淺談汽車零件鍛造企業(yè)精密鍛造發(fā)展方向

一輛汽車上采用“冷溫鍛”近凈成形工藝制造的零件品種(包括復雜程度、重量大小、精度高低)和零件數(shù)量的多少，體現(xiàn)了汽車先進制造技術(shù)的水平。我國目前一輛汽車采用國產(chǎn)技術(shù)裝備生產(chǎn)的冷溫鍛零件數(shù)量只有國外的三分之一，對于形狀復雜、精度高的冷鍛零件，或是直接從外方汽車集團采購，或是靠進口德國、日本極為昂貴的冷溫鍛壓力機和大型精密模具來生產(chǎn)?？傮w來說，我國汽車行業(yè)的研發(fā)能力與制造技術(shù)水平還不夠，整體汽車質(zhì)量與國外存在一定差距，特別在精鍛方面，汽車零件精鍛技術(shù)水平和先進國家的差距很大。精密鍛造技術(shù)已成為汽車企業(yè)保持競爭優(yōu)勢而必須掌握的核心技術(shù)之一。

精鍛在汽車零件產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢

由于鍛壓工藝制造的零件強度高，韌性好，適合于大批量生產(chǎn)，因此汽車上有近60%零件采用鍛造生產(chǎn)。近年來，隨著汽車產(chǎn)量飛速增長，各主機廠在提升和整合整車產(chǎn)能時，對零部件的整合也在同步規(guī)劃中。日本JATCO 為使CVT 變速箱尺寸減少及達到輕量化要求，將齒輪和軸組合成一種滑輪并實現(xiàn)近凈成形，改形后結(jié)構(gòu)更加緊湊，環(huán)境更為友好。越來越多的整車企業(yè)在追求輕量化和節(jié)油率，用精密鍛造技術(shù)替代切削加工工藝成為新產(chǎn)品開發(fā)主要方向，所有這些都為精密鍛造發(fā)展提供了機遇。

從目前實踐來看，精密鍛造可以降低整個供應鏈的制造成本，一般節(jié)約率在15%以上。在采用精密鍛造工藝后盡管鍛造成本增加，但是減少了機加工的費用，從而大大降低了總的成本。如結(jié)合齒輪整體鍛造替代同步齒輪與本體分開加工的制造工藝，可以節(jié)約生產(chǎn)成本25%左右，這代表著未來汽車變速器齒輪加工的趨勢。

精密鍛造另一個重要特征就是制造成本隨著生產(chǎn)量增加而逐步降低，這主要體現(xiàn)了模具成形工藝的優(yōu)點，高效率和高一致性。雖然在生產(chǎn)中固定成本高，但是生產(chǎn)效率也高，對于大批量生產(chǎn)的零件，在產(chǎn)能提升上只需投入很少，就能使產(chǎn)能得到極大提升。

傳統(tǒng)的汽車鍛造企業(yè)為了提升汽車零部件的競爭優(yōu)勢，需要投入到精鍛研究與投資上，因此發(fā)展精鍛勢在必行。

精密鍛造發(fā)展的主要工藝形式

(1)冷鍛工藝是指在室溫下對鋼進行酸洗、磷化、皂化后成形鍛件。其鍛件精度可以達到IT8 ～11 級。

鍛造溫度區(qū)分

從溫度區(qū)間分為冷鍛、溫鍛及溫鍛(熱鍛)－冷鍛復合鍛造。

精密鍛造是指可生產(chǎn)具有較高表面質(zhì)量和尺寸精度的少無飛邊近凈形鍛件的工藝過程。一般傳統(tǒng)的熱鍛工藝難以有效獲取近凈形鍛件，為解決這一矛盾，在原熱鍛基礎上，利用如塑性理論、材料科學及摩擦學改進了鍛造工藝，開發(fā)了精密鍛造技術(shù)。目前精密鍛造技術(shù)有多種分類，一般可根據(jù)鍛造溫度以及成形方式來區(qū)分。

