汽车关键零部件制造需要具有核心技术的智能装备支撑——2012汽车变速器先进制造技术及装备国际研讨会纪实

本刊记者/Reporter 汪艺/WANG YI

针对汽车产业对先进制造装备的需求，根据汽车产业自身与机床等相关行业沟通协调发展的要求，尤其是为了提高我国汽车高端装备制造业的自主制造能力，中国汽车工程学会于2012年6月13-14日在“2012中国上海国际汽车零部件、制造设备及售后服务展览会 ”（China Auto Parts and Service Show 2012）期间举办了“2012汽车变速器先进制造技术及装备国际研讨会”。会议由中国汽车工程学会副秘书长韩镭先生主持。

上海市经信委装备产业处副处长刘建华

会议开始上海市经信委装备产业处副处长刘建华先生介绍了“十二五”期间上海市装备产业的指导思想、基本原则、发展方向以及汽车产业的发展目标，预测了今年上海市装备产业的总体形势和汽车产业的发展方向并指出“装备制造业的发展对汽车行业的发展有着重要的推动作用”。接下来中国国际贸易促进委员会上海市分会副秘书长、上海市国际展览有限公司总裁顾春霆先生对大家来参加会议和参观展会表示欢迎。

中国汽车工程学会副秘书长韩镭

前来参加会议的嘉宾还有东风汽车有限公司制造规划总部部长徐卫先生、曲阜金皇活塞股份有限公司副董事长宋文启先生、中国机械通用零部件工业协会齿轮分会秘书长明翠新女士。来自机械科学研究总院、三一集团有限公司、肯纳飞硕金属（上海）有限公司等单位的10位专家做了主题演讲。参加会议的代表有中国第一汽车集团股份有限公司、东风汽车有限公司、长城汽车股份有限公司、浙江吉利汽车研究院有限公司、航天部十一所、西安航天远征流体控制股份有限公司、采埃孚中国投资有限公司等汽车整车及零部件制造企业、机床制造企业、专用刀具供应商、科研院所及多家媒体的记者共计100余人参加了会议。

上海市国际展览有限公司总裁顾春霆

中国汽车工程学会副秘书长韩镭说：“已连续3年居全球新车生产量首位的中国，汽车装备的进口量也是世界第一的，70%以上的关键设备仍然需要进口，从某种程度上大大影响了中国汽车产业的自主创新能力”。他以中国济南机床厂的自动锻压生产线中标美国福特汽车公司生产线为例指出，汽车产业的自主创新从根本上说要在制造环节上也具有自主研发、制造和创新能力。

机械科学研究总院资深顾问陈长年先生的演讲题目：汽车自动变速器典型零部件先进制造技术。他指出：具有感知、分析、推理、决策、控制功能的智能制造装备，是高端装备的核心，是制造装备的前沿和制造业的基础。他预计未来5～10年智能制造装备产业将获得高速成长，未来5年可实现年平均25%以上的复合增长率。陈长年先生从自动变速器壳体加工、变速器齿轮加工、强力珩齿工艺在轿车工业的应用、变速器专用齿轮的制造技术、CVT锥轮盘加工（高硬度材料）、金属带制造、电磁阀细长孔加工、AT离合器毂加工、自动变速器柔性自动装配和检测设备以及自动变速器实验设备等方面介绍了汽车自动变速器典型零部件加工的先进制造技术。

