先进技术和工艺打造高质量自动变速器

作者:龚淑娟 付海鑫 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:135 发布时间:2018-08-09
掌握核心技术,打造民族品牌,是中国汽车行业孜孜以求的目标。作为中国自主品牌车企的杰出代表和SUV的领导者之一,长城汽车股份有限公司(以下简称为“长城汽车”)在自主创新的道路上一直坚毅而勇敢,在发动机、变速器以及新能源汽车相关的多项核心技术方面不断取得突破,一个又一个产品成功装车,撑起了自主品牌汽车的脊梁。
先进技术和工艺打造高质量自动变速器

掌握核心技术,打造民族品牌,是中国汽车行业孜孜以求的目标。作为中国自主品牌车企的杰出代表和SUV的领导者之一,长城汽车股份有限公司(以下简称为“长城汽车”)在自主创新的道路上一直坚毅而勇敢,在发动机、变速器以及新能源汽车相关的多项核心技术方面不断取得突破,一个又一个产品成功装车,撑起了自主品牌汽车的脊梁。

2018年3月,长城汽车“集合”了这些核心技术,成立了一个新的全资子公司——蜂巢易创科技有限公司(以下简称为“蜂巢易创”),“蜂巢”代表着不断扩展的多种模块化产品和解决方案,“易”为改变之意,“创”为创新之创,展现出了长城汽车在核心技术方面的无限张力。

2018年5月,借AI《汽车制造业》与长城汽车股份有限公司联合主办“2018中国变速器先进制造技术高层论坛”之际,我们有幸采访到了长城汽车股份有限公司蜂巢易创科技有限公司董事长唐海锋先生,并与来自一汽、东风、长安、吉利、爱达、青山和哈东安等企业的160多位参会代表一起,走进了其具有100万产能的自动变速器工厂,认识了一个先进而开放的蜂巢易创。

 

AI:无论传统动力汽车,还是新能源汽车,动力总成甚至整个驱动系统的整合是一个行业趋势,为此,长城汽车专门成立了蜂巢易创。请您先谈谈背景情况及其具体产品,以及您对未来发展的一些构想。

唐海锋先生:一直以来,核心技术一直是自主品牌车企的软肋和发展瓶颈,核心零部件受到国际供应商的制约,是很多中国自主品牌汽车企业普遍面临的问题,因此,我们必须走自主开发的道路,特别是发动机、变速器、电池及相关控制单元等方面,我们必须要通过自主创新,拥有自己的核心技术。
多年来,长城汽车一直坚定不移地走自主开发的道路,并取得了一定的成果。在此基础之上,2018年3月,长城汽车整合了动力、传动和新能源三大模块,成立了蜂巢易创。目前,蜂巢易创旗下有蜂巢动力、蜂巢传动、蜂巢能源、蜂巢电驱动、蜂巢智能转向和蜂巢零部件六个公司,产品包括发动机、变速器、电池、电机、电机控制器以及电动助力转向系统等产品。未来,蜂巢易创将向着智能汽车和自动驾驶的方向探索和发展。

当然,需要强调的是,蜂巢易创是一家完全独立经营的企业,不仅服务于长城汽车,而且完全对外开放,还将服务于所有汽车企业,也可以合资、融资。目前,我们已经与国内多家主机厂进行积极沟通,相信不久的将来就能够为更多厂商提供全面的技术、产品和服务,共同推动中国汽车行业的发展!
总之,经过全面整合,从单一零部件到系统供应商,从传统动力到新能源动力,从动力总成到智能汽车,蜂巢易创将持续致力于提供全领域产品和技术解决方案,与此同时,成为国际化的企业,也是蜂巢易创的目标!

变速器

AI:长城汽车自主创新的发动机已经装车多年,但变速器方面却一波几折。不过正因为如此,来之不易的7DCT450更显珍贵,它不仅是一款变速器产品的成功,更意味着打造自动变速器的经历和经验。对此,请谈谈您的感想或体会。

唐海锋先生:是的,目前为止,我们的发动机、涡轮增压器、自动变速器和EPS等都已经实现量产,特别值得关注的是我们最新研发并量产的7DCT450双离合自动变速器(DCT)成功搭载于长城汽车高端品牌最新车型WEY VV7,这是长城汽车第一次将自主研发的变速器装进新车,整车匹配性能优异。

当然,长城汽车在自动变速器的开发过程中并非一帆风顺,此前我们经历了AMT和4AT项目的失败,但却始终没有放弃,反而越挫越勇。在7DCT项目中,我们改变了研发模式,由依靠设计公司改为自建团队,引进行业顶尖人才建设自主研发能力,最终获得了成功。

