鍛造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的有效途徑

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)型升級提到了議事日程上來，誰先轉(zhuǎn)型升級誰就贏得了先機(jī)，但也要注意絕不可亂轉(zhuǎn)型升級。本文總結(jié)了上海地區(qū)一些經(jīng)營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)型升級的企業(yè)提供借鑒。

人無我有

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，故而他們在國際市場的競爭中多次打敗競爭對手。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，能耗也會進(jìn)一步降低，企業(yè)的核心競爭力將會大大增強(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，對于制造一件成品重量為5051kg的閥體來說，多向模鍛工藝相對于自由鍛工藝可節(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

我國引進(jìn)的瑞士哈特貝爾熱鐓機(jī)自動化生產(chǎn)線已有幾條，但從生產(chǎn)情況看都不如重慶長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)自動化生產(chǎn)線。

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

2010年以來，重慶長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4萬件提升到了7萬件，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200萬元提升到了500萬元以上。國內(nèi)同類型設(shè)備的月生產(chǎn)最高水平大致在40～50萬件，世界范圍內(nèi)的月生產(chǎn)最高水平在60～70萬件，而目前該條熱鐓機(jī)自動化生產(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100～120萬件，大大超出了國內(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功于重慶長江軸承股份有限公司上海項(xiàng)目事業(yè)部內(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5萬元/月。

⑵使用創(chuàng)新型的加熱爐。研討訂制用于對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等型號的鍛件成形難度大，調(diào)試花費(fèi)時(shí)間長；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)由手動改為全自動。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，降低了工人的勞動強(qiáng)度，就連設(shè)備原廠家都對這一改進(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，是他們在競爭日益激烈的市場環(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)?；?、大批量生產(chǎn)的精密鍛件生產(chǎn)線卻比較少見。上海納鐵福傳動軸有限公司在2000年花近1億元引進(jìn)了德國舒勒公司的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灣金豐集團(tuán)引進(jìn)了一臺1000t肘桿式五工位自動冷擠壓機(jī)組成了一條自動化冷鍛生產(chǎn)線，自動取、送料的步進(jìn)梁購自韓國。五工位自動冷擠壓機(jī)的模架及模具如圖6所示。

該自動化冷鍛生產(chǎn)線只需1名操作人員，工作過程是首先檢查此自動化生產(chǎn)線，接著開啟自動化生產(chǎn)線，然后將收件箱放在自動收料裝置處，再將裝滿料的坯料箱放置在自動加料裝置處，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)方式與自動線生產(chǎn)方式的比較見表1。

結(jié)束語

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)際情況和市場需求，把握好“人無我有、人有我精、人精我新”的原則，就一定能夠在市場競爭激烈的大潮中主沉浮、孕成功！