在發(fā)展傳統(tǒng)閉式模鍛工藝的過程中，在無飛邊模鍛(即閉式模鍛)基礎上增加了閉塞鍛造、分流鍛造，模具突破了傳統(tǒng)熱鍛中上模、下模、頂桿的簡單模具結(jié)構(gòu)形式。相對于傳統(tǒng)的鍛造方法，有以下幾個特別的工藝。

(2)溫鍛工藝在工業(yè)界指在高于室溫、低于熱鍛終鍛溫度(1000℃～1250℃)范圍內(nèi)進行的鍛造工藝，此時鍛造氧化皮厚度僅為10μm，精度在IT11 ～14級。

(3)溫鍛(熱鍛)－冷鍛聯(lián)合成形工藝，就是將金屬用溫鍛成形方法制成基本接近產(chǎn)品最終形狀的毛坯，經(jīng)清理和潤滑處理后，通過冷鍛的方法將毛坯精整或整形，最終產(chǎn)品精整部分精度達到冷鍛水平。

稀土元素是一組能很好揭示成礦物質(zhì)來源及成礦條件的示蹤元素，對熱液型鉛鋅硫化物礦床的成礦物質(zhì)來源和礦床成因有很大的指示意義[7-8]。礦物稀土元素配分模式是對成礦流體稀土元素組成特征的直接反應[9-10]。不同標高采集的4件新鮮礦石樣品其稀土元素含量見表1，用W.V.Boynton球粒隕石標準化后作出其稀土元素分布型式圖(圖9)。

成形方式區(qū)分

從學生的想法中可以看出，水平0～3的學生在解決問題時，沒有去分析問題中的整體“1”是什么以及將“1”平均分成幾份。在分數(shù)的教學中，比較強調(diào)把整體“1”進行平均分，分母表示“1”平均分成的份數(shù)，分子表示這樣的幾份。因為教學中強調(diào)，所以學生在進行分數(shù)的相關(guān)練習時能自覺地關(guān)注每個問題的整體“1”。在小數(shù)的學習中，由于大多數(shù)教材是在分數(shù)與小數(shù)的聯(lián)系中引入小數(shù)的，學生在理解小數(shù)時，只關(guān)注與分數(shù)的對應，而小數(shù)的整體“1”往往被忽視。尤其是學到帶小數(shù)的時候，整體“1”更容易被忽視。

3.心理學家指出，無休止地抱怨，或者向他人施加壓力等行為，都是對一個人的精神施暴。孩子的承受能力畢竟有限，一旦這種壓力達到一定程度，要不就“給個耳朵勉強聽著”，要不就本著“哪里有壓迫，哪里就有反抗”的原則“反駁”家長。這樣勢必是親子關(guān)系惡化，造成親子溝通不良的嚴重后果。

坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的型腔擠出，使之橫截面積減小、長度增加、成為鍛件的加工方法稱為擠壓。主要用于冷擠各種花鍵，溫擠各種閥體，熱擠半軸套管等。

(2)閉塞鍛造。

閉塞鍛造是在封閉凹模內(nèi)通過一或兩個凸模單向或?qū)ο驍D壓金屬一次成形，獲得無飛邊的近凈形精鍛件的模鍛。閉塞鍛造可實現(xiàn)無飛邊鍛造，材料利用率高，設備噸位小，尺寸精度高。

(3)分流鍛造技術(shù)。

(1)擠壓。

分流鍛造的主要原理是在毛坯或模具的成形部分建立一個材料的分流腔或分流通道。鍛造過程中，材料在充滿型腔的同時，部分材料流向分流腔或分流通道。分流鍛造技術(shù)的應用，使較高精度齒輪的少、無切削加工迅速達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，主要應用于正齒輪和螺旋齒輪的冷鍛成形。

濕陷性黃土廣泛分布于我國西北的大部分地區(qū)，分為自重濕陷性和非自重濕陷性。濕陷性黃土是在一定壓力下受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土。常用的濕陷性黃土的地基處理方法有：墊層法、強夯法、擠密法、預浸水法等[1]。灰土擠密樁基礎處理具有易施工，處理效果好，取材方便且經(jīng)濟等優(yōu)點，可處理濕陷性黃土層厚度為5～15 m。

