1、精益生产创造汽车制造业利润2010-05-10 点击(196) 作者:撰文彭 斐第六届汽车发动机现代制造技术国际研讨会纪要由上海东方汽车杂志社有限公司和奇瑞汽车有限公司共同主办的“2010 汽车发动机现代制造技术国际研讨会”于 3月 19 日 20 日在安徽芜湖顺利举办。大约有 130 多位来自发动机及其零部件制造企业、机床及测量等装备企业、业内和大学专家聚集一堂，共同就发动机最新制造技术及发展动向、实现制造装配的解决方案、制造过程中的检测技术以及如何对刀具进行规划管理等方面问题进行探讨与分享经验。奇瑞汽车、日本三菱重工、山崎马扎克、德国埃尔温勇克、美国万耐特、上海汽车乘用车公司、江铃汽车、上
2、海凯泽工贸、上海华晨机床、日本远州以及阿美特克商贸等 16 家企业的嘉宾就相关课题作了精彩演讲。汽车行业是装备制造业服务的重要对象。汽车产业调整和振兴规划提出了技术改造目标，鼓励企业自主创新。短期来看，规划有利于解决中国汽车工业当前遇到的实际问题，缓冲世界金融危机的影响；长远来看，对中国汽车产业技术升级改造、结构调整等都会产生深远的影响。上海东方汽车杂志社有限公司总编辑罗锦陵在致辞中说：目前我国汽车市场正处于一个空前发展时期，今后随着城镇化的迅速扩大和居民收入的不断增加，私家车将和房产一样逐渐成为一种刚性需求，预计今年汽车销量将大大超过 1500 万辆。在这种可持续发展的美好前景鼓舞之下，我们
3、更需要先进的制造装备和技术，从而使制造过程更加节能环保，同时制造出质量更为可靠的汽车。对发动机制造工艺的挑战江铃把商用车柴油发动机作为核心竞争力，Puma 发动机作为江铃升级换代产品，发动机的装配及 4C 自制能使江铃保持发动机技术领先地位。项目主要内容有新建装配线、缸体、缸盖、曲轴和连杆机加工生产线。Puma 发动机项目经理徐迎革强调，项目需要经过精益的设计，符合制造原则：生产线设备充分考虑安全、环保、人机工程等要求，尽量采用加工中心、数控车等柔性设备，增加适当工装和刀具，可实现 2.2L 和 3.2L 等 Puma 系列产品的共线加工；大量运用防错、快速切换、可视化和 TPM 等工具保证产
4、品质量，方便后续系列产品的共线生产及提高设备的可靠性和可维护性；利用同步化物流技术和 ANDON 系统实现线边物料、设备故障、质量问题等呼叫，以优化库存管理，使人员对质量、设备、安全和生产等各类问题实现快速响应，保障生产顺利进行。奇瑞汽车发动机厂发动机事业部副总经理杨厚忠强调，伴随经济的增长，世界各国汽车保有量大幅增加，加速了环境保护、节能降耗的迫切性需求，由此也导致对汽车的心脏-发动机的要求越来越高，车用发动机持续向轻量化、高可靠性、高性能、高质量、低油耗、低排放、低成本等发展趋势。作为发动机中核心零件之一：曲轴，工作环境也随之越来越严酷，从材料选用、加工工艺选择等各个方面均面临着日益严峻的
5、挑战。一方面需要小尺寸、降低重量，另一方面又要增加强度，因此需要系统地从材料到工艺进行不断地提升。发动机曲轴、凸轮轴类零件的磨削是重要工艺问题，高生产效率，导致磨削速度随之越来越高，这很容易带来一系列磨削烧伤及应力产生等问题。华承机床有限公司在曲轴加工中应用了静压轴承超音速磨削技术。实践中证明，滚动轴承支撑主轴，在高速旋转时的振动要比相同条件下低速旋转时的振动小的多，而动静压轴承高速与低速旋转时，其振动无变化。高速滚动轴承的有效工作寿命较短，一般仅几个月就需要跟换轴承，而动静压轴承正常使用下，工作寿命长达数十年之久。勇克在整体磨削曲轴方面，采用了将 2 台独立机床整合为 1 台机床的整体磨削方
6、案。这样，全自动平衡系统保障了快速的换装时间；机床关键部件的设置易于保养；冷却系统受冷却剂压力和流量的监控。勇克曲轴磨削的技术亮点在于：采用摆动磨削使得磨削主轴颈以及连杆轴颈时更具灵活性；一次装夹工件确保高精度；采用静压圆导轨，确保持久的高精度。 刀具规划管理的重要性随着生产规模的增大，单位生产节拍的等额投资迅速变大，对于大规模发动机生产企业来讲采取增效措施缩短生产节拍是最大的节省。上汽乘用车公司发动机厂主任工程师吴抗美提出很多观点：刀具规划管理有非常重要的作用；刀具改进则往往可以成为提高切削效率，降低生产成本最直接有效的手段；如采用高效刀具、高效切削等。另外，刀具成本下降有 40%50%直接
