发挥纽带作用攀越超精加工技术颠峰

访中国一汽无锡油泵油嘴研究所所长朱剑明先生

作者:本刊记者 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2013-09-12
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国家数控机床专项的启动,为我们提供了一个提升自有装备水平的良好契机,从而使我们能够在国家的支持下,与众多机床制造厂家联合起来,形成合力,共同研发出适用的高精,超精设备.

“国家数控机床专项的启动,为我们提供了一个提升自有装备水平的良好契机,从而使我们能够在国家的支持下,与众多机床制造厂家联合起来,形成合力,共同研发出适用的高精、超精设备。这种在国家意志主导下形成的巨大能量是中国的特色,是其他任何发达国家的机床企业所不能企及的。因此,作为机床用户,作为国内发动机、燃油系统行业中主流的专业研究机构,无锡油泵油嘴研究所理应珍惜这一难得的发展机遇,有责任、有义务担当起提升整个行业竞争力的历史重任,积极配合机床企业,开发出适合行业发展需求的高精、超精加工装备,进而帮助国内的机床制造业提升水平,增加技术含量,实现转型升级。”

2013年1月18日,“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”项目年度工作总结表彰会在无锡隆重举行。作为一项跨时代技术,该课题的实施及研究进展得到了国内诸多知名专家学者及主管行业领导的高度重视与关切。本次总结表彰会上,工业和信息化部装备司机械处副调研员苏铮、中国汽车工程学会理事长付于武、中国工程院院士周勤之、中国汽车工程学会副秘书长韩镭以及中国汽车工程学会装备部副部长蔡云生等13位领导及专家亲临会场,听取了项目汇报,并对所取得的成果给予了肯定和表扬。与会领导和专家们普遍认为,该项目管理优秀,用户与主机厂结合紧密,为项目的有序推进和高效实施提供了可靠保障。

毫无疑问,作为“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(以下简称“数控机床专项”)中首个由用户牵头的课题,专家及领导们的肯定凸显了该课题牵头单位——中国一汽无锡油泵油嘴研究所(以下简称“无锡油泵油嘴研究所”)为该项目的卓有成效所作出的突出贡献,它为数控机床专项树立了“用户牵头”的成功典范,从而进一步验证了专项所倡导的“需求导向,用户牵引”这一组织模式的英明性与科学性。


图1 加工精度要求超高的喷油嘴偶件

2013年6月,在接受《高档数控机床与基础制造装备》采访时,无锡油泵油嘴研究所朱剑明所长不无感慨地说:“加入WTO的十多年来,中国的汽车、发动机、油泵油嘴制造业取得了长足进步,在引进、消化和吸收国外先进技术的基础上,产品设计及开发能力明显提高,逐步缩小了与发达国家的差距,形成了自主知识产权,打破了国外垄断局面。但是,真正能够帮助企业提升产品质量水平和竞争能力的超精加工装备却几乎100%地从国外进口,从而给行业带来了再次与国外拉大差距的忧患。对于中国汽车行业而言,目前尚不具备决定话语权的产品标准制定能力,开发的产品几乎完全引用国外技术,就连生产产品的装备也都从国外进口,那么,面对体能巨大的外资企业,我们自身又有何竞争力可言呢?其结果就只能是做个打工者。中国企业要想扭转‘打工者’的局面,首当其冲就要解决好加工装备的问题,但这却是机床用户所无能为力的。现在,国家数控机床专项的启动,则为我们提供了一个提升自有装备水平的良好契机,从而使我们能够在国家的支持下,与众多机床制造厂家联合起来,形成合力,共同研发出适用的高精、超精设备。这种在国家意志主导下形成的巨大能量是中国的特色,是其他任何发达国家的机床企业所不能企及的。因此,作为机床用户,作为国内发动机、燃油系统行业中主流的专业研究机构,无锡油泵油嘴研究所理应珍惜这一难得的发展机遇,有责任、有义务担当起提升整个行业竞争力的历史重任,积极配合机床企业,开发出适合行业发展需求的高精、超精加工装备,进而帮助国内的机床制造业提升水平,增加技术含量,实现转型升级。”

朱剑明所长的一席话发自肺腑,情真意切,由衷地表达了一代汽车人对振兴民族汽车工业,加速提升竞争实力,实现技术强盛的热切期盼。正是这种高瞻远瞩、顾全大局的觉悟和意识,促使无锡油泵油嘴研究所在“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题中勇挑重担,发挥了引领和主导作用。作为责任单位,其优秀的管理、精细的研发和体贴的关怀,为各子课题的圆满完成提供了强有力的支撑,值得其他数控机床专项课题借鉴。


图2 对于每个重要节点,无锡油泵油嘴研究所都邀请行业专家进行咨询、论证和评审,对每个子项目设计方案进行详尽的讨论和修改,提出切实可行的解决办法

攻坚克难,剑在何方?

