提到中國的獨立發(fā)動機制造商,業(yè)界第一個就會想到玉柴。
這不僅僅是因其銷量多年雄據(jù)行業(yè)前三甲，更在于，玉柴多年來心無旁騖地在內(nèi)燃機領域精耕細作，集所有精力于產(chǎn)品的升級與創(chuàng)新;玉柴發(fā)動機在性能、可靠性、性價比等方面，擁有著獨特的競爭優(yōu)勢。
蕪湖玉柴聯(lián)合動力股份有限公司(以下簡稱聯(lián)合動力)是由玉柴、中集、奇瑞三家于2009年成立的合資企業(yè)，成立之初企業(yè)的定位就是要集合三方的技術(shù)優(yōu)勢，市場資源以及品牌影響力，在重卡中高端內(nèi)燃機領域取得一席之地。
高舉高打
聯(lián)合動力誕生之時，正值重卡市場處于最巔峰時刻，市場容量超百萬臺。在重卡領域，大排量和大功率已是行業(yè)趨勢。為了有別于玉柴現(xiàn)有的產(chǎn)品，聯(lián)合動力以K系列搶占高端市場。因此聯(lián)合動力的產(chǎn)能規(guī)劃、設備配置都是一流的，用聯(lián)合動力總經(jīng)理助理陳貽云的話來說，工廠是在用別人家的檢測設備來在做生產(chǎn)制造。
目前玉柴聯(lián)合動力出廠試驗判定合格的技術(shù)數(shù)據(jù)量為58個參數(shù)，而國內(nèi)外一般僅設定6個參數(shù)。其發(fā)動機出廠試驗的負載情況完全與整車狀態(tài)相同，如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、瞬態(tài)加速響應、機械效率、一致性頻譜分析。2015年，聯(lián)合動力再次蟬聯(lián)第八屆中國國際卡車節(jié)油冠軍，這已是公司連續(xù)三年獲此殊榮。
但好景不長，自2011年市場急劇萎縮，跌至80萬輛級，2015年更被業(yè)內(nèi)稱之為“滑鐵盧”式下滑，已跌破60萬輛。“我們確實做出了精品，但卻生不逢時。在當前形勢下，用戶更看重價格、性價比。”陳貽云坦誠，“聯(lián)合動力面臨的最大問題是：如何在殘酷的競爭中生存?如何在保質(zhì)的前提下降低成本，實現(xiàn)好而不貴。”
針對于此，聯(lián)合動力給出了應對之策:首先在銷售策略上避免單一強調(diào)聯(lián)合動力品牌，品牌影響力直接關系到產(chǎn)品價位;其次在采購體系上并入玉柴大體系，攤薄成本;最后就是在要內(nèi)部“挖潛”上下功夫，優(yōu)化現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。如果說前兩者是戰(zhàn)略上的變革，那么后者則是聯(lián)合動力內(nèi)部所有流程的再梳理，關系到工廠內(nèi)所有的環(huán)節(jié)，可謂是個大工程。
有力保障
聯(lián)合動力制造部機加總師黃登華介紹，公司主導產(chǎn)品YC6K 系列發(fā)動機，以世界最新發(fā)動機為基礎自主開發(fā)，集成了當今世界最新技術(shù)成果，擁有30 多項技術(shù)發(fā)明專利。獨創(chuàng)性引入精確燃燒和電子控制技術(shù)，實現(xiàn)更少油耗和更低排放;發(fā)動機逆向橫流冷卻技術(shù)和高強度材料的成功創(chuàng)新運用，大幅度提高了發(fā)動機使用壽命，排放可滿足歐Ⅵ標準，其最低油耗、額定點油耗比世界先進水平低5%～8%。
圖1.聯(lián)合動力制造部機加總師黃登華介紹說，聯(lián)合動力的6K產(chǎn)品具有獨特的高效逆向冷卻技術(shù)，當冷卻液從缸蓋流入缸體冷時，發(fā)動機要承受高達220帕的爆發(fā)壓力，這對發(fā)動機可靠性提出了嚴苛的要求。
卓越的性能來自于材料以及加工手段的保障。6K產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)件比如缸體、缸蓋等主要結(jié)構(gòu)件采用了高強度蠕墨鑄鐵材料，組織是介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間的中間狀態(tài)，所以強度和韌性也介于兩者之間，同時具備球墨鑄鐵的耐用性與灰口鑄鐵的耐熱性。蠕墨鑄鐵其高溫強度、熱疲勞性能和剛度卻比灰鑄鐵高接近一倍。因此，采用蠕墨鑄鐵可制造出重量更輕、壁厚更薄、燃料能效比更高的發(fā)動機。一臺裝配好的蠕墨鑄鐵發(fā)動機的重量比傳統(tǒng)發(fā)動機重量減少15%。
