“十二五”汽車及零部件制造創(chuàng)新項(xiàng)目揭曉

　　2009年3月，中國(guó)汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟在齊齊哈爾召開了中國(guó)汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟《“十二五”汽車制造裝備創(chuàng)新項(xiàng)目》征集啟動(dòng)會(huì)議。短短的半年多時(shí)間，即征集了39個(gè)項(xiàng)目。其中幾個(gè)項(xiàng)目具備世界汽車先進(jìn)制造技術(shù)頂級(jí)水平，是中國(guó)汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟應(yīng)對(duì)世界汽車綠色革命的第一份答案，具有鮮明的輕量化、環(huán)保、綠色制造等特點(diǎn)。

　　輕量化制造裝備

　　美日歐等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家通過多年的研究，對(duì)轎車工業(yè)提出了2010年達(dá)到100公里3升油耗的目標(biāo)。在降低油耗、減少排放的諸多措施當(dāng)中，減輕車身重量的對(duì)策得到汽車制造行業(yè)的廣泛重視。資料表明，轎車自重每減少100公斤，百公里油耗可降低0.4～1.0升，車重減輕10%最多可實(shí)現(xiàn)節(jié)油8%。減輕汽車自重以降低燃油消耗成為世界各大汽車生產(chǎn)廠家提高競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。我們收到的項(xiàng)目申請(qǐng)中，輕量化制造裝備是最大熱點(diǎn)之一，涉及的領(lǐng)域有：

　　一是激光拼焊板沖壓成形成套技術(shù)與裝備;二是高強(qiáng)度/超高強(qiáng)度鋼車身沖壓件冷、熱成形成套技術(shù)與裝備;三是內(nèi)高壓成形技術(shù)與裝備;四是鋁合金超塑成形技術(shù)與裝備。

　　其中，第四項(xiàng)鋁合金超塑成形技術(shù)與裝備在使用中，鋁質(zhì)零件減重效果可達(dá)30%～40%。每使用1公斤鋁，可使轎車在壽命期內(nèi)減少20公斤尾氣排放。同時(shí)，鋁是綠色環(huán)保材料，可循環(huán)回收。采用鋁所節(jié)省的能量是生產(chǎn)該零件所用原鋁耗能的6～12倍。

　　目前，幾乎所有北美、歐洲及日本的著名汽車制造商都在新車型上盡可能使用鋁合金材料。1999年，奧迪公司推出的A2車型，與相當(dāng)?shù)匿撡|(zhì)車型相比，減重43%;后來(lái)出現(xiàn)的AudiA8，通過激光焊和鉚接的方法把鋁合金鈑金件連接到鋁合金空間框架上，減重近50%。在福特公司，為紀(jì)念成立100周年生產(chǎn)的FordGT紀(jì)念車上，采用了全鋁結(jié)構(gòu)車身，而幾乎所有的覆蓋件都是用超塑性成形技術(shù)生產(chǎn)的。在歐洲，每輛轎車的輕合金用量已超過120公斤，占轎車自重的10%，在某些結(jié)構(gòu)部位呈現(xiàn)出“以鋁代鋼”的趨勢(shì)。用鋁合金板材代替鋼板制造汽車覆蓋件已是當(dāng)前汽車行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一，但是此種5083鋁合金板材只有少數(shù)國(guó)外公司能批量生產(chǎn)。

　　在我國(guó)，目前每輛汽車輕合金用量約為國(guó)外先進(jìn)水平的50%左右，而鋁合金精密塑性成形零件更少，只有國(guó)外的三分之一，與國(guó)外存在整體差距。表現(xiàn)為輕合金零部件品種少、質(zhì)量不能滿足使用要求，更重要的是我國(guó)尚未開發(fā)出輕合金近凈成形的專用裝備，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備均需要進(jìn)口，受制于人，已成為制約我國(guó)汽車制造技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。

　　為此，研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適合于先進(jìn)材料成形的工藝和裝備，形成鋁合金覆蓋件研究開發(fā)的技術(shù)平臺(tái)，是我國(guó)由汽車制造大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)槠囍圃鞆?qiáng)國(guó)的需要，更是節(jié)能減排、建設(shè)和諧社會(huì)、促進(jìn)全球健康發(fā)展的需要。

　　傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保制造裝備

　　在汽車產(chǎn)量超過1000萬(wàn)輛后，我國(guó)節(jié)能環(huán)保壓力越來(lái)越大。目前，我國(guó)汽車的汽油消費(fèi)量約占汽油生產(chǎn)量的86%，排放占大氣污染約24%，很快會(huì)上升至30%以上(目前西方國(guó)家占到了33%～34%)。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)路線分為新能源發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)路線又分為柴油化和小型化。令人十分高興的是，我們收到了這兩個(gè)路線的項(xiàng)目申請(qǐng)。

