發(fā)展汽車制造裝備具有重大戰(zhàn)略意義
我國汽車業(yè)占裝備制造業(yè)產(chǎn)值和利潤約半。國內(nèi)外經(jīng)驗一再證明，汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機(jī)床工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，又帶動了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。
近十幾年來，我國汽車工業(yè)已經(jīng)成為機(jī)床消費(fèi)主體，約消費(fèi)了全社會40%的機(jī)床。同時，汽車工業(yè)投資的一半以上又用于購買機(jī)床，其中，進(jìn)口機(jī)床金額約占80%。這是我國機(jī)床消費(fèi)和進(jìn)口高速增長的主要原因。圖1表明，我國汽車產(chǎn)量與機(jī)床進(jìn)口增長同步。 從歷史角度觀察，汽車產(chǎn)品的發(fā)展，必然伴隨著制造裝備的發(fā)展，反之亦然。比如，大約一個世紀(jì)以來，組合機(jī)床自動線以其高效率統(tǒng)治了汽車工業(yè)的生產(chǎn)。隨著競爭加劇，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代周期從幾十年縮短到4年，組合機(jī)床自動線由于缺乏柔性而無法適應(yīng)。20世紀(jì)80年代，美國汽車巨人福特與機(jī)床巨人INGERSOLL合作，研制了集高柔性與高效率于一身的高速加工中心，由它組成的柔性自動生產(chǎn)線的問世，加快了汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高了企業(yè)的效率和靈活性。這就是今天我們可以看到每年有幾十種新車上市的原因之一。
一方面，汽車的水平和質(zhì)量取決于裝備水平；另一方面，一個國家汽車工業(yè)和一個汽車企業(yè)的國際競爭力又取決于裝備的先進(jìn)性和制造成本。正是近年大量先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的采用，使我國轎車裝備整體上進(jìn)入柔性化時代，才支撐著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展。
我國汽車制造裝備市場巨大
我國將是世界汽車*大市場、*大生產(chǎn)國。按照發(fā)展總戰(zhàn)略，2020年，我國汽車產(chǎn)量達(dá)到1400～1800萬輛，世界*，并邁向世界汽車產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國，其標(biāo)志之一是，擁有先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造裝備。
同時，各汽車企業(yè)，特別是零部件企業(yè)，為在激烈的市場競爭中求生存，必須不斷改進(jìn)制造技術(shù)與裝備。可以斷言，在我國實現(xiàn)工業(yè)化的長時期內(nèi)，汽車工業(yè)將一直是機(jī)床消費(fèi)的主體。
我國汽車制造裝備兩極分化、總體落后。形象地說是“現(xiàn)代武器與“三八”式步槍并存。”一方面，有采用世界*先進(jìn)的敏捷柔性生產(chǎn)線的上海通用這樣的示范工廠；另一方面，有的國營老企業(yè)，如，濟(jì)南卡車公司數(shù)控機(jī)床比率只有1%(2002年調(diào)查)。
總體來說，合資轎車企業(yè)和部分民營企業(yè)(如，萬象集團(tuán))汽車裝備整體上進(jìn)入柔性化時代，達(dá)到二十世紀(jì)九十年代水平。另外一部分汽車零部件制造企業(yè)仍然主要使用普通(非數(shù)控)機(jī)床生產(chǎn)，造成質(zhì)量低下，只能夠生產(chǎn)低端汽車零部件。
現(xiàn)代汽車制造裝備的構(gòu)成及進(jìn)口熱點
汽車制造裝備分為整車制造裝備和零部件制造裝備兩大類。
整車制造的“四大工藝裝備”——整車裝配流水線、車身焊接和裝配生產(chǎn)線、噴涂生產(chǎn)線、沖壓生產(chǎn)線。
沖壓生產(chǎn)線：據(jù)統(tǒng)計，在轎車的2000余件零件中，沖壓件占40%以上。包括車身覆蓋件、車身結(jié)構(gòu)件和中小型沖壓件。目前，我國轎車生產(chǎn)主要應(yīng)用自動和半自動沖壓生產(chǎn)線。下一代是柔性沖壓自動線。沖壓生產(chǎn)線是*的國產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位的大類汽車裝備。但是先進(jìn)沖壓技術(shù)裝備我們與國外存在很大差距。
