輕量化、環(huán)保、綠色成為“十二五”汽車制造裝備創(chuàng)新特點(diǎn)

時(shí)間:2009-12-21

來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語:“十二五”汽車制造裝備創(chuàng)新項(xiàng)目具備世界汽車先進(jìn)制造技術(shù)頂級水平,具有鮮明的輕量化、環(huán)保、綠色制造等特點(diǎn),輕量化制造裝備傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保制造裝備制造過程的綠色革命。

      2009年3月,中國汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟在齊齊哈爾召開了中國汽車制造裝備創(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)目具備世界先進(jìn)制造技術(shù)頂級水平,是中國汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟應(yīng)對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)國家通過多年的研究,對轎車工業(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)廠家提高競爭能力的關(guān)鍵。我們收到的項(xiàng)目申請中,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。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)展趨勢之一,但是此種5083鋁合金板材只有少數(shù)國外公司能批量生產(chǎn)。 
     在我國,目前每輛汽車輕合金用量約為國外先進(jìn)水平的50%左右,而鋁合金精密塑性成形零件更少,只有國外的三分之一,與國外存在整體差距。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),是我國由汽車制造大國轉(zhuǎn)變?yōu)槠囍圃鞆?qiáng)國的需要,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1000萬輛后,我國節(jié)能環(huán)保壓力越來越大。目前,我國汽車的汽油消費(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。 
     ——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)國家批量投放市場。由于其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢,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,對制造裝備的基本要求是各種微米-納米級精密機(jī)床,以及精密裝配和檢測裝備。 
     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),長期市場需求將達(dá)到1000萬套以上,產(chǎn)業(yè)化合理規(guī)模不小于50萬套。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)、裝備的選購和逐漸國產(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,在國內(nèi)市場上應(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)力轎車近來逐漸成為流行趨勢。今年上半年我國汽車業(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)開始越來越“親民”。如,長安、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1800萬臺(tái),國產(chǎn)品牌僅100萬左右。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:柴油機(jī)渦輪增壓器年增長率50%,汽油機(jī)渦輪增壓器年增長率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、中國臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn),中國大陸在關(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年增長率10%計(jì)算,到2020年中國粉末注射成形產(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)50萬元/臺(tái)的價(jià)格計(jì)算,連續(xù)燒結(jié)脫脂爐1500萬元/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4.4萬人,公路交通死亡人數(shù)/每萬輛汽車擁有量=1.9人;美國汽車擁有量達(dá)到2.35億輛,公路交通死亡4.3萬人,公路交通死亡人數(shù)/每萬輛汽車擁有量=1.83人。我國公路交通死亡人數(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年前后我國車禍死亡人數(shù)有可能超過20萬人/年,造成沉重的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
    我國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,中國載重卡車采用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器勢在必行。
    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)”為國內(nèi)、外首創(chuàng),因此無同類產(chǎn)品競爭。項(xiàng)目完成后,我國載重卡車的安全性能將達(dá)到國際先進(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年前后我國車禍死亡人數(shù)有可能下降至10萬人/年。 

1.“低碳經(jīng)濟(jì)專題”

2.“天然氣周刊”

3.“汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)平臺(tái)”

4.“機(jī)床產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)”

5.“丹佛斯招聘”

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