我國汽車業(yè)占裝備制造業(yè)產值和利潤約半。國內外經(jīng)驗一再證明,汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機床工業(yè)的技術進步,又帶動了機床工業(yè)的發(fā)展。近十幾年來,我國汽車工業(yè)已經(jīng)成為機床消費主體,約消費了全社會40%的機床。同時,汽車工業(yè)投資的一半以上又用于購買機床,其中,進口機床金額約占80%。這是我國機床消費和進口高速增長的主要原因。 從歷史角度觀察,汽車產品的發(fā)展,必然伴隨著制造裝備的發(fā)展,反之亦然。比如,大約一個世紀以來,組合機床自動線以其高效率統(tǒng)治了汽車工業(yè)的生產。隨著競爭加劇,汽車產品更新?lián)Q代周期從幾十年縮短到4年,組合機床自動線由于缺乏柔性而無法適應。20世紀80年代,美國汽車巨人福特與機床巨人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線的問世,加快了汽車產品的更新?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性和制造成本。正是近年大量先進數(shù)控設備的采用,使我國轎車裝備整體上進入柔性化時代,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 我國將是世界汽車最大市場、最大生產國。按照發(fā)展總戰(zhàn)略,2020年,我國汽車產量達到1400~1800萬輛,世界第一,并邁向世界汽車產業(yè)強國,其標志之一是,擁有先進制造技術和先進制造裝備。 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,必須不斷改進制造技術與裝備?梢詳嘌,在我國實現(xiàn)工業(yè)化的長時期內,汽車工業(yè)將一直是機床消費的主體。 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!币环矫妫胁捎檬澜缱钕冗M的敏捷柔性生產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,濟南卡車公司數(shù)控機床比率只有1%(2002年調查)。 總體來說,合資轎車企業(yè)和部分民營企業(yè)(如,萬象集團)汽車裝備整體上進入柔性化時代,達到二十世紀九十年代水平。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)機床生產,造成質量低下,只能夠生產低端汽車零部件。 現(xiàn)代汽車制造裝備的構成及進口熱點 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線、噴涂生產線、沖壓生產線。 。1)沖壓生產線: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、車身結構件和中小型沖壓件。目前,我國轎車生產主要應用自動和半自動沖壓生產線。下一代是柔性沖壓自動線。沖壓生產線是唯一的國產品占據(jù)主導地位的大類汽車裝備。但是先進沖壓技術裝備我們與國外存在很大差距。 。2)轎車焊接裝配線幾乎全部依靠進口。 轎車車身自動焊裝線,整車自動裝配線是我國汽車裝備最薄弱的環(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器人實現(xiàn)。 (3)噴涂生產線:主要包括噴漆機器人、電泳、烘干、涂膠以及輸送等設備。由于國內缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成為流水生產線的技術,也基本依賴進口。 零部件制造裝備: (1)金屬切削機床生產線。 制造轎車零部件的金屬切削機床生產線,金額的約70-80%依賴進口。但近年隨著國際著名機床廠商將生產轉移至我國,以及國內機床企業(yè)并購國際著名機床廠商,進口比率正在下降。制造卡車零部件的金屬切削機床生產線則以國產品為主。 這里分析幾種熱點金屬切削機床: 1. 柔性生產線——FTL。由高速加工中心組成(詳見后)。主要用于發(fā)動機制造。從二十世紀末至今,據(jù)不完全統(tǒng)計,已經(jīng)有約100條在我國安裝或將安裝,單價約2000萬美元。其中進口占約90%。主要來自德國、日本、意大利、美國。 2. 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,構成柔性制造單元(FMC)。由于這類設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,其中進口約占90%。主要來自日本、韓國、中國臺灣地區(qū)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)控車床能夠進行強力車削。 3. 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,幾乎全部依靠進口。