文／孫華標(biāo)·上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司

肖軍·重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司

周琪琪·上海昌強(qiáng)電站配件有限公司

王以華·上海交通大學(xué)

鍛造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效途徑

文／孫華標(biāo)·上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司

肖軍·重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司

周琪琪·上海昌強(qiáng)電站配件有限公司

王以華·上海交通大學(xué)

鍛造行業(yè)經(jīng)過最近十多年的快速發(fā)展，現(xiàn)在產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩，就上海地區(qū)140多家的鍛造企業(yè)而言，盈利的只有一半左右，接近半數(shù)企業(yè)處于虧損狀態(tài)，個(gè)別企業(yè)甚至虧損數(shù)億元。因此，很多企業(yè)將轉(zhuǎn)型升級(jí)提到了議事日程上來，誰(shuí)先轉(zhuǎn)型升級(jí)誰(shuí)就贏得了先機(jī)，但也要注意絕不可亂轉(zhuǎn)型升級(jí)。本文總結(jié)了上海地區(qū)一些經(jīng)營(yíng)得比較好的鍛造企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，希望可以為即將要轉(zhuǎn)型升級(jí)的企業(yè)提供借鑒。

人無(wú)我有

多向模鍛是一種理想的精密優(yōu)質(zhì)、節(jié)能省材的鍛造技術(shù)，它既具有擠壓工藝在巨大三向壓應(yīng)力下塑性變形的優(yōu)點(diǎn)，又具有閉式模鍛的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有坯料形狀簡(jiǎn)單、制坯成本低、復(fù)雜零件可一次成形、工序少、火次少、可有效降低能耗和材料燒損的優(yōu)點(diǎn)，是大型、高性能和高價(jià)值復(fù)雜鍛件(如核電和超超臨界電站高溫高壓閥門閥體、火箭和魚雷殼體、導(dǎo)彈噴管、飛機(jī)起落架以及渦輪盤等）的理想鍛造工藝。而目前我國(guó)擁有多向模鍛液壓機(jī)的企業(yè)很少，上海地區(qū)也只有上海昌強(qiáng)電站配件有限公司有一臺(tái)6000t的多向模鍛液壓機(jī)。

上海昌強(qiáng)電站配件有限公司成立于2002年，他們自行設(shè)計(jì)制造的6000t多向模鍛液壓機(jī)主要用來生產(chǎn)特種電站配件、高壓容器。由于多向模鍛能夠制出空心大型閥體，產(chǎn)品纖維流線完整、質(zhì)量高，且因節(jié)材效果好而產(chǎn)品價(jià)格低，故而他們?cè)趪?guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中多次打敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。十多年來，依靠先進(jìn)的多向模鍛設(shè)備及工藝，他們積累了寶貴的多向模鍛經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)他們已決定在已有的基礎(chǔ)上要再上一層樓。

目前他們正在建造高端泵、閥國(guó)產(chǎn)化配套用36000t六工位重型鍛壓機(jī)組，該機(jī)組建成后他們將擁有大型整體模鍛閥體、三通產(chǎn)品15000t(1300件）的生產(chǎn)能力，且產(chǎn)品直徑突破1080mm，單件重量30t以上，可用于F92、F91等高合金材質(zhì)的生產(chǎn)。通過技術(shù)改造，企業(yè)裝備能力得到了提升，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，能耗也會(huì)進(jìn)一步降低，企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)大大增強(qiáng)。

該機(jī)組核心設(shè)備36000t多向模鍛液壓機(jī)(圖1）的主要參數(shù)：上缸壓力為18000t，為快鍛、壓制缸；左、右兩缸壓力各為18000t，為推制缸，左、右兩缸工作時(shí)同步推進(jìn)，所以壓機(jī)的最大工作壓力為36000t，自由鍛工作壓力為18000t；前、后兩缸為鎖模缸，通過機(jī)構(gòu)控制鎖緊力可達(dá)38000t；下缸為送料、出料缸。所有六個(gè)方向的缸與操作機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，達(dá)到“三向六工位”多向模鍛的功能。整套機(jī)組的自動(dòng)化程度高，所有操作僅需一人在控制室內(nèi)即可完成。