　　——電控共軌柴油噴射系統(tǒng)關(guān)鍵零部件制造裝備

　　柴油機(jī)比汽油機(jī)節(jié)約燃料三分之一以上，但傳統(tǒng)的機(jī)械控制式柴油機(jī)排放差，振動(dòng)、噪聲大。大多數(shù)跨國(guó)公司在上世紀(jì)90年代初開始投入巨資開發(fā)柴油機(jī)電控共軌燃油系統(tǒng)，該技術(shù)應(yīng)用于柴油機(jī)之后，大大降低了其振動(dòng)、噪音，同時(shí)也提高了排放和節(jié)能水平。90年代后期，電控共軌燃油系統(tǒng)開始在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家批量投放市場(chǎng)。由于其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展速度驚人。電控共軌燃油系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于商用車、轎車和客車上，成為汽車工業(yè)的一次革命性突破。

　　電控共軌噴油系統(tǒng)的機(jī)械部件有高壓供油泵、共軌和噴油器三大總成。在這些總成中，柱塞偶件、噴油嘴偶件、進(jìn)出油閥偶件、進(jìn)油計(jì)量或控制閥、噴油控制閥、噴油器體偶件、限流閥和壓力安全閥等部件都是配合要求極高的高精度偶件。不僅要求運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)靈活，而且要求間隙足夠小，使160～180MPa高壓油的泄露量盡可能小，起到高壓密封的作用。因而，對(duì)制造裝備的基本要求是各種微米-納米級(jí)精密機(jī)床，以及精密裝配和檢測(cè)裝備。

　　電控共軌系統(tǒng)的使用范圍除了汽車外，還包括各類軍車、艦船、農(nóng)機(jī)，長(zhǎng)期市場(chǎng)需求將達(dá)到1000萬(wàn)套以上，產(chǎn)業(yè)化合理規(guī)模不小于50萬(wàn)套。鑒于此，設(shè)計(jì)機(jī)械加工和裝配制造系統(tǒng)的基本要求是：精益、敏捷、柔性自動(dòng)線。因而制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝備的選購(gòu)和逐漸國(guó)產(chǎn)化是重大關(guān)鍵。

　　——具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的渦輪增壓器關(guān)鍵零部件制造裝備

　　小型化發(fā)動(dòng)機(jī)或成最實(shí)用的節(jié)能減排路線。在兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能方面，發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓技術(shù)較好地解決了這個(gè)問題。目前，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)的車型在1.8L及以上大排量汽車上比較常見;而在1.6L及以下小排量車型上，渦輪增壓“T”動(dòng)力轎車近來(lái)逐漸成為流行趨勢(shì)。今年上半年我國(guó)汽車業(yè)出現(xiàn)的“渦輪風(fēng)暴”，刮向了更為廣闊的小排量車型上，也使得渦輪增壓技術(shù)開始越來(lái)越“親民”。如，長(zhǎng)安、奇瑞等都在進(jìn)行小排量升功率戰(zhàn)略，擬以0.8T功率達(dá)到1.3L，1.0T功率達(dá)到1.8L，1.6T功率達(dá)到2.0L以上水平。

　　渦輪增壓技術(shù)正成為全球車輛發(fā)展的主流，歐洲更是領(lǐng)先全球。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2008年底，歐洲地區(qū)50%的車輛都使用了渦輪增壓技術(shù)。2008年全球渦輪增壓器產(chǎn)量1800萬(wàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)品牌僅100萬(wàn)左右。隨著節(jié)能減排的需求日益強(qiáng)烈，渦輪增壓器的應(yīng)用飛速增長(zhǎng)：柴油機(jī)渦輪增壓器年增長(zhǎng)率50%，汽油機(jī)渦輪增壓器年增長(zhǎng)率180%。

　　粉末注射成形的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子是渦輪增壓器的核心部件，在性能和經(jīng)濟(jì)性上均優(yōu)于鑄件，自主研發(fā)粉末注射成形渦輪轉(zhuǎn)子是推動(dòng)我國(guó)渦輪增壓器產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。

　　制造過程的綠色革命

　　金屬或陶瓷粉末注射成形技術(shù)結(jié)合了注塑工藝和粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是新興的凈成形制造技術(shù)，可以大批量經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)三維復(fù)雜形狀的零部件。