黃登華進一步介紹說，聯(lián)合動力的6K產(chǎn)品具有獨特的高效逆向冷卻技術(shù)，當冷卻液從缸蓋流入缸體冷時，流速快、冷卻時間短，使得噴油器安裝區(qū)域溫度較傳統(tǒng)柴油機降低約15度，發(fā)動機要承受高達220帕的爆發(fā)壓力，這對發(fā)動機可靠性提出了嚴苛的要求。
此外由于6K系列產(chǎn)品采用集成式整體缸蓋，氣缸蓋集成進氣管，發(fā)動機結(jié)構(gòu)更加緊湊，這對進氣管部位的加工提出了更高的要求。
聯(lián)臺動力的生產(chǎn)線以綠色制造和零缺陷為根本目的，其主要關鍵件全部與國際知名品牌合作，如起動機、電機、高壓噴射系統(tǒng)與德國博世合作;活塞部件與德國馬勒、美國輝門合作;缸內(nèi)制動與美國皆可博合作;轉(zhuǎn)向泵與ZF、刀具與瓦爾特合作。這些先進的制造和檢測裝備，輔以智能化的質(zhì)量控制系統(tǒng)，使每道工序每個產(chǎn)品特性準確一致，確保了發(fā)動機的高品質(zhì)。目前聯(lián)合動力產(chǎn)品平均故障間隔里程是10萬km，遠遠高于國內(nèi)其他品牌。
要保障產(chǎn)品的高品質(zhì)，上述這些都不是聯(lián)合動力壓縮成本的入手點，為此公司高層希望制造部能在加工過程中進行優(yōu)化，以提高生產(chǎn)的效率。
成本“堅冰”
發(fā)動機制造業(yè)一個明顯的走向就是采用高速加工技術(shù)來提高效率,縮短交貨時間,降低生產(chǎn)成本。
發(fā)動機是汽車的核心零部件，結(jié)構(gòu)復雜且制造水平高，尤其是發(fā)動機上曲軸孔、凸輪軸孔、座圈底孔、燃燒室面等關鍵部分及關鍵工序精度要求高。而缸體又是發(fā)動機的主要基礎件，缸體的許多平面和孔均是其他零件的裝配基準，其質(zhì)量直接影響到發(fā)動機的裝配精度和可靠性以及使用性能，所以對缸體的加工要求非常高，加工難度大。這些對刀具材料以及刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)等都提出了新的、更高的要求。
圖2. 缸體是發(fā)動機的主要基礎件，缸體的許多平面和孔均是其他零件的裝配基準，其質(zhì)量直接影響到發(fā)動機的裝配精度和可靠性以及使用性能，所以對缸體的加工要求非常高，加工難度大。
黃登華介紹說，聯(lián)合動力在2011年投產(chǎn)之時采用的所有進口刀具均為德國瓦爾特的產(chǎn)品，原因無他，玉柴總部重機廠所有的刀具也是由瓦爾特總包提供的，而重機廠對瓦爾特的評價非常不錯。
但畢竟兩者的產(chǎn)品有差距，比如由于聯(lián)合動力采用高強度蠕墨鑄鐵材料，在給發(fā)動機零件帶來一系列優(yōu)異性能的同時，也給刀具加工帶來了極大挑戰(zhàn)。
如蠕墨鑄鐵加工過程中，產(chǎn)生的切削熱積聚在工件中，加劇刀具磨損;且零件容易與刀具切削刃發(fā)生粘結(jié)作用;其強度較高，因此一般要比灰鐵加工高30%左右的切削功率。由于上述原因，用于切削蠕墨鑄鐵的刀具壽命通常只有切削灰鑄鐵刀具壽命的一半，或者更低。
此外利用常規(guī)工藝加工蠕墨鑄鐵時，必須采用較低的切削速度，因此可能需要花費比切削灰鑄鐵幾乎長三倍的加工時間。
如何延長刀具的壽命周期。黃登華在合作伙伴瓦爾特工程師的推薦下采用了瓦爾特-蒂泰克斯X.treme 和XD系列產(chǎn)品，主要型號有A6994TFP-10，A6785TFP-10，A6585TFT-4;A6885TFP-8以及非標定制的3A6685C82480700。
圖3.在合作伙伴瓦爾特工程師的推薦下，黃登華總師采用了瓦爾特-蒂泰克斯XD系列產(chǎn)品。
為了滿足現(xiàn)代機床的效率要求，XD鉆頭擁有4個刃帶，確保了最高質(zhì)量的鉆孔，并且與單刃槍鉆相比生產(chǎn)效率提高達10倍。且由于在鉆孔時無需退刀，該鉆頭可在鉆深較大時確保鉆孔工藝的可靠性和加工生產(chǎn)效率。黃登華說，瓦爾特鉸孔鉸刀的速度效率非常不錯，進給速度達到40~50m/min依舊還能平穩(wěn)加工，而其他刀具速度只能達到30以下。