典型零件精鍛工藝介紹

精鍛在發(fā)達國家如德國、日本的發(fā)展主要以轎車零件為主。從輪轂螺栓、交流發(fā)電機到氣泵轉(zhuǎn)子、CVJ 零件的外星輪和內(nèi)星輪都是精密鍛造發(fā)展重要產(chǎn)品。從90 年代開始，精密齒輪成為主要的目標產(chǎn)品，目前在進一步拓寬到一些重要的汽車零件，如生產(chǎn)斜齒輪、連桿、曲軸等鍛件。

頂層設計是預算執(zhí)行動態(tài)監(jiān)控取得實效的根本保障。2012年年底，水利部出臺的 《水利部預算執(zhí)行動態(tài)監(jiān)控暫行辦法》及其實施細則，對動態(tài)監(jiān)控職責、手段和方式、內(nèi)容、程序、結(jié)果運用等方面進行了規(guī)范。在此基礎上，要根據(jù)信息系統(tǒng)建設情況和監(jiān)控工作開展等情況，制定具體的動態(tài)監(jiān)控操作、管理規(guī)則，對監(jiān)控工作的具體環(huán)節(jié)進行明確、規(guī)范，優(yōu)化工作流程，增強監(jiān)控過程中的問題挖掘能力、提高監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問題的解決效率。

直齒錐齒輪

錐齒輪的精鍛技術(shù)在生產(chǎn)中應用較早。其發(fā)展已由最初的兩火兩鍛發(fā)展至一火兩鍛。形狀復雜的較大直徑的齒輪也能用熱鍛的方法以最少的工序進行成形。目前，汽車差速器的錐齒輪已基本淘汰切削加工技術(shù)轉(zhuǎn)而采用精鍛工藝生產(chǎn)。

隨著產(chǎn)品精度要求的提升，熱精鍛齒輪尺寸精度已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品精度要求，如轎車上的行星半軸齒輪已開始采用冷鍛工藝如閉塞鍛造和冷擺輾技術(shù)，產(chǎn)品精度為IT7 級。不過冷鍛的適用性低，目前國內(nèi)只能生產(chǎn)直徑在

90mm 以下的齒輪。

綜合熱鍛和冷鍛優(yōu)點，發(fā)展趨勢是熱－冷或溫－冷復合鍛造工藝，或者用溫精鍛直接成形精度較高的直齒錐齒輪。圖3 和圖4 為溫鍛+冷精整工藝，其精度可以達到IT7.5 級。

變速箱結(jié)合齒

隨著國內(nèi)汽車節(jié)能減排和輕量化要求的提升，變速器中的結(jié)合齒(圖5)齒輪結(jié)構(gòu)向整體化發(fā)展，應用熱鍛成形與冷鍛精整相結(jié)合的方法來生產(chǎn)汽車變速器的同步齒輪與本體聯(lián)成一體的整體鍛件。對結(jié)合齒齒形，采用熱精鍛或溫鍛，然后對精鍛件進行冷精整以保證齒形精度，冷精整及倒錐角成形工序在油壓機上進行。冷精整時對齒形、端部倒角及切削加工定位面進行成形，然后采用徑向縮徑法加工出結(jié)合齒倒錐角。在綜合控制精鍛各工藝環(huán)節(jié)后，生產(chǎn)工藝的難度得到了降解，可以實現(xiàn)工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定。

在國內(nèi)，江蘇太平洋用熱模鍛壓力機進行閉式熱模鍛，冷鍛來成形結(jié)合齒精鍛齒坯，實現(xiàn)了以結(jié)合齒為典型件的溫、冷復合成形的批量生產(chǎn)。精密鍛造的結(jié)合齒較傳統(tǒng)機加工成形的結(jié)合齒輪，齒形結(jié)合柔和，抗沖擊、耐疲勞，生產(chǎn)成本低，質(zhì)量比較穩(wěn)定，已在汽車行業(yè)廣泛應用。

