万件。

  高效率——从日本汽车制造业的情况来看,平均每5年切削效率提高28%,其中切削速度平均提高19%,进给量平均提高8%,而最近几年切削效率的提高幅度在30%以上。目前制造发动机主要零件的生产节拍已经缩短到30-40秒,比十几年前缩短了50%以上。例如,用高速加工中心铣削加工灰铸铁材料的缸体,切削速度可达到V=700-1500m/min,刀具采用CBN刀片。铣削加工铝合金缸体、缸盖时,广泛采用PCD刀具,考虑到高速回转时会产生很大的离心力,故刀体采用高强度铝合金材料制作。

  总之,发动机制造业一个明显的走向就是采用高速加工技术来提高效率,缩短交货时间,降低生产成本,提高市场竞争力。

  刀具市场现状

  汽车工业是专用刀具应用最多的行业,也是衡量一个国家或一个刀具公司技术水平高低的标志。我国的汽车生产线(特别是轿车生产线)大部分是从国外引进的,而刀具主要是随设备一起进口的。目前,国内的汽车生产线有美国型、欧洲型和日韩型,以及以欧洲设备为主的自主型。

  这样,在中国就活跃着五大刀具派系主流:一是山特系(包括山高),山特维克公司有着庞大而复杂的刀具分支,在中国市场销量最大;二是美国系,主要以肯纳、英格索尔、万耐特等为代表;三是欧洲系,主要以德国为主,包括MAPAL、Guehring、Widia、TITEX、瓦尔特等;四是日韩系,包括三菱、住友、东芝、OSG、黛杰、不二越、日立等,以及韩国的Taegutec、KORLOY公司;五是以色列系,主要是ISCAR(伊斯卡)。这些公司几乎填满了汽车刀具的市场空间。在一些大型汽车制造厂,国产化刀具可能只占总项目的10%左右,因此,进口刀具仍占有主导地位。|

  国内刀具行业的总体状态是起点低、起步晚,先进的数控刀具仅仅是随着近年来数控机床的发展才开始研发生产,因此数控刀具产品基础比较薄弱,发展速度缓慢,竞争力不强。国外刀具行业能大举抢滩中国市场的主要原因是:国外刀具产品档次高、品种全、质量好;而且刀具是与机床紧密联系在一起的,国外机床往往选用在国外已经配套使用的刀具;再加上国产刀具品种不全,在产品精加工、高性能切削以及有特殊要求时也大多使用国外刀具。诸多因素的综合作用形成了国产刀具的被动局面。

  实现刀具国产化的进程存在重重阻力,有着先天性的系统障碍。以轿车生产线为例,我国在引进轿车车型和数控自动生产线的初始阶段,往往并不重视刀具的国内配套问题,没有及时提升国内轿车刀具的技术水平。引进生产线后,随之而来的专用刀具、工具品种规格繁多,工艺技术、专业化程度要求又很高,现有国产刀具的品种、质量、供货和服务能力均难以满足要求。而与此同时,配套完善、即装即用的几十个国外刀具品牌虎视眈眈,使得刀具国产化工作举步维艰,明显处于被动状态。

  国内外刀具水平对比

  从20世纪80年代开始,在世界制造业发展及制造技术进步的带动下,切削技术和刀具逐渐步入了高速、高效、创新工艺的发展新阶段,切削加工效率成倍提高,为制造业的发展作出了重要贡献。高效的切削工艺和刀具已成为汽车制造业的基础工艺和关键技术。高速切削、干切削、硬切削等新的切削工艺正在改变传统的加工工艺,显现出强大的生命力。国内刀具制造商要参与国际竞争,最根本的出路就是提升企业的整体刀具技术水平。

  我们必须清醒地看到,国内工具企业在技术水平、生产工艺和制造设备等方面与国外同行相比还存在较大差距,生产的刀具产品在加工质量、使用寿命、可靠性、技术服务等方面还不能完全满足用户日益增长的需求。因此,我们还有大量的工作要做,还有很长的路要走,我们还要加倍努力。


来源:《工具商情》9月刊            责任编辑:机经网编辑部 feng
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