机械科学研究总院资深顾问陈长年

三一集团有限公司副总经理李小青

三一集团有限公司副总经理李小青先生的演讲题目：自动化装备和数字化工厂在汽车零部件制造中的应用。李总介绍了三一精机规划实施的一个行星减速机的自动化工厂。该生产线有以下特点：产能大——行星减速机年产能力21万台；品种多——生产线零件包括齿轮、齿轮轴、行星架、壳体类等共32个品种；工艺全——从毛坯进厂开始到加工、热处理、装配、仓储、最后成品出厂；自动化物流——按工艺流程全部实现了自动化物流及多品种零件共线加工；在线检测——加工区域全部实现了在线检测，实现了无人化工厂；集中控制——实现了所有加工、检测在中央控制室的集中控制。三一精机数字化工厂概念包括工艺数字化仿真和数字化车间建设两个方面。到目前为止，三一精机已规划建设了油缸、减速机、回转支承、液压泵、柴油发动机等5大生产线。三一精机通过在高档数控机床开发和数字化工厂建设方面的积累和沉淀，已经掌握了自动化加工设备组线技术及数字化工厂仿真、控制技术。三一精机将与国内整车厂、零部件配套厂家一道，开拓思路、打破技术恐惧、打破行业垄断，为提升民族品牌、提升民族产品竞争力做出应有贡献。

肯纳飞硕金属（上海）有限公司先进工艺部项目部经理陈伟明先生的演讲题目：变速箱壳体零件高效加工中的刀具使用。变速箱壳体零件内部有大量孔隙，根据这个特点，肯纳公司提供了一些相关技术：（1）热胀刀柄。这种刀柄由于没有夹持的零件，所以特别适合高速加工，并且刀具的装夹时间只需要60 s。能够夹持不同类型的刀具，夹持力高于普通弹簧夹持等方式的20%。采用耐高温材料，使用寿命长，结构简单，价格上也非常有优势。（2）在铝合金加工中大量使用的面铣刀，刀体采用两种不同的材料，主体是铝合金，可以降低刀具重量。刀具带有动平衡螺栓，内部还有内冷气孔。（3）复合刀具。由于铝合金壳体形状的复杂性，因此在其加工中有效加工时间常常只占30%，因此肯纳公司提供了很多复合类刀具，比如：刀具由两部分或3部分组成，刀具后端用于调整机床主轴跳动，前端焊接PCD刀具；刀具集合2个或3个不同的槽形等。（4）冷却液对铝合金的加工很重要，首先冷却液可以提高排屑，其次冷却液的浓度对铝合金表面质量也会产生影响。根据肯纳公司以上及其他适合变速器壳体零件加工的刀具，陈经理介绍了很多变速器加工专用刀具的使用。如果大量采用复合刀具，可大大减少换刀时间，并且可以相应减少刀具的费用。

肯纳飞硕金属（上海）有限公司先进工艺部项目部经理陈伟明

北京绅名嘉业国际贸易有限公司总经理李红岩先生介绍说，绅名嘉业成立于2004年，是一家主要从事韩国斗山数控机床、机床自动化应用、汽车关键部件装配线销售和服务的专业化公司。连续几年销售业绩都在400台以上，累计在中国销售了2 000台以上的斗山机床。代理销售的汽车关键零部件装配线主要有汽车发动机、变速器、制动器、减震器和转向器的装配生产线，并在工程机械油缸装配线方面有很多成功的案例。

北京绅名嘉业国际贸易有限公司总经理李红岩

随后李总具体介绍了5MT变速器装配线、5AT变速器、6MT变速器、6AT变速器、8AT变速器、CVT变速器、DCT变速器装配线的情况。

DMG中国区关键客户经理丁志宏先生介绍了DMG变速器先进制造技术。丁总介绍说机床行业是一个夕阳产业，但是涉及到生活中的方方面面。DMG隶属于吉特迈集团，集团非常关注世界先进厂家的前沿技术及发展方向。集团目前考虑的是动力总成的相关设备会不会淘汰，因此目前集团非常关注电动汽车、风能和太阳能产品及发展趋势。产品方面，从整个使用周期替用户考虑，包括培训、测试单元等，让用户无忧使用。在机床销售方面，提供图纸和虚拟加工等的总体解决方案，目前虚拟加工已经能够达到和真实加工几乎一样的效果，节省了很多成本。另外DMG设有二手机床部，旧机床可以回卖给DMG，DMG将导轨、数控系统等全部更换，由于床身经过几年的自然时效，使得更新后的机床比新机床具有更好的稳定性，因此受到很多客户的青睐。