據(jù)統(tǒng)計，用瓦爾特一把鉸刀能加工90個工件，每個工件上面有3個孔，深為800mm，因此一把刀的壽命在聯(lián)合動力的使用壽命是270個孔加工。
“一把刀可以加工90件，效率遠超行業(yè)內(nèi)平均水平。”黃登華強調(diào)，這個數(shù)據(jù)是他們經(jīng)過長時間摸索，不斷排查，最后確認的數(shù)據(jù)。“最難得的是瓦爾特刀具產(chǎn)品的一致性非常好。不至于一只做很多臺，下一只做了幾臺就斷掉了，讓我們用著很放心。”效率、質(zhì)量，穩(wěn)定性是內(nèi)燃機加工企業(yè)選擇刀具的三大因素，而這些恰恰是瓦爾特技術(shù)的競爭優(yōu)勢所在。
在聯(lián)合動力內(nèi)部還有斷刀監(jiān)測手段，主要是增加引孔刀斷刀保護功能，防止引孔加工異常導致深孔加工造型的破壞。
讓黃登華更驚喜的是，在精鏜缸體加工環(huán)槽過程中，他們自創(chuàng)了一種新的加工方式。
具體來說就是加工過程中，一般采用兩把刀具——較短的引導刀和較長的精加工刀具，也可用復合刀具加工軸承端面，刀具的展開可通過離心力、冷卻液壓力或機械機構(gòu)來完成。但傳統(tǒng)加工方式是通過離心力擴張來展開刀具進行加工，除了增加庫外抓刀的工序外，也會因為張力導致加工變形。
瓦爾特建議他們采用帶有冷卻液壓力的刀具，如此既不用設置庫外抓刀，也避免機械張力的產(chǎn)生。“我們打聽到確實有過這項技術(shù)的應用，于是也就開始了嘗試。”
不過首戰(zhàn)并未告捷。初次使用是，因為沒有采用導條，直接懸臂，一展開刀，沒有支撐難以固定。后來做了改進，增加導條，但由于是靠水做推動力，又產(chǎn)生了密封問題，仍舊不合格。
在多次的論證試驗后，現(xiàn)在瓦爾特的這項技術(shù)在聯(lián)合動力已經(jīng)獲得了成功，加工槽寬是可以保證導條間控制在0.015到0.025mm之間，且CPK指可達1.33以上，非常穩(wěn)定。
任重道遠
為降低生產(chǎn)成本，聯(lián)合動力始終堅持著兩條原則：一是降低刀具單件消耗成本;二是降低輔助材料單件消耗成本。先進高效刀具的應用，有效提高了生產(chǎn)效率，減少了機床的非工作時間。同時，先進刀具所帶來的創(chuàng)新工藝也將高速機床的效率發(fā)揮到了極致。
現(xiàn)代發(fā)動機的生產(chǎn)對機床裝備提出了諸多新要求，如高速、高精、高柔性、高可靠性及成套化等，并采用新型高效刀具逐漸替代傳統(tǒng)刀具。新型高效刀具意味著更高的硬度和耐磨性、更高的強度和韌性、良好的穩(wěn)定性和熱硬性以及較小的化學親和力，能將昂貴的數(shù)控機床和加工中心的高效加工能力最大化。
圖4. 6K系列發(fā)動機采用集成式整體缸蓋，氣缸蓋集成進氣管，發(fā)動機結(jié)構(gòu)更加緊湊，這對進氣管部位的加工提出了更高的要求。
陳貽云說，聯(lián)合動力在整合內(nèi)部流程的過程中，也在開拓細分市場的應用。因為6K產(chǎn)品的技術(shù)領先特性，其或許會更適應小眾專業(yè)化的市場領域。
此外，聯(lián)合動力也在進一步拓展產(chǎn)品品種，適應環(huán)保要求，開發(fā)天然氣大排量發(fā)動機。在他看來，企業(yè)本身有天然發(fā)動機的資源，而且近年來也正是天然氣重卡大踏步發(fā)展的黃金時代，2014年、2015年整個市場的產(chǎn)量甚至突破了5萬輛。其中2014年，聯(lián)合卡車年銷量首次超過7000輛，天然氣產(chǎn)品占比達到39.1%。
圖5. 聯(lián)合動力在2011年投產(chǎn)之時所有進口刀具都采用的是德國瓦爾特的產(chǎn)品，原因無他，因為玉柴總部重機廠所有的刀具也是由瓦爾特總包的，而重機廠對瓦爾特的評價非常不錯。
如此看來，在天然氣卡車細分市場上占到了一席之地，并形成自己的差異化優(yōu)勢將會是聯(lián)合動力下一步的動作。陳貽云希望，包括瓦爾特在內(nèi)的戰(zhàn)略合作伙伴能在企業(yè)轉(zhuǎn)型期間同心協(xié)力，迎接新的挑戰(zhàn)。