作为当前汽车发动机行业中难度最大、水平最高的技术之一,电控高压共轨系统零部件对机床加工精度的要求可谓达到了极致——加工精度公差必须控制在0.1~0.2μm(100~200nm)之内,而测量仪器的精度更是高达1nm甚至0.5nm。如此超高的精度,对于不曾涉足过超精加工装备研制的许多国内机床制造企业而言,其难度可想而知。面对如此高难度的项目,机床企业该从何着手呢?

所幸的是,作为国内油泵油嘴领域的顶级研究机构,几十年来,无锡油泵油嘴研究所积累了丰富的超精加工应用经验和专业知识。特别是在加入WTO以来的十多年里,身为所长的朱剑明高度重视对人才的培养、对知识的积累和对产品、技术的升级,连续数年不惜花费重金,采取“走出去、请进来”的方式,不断加强与国外的学习和交流,从而使无锡油泵油嘴研究所在消化、吸收国外先进技术的基础上,通过艰苦攻关,掌握了电控高压共轨系统的设计、计算技术,研发出了具有自主知识产权的电控高压共轨系统,使我国成为继德国、美国和日本之后第四个掌握这一技术的国家。在此过程中,对国外先进加工装备的大量引进和娴熟应用,也使该所形成了自身独特的超精加工工艺和方法手段,这无疑为“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题的研究带来了捷径。


图3 专项办领导和专家组的监督评审,对无锡油泵油嘴研究所的牵头工作给予了高度评价

管理先行,明确目标

不可否认,“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题是数控机床专项中技术难度最大、子课题最多且参与单位最众的项目之一,这无疑使课题责任单位面临着巨大的压力与挑战,它将考验课题责任单位的管理能力和管理水平。

项目伊始,无锡油泵油嘴研究所就建立了健全的组织机构,设立了项目顾问组、专家组、领导小组和考评小组,分别负责专项课题的政策指导、技术咨询和把关、总体实施和控制,以及按计划进行的考评验收。

在此基础上,该所还制定了明确的管理办法,按照“三三制”原则,建立了分级管理机制,以确保9个子课题的技术方案、进度计划、开发试制、试验验证、报告撰写和费用控制等能得到合理安排、有效监控。

与此同时,无锡油泵油嘴研究所还要求各子课题根据项目管理办法,编制科学、详尽的技术方案和开发计划进度表,为技术管理提供重要依据。根据计划进度表,归口管理部门定期听取各项目小组汇报,了解进展情况,进行统一协调。


图4 在课题实施过程中,无锡油泵油嘴研究所出版的《项目通讯》发挥了重要的信息传播和工作交流作用

在经费管理方面,无锡油泵油嘴研究所通过对企业OA软件的二次开发,实现了子项、经费来源、费用阶段、支出科目和费用年度的多维度管理,并根据国家政策法规及课题合同书、预算书要求,制定了《资金管理补充规定》,从而确保了项目管理与费用管理的有机统一。

在规范管理、严格要求的同时,无锡油泵油嘴研究所还根据专项要求,进一步明确了课题目标,并落实到位,主要包括:

1. 深入研究电控共轨柴油喷射系统的关键技术,包括:共轨零部件高精复合加工技术、精密喷孔电火花加工技术与流量控制技术、精密偶件的加工配副技术以及共轨总成的清洁度与测试技术。

2. 验证为解决关键技术难题的各种工艺方案,有针对性地开发高压共轨喷油系统加工制造设备、装配和测试设备以及专用检测设备等三大类关键生产装备。

3. 完成样机精度和稳定性的工艺试验验证,应用于自主电控共轨系统的生产,发挥行业示范作用。同时,完成用于系统零件及总成加工的整机、整车性能和可靠性考核。

在项目执行过程中,无锡油泵油嘴研究所通过组织工作汇报、专家咨询及方案评审会议,加强了节点检查工作,及时解决了课题实施过程中出现的问题,特别是工艺和设备设计人员遇到的技术难题,邀请专家给予指导、进行评审,促使各子课题设计方案在反复多次的论证与修改中不断得到完善。值得借鉴的是,该课题将专家对设计方案的评审结果作为考核和资金拨付的重要依据,推动了项目的高效实施。

在此过程中,无锡油泵油嘴研究所出版的《项目通讯》发挥了重要的信息传播和工作交流作用,通过及时通报项目整体进展情况,使项目组全体成员能够互通有无,相互促进。


图5 课题成果:喷油器体型腔深孔钻铣高精多轴复合加工中心

成效卓著,重在引领

毫无疑问,规范的管理、科学的组织和周密的协调,令“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题的实施卓有成效,9个子课题均按时间节点完成了科研任务,成功研制出了完全融入我国自行开发的高精、超精加工工艺及方法的加工、检测装备,包括:喷油器体型腔深孔钻铣高精多轴复合加工中心、亚微米精度共轨系统零部件数控硬车削机床和共轨喷油器关键性能及关键调整件几何精度自动检测系统等。所有研制机床均已通过了无锡油泵油嘴研究所的预验收,部分已通过国检,各项性能指标均满足要求。

