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谷志良:汽车安全件领域技术研发路线

  9月22日-24日,2024中国(郑州)新能源汽车生态伙伴大会在河南郑州举办。本届大会以“车聚生态,智联未来”为主题,由郑州市人民政府、中国汽车工业协会等单位共同主办。大会由1场高端闭门会、1场主题大会、1场整零生态伙伴对话会、4场专题交流会、N场行业发布会、丰富的主题参观及相关配套活动组成,旨在集聚各方智慧、力量及优势资源,积极推动新能源汽车产业生态融合,促进郑州新能源汽车产业生态集聚化发展。其中,在9月24日上午举办的“中国汽车供应链生态合作会(郑州站)”上,河北隆春通用设备制造有限责任公司总工程师谷志良发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

  各位领导,各位同仁:上午好!我是河北隆春通用设备制造有限公司谷志良,我们公司是基于铸造与加工的一个汽车零部件企业,我们生产的零部件主要是汽车安全件、转向节,下面从几个方面进行汇报。
  汽车安全件概述。
  汽车安全件与我们人身生命相关,有两类,一类是主动安全件、一类是被动安全件,主动安全件比如像制动系统、悬挂系统、车身等等。被动安全件比如安全带、安全气囊还有其他。在主动安全件当中,比较重要的一个系统是制动转向系统,其中有一个很重要的件,有人把这个件称作是安全件中的安全件,就是转向节。转向节是我们公司主导产品。这是一个转向节,为什么它那么重要?咱们看一下。这个臂和转向拉杆连接,另两个小耳和制动钳连接,上面一个支撑臂和下球销座连接减振器和摆臂,支撑着整个车的重量,同时驱动车的前进和承受制动力,车辆颠簸的震动力。所以这个件非常重要。这个产品质保期是多少?我们和主机厂签的是没有质保期,只要这个车在开就不能有问题。
  汽车安全件第二部分设计研发,我们自己总结,有六个过程。
  第一,先确定设计研发目的。当然汽车安全件设计和整车有关系,一般在整车基础上进行设计。
  第二,项目确定以后肯定要成立一个组织,来保证这个项目的顺利完成。
  第三,确定研究方法。研究方法当中比较重要一点就是借鉴以前成功经验,要考虑车辆质量、尺寸、行车速度多个因素,来确保转向节具有足够的强度和刚度,确保产品安全性。在安全性基础上还要有稳定性和舒适性。
  一是产品设计由主机厂提供边界条件、设计依据,一般都是整车提供。
  二是选材质,目前转向节材质大体有三种,第一种是钢的,需经过热处理以后来使用,综合性能比较好,强度也比较高。一般是用在载重车、商务车上。第二种就是铸铁转向节,主要是指球墨铸铁,有好的性能指标和成本优势,主要用在乘用车和SUV汽车上。我们主产品就是球墨铸铁转向节。第三种是目前发展的铝转向节,搞轻量化节能降耗,也是一个趋势。这三种材质各有优势,用途不一样,使用环境不一样。
  第四,外形结构尺寸确定,通过考虑载荷、边界条件,并且要考虑转向节和其他件的关系,现在要有一个重量要求,并且还有一个工艺性,设计出来必须能做出来,这个要求都要考虑进去。在这个基础上确定外形尺寸开始做应力分析,确保材料强度能够满足产品要求。
  第五,产品出来以后要做各种实验,基本做一些疲劳实验,就是台架测试。还要路试,要确保安全性。
  第六,产品经过测试没问题了,图纸冻结,开发完成。
  简单汇报一下隆春公司基本情况。
  我们公司隶属于春风实业集团,春风集团1972年建厂,到现在已经53年了,我们公司是河北省政府确定的大型支柱企业,集团董事长曹宝华连续五届担任全国人大代表,是享受国务院特殊津贴管理专家,中国铸造协会监事长。公司是省转向节产品单项冠军企业。我们公司是民营股份制企业,公司员工260多人,大专以上165,整个公司人员研究生7人,本科26人,具有比较雄厚的研发实力,拥有专利权三十多项。
  这是简单生产制造设备、研发设备,一个是铸造生产线,我们是日本进口的两条自动线,加工设备主要是日本的马扎克加工设备,年产安全件转向节120万套,还有差减壳60万套。这是质量体系,进入汽车行业基本条件。我们公司转向节安全件,主要材质是QT450—10,还有QT550,QT550-10国是高于国家要求材质。我们公司以前开发都是450,现在都是550,另外搞研发的是700。还有一些差减壳产品,这是我们公司其他产品,还有其他的比较少量的产品。
  我们顾客分布,国内汽车厂大部分都有我们的产品,主要产品像长城汽车从最初轿车到后来SUV,到现在新能源越野皮卡车都有,长城汽车在全国开好多分厂,厂开到哪里,我们产品跟到哪里。二是长安汽车,大概从悦翔开始,一直到后来的SUV、CS75,包括到现在MPA平台,现在都是我们独家的转向节产品。三是奇瑞汽车,至少18种车型产品是我们生产的。第四,比亚迪新能源汽车,供应比亚迪弗迪动力、弗迪科技有8种产品,转向节5种,差壳3种。第五,吉利汽车4个车型。第六,一汽汽车制动系统产品。第七,国庆60周年检阅车、抗战胜利70周年礼宾车有我们安全件。第八,在郑州,宇通客车转向节没有,但是有AR30差减壳,宇通精益达公司差减壳产品是我们提供的。第九,在上海上汽工厂也有我们产品,郑州上汽现在正在开发。直接间接供应宝马、克莱斯勒、大众产品。