轎車焊接裝配線幾乎全部依靠進(jìn)口。
轎車車身自動焊裝線，整車自動裝配線是我國汽車裝備*薄弱的環(huán)節(jié)之一。
目前，自動裝配線向柔性和“零缺陷”裝配線發(fā)展。柔性靠大量焊接和裝配機(jī)器人實現(xiàn)。
噴涂生產(chǎn)線：主要包括噴漆機(jī)器人、電泳、烘干、涂膠以及輸送等設(shè)備。由于國內(nèi)缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為流水生產(chǎn)線的技術(shù)，也基本依賴進(jìn)口。
零部件制造裝備：
金屬切削機(jī)床生產(chǎn)線。
制造轎車零部件的金屬切削機(jī)床生產(chǎn)線，金額的約70-80%依賴進(jìn)口。但近年隨著國際著名機(jī)床廠商將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至我國，以及國內(nèi)機(jī)床企業(yè)并購國際著名機(jī)床廠商，進(jìn)口比率正在下降。制造卡車零部件的金屬切削機(jī)床生產(chǎn)線則以國產(chǎn)品為主。
這里分析幾種熱點金屬切削機(jī)床：
柔性生產(chǎn)線——FTL。由高速加工中心組成(詳見后)。主要用于發(fā)動機(jī)制造。從二十世紀(jì)末至今，據(jù)不完全統(tǒng)計，已經(jīng)有約100條在我國安裝或?qū)惭b，單價約2000萬美元。其中進(jìn)口占約90%。主要來自德國、日本、意大利、美國。
雙主軸雙刀塔多軸數(shù)控車銑中心/柔性制造單元。帶有C、Y軸和動力刀頭。配備自動上下料裝置(含機(jī)械手)，并在與物料存儲與傳送及其自動控制集成的條件下，構(gòu)成柔性制造單元(FMC)。由于這類設(shè)備滿足軸類汽車零件“一次裝夾完全加工——one on down”需要，近年已經(jīng)有數(shù)百臺至千臺投產(chǎn)，其中進(jìn)口約占90%。主要來自日本、韓國、中國臺灣省等。
還要特別指出，現(xiàn)代汽車零部件越來越采用以車代磨工藝，要求數(shù)控車床能夠進(jìn)行強(qiáng)力車削。
各種數(shù)控磨床和專用數(shù)控磨床。如：高效、高精無心磨床，配有自動上下料裝置(含機(jī)械手)，組成磨削單元；高效、高精曲軸和凸輪軸數(shù)控磨床，十字軸專用數(shù)控磨床等，幾乎全部依靠進(jìn)口。主要來自德國、意大利、瑞士、日本。
模具加工5軸高速床身式/龍門式銑床(加工中心)。這類機(jī)床主要特點是速度高、剛性好。其中龍門式加工中心為擴(kuò)大工藝性能，還具有5面功能，配備有換頭機(jī)構(gòu)，以便滿足銑、鏜、鉆工藝對主軸轉(zhuǎn)速不同的要求。全部依靠進(jìn)口，已經(jīng)有超過數(shù)百臺投產(chǎn)。主要來自德國、瑞士、日本、意大利。
精密鍛造：接近凈成形加工。轎車重要零件毛坯一直應(yīng)用鍛件。精鍛機(jī)國內(nèi)差距巨大，依賴進(jìn)口。
熱精鍛生產(chǎn)線或制造單元：德國BLM公司熱精鍛齒輪精度已達(dá)DIN6級，節(jié)約材料20～30%，機(jī)械性能提高15～30%。
冷精鍛(冷擠壓)生產(chǎn)線或制造單元：美國每年生產(chǎn)冷擠壓件100萬件以上，80%為汽車零件。
溫精鍛生產(chǎn)線或制造單元：工藝特點是材料加熱至700～1000℃進(jìn)行鍛造，兼有熱鍛和冷鍛優(yōu)點。美國溫鍛件約占精鍛件50%。
模鍛機(jī)/制造單元：汽車零部件鍛造毛坯皆屬模鍛件。其中的模具和上下料裝置等為國內(nèi)薄弱環(huán)節(jié)。
粉末冶金燒結(jié)鍛造設(shè)備。國外粉末冶金燒結(jié)鍛造技術(shù)有較大發(fā)展，粉末鍛造連桿重量精度可達(dá)1%。
內(nèi)高壓成形技術(shù)。是制造空心輕體構(gòu)件的高新技術(shù)。內(nèi)高壓成形件質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、零件數(shù)量少、焊縫少，在歐美發(fā)展很快。
旋壓成形技術(shù)裝備。旋壓成形具有加工精度高、可生產(chǎn)變截面等強(qiáng)度車輪輪輞和輪輻等優(yōu)點。
鑄造生產(chǎn)線：
大噸位壓鑄機(jī)/制造單元(鋁合金鑄件)依靠進(jìn)口。其中壓鑄模具國內(nèi)差距巨大。
精密鑄造生產(chǎn)線(鑄鐵件)依靠進(jìn)口。其中，自動鎖芯生產(chǎn)線(key core system)主要采用西班牙loramendi公司產(chǎn)品。