主要來自德國、意大利、瑞士、日本。 4. 模具加工5軸高速床身式/龍門式銑床(加工中心)。這類機床主要特點是速度高、剛性好。其中龍門式加工中心為擴大工藝性能,還具有5面功能,配備有換頭機構,以便滿足銑、鏜、鉆工藝對主軸轉速不同的要求。全部依靠進口,已經(jīng)有超過數(shù)百臺投產。主要來自德國、瑞士、日本、意大利。 。2)精密鍛造:接近凈成形加工。轎車重要零件毛坯一直應用鍛件。精鍛機國內差距巨大,依賴進口。 1. 熱精鍛生產線或制造單元:德國BLM公司熱精鍛齒輪精度已達DIN6級,節(jié)約材料20~30%,機械性能提高15~30%。 2. 冷精鍛(冷擠壓)生產線或制造單元:美國每年生產冷擠壓件100萬件以上,80%為汽車零件。 3. 溫精鍛生產線或制造單元:工藝特點是材料加熱至700~1000℃進行鍛造,兼有熱鍛和冷鍛優(yōu)點。美國溫鍛件約占精鍛件50%。 4. 模鍛機/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薄弱環(huán)節(jié)。 5. 粉末冶金燒結鍛造設備。國外粉末冶金燒結鍛造技術有較大發(fā)展,粉末鍛造連桿重量精度可達1%。 6. 內高壓成形技術。是制造空心輕體構件的高新技術。內高壓成形件質量輕、強度高、零件數(shù)量少、焊縫少,在歐美發(fā)展很快。 7. 旋壓成形技術裝備。旋壓成形具有加工精度高、可生產變截面等強度車輪輪輞和輪輻等優(yōu)點。 。3)鑄造生產線: 大噸位壓鑄機/制造單元(鋁合金鑄件)依靠進口。其中壓鑄模具國內差距巨大。 精密鑄造生產線(鑄鐵件)依靠進口。其中,自動鎖芯生產線(key core system)主要采用西班牙loramendi公司產品。 。4)激光加工設備。包括激光切割設備、激光焊接設備。激光拼焊板沖壓成形技術是國際上大力發(fā)展的一種先進技術。將不同材質不等厚度鋼板激光拼焊成毛坯,然后整體沖壓成形?蓽p輕零件重量、提高整車匹配質量、降低材耗、提高生產率。目前激光拼焊板沖壓成形設備同樣依賴進口。 此外,轎車車體三維數(shù)控激光切割是最近發(fā)展的柔性制造技術,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工切割+沖裁模制造方式。使生產準備周期從2.5個月縮短至5天。 。5)數(shù)控刀具系統(tǒng)。制造轎車零部件的數(shù)控刀具系統(tǒng),主要依靠進口,F(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。采用整體硬質合金刀具、硬質合金涂層刀具(包括化學涂層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、高速回轉的刀具系統(tǒng)動平衡技術設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線,采用“智能刀具(Smart Tools)”——為特定零件加工設計的一系列專用高效刀具。同時,國際著名數(shù)控刀具供應商,還同時提供高速切削套裝軟件包、刀具使用(更換、重磨)服務等“整體解決方案”。 我國汽車制造裝備國產化路漫漫 二十世紀八十年代,我國汽車工業(yè)重點轉入生產轎車,國內機床工業(yè)很不適應。轎車裝備國產化率長期來只有20%。但是仍然有一些亮點,比如汽車沖壓生產線、數(shù)控齒輪加工機床等國產品都占有較高的份額,大連和沈陽機床集團近年也為汽車企業(yè)提供由高速加工中心組成的柔性生產線,目前已有幾千臺國產數(shù)控機床在汽車企業(yè)使用。 但是總體來說,我國機床產品與世界先進水平還有不小差距: 。1)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床制造商。發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)代發(fā)動機制造技術、高速加工中心、由高級復合化機床組成的制造單元等高端機床方面,我們與國外技術發(fā)展差距拉大了。重要原因是,我們基本沒有制造技術自主創(chuàng)新體系,同時,制造技術研發(fā)的人力、財力投入,差距仍然很大。 同時,現(xiàn)代汽車裝備特別強調《解決方案》。目前,國際一流機床企業(yè)的銷售行為,已經(jīng)完成了從賣設備到提供“解決方案- SOLUTION”的革命。這要求應用工程師是復合性技能型高級“灰領人才”。這是我們與國際間新產生的也是更加嚴重的差距。 (2)機床性能差距:主要數(shù)控機床無法滿足現(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,國內加工中心精度與國際先進水平差距大體為15年; (3)軟件差距:包括生產線控制系統(tǒng)、集成技術差距等。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線的技術。 |