7、或间接的来自于刀具采购，采购本地化是刀具一体化管理富有挑战性的题材。由此可见增效是降本的根本之道，通过提高刀具的切削效率来提高产能的意义远大于一般意义上的刀具费用节省。刀具技术的发展涉及刀具材料和刀具结构的发展，刀具材料是提升刀具性能的基础，刀具结构是提高工件加工精度的关键。德国 MAPAL 刀具公司在汽车制造业精密加工领域有知名度很高的刀具品牌，其产品包含 8 大类：精密铰刀及镗刀、金刚石复合刀具、ISO 刀具、整体硬质合金钻头、展开式刀具、夹紧系统、调刀仪以及 MAPAL 全方位服务体系。上海玛帕贸易有限公司技术总监行百盛介绍说：近年来，人们在新型刀具材料的应用、刀具涂层技术以及新型刀具切
8、削性能方面进行了大量的研究与应用工作，生产现场使用的刀具已经进入了以硬质合金材料为主体、多种涂层成熟应用的状态，未来刀具材料主要的发展趋势是“细晶粒的基体材料+复合涂层”，以适应高速切削、干式切削、高精度加工的基本需求。新型测量技术的发展近年来汽车制造业在现场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。在汽车发动机制造业中，测量技术应用意义在于降低尾气排放、提高功率、降低噪音、延长寿命、改进工艺、降低成本、提升品质及制造更
9、好的汽车。泰勒霍普森测量技术“被认为全球最好的粗糙度圆度测量方案的提供者”，公司产品广泛应用于现代制造业及新兴产业。圆度圆柱度仪用于测量发动机缸体与缸盖的圆度、圆柱度、直线度、曲轴与凸轮轴的圆度、直线度、主轴颈对拐颈的跳动等。例如，一款 Talyrond 450 可测量高度达 2.5m，承载能力达1000kg，能对系统主轴定位，立柱及横臂的高精度定位，结合各轴向采用高分辨率光栅尺的采样，可以很好地完成对于轴的三维形貌的分析。对于发动机总成部件粗糙度轮廓测量，测量形状可通过坐标标注，可设置理论值，测量值显示 Pass/Fail，整个形状的任意特征部位可显示轮廓误差，指导加工部门查找原因。除此之外
10、，在线粗糙度测量中的 Talyseries 粗糙度可在线进行快速、简单的测量，同时所有传感器坚实耐用。在汽车行业中，整车、发动机、前照灯、减振器、变速器和蓄电池等零部件在制造中都离不开气密性检测。气密性是指某一零件对液体或气体的泄漏程度，这一指标涉及很多零部件的制造质量和装配质量。通常的气密性检测方法有泡沫法、空气/水法、空气/空气法和气体探测法。以压力变化为基本原理的测量越来越广泛地应用于工业生产中。由于其应用简单、自动化程度高、相对成本低、速度快、精度高，因而极适合装备在车间和自动生产线上。ATEQ 公司认为：气密性检测是一个较复杂的问题，难点主要是被测件自身的热力性和可靠的封堵。目前测试
11、方式主要有压差法检测和流量测量法。ATEQ 公司积累了二十多年的丰富经验，主要经营法国 ATEQ 公司生产的新型电脑程控干式密封检测仪及电气参数测试仪。其主要特点为：使用特制的中文面板，因而更适应中国市场的产品；最新的 F 系列测量仪，提供人机对话编程界面，系列化，有多种扩展组件，并可根据需要选用多种不同的安装形式。同时还可提供 IP65 的机壳，更适宜恶劣环境的生产线使用。 缸体作为发动机厂的核心零件，出现质量问题将会造成严重事故和较大的经济损失。所以在加工零部件时，必须 100%测量。检测设备供应商必须提供通用性好、带温度补偿、提高效率、速度快、降低成本、操作性好等的测量设备。美国 VGA
12、GE 公司在缸体全尺寸、全自动在线测量系统技术上做了许多研究。以VGAGE 为利纳马工厂提供的一台六面体测量机为例，它可以对一个缸体上的所有加工尺寸特征进行几乎百分之百的全检，并且同时将即时的测量结果和加工过程信息反馈给用户；测量节拍非常快，测量数据非常多且易于观察这些数据，使得该系统能对复杂的工艺进行有效的控制；该测量机专门为恶劣的工况环境设计，即使现场条件不佳也可以提供与高精度 CMM 三坐标读数相同精度和重复性的测量结果等。测量机特点有：全自动检测；40s 的测量周期；数字传感器；电子模拟定位面；非常好的精度和重复性；同时测量多个尺寸和几何参数；标准缸体校准件；自动校准以及自诊断、SPC