DMG 中国区关键客户经理丁志宏

变速箱不是任何一个厂家一开始接触就可以做的零件，为了提高这个壳体件的加工效率，就要提高进给量，这就要求卡具更紧，导致释放的应力很大。在这个零件的加工中，不仅要看设备，还要看卡具的有限元分析，这个有限元分析决定了加工时受力点是否合理，这是必须的关注点之一。DMG在中国已经提供了多条变速箱的生产线。DMG力争提供给客户精度和精度保持性都很高的产品，使客户以后还有技术上的发展空间。

天津天海同步科技股份有限公司传动研究所所长邓中原先生介绍说天海自主设计并建造完成了年产35万套行星排生产线，占地1 634 m2，共计8条生产线：行星轮热处理前生产线、内齿圈热前生产线、离合器毂和行星架生产线、太阳轮热前生产线、行星轮和太阳轮磨齿生产线、外圆和内孔热后磨削及压装件精车生产线、总成清洗压装及电子束焊接生产线、自主开发的行星排装配线。生产线特点：数字化管理；自动监测；恒温无尘的产品装配线；攻克“多工序电子束焊接、探伤工艺”技术难点从而保证了焊接质量；采用公司拥有发明专利的“差滚技术”加工内斜齿圈；采用国外进口设备对齿圈的变形进行分析、分选、校正控制齿圈的圆度；申请了专利的内齿检查仪。

天津天海同步科技股份有限公司传动研究所所长邓中原

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所研究员李玉敏先生

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所研究员李玉敏先生的演讲题目：工业网络技术在汽车行业装备生产线上的应用。现场总线是应用于生产现场，连接控制系统中现场装置的双向数字通讯网络系统，应用网络通信技术将控制、测量与执行设备集成于一体，是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，与传统控制系统相比，具有许多优势：有效提高系统的测量和控制精度；数据传输可靠、信息响应快速、抗干扰能力增强；具有自动诊断、故障显示功能；总线节点具有良好的防护等级，可以直接安装于工业现场；系统设计调试更加灵活方便、控制性能大幅度提高；系统综合成本大幅度减少。上世纪80年代很多种工业通信网络现场总线纷纷进入中国，经过这些年的使用，提出将众多总线统一标准的需求，但是无法做到统一。不过李总告诉我们虽然不能统一，但是已经做到不同总线间的兼容和互操作，可以放心使用。

基于上述特点在汽车产业中应用现场总线，将大大推进设备的技术升级，为企业经营管理信息化，控制系统智能化奠定良好的基础。研究所已经从事了在汽车行业现场总线的推广工作，并且起到一定作用，比如CAN总线在汽车变速器加工中就起到以下作用：可以共享车上传感器，实现资源共享，为以后系统扩展做好准备；通过数据共享和系统的协调控制，提高车辆起步和换档时的换档品质等。

山东大学材料科学与工程学院副教授刘如伟先生的演讲题目：变速器齿轮抛喷丸强化工艺与技术。抛丸、喷丸强化工艺是采用对齿轮零部件表面进行处理，使其表面形变强化形成残余压应力，改善和提高零部件表面性能，表面微裂纹首先需要抵消压应力层的表面压应力，才会形成破坏性裂纹，从而增加疲劳强度和提高材料的耐蚀性能。由于抛丸可以提高弯曲疲劳与接触疲劳强度，因此在变速器齿轮这一传递功率和运动的重要部件加工中经常用到这项技术。