目前汽車上精密鍛件主要集中在變速箱(圖1)及后橋總成(圖2)中，另外轎車零件中傳動總成、后軸驅(qū)動汽車上的半軸都是典型的汽車精密鍛件。對于我們傳統(tǒng)的汽車鍛造企業(yè)，有以下主要類型零件采用了精鍛工藝，其中有的已經(jīng)進入批量生產(chǎn)，有的還在研發(fā)階段。

直齒圓柱齒輪

直齒圓柱齒輪是變速器、分動器及驅(qū)動橋等部件的主要零件。直齒圓柱齒輪精鍛由于沒有拔模斜度，出模困難的同時齒尖成形困難，該工藝普及的程度較低。其精鍛的工藝方法主要有熱精鍛、冷精鍛、冷擠壓、熱鍛一冷推擠、溫鍛一冷擠壓等。圖6 是考慮分流原理，采用齒輪分流鍛造工藝技術(shù)，開發(fā)的手動變速箱倒擋齒輪零件。由于倒擋齒輪的齒面有一定的錐度要求，因此齒形成形后要對齒面進行一次錐度冷鍛整形。

[8]財政部 海關(guān)總署 國家稅務總局中國海關(guān)總署：《關(guān)于跨境電子商務零售進口稅收政策的通知》，http://www.chinatax.gov.cn/n810341/n810755/c2044092/content.html，2016-03-24。

采用正擠壓的方法成形薄片齒輪和小齒輪是國內(nèi)采用較多的工藝。典型的有汽車起動器直齒圓柱齒輪，采用的是冷擠壓工藝。先用冷擠壓工藝生產(chǎn)漸開線齒形花鍵軸(圖7)，然后用線切割花鍵軸的方法生產(chǎn)小模數(shù)正齒輪，精度可達IT7.5 級。其應用已從汽車起動電動機、搖窗機等外圍部件發(fā)展到汽車轉(zhuǎn)向機、變速箱等關(guān)鍵總成上。

直齒圓柱齒輪采用溫鍛與開式冷擠壓結(jié)合方法，可以有效降低成形力，提高模具壽命，采用溫鍛和冷擠壓結(jié)合的成形工藝方案已成為精鍛的一個重要發(fā)展方向。

采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)均為計量資料,結(jié)果用(±s)表示,兩組數(shù)據(jù)用1-Sample K-S檢驗呈非正態(tài)分布,故采用非參數(shù)檢驗.,用中位數(shù)和上下四分位數(shù)(P25,P75)表示。兩組數(shù)據(jù)均為非正態(tài)分布數(shù)據(jù),計量資料以中位數(shù)和上下四分位數(shù)(P25,P75)表示,組間計量數(shù)值的比較應用秩和檢驗的Mann-Whitney U檢驗

螺旋錐齒輪

由于螺旋傘齒輪大、齒槽深，而且受螺旋角的影響，其精鍛比直齒傘齒輪精鍛難度大得多。精鍛螺旋傘齒輪在發(fā)達國家制造出來的齒輪精度高，已開始廣泛用于汽車工業(yè)。

目前國內(nèi)螺旋傘齒輪采用無飛邊閉式模鍛工藝。坯料由少無氧化加熱，首先用擴輾工藝制坯(鐓粗、沖孔、擴孔)，制坯完成后進行預鍛和終鍛，齒面留少量余量進行精銑。

日清的Air系統(tǒng)使用2.4GHz頻率進行通信，最大通信距離為30米。相比競爭對手，日清的通信距離似乎有些短，但是我們在實際使用中發(fā)現(xiàn)這并不是問題。Air 1引閃器擁有非常直觀的操作界面以及符合邏輯的操控布局。相比其他引閃器，日清還有一些其他功能，比如最多三組分組引閃，對焦輔助燈，并且支持佳能、尼康、索尼以及富士相機的TTL功能。

洛陽市冠華精鍛齒輪總廠開發(fā)了近凈成形技術(shù)。其工藝是熱鍛+溫精整或熱鍛＋冷精整，在亞熱鍛范圍(950℃～1050℃)內(nèi)在閉塞模具中使金屬塑性變形并快速流動充滿型腔，獲得具有合格齒形的精鍛齒坯；在(800℃～650℃)溫鍛范圍內(nèi)進行精整形精壓，提高精鍛齒坯的齒形精度。