圖1 36000t多向模鍛液壓機(jī)外觀示意圖

此多向模鍛液壓機(jī)用作模鍛時(shí)，主要生產(chǎn)大型厚壁閥門、三通，鍛制一件產(chǎn)品全過程需要30min，而同類設(shè)備中美國(guó)CE公司(Combustion Engineering）的壓機(jī)則需要8h。該設(shè)備一次成形的大口徑厚壁管的最大尺寸規(guī)格可達(dá)φ1200mm×200mm×3000mm，尤其是針對(duì)高鎳基材料的鍛件，此設(shè)備可通過模套底部的刀口模連續(xù)擴(kuò)孔2～3次，從而使上缸的工作壓力達(dá)到54000t。一次擴(kuò)孔全程只需20min，沖孔過程只需2min左右，而行業(yè)內(nèi)自由鍛設(shè)備完成上述動(dòng)作最起碼需要4h。坯料的外形只需比成品多15mm的余量即可，內(nèi)孔則只需30mm的余量。

該設(shè)備在用作自由鍛時(shí)沖孔、擴(kuò)孔可一次完成，對(duì)產(chǎn)品數(shù)量少的大口徑鍛管來說，可大幅度提高其生產(chǎn)效率，并可徹底消除一般自由鍛沖孔產(chǎn)生的錯(cuò)位、折疊，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高成材率30%左右。因自由鍛沖孔會(huì)形成錯(cuò)位、折疊，并且高鎳基材料不能氣割，所以要多加30～50mm的余量，而一般鍛管壁厚為100～140mm。

如圖2所示，對(duì)于制造一件成品重量為5051kg的閥體來說，多向模鍛工藝相對(duì)于自由鍛工藝可節(jié)約金屬材料14122-6100＝8022kg，材料節(jié)約率為8022÷14122×100%＝56.8%，可節(jié)約能耗8022×0.4＝3208.8kg標(biāo)煤(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為0.4kg標(biāo)煤/1kg鍛件）。電站行業(yè)每年約需要閥門1000件左右，如這些閥門均采用多向模鍛工藝生產(chǎn)，將可節(jié)約超過8000t的鋼材，節(jié)約能耗超過3200t標(biāo)煤。

圖2 一個(gè)大型閥體的零件圖、多向模鍛件圖及自由鍛件圖

本設(shè)備適于制造大型空心鍛件(如閥體、三通、四通等）以及大型管件的沖孔、擴(kuò)孔一次成形。

人有我精

我國(guó)引進(jìn)的瑞士哈特貝爾熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線已有幾條，但從生產(chǎn)情況看都不如重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司與上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司引進(jìn)的俄羅斯熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線。

圖3 俄羅斯熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)的部分產(chǎn)品

2010年以來，重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司與上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司引進(jìn)的俄羅斯熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線的開機(jī)率從之前的不到40%提升到了65%以上，日生產(chǎn)量從之前的最高4萬(wàn)件提升到了7萬(wàn)件，廢品率從0.05%降低到了0.02%以內(nèi)，年產(chǎn)值從2010年的4000萬(wàn)元已提升到1億元，而員工人數(shù)并未增加，人均產(chǎn)值從200萬(wàn)元提升到了500萬(wàn)元以上。國(guó)內(nèi)同類型設(shè)備的月生產(chǎn)最高水平大致在40～50萬(wàn)件，世界范圍內(nèi)的月生產(chǎn)最高水平在60～70萬(wàn)件，而目前該條熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線的月產(chǎn)量通過設(shè)備后期的改進(jìn)已經(jīng)穩(wěn)定在100～120萬(wàn)件，大大超出了國(guó)內(nèi)外其他同類設(shè)備目前的月生產(chǎn)最高水平。該條熱鐓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)的部分產(chǎn)品如圖3所示。