13、 错误报警和数据采集等。制造装配的解决方案螺栓连接的装配质量直接关系到产品的安全性和可靠性，根据数据统计，在装配线上的紧固连接的工作量约占 70%。在汽车行业 23%的维修问题是由紧固件松脱引起的，12%的新车存在紧固件松紧度不正确的问题，如：不正确的连接；垫圈漏装；漏拧以及随着时间推移，由于材料的应力变化，一些连接将失去夹紧力等等。针对这些问题，需要不断优化生产工艺、提高一次装配合格率；执行工具保养计划、确保工具处于良好状态；快速处理生产线异常、减少停工时间；避免或减少与装配质量问题有关的产品召回。德国 Zwick 集团总结出了“螺栓可靠连接的 10 个步骤”：验证设计参数，达到提高质量和降
14、低成本的设计目的；检查材料的质量，考虑螺纹连接中材料屈服松弛的现象；选用合适的拧紧工具；建立一个恰当的检验计划，只有当拧紧工具和拧紧过程都得到检查和验证，才能真正提高装配质量，降低风险；只使用具有相应能力的工具，保证拧紧系统的操作带来的不确定度和发散度小到能满足预先设计的公差要求；确保连接的随机取样；确定装配过程中的正确参数；使用统一的方法；员工培训；确保独立的测量。 阿特拉斯公司提出了为了确保装配质量，必须对螺纹联接的拧紧状态予以控制。工位拧紧的要求越高，工具级别也越高越昂贵。通过软件编程可以使预拧紧速度和精度最优化，快速的离合器也能产生高精度。阿特拉斯公司的一款ToolsNet 4000
15、采用了数据采集质量控制系统，数据可追溯性的第一步就是采集所有拧紧结果并将其保存在安全的系统中。通过对生产报告进行分析来完善生产过程。为了获得更高的生产效率，运用控制器产生的事件报告。一旦质量问题发生，通过电子邮件或 SMS(短消息)的方式，在第一时间通知合适的人。ToolsNet 可以帮助提升装配质量控制、降低风险、节省返修召回费用。高精度高效率的生产技术三菱重工的齿轮机床用领先业界的全干式加工系统，可实现高速、高效率、低成本生产，采用普通磨刀石的齿轮磨床，可实现低成本、高精度的热处理后加工。对齿轮加工的要求做到：(1)高精度化，将剃齿变为磨齿；(2)高生产性，使用干式加工来缩短时间；(3)利
16、用高精度加工、干式加工来降低总成本；(4)利用干式加工可改善环境。干式加工对提高生产性、降低刀具费用、改善环境等有显著效果。它能缩短加工时间(提高切削速度)；延长刀具寿命可降低刀具费用；取消切削油剂，废弃费用；防止因油烟造成的工作环境恶化；防止因废油焚烧处理造成的地球环境恶化。干式加工是未来金属切削加工发展趋势之一。当今社会，绿色制造技术方兴未艾。用户非常重视保护环境、节约能源、节约资源等绿色目标。远州公司多年来在加工中心、传送机械、柔性传送生产线、柔性生产系统等专业技术创新与研究，制造出环保、节能、高效率的机床，具有高速、高效率、环保、系统操作、网络工作、便捷性、低成本等特色。日本山崎马扎克
17、(MAZAK)公司主要产品为 CNC 车床、复合车铣加工中心、立式加工中心、卧式加工中心、CNC 激光系统、FMS 柔性生产系统、CAD/CAM 系统、CNC 装置和生产支持软件等。其中复合加工机床最有代表性。以 INTEGREX 为代表的 MAZAK 车铣复合加工中心，将信息技术(IT)与制造技术(MT)完全融合，对以复合加工机器形成的弹性生产方式加以进化，将从原材料到完成品为止的所有加工工序集约到一台机器上进行，不仅实现了加工过程和刀具交换的自动化，还配备一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信功能。该系列机床可与生产计划调度联网，实时反映机床工作状态和加工进度。这就是山崎马扎克追求的一种生产方式“DONE IN ONE”，也就是用“一台机床，一把刀具，一次装卡”来完成生产，甚至于可以将其称为一个小小的工厂(智能化生产模块)，在机器里满载了与其名称相符的许多功能。