　　粉末注射成形關(guān)鍵汽車零部件在歐美汽車工業(yè)界已經(jīng)廣泛應(yīng)用，包括渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向葉片、同步器齒箍等。

　　生產(chǎn)這類產(chǎn)品的高性能注射機(jī)和脫脂燒結(jié)爐基本為歐美企業(yè)壟斷。世界粉末注射成形工藝發(fā)展極為迅速，2009年全球粉末注射成形產(chǎn)品突破10億美元，2004～2009年的平均年增長(zhǎng)率為8.4%。2008年世界金屬注射成形汽車零部件的年生產(chǎn)總量為1205.6噸，其中歐洲占50%，亞洲占28.2%，美洲占21.8%。亞洲部分的產(chǎn)品主要在日本、新加坡、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn)，中國(guó)大陸在關(guān)鍵汽車零部件的粉末注射成形產(chǎn)品上基本為零。按照目前粉末注射成形市場(chǎng)年增長(zhǎng)率10%計(jì)算，到2020年中國(guó)粉末注射成形產(chǎn)品將會(huì)達(dá)到9000噸/年(銷售額約人民幣68億元/年)，其中汽車零部件將會(huì)超過2500噸/年(銷售額約人民幣19億元/年)。若與機(jī)加工相比，粉末注射成形的平均成本節(jié)約率為20%，則到2020年每年節(jié)約成本約為人民幣14億元，從2009到2020年累計(jì)節(jié)約人民幣120億元;到2020年中國(guó)用于粉末注射成形的高性能注射機(jī)將達(dá)到1700多臺(tái)，連續(xù)脫脂燒結(jié)爐將達(dá)到270余臺(tái)(產(chǎn)能45噸/年)。按照目前進(jìn)口設(shè)備注射機(jī)50萬(wàn)元/臺(tái)的價(jià)格計(jì)算，連續(xù)燒結(jié)脫脂爐1500萬(wàn)元/臺(tái)，累計(jì)裝備進(jìn)口減免節(jié)約人民幣49億元。

　　載重汽車安全的護(hù)身符——具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器

　　發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是卡車的安全護(hù)身符，目前是歐美國(guó)家運(yùn)用在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的必需件。北美市場(chǎng)90%的重型卡車上，都裝有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到重型卡車的行車安全，并可有效地避免重型卡車因剎車發(fā)熱失效而造成的車禍。2004年歐洲汽車擁有量達(dá)到2.32億輛，公路交通死亡4.4萬(wàn)人，公路交通死亡人數(shù)/每萬(wàn)輛汽車擁有量=1.9人;美國(guó)汽車擁有量達(dá)到2.35億輛，公路交通死亡4.3萬(wàn)人，公路交通死亡人數(shù)/每萬(wàn)輛汽車擁有量=1.83人。我國(guó)公路交通死亡人數(shù)/汽車擁有量為歐美的16倍多!研究表明，如果不采取綜合治理措施，2015年前后我國(guó)車禍死亡人數(shù)有可能超過20萬(wàn)人/年，造成沉重的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

　　我國(guó)政府早已看到載重卡車安裝輔助制動(dòng)器的必要性，并于1999年頒布了有關(guān)載重卡車上輔助制動(dòng)(緩速器)的法規(guī)和條例，限定在兩年后實(shí)施。但由于技術(shù)不到位或價(jià)格太高，法規(guī)未能如期實(shí)施。

　　到目前為止，中國(guó)的絕大部分載重卡車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器，僅有排氣制動(dòng)(蝶閥)或?yàn)閯x車片/鼓冷卻的外加水箱與水管系統(tǒng)，整車的制動(dòng)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。由于行車制動(dòng)(摩擦式剎車)發(fā)熱失效而造成整車的車毀人亡事故常有發(fā)生。此外，頻繁更換行車制動(dòng)部件增加了車輛的維修費(fèi)用，降低了車輛的運(yùn)行效率。因此，中國(guó)載重卡車采用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器勢(shì)在必行。

　　本項(xiàng)目申報(bào)產(chǎn)品“集成在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的固鏈?zhǔn)桨l(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)”為國(guó)內(nèi)、外首創(chuàng)，因此無(wú)同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。項(xiàng)目完成后，我國(guó)載重卡車的安全性能將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，公路交通死亡大幅降低。如果在采取綜合治理措施后，我國(guó)公路交通死亡人數(shù)/汽車擁有量與美歐差距下降至8倍，則2015年前后我國(guó)車禍死亡人數(shù)有可能下降至10萬(wàn)人/年。

　　(本文節(jié)選自中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)裝備部部長(zhǎng)陳長(zhǎng)年所做報(bào)告)