上述這一切的實(shí)現(xiàn)要?dú)w功于重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司上海項(xiàng)目事業(yè)部?jī)?nèi)部的挖潛降耗，而這其中的關(guān)鍵就在于技術(shù)創(chuàng)新，做到精益求精。利用團(tuán)隊(duì)的力量，該事業(yè)部不斷做出各項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)及技術(shù)創(chuàng)新，不但提高了生產(chǎn)效率，降低了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，并且大大降低了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，為公司未來的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

近幾年來該事業(yè)部所做的技術(shù)改進(jìn)及技術(shù)創(chuàng)新主要有：

⑴機(jī)械手主體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，由以前的整體式改為組合式。高速熱鐓機(jī)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)高速鍛造，機(jī)械手的穩(wěn)定性是其中的關(guān)鍵。通過技術(shù)人員的不斷摸索和試驗(yàn)，他們最終將設(shè)備原廠設(shè)計(jì)的整體式逐步改為了組合式，這一改進(jìn)直接提升了10%以上的開機(jī)率，初步估算此項(xiàng)改進(jìn)節(jié)約的成本在5萬(wàn)元/月。

⑵使用創(chuàng)新型的加熱爐。研討訂制用于對(duì)φ25mm棒料進(jìn)行加熱的專用加熱爐，丟棄了原加熱爐的設(shè)計(jì)模式，采用“真三假四”的方案，既節(jié)省了電能消耗，又大大縮短了加熱時(shí)間，既提高了能效，又直接節(jié)省了加熱爐的制作成本，同時(shí)減少了棒料加熱后的氧化脫碳層，節(jié)省了原材料。目前加熱爐運(yùn)行狀況良好，此項(xiàng)改進(jìn)節(jié)約的成本在6萬(wàn)元/月左右。

⑶GF6-24231338產(chǎn)品(通用和福特共用的GF6車型中的一個(gè)變速箱齒輪）在高速熱鐓機(jī)上開發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了此類產(chǎn)品在高速熱鐓機(jī)上的鍛造生產(chǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)鍛造行業(yè)的空白。在高速熱鐓機(jī)上生產(chǎn)此類產(chǎn)品，生產(chǎn)效率的提高自不必說，僅料耗的節(jié)約便在200g/件左右，該產(chǎn)品的年產(chǎn)量為60萬(wàn)件左右，故此項(xiàng)改進(jìn)每年節(jié)約的鋼材在120t以上。

⑷1#預(yù)成形工位的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。ZS04-21、285E、1356、1338等型號(hào)的鍛件成形難度大，調(diào)試花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)；正常生產(chǎn)后，毛刺大、圓角大，常常有鍛件在后續(xù)因?yàn)榇竺潭倒せ虼髨A角而報(bào)廢，給生產(chǎn)提速及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能力帶來了負(fù)面影響。在進(jìn)行了1#預(yù)成形工位的試驗(yàn)后，達(dá)到了非常理想的效果，并在其他較為典型的型號(hào)上也進(jìn)行了推廣應(yīng)用。實(shí)施此項(xiàng)改進(jìn)后，不僅調(diào)試時(shí)間縮短、工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低、生產(chǎn)效率大大提高，且產(chǎn)品質(zhì)量情況有了質(zhì)的飛躍，模具壽命也得到了極大的提高。

⑸將機(jī)械手鎖緊機(jī)構(gòu)由手動(dòng)改為全自動(dòng)。這一改進(jìn)顛覆了設(shè)備的原設(shè)計(jì)方案，大大提升了生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，就連設(shè)備原廠家都對(duì)這一改進(jìn)不得不由衷佩服。

上述僅是幾個(gè)典型的技術(shù)改進(jìn)及技術(shù)創(chuàng)新案例，其他的還有如1#鐓粗下模改為鑲嵌合金式，固定刀口改為組合式，507.3、331A、315C、507B等大料芯產(chǎn)品開發(fā)成功，改進(jìn)模具氮化工藝及提高模具壽命等，在此就不一一列舉了。