實驗試劑及藥品：新鮮牛血、檸檬酸鈉、甲苯、生理鹽水、20 nmol/L磷酸緩沖液、Sephadex G-75凝膠、考馬斯亮藍R250染液、脫色液、1M Tris-HCL PH6.8緩沖液、1.5M Tris-HCL PH8.8緩沖液、30%Acr-Bis（29∶1）、10%SDS、10%過硫酸銨、TEMED、蛋白質(zhì)Marker、蛋白質(zhì)電泳上樣緩沖液、5×蛋白質(zhì)電泳緩沖液。

精鍛發(fā)展方式與策略

精密鍛造相對于普通鍛造，其發(fā)展伴隨的是高投資和高風險。我認為傳統(tǒng)的鍛造企業(yè)發(fā)展精鍛工藝，更多的是立足于企業(yè)現(xiàn)有資源，無論是通過引進還是自行開發(fā)，都要結(jié)合工廠現(xiàn)有基礎與優(yōu)勢，發(fā)展具有自身特色的精鍛技術(shù)，其發(fā)展路線與側(cè)重點需要從人員、設備、管理以及開發(fā)模式上進行考慮。

技術(shù)人員的素養(yǎng)準備

精密鍛件的設計更接近于產(chǎn)品設計，對部分特征的要求就是產(chǎn)品的最終要求，必須對產(chǎn)品設計及使用有更深入的了解，工廠里需要有專門的產(chǎn)品設計人員，在產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)過程中保持與總成緊密聯(lián)系，對產(chǎn)品有更大的話語權(quán)，因為這對于產(chǎn)品研發(fā)部門來說已不是傳統(tǒng)意義上的毛坯設計。

這就要求技術(shù)人員掌握更多產(chǎn)品設計知識，如齒輪傳動原理、齒形設計方法與檢測方法等。新工藝開發(fā)人員對于設備參數(shù)與特點、模具材料特性、原材料特性、潤滑等知識都需要有深入的了解，這些都是影響工藝成敗的關(guān)鍵。

精鍛產(chǎn)品設備的選擇

精鍛成形可以采用多種工藝技術(shù)，一般選擇在通用壓力機上和專用壓力機上的精密成形。一般來說傳統(tǒng)的汽車零部件鍛造企業(yè)，對于通用壓力機更加熟悉，因此采用通用壓力機開發(fā)的風險會小一些。但對于現(xiàn)有的設備要盡可能恢復或提高精度，滿足精密鍛件的精密要求。為了實現(xiàn)精鍛工藝，在夾持器和模具結(jié)構(gòu)形式上進行創(chuàng)新，如在熱模鍛壓力機上可以設計液壓模架，實現(xiàn)復雜的復動成形，來實現(xiàn)精密鍛造。目前用閉式鍛造模具批量生產(chǎn)了轎車變速箱的無飛邊齒坯，尺寸精度在±0.5mm；在12.5MN 上用液壓模架實現(xiàn)了

140mm 的半軸齒輪的閉塞精鍛；在80MN上采用彈簧閉塞模具用中空分流法實現(xiàn)了

400mm螺旋傘齒的半精鍛(齒面余量在1.0mm)。采用普通液壓機，可以實現(xiàn)冷精整工藝。

當然，要成為技術(shù)的真正領(lǐng)先，采用專用壓力機，特別是全自動的專用壓力機是追求的終極目標。例如，采用HATEBUR 生產(chǎn)無飛邊齒坯，生產(chǎn)效率可以達到4000 ～6000 件/小時，由于節(jié)拍快，氧化少，加工余量最小可達0.5mm。而在采用溫鍛工藝時，由于溫度要求更苛刻，采用多工位溫鍛壓力機才能真正滿足要求。

總的來說，設備使用上的調(diào)整、穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本是選擇工藝的前提因素。技術(shù)的先進性往往應該服從具體的適應性和針對性。選用何種鍛壓設備和工裝主要是結(jié)合本單位的實際情況與經(jīng)濟實力，以利于充分發(fā)揮其設備的經(jīng)濟效能，從而實施科學的、先進的作業(yè)方式。