如果说,规范的管理、周密的组织为项目的成功提供了保障,那么,无锡油泵油嘴研究所在技术上对各子课题所给予的科学引领同样功不可没。

作为课题责任单位,无锡油泵油嘴研究所在项目实施过程中,积极配合各子课题的研究需要,主要从应用方向入手,做了大量细致的基础性研究工作,并将研究成果共享给机床制造企业,引导他们有针对性地开发出适合油泵油嘴企业应用的带有工艺的加工设备。例如:

1. 对电控共轨精密零件的加工工艺进行了技术攻关,解决了共轨系统生产中的一系列技术难题,包括:喷油器体高精度复合加工技术、精密偶件加工配对技术、精密喷孔的电火花加工技术和流量控制技术以及共轨系统总成清洁度与测试技术、喷油器总成装配调试技术等,从而掌握了具有自主知识产权的共轨系统设计和加工技术,形成了涵盖工艺规程卡、作业指导书、工艺装备清单、产品过程特性重要度分析以及潜在失效模式分析的成套工艺,该工艺为机床企业的研究提供了重要参考。


图6 课题成果:亚微米精度共轨系统零部件数控硬车削机床

2. 研究分析了对标机床的结构、加工过程及工艺参数,提出了拟开发机床的可行性工艺方案。

3. 对拟研发机床所涉及的电控共轨柴油喷射系统零部件制造技术进行了有针对性的攻关,其中包括拟研发机床所用工装夹具40余套,某些关键夹具已申请专利。

4. 为各子课题提供了与目前成熟工艺相一致的、可用于主流高压共轨系统零部件制造的工艺技术。

5. 联合机床制造企业,对研发项目进行精心设计和调试。依靠所掌握的高压共轨系统核心制造工艺,结合生产实践,帮助机床制造企业改进设计方案,确保机床设计符合实际工艺要求,贴近生产实践。

6. 与西安交通大学合作,开发出数字化检测与质量管理信息系统。该系统可对接带主动测量的机床,以实现质量的过程控制。

此外,该所还提供了大量的喷油器体、喷油嘴偶件和喷油嘴体等零部件,以及试验用工具和各工序的试制零件,随时满足了协作单位在机床设计及重大部件试制过程中的应用需求。


图7 课题成果:共轨喷油器关键性能及关键调整件几何精度自动检测系统

正是基于无锡油泵油嘴研究所在技术上的悉心指导、大力配合和体贴关怀,才使得9个子课题承担单位能够在较短的时间内,详尽掌握了燃油系统的加工工艺和技术规范,对高精、超精加工设备的理解也更为透彻,并在机床的研制和调试技术方面获得了大量的宝贵经验。通过突破一批关键技术,这些企业提高了自身的研发能力和产品档次,为今后进一步的技术升级储备了能量。

面对上述研究成果,作为课题组长的朱剑明所长评价说:“我们通过借鉴国外先进的加工技术,结合自身积累的实践经验,形成了中国特色的电控高压共轨系统超精加工工艺和方法手段,并将其融入到自主研发的高精、超精加工及检测设备中。这使我们具备了为机床设立标准的能力和水平,从而可以摆脱国外加工技术的束缚,依靠自行摸索的工艺技术和方法诀窍,提升产品档次,参与国际竞争。”

值得一提的是,凭借良好的行业窗口效应,“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题所研制的机床设备已引起了国内众多燃油喷射系统生产企业的浓厚兴趣,他们期待着这些设备帮助他们早日实现进口替代。其中,500?bar高压清洗机已有两台被武汉元丰汽车零部件有限公司用于其示范生产线中。

目前,“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题已申报专利17项,其中获得授权8项。此外,起草机床行业国家标准一项,制定企业标准3项。作为“用户牵头”项目的成功典范,无锡油泵油嘴研究所在项目实施过程中发挥的引领、主导作用值得学习和借鉴。

随着“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题的成功,无锡油泵油嘴研究所正在筹划联合汽车制造企业、发动机企业、燃油喷射系统企业和机床企业以及高等院校,组成产业创新联盟,通过政、产、学、研、用的紧密结合,促进电控共轨系统及制造装备技术水平和核心竞争力的提升。作为这一愿景的倡导者,朱剑明所长表示,该所愿意继续发挥牵头、纽带作用,力求用10年左右的时间,掌握大部分世界先进、主流电控共轨系统的开发和制造技术,用前瞻性技术提升我国电控共轨系统及装备产业的核心竞争力,为国家的节能减排战略提供技术保障。

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