一直在改進(jìn)，一直在創(chuàng)新，一直在求精，這是重慶長(zhǎng)江軸承股份有限公司上海項(xiàng)目事業(yè)部孜孜不倦的追求，是他們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境下做出的強(qiáng)有力的回應(yīng)。

■ 表1 轎車輸出軸常規(guī)生產(chǎn)方式與自動(dòng)線生產(chǎn)方式的比較

圖4 三銷套、外星輪鍛件

圖5 轎車變速箱里的軸類冷鍛件

圖6 五工位自動(dòng)冷擠壓機(jī)的模架及模具

人精我新

隨著汽車工業(yè)的大發(fā)展，汽車上關(guān)鍵零部件的精密化要求不斷提升，但形成規(guī)?；⒋笈可a(chǎn)的精密鍛件生產(chǎn)線卻比較少見。上海納鐵福傳動(dòng)軸有限公司在2000年花近1億元引進(jìn)了德國(guó)舒勒公司的16000kN Forgemaster壓力機(jī)生產(chǎn)線，專用于外星輪、三銷套(圖4）溫鍛后的精密冷整形。外星輪精鍛件內(nèi)球面和滾道僅需一道磨削加工，磨削余量小于0.3mm。2002年初投產(chǎn)，生產(chǎn)效率為25件/min，年產(chǎn)300萬(wàn)件，投產(chǎn)幾年來經(jīng)濟(jì)效益突顯，現(xiàn)已經(jīng)建成第二條精鍛線。若干年來兩條生產(chǎn)線都是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，但產(chǎn)品仍供不應(yīng)求，故此上海納鐵福傳動(dòng)軸有限公司又在武漢等地?cái)U(kuò)建了新廠。

上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司原有10多臺(tái)200～630t的冷擠壓機(jī)，專為上汽等生產(chǎn)轎車變速箱里的軸類零件(圖5）。1根軸需用5個(gè)工步冷擠壓，這樣就需要5臺(tái)冷擠壓機(jī)。為了提高冷擠件的精度和生產(chǎn)效率，上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司從臺(tái)灣金豐集團(tuán)引進(jìn)了一臺(tái)1000t肘桿式五工位自動(dòng)冷擠壓機(jī)組成了一條自動(dòng)化冷鍛生產(chǎn)線，自動(dòng)取、送料的步進(jìn)梁購(gòu)自韓國(guó)。五工位自動(dòng)冷擠壓機(jī)的模架及模具如圖6所示。

該自動(dòng)化冷鍛生產(chǎn)線只需1名操作人員，工作過程是首先檢查此自動(dòng)化生產(chǎn)線，接著開啟自動(dòng)化生產(chǎn)線，然后將收件箱放在自動(dòng)收料裝置處，再將裝滿料的坯料箱放置在自動(dòng)加料裝置處，之后的時(shí)間里操作人員隨時(shí)查看生產(chǎn)線的運(yùn)行情況，料不足時(shí)更換料箱，提供收件箱并將裝滿件的收件箱運(yùn)到成品區(qū)，整個(gè)生產(chǎn)過程節(jié)省人力、物力、財(cái)力，環(huán)境友好，生產(chǎn)效率極高。轎車輸出軸常規(guī)生產(chǎn)方式與自動(dòng)線生產(chǎn)方式的比較見表1。

結(jié)束語(yǔ)

上海已有幾家鍛造企業(yè)在謀劃轉(zhuǎn)型發(fā)展，上海保捷汽車零部件鍛壓有限公司已經(jīng)預(yù)算了2.75億元，計(jì)劃分別從德國(guó)舒勒公司和日本小松公司進(jìn)口3條精鍛生產(chǎn)線。企業(yè)謀劃轉(zhuǎn)型發(fā)展只要結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際情況和市場(chǎng)需求，把握好“人無(wú)我有、人有我精、人精我新”的原則，就一定能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的大潮中主沉浮、孕成功！