管理的提升

精鍛工藝水平從某種程度反映了鍛造企業(yè)的管理水平，因此要發(fā)展精密鍛造，必須要對現(xiàn)有的管理水平進行提升。與傳統(tǒng)的鍛造生產(chǎn)相比，精鍛管理更嚴格，生產(chǎn)后不像傳統(tǒng)的毛坯有回旋的余地。在傳統(tǒng)的鍛造中，為了降低風險，可以在設計中增加加工余量，在生產(chǎn)中加補償?shù)确椒?，在精鍛中也無法實現(xiàn)。例如在無飛邊鍛造中，若對坯料和模具控制不力，最終形成了縱向毛刺，將對工藝水平大打折扣。而對于溫鍛一冷精整生產(chǎn)線整個過程涉及的工藝參數(shù)包括溫鍛的精度及冷鍛精度，保證各環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性成為溫鍛一冷精整綜合成形技術(shù)成功的關(guān)鍵。基于此點，由于管理提升的階段性，可以從相對簡單的精密鍛造開始。

開發(fā)模式的創(chuàng)新

應該從基礎做起，先對齒坯基本在熱模鍛壓力機上實現(xiàn)無飛邊鍛造，逐步積累經(jīng)驗。在擠壓工藝開發(fā)中，可以先開發(fā)出有市場競爭力的變速箱輸入輸出軸(圖8)，通過開發(fā)過程，積累出冷鍛經(jīng)驗，進一步用該方法擠壓直齒齒輪。總之，在開發(fā)模式上要結(jié)合工廠實踐，逐步實現(xiàn)精鍛的完滿轉(zhuǎn)身。

另外在精鍛中涉及的交叉學科更多，制造技術(shù)、設備技術(shù)、工藝技術(shù)，已經(jīng)不能單純依靠一家來實現(xiàn)。需要加強與高校研究所的聯(lián)系，開展以科研院所為主體的精密鍛造基礎研究和企業(yè)為主體的精密鍛造應用研究。通過參與專項課題，如“齒輪自動化多工位溫鍛生產(chǎn)線”，對成套裝備及配套工藝和模具技術(shù)進行系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。

在新生入學典禮上，組織“白大褂”授予儀式，由學院德高望重的教授授予每人一件白大褂并宣誓，誓詞可以參考以下內(nèi)容：從今日起我將開啟藥學的學習，為崇高的藥學事業(yè)努力拼搏，求實創(chuàng)新，嚴于律己，尊師守紀，團結(jié)協(xié)作，為推動人類醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展而貢獻力量！

總之，汽車零件鍛造企業(yè)需要把握精密鍛造工藝發(fā)展趨勢，選擇適合自己發(fā)展的精密鍛造工藝，為構(gòu)建企業(yè)發(fā)展的核心競爭力謀得先機。

通過此次哈佛管理導師課程學習讓我了解到對于溝通難題的解決方式：1.界定問題；2.篤行積極傾聽；3.確定公示領(lǐng)域；4.共同探索解決方案；5.決定計劃；6.展望未來。特別是在問題界定中有一條講到將溝通難題描述為差異而不是性格缺陷，讓我不再因為自己性格的問題而感覺自卑開不了口。我相信我一定會將這些學習內(nèi)容應用到今后的工作和生活中，確保每一次溝通都是積極有效的，確保溝通不再產(chǎn)生問題和難題。

結(jié)束語

為了提升我們汽車制造業(yè)的競爭力，使鍛造成為高科技零件的源泉，同時使汽車零部件企業(yè)贏得市場，我們必須發(fā)展精密鍛造。對于各種精密鍛造的工藝和產(chǎn)品，鍛造企業(yè)應根據(jù)產(chǎn)品發(fā)展趨勢，結(jié)合工廠實際情況，走適合自己發(fā)展的路，開發(fā)出適合工廠實際的精密鍛造設備和工藝，為我國的精密鍛造技術(shù)做出應有的貢獻。