  产品研发生产过程,我们研发机构由三部分组成,汽车安全件铸造技术研究院,河北春鑫检测服务有限公司,还有公司技术部,分别承担产品研发、产品检验和产品生产技术。现在开发周期都加快了,所有前期工作准备好以后,一般10到15天就可以交样件。
  这是我们技术与质量人员架构图,这是开发生产研发一个保证,研发团队现在由三部分组成,一个是自有研发人员,现在我们有硕士生7人,本科生19人。另外我们和大专院校科研院所搞协作,有清华、吉林大学、河北工大。再就是我们中国铸协铸造专家委员会的专家,是我们的技术后盾。所以,有这三个方面研发队伍,我们就能保证我们公司始终处在技术领先、产品领先。
  产品研发模式是自研+合作模式,有我们合作科研院所、大专院校。这是刚才说的研发流程,不再说了。
  2008年的时候,我们就同长城公司共同研发了H6SUV汽车转向节,一下过去了十几年,创造了一代神车,到现在好长时间了,产品还在生产。这个产品当时用手工模型做的样件,完成的测试与路试。当然如果现在再开发新产品,我们就用3D打印,不再用手工了。
  最近几年,我们设计研发的转向节产品有20多种,就是我们研发,不是别人拿了图纸让我们做的。产品实现过程,也是按照汽车行业的APQP控制流程,利用各种先进软件来进行产品设计、工艺设计,并且对工艺进行模流分析。这是一个模流分析的视频。整个铸造工艺过程是这样的,这是我们公司机加工工艺流程。
  下面简单说一下我们公司的研发制造设备、先进工艺。
  铸造:这是混砂系统,是法国的产品,这是美国应达电炉,这是日本新东造型机,这是浇注机,也是日本新东的,在铸造行业这几个设备都算行业内比较顶尖的设备,下面就是我们的铸造续落砂工序,这是最后的自动精整。我们公司还有一个热处理分厂,可以做各种热处理。加工设备也是比较先进的,不细说了。这是一条加工生产线。这是我们的5轴的自动加工中心。有一个超声波清洗机,成品对清洁度要求比较高,这是新上最先进的清洗设备,可以实现毫克级微米级清洁能力。我们公司也上了MES生产管理系统,覆盖生产计划执行整个过程,来助力产品的生产与质量稳定。
  质量与性能检测能力方面。
  我们公司春鑫检测公司,具有国家CMA资质认证的检测公司,检测结果具有法律效力,可以被第三方认可。试验设备,涉及到材质,比如说金相、化学成本。再是机械性能项目,再一个是内在质量检测。们因为转向节是重要的安全件,我们全部做X光检测检验,给每个件做透视,保障它的内在质量没问题。还有加工的外形尺寸的检测。下边这是部件(制动器)的一些检测设备,有惯性试验台,这也是比较主要设备,有的主机厂都没有这个设备。
  下面汇报一下近期研发创新项目。
  现在我们研发合作项目一共四方面,一个是高端材质研发与应用,主要是研究铸态高强度高韧性球墨铸铁材质,QT800-5。这个是基础性的研究,已经研发成功,这个材质可以用到各种球墨铸铁件,比如转向节、差壳都可以用。第二就是转向节轻量化设计,涉及到两个方面,一个是材质要提高,另一个就是从几何设计上要改进,主要是镂空设计,镂空设计就是达到物尽其用,不起坐用的地方把它剔除,达到轻量化。我们目标是材质QT700-10,这个产品重量目标是3公斤以下。
  再就是焊接差壳,把以前的由螺纹连接改为焊接,当然有好的多优点,可降低成本,可节省空间。这个产品我们已经研发成功关,现在有八款差壳产品正在批量使用。
  第四是刚确定一体式铸造差壳研发,可以减重、简化制作工艺、降本,这里面涉及到铸造、加工、热处理,相对来说就比较复杂一些。这是一个同汽车公司一起做的项目,感觉还是有前途的。
  我们公司其他的球墨材质材质,像ADI,通过热处理可以使强度提高,并且韧劲也好,强度最高能达到1400到1600,延伸率还有1-2%,强度低一些的800,延伸率到10%,这都是技术成熟的,都没有问题。在国外ADI在球墨铸铁中占比较高,大约占10%,在我们中国国内前两年统计达到1%左右,所以这个材料还是比较有前途的。另外还有硅固溶强化球铁,有其他特殊性能要求的材质产品,我们都可以供应。明年我们公司铝合金铸锻产品将正式投产,来满足客户不同的产品需求。
  我的汇报就到这儿,谢谢各位!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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