山东大学材料科学与工程学院副教授刘如伟

抛喷丸前做到：抛喷丸部分应无油脂、污垢、油、腐蚀部分；完成所有的热处理工序，并达到要求的力学性能指标；应提前完成倒角加工、去毛刺、磨圆边角，抛喷丸部分须完成机加工；磁粉检测、荧光渗透检测、超声波或其他缺陷及裂纹检测尽量提前完成。并介绍了抛喷丸过程、后期处理需要注意的问题。 刘教授特别提到：（1）在国外对齿轮的表面残余压应力为800～1 200 MPa，单纯渗碳很难满足要求，采用一次喷丸，达到500～700 MPa，两次喷丸达到860～1 100 MPa；（2）齿轮经过化学热处理后，表面硬度多数已达到58～62 HRC，有些厂家采用的高碳铸钢丸弹丸硬度多数为40-45 HRC达不到加工要求，应该采用接近或等于表面硬度的54～58 HRC钝化高碳钢丝切丸弹丸；（3）为了确保齿轮的根部得到强化，应确保弹丸直径小于齿根半径的一半；（4）要达到100%的覆盖率；（5）二次喷丸指首先采用高强度喷丸获得一定深度的表面硬化层，再采用低强度抛丸使表面残余应力得到提高，并改善表面粗糙度，二次喷丸技术将难以避免地应用到齿轮零件上；（6）抛喷丸强度越大，产生的压应力也越大，但强度并不是越高越好，对于任何一种材料或零件而言，都存在一个适宜的抛喷丸强度范围；（7）ERVIN抛喷丸模拟试验机测定喷丸强度。

北京机械工业自动化研究所副总工程师朱晓民先生的演讲题目：汽车变速器试验技术及装备。汽车变速器是汽车的关键部件，其性能和质量直接影响整车的性能和质量。汽车变速器试验技术和相关试验设备对汽车变速器产品开发和生产不可或缺。这方面国外技术先进、设备完善，而国内起步较晚，在技术和装备上都有一定差距，特别是在自动变速器试验技术及装备方面差距较大。主要向着多功能、高性能、柔性化、自动化、智能化、信息化方向发展。

北京机械工业自动化研究所副总工程师朱晓民

朱总介绍了汽车变速器总成全性能（寿命）试验、自动变速器总成工况模拟耐久试验台、双离合器试验、硬件在环（HIL）试验、汽车变速器交检试验等应起到的功能和具体实例。并介绍了两款汽车变速器总成试验分析仪器：用于交检试验的爱欧尔分析仪（eol-ANALYSER）；用于耐久性试验的德尔塔分析仪（delta-ANALYSER）。

南京科润工业介质有限公司技术主管赵晓博女士演讲的题目：CVT带轮轴淬火变形的控制。南京科润致力于为工业领域提供专业加工介质，是一家集研发、生产销售及技术支持为一体的国家级高新技术企业，建有企业博士后流动工作站。

南京科润工业介质有限公司技术主管赵晓博女士

CVT无级变速器主要由主、被动带轮、带轮轴及金属带构成。带轮轴结构复杂，变形控制难度大。赵主管主要介绍了影响CVT带轮轴变形量的因素，尤其是淬火介质对变形量的影响，以及分别采用某国外品牌分级淬火油（简称A油）和科润等温分级淬火油KR4288对其进行的淬火试验。

在其加工工艺中，正火、锻造/车加工、渗碳工艺、淬火是影响变形的主要过程。为了获得伪共析组织，防止变形不均，采用正火液，正火效果良好。由于形状复杂，加工应力不可忽视，采用去应力退火消除应力，保证工件精密度。在满足渗碳层深、性能要求的条件下，建议采用较低的渗碳加热温度和淬火温度，有利于减小变形量。

赵主管介绍说，在相同的实验工艺下，KR4288所处理的工件硬度、组织均合格，心部硬度平均值为34.8 HRC，变形量均控制在10丝以内，比A油好很多。这是由于KR4288较A油粘度提高、冷速提高、特性温度提高，蒸汽膜阶段缩短；淬火时，KR4288可以迅速进入对流阶段，保证了高检高温阶段迅速冷却，大大降低了热应力导致的变形；同时，慢的低温冷速保证了马氏体组织的缓慢转变，降低了组织应力导致的变形。并得出以下结论：（1）对CVT带轮轴需从正火、锻造、工艺等多方面进行变形控制；（2）CVT带轮轴热处理淬火时，应选择高温冷速适中、低温冷速缓慢、粘度较大的淬火介质KR4288，配置良好的搅拌和冷却循环系统，严格控制淬火介质中的杂质尤其是水分，能够很好地满足CVT带轮轴热处理淬火的需要。

研讨会结束后，会议代表参观了“2012中国上海国际汽车零部件、制造设备及售后服务展览会 ”（China Auto Parts and Service Show 2012）。