激光加工設(shè)備。包括激光切割設(shè)備、激光焊接設(shè)備。激光拼焊板沖壓成形技術(shù)是國際上大力發(fā)展的一種先進(jìn)技術(shù)。將不同材質(zhì)不等厚度鋼板激光拼焊成毛坯，然后整體沖壓成形。可減輕零件重量、提高整車匹配質(zhì)量、降低材耗、提高生產(chǎn)率。目前激光拼焊板沖壓成形設(shè)備同樣依賴進(jìn)口。,dd>此外，轎車車體三維數(shù)控激光切割是*近發(fā)展的柔性制造技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工切割+沖裁模制造方式。使生產(chǎn)準(zhǔn)備周期從2.5個月縮短至5天。
數(shù)控刀具系統(tǒng)。制造轎車零部件的數(shù)控刀具系統(tǒng)，主要依靠進(jìn)口。現(xiàn)代轎車零部件和模具加工已經(jīng)高速化。對刀具提出很高要求。采用整體硬質(zhì)合金刀具、硬質(zhì)合金涂層刀具(包括化學(xué)涂層CVD、物理涂層PVD)，陶瓷刀具，CBN刀具，聚晶金剛石(PCD)刀具，燒結(jié)壓層刀具等。
同時，對高速切削刀具的監(jiān)測工具、刀具系統(tǒng)的連接工具、高速回轉(zhuǎn)的刀具系統(tǒng)動平衡技術(shù)設(shè)備等也提出很高要求。
需要指出，現(xiàn)代轎車零部件加工生產(chǎn)線，采用“智能刀具(Smart Tools)”——為特定零件加工設(shè)計的一系列專用高效刀具。同時，國際著名數(shù)控刀具供應(yīng)商，還同時提供高速切削套裝軟件包、刀具使用(更換、重磨)服務(wù)等“整體解決方案”。
我國汽車制造裝備國產(chǎn)化路漫漫
二十世紀(jì)八十年代，我國汽車工業(yè)重點轉(zhuǎn)入生產(chǎn)轎車，國內(nèi)機(jī)床工業(yè)很不適應(yīng)。轎車裝備國產(chǎn)化率長期來只有20%。但是仍然有一些亮點，比如汽車沖壓生產(chǎn)線、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等國產(chǎn)品都占有較高的份額，大連和沈陽機(jī)床集團(tuán)近年也為汽車企業(yè)提供由高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線，目前已有幾千臺國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在汽車企業(yè)使用。
但是總體來說，我國機(jī)床產(chǎn)品與世界先進(jìn)水平還有不小差距：
自主創(chuàng)新差距：筆者去年訪問了歐、日五國20家以提供汽車裝備為主的著名機(jī)床制造商。發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)代發(fā)動機(jī)制造技術(shù)、高速加工中心、由*復(fù)合化機(jī)床組成的制造單元等高端機(jī)床方面，我們與國外技術(shù)發(fā)展差距拉大了。重要原因是，我們基本沒有制造技術(shù)自主創(chuàng)新體系，同時，制造技術(shù)研發(fā)的人力、財力投入，差距仍然很大。
同時，現(xiàn)代汽車裝備特別強(qiáng)調(diào)《解決方案》。目前，國際*機(jī)床企業(yè)的銷售行為，已經(jīng)完成了從賣設(shè)備到提供“解決方案- SOLUTION”的革命。這要求應(yīng)用工程師是復(fù)合性技能型*“灰領(lǐng)人才”。這是我們與國際間新產(chǎn)生的也是更加嚴(yán)重的差距。
機(jī)床性能差距：主要數(shù)控機(jī)床無法滿足現(xiàn)代轎車對精度、精度保持性、可靠性、壽命的需要。如，國際上加工精度從1950～2000年提高了50倍，國內(nèi)加工中心精度與國際先進(jìn)水平差距大體為15年；
軟件差距：包括生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、集成技術(shù)差距等。缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為制造單元或流水生產(chǎn)線的技術(shù)。
淺析轎車零部件機(jī)械加工技術(shù)和設(shè)備特征
流水生產(chǎn)線
一個多世紀(jì)以來雖然幾經(jīng)革命，它卻一直是汽車及零部件生產(chǎn)方式的主體。
流水生產(chǎn)線根本技術(shù)是集成技術(shù)——將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為流水生產(chǎn)線。
工藝系統(tǒng)：即機(jī)床——工具——工件系統(tǒng)。
現(xiàn)代轎車流水生產(chǎn)線的工藝裝備，已經(jīng)進(jìn)入柔性化時代，由數(shù)控機(jī)床和智能工具組成。
對機(jī)床主要要求是：高速度、高精度、高精度保持性——高機(jī)床工