我们首款产品7DCT450技术先进,采用湿式双离合模块,最高档位设置了7速,齿比跨度在目前变速器中最大,最大转矩450 N·m,重量轻,尺寸小,支持BSG、P2和eAD等多种混合动力类型。这款变速器由拥有30多年变速器研发经验、曾就职于奔驰、大众等知名汽车公司的行业顶尖变速器专家格哈德·亨宁先生领衔设计,组成了由30 多名行业顶级专家在内的300余人的设计团队,具备完整的产品设计、试制试验和工艺设计等开发体系,构建了长城汽车的核心技术能力。

7DCT450的成功,的确不仅是一款产品的成功,更意味着打造自动变速器的经历和经验,在这一过程中,我们掌握了一套DCT的研发和生产体系,这是我们积累下来的最宝贵的财富!

未来,我们的技术路线会涵盖传统动力、混合动力和纯电动,为此,我们一方面会继续在传统7DCT的基础上进行升级,开发档位更多、速比范围更宽的自动变速器,如更加集成化智能化的8速DCT、用于混动系统的P2 变速器以及三合一的P4 驱动单元。通过P2和P4技术,我们的整车将能够实现纯电动行驶模式、纯发动机模式、行驶发电模式、电动机辅助驱动模式、停车发电模式和制动能量回收模式六种工作模式,预计可降低40%的油耗,全面迎合全球汽车发展趋势。

车间

AI:除了研发,生产体系对于产品的成功也同样至关重要,长城汽车DCT工厂从哪些方面着手来保障生产出高质量的产品?

唐海锋先生:产品生产精度的实现首先源自产品设计,需要通过设计来降低对工艺的要求,并提升工艺的稳定性。为此,我们在产品和工艺设计方面充分开展同步工程(SE),对产品结构进行优化,对加工工艺进行评审,对生产策划进行深入研究与对标,从而保证了后期生产的稳定性。

其次,要加工出好的产品,必须有好的设备,设备精度直接决定产品精度,这也是我们机加工设备全部采用欧系进口设备的原因。以齿轮加工为例,我们的热前滚齿机及滚插机将齿轮精度控制在DIN7-8级,低压渗碳热处理工艺将齿轮的变形控制到最小。在工艺控制链的最后是珩磨齿,这个过程中,我们配合齿轮测量中心、Q—DAS抽检分析系统,将加工精度还原,将齿轮精度控制在DIN6级。

第三,结合目前的人员和设备使用现状,我们通过自动化系统和防错系统尽可能降低对操作者技能的依赖,以保证产品生产质量。与此同时,我们在工厂管理方面也投入重金,引入国外先进的管理经验,构建强大的管理团队,在齿轮精加工、热处理、壳体加工和组装线及测试台等方面都有拥有丰富经验的国际专家,并通过国际、国内专家的融合和培养,构建起了强大的生产管理体系,确保产品质量。

 

AI:据说7DCT450由157种零件组成,其中壳体、齿轮、齿轮轴等18种核心零部件在长城汽车DCT工厂生产,其他则由外协供应商提供,因此,对产品质量的把控,不仅仅包括自产零部件的生产质量,还要对外协件严格监督。这方面,在打造质量体系的过程中,贵公司积累了哪些宝贵经验?

唐海锋先生:传统的质量管理已远远不能满足新时代企业管理需求,信息化管理是适应知识经济时代要求的新型管理模式,质量管理也将会随着信息化环境的迅猛发展而发生巨大变化。
对于自制件,我们引进了Q—DAS(质量数据分析系统),实现对自制件特性质量趋势的实时监控与预防管理,还上线了WMS(仓储管理系统)、LMS(物流制造执行系统),实现产品从供应商到货到总成出厂全过程的批次受控及可追溯性。

对于外协件及涉及的39家供应商(其中合资或外资供应商20家),我们与供应商建立起战略合作伙伴关系,形成了一套严格的供应商准入及管理体系,将质量问题前置管理。我们还开发了一套QC系统(进货检验管理系统),通过系统对供应商及外协件整体进货检验指标达成情况进行管控,同时依托QC与SRM(供应商关系管理系统)相结合进行外协件质量改进,问题形成PDCA循环。

 

AI:目前DCT工厂的整体生产情况如何?作为新建的现代化工厂,智能制造的理念在其生产线上是如何体现的?

唐海锋先生:我们DCT工厂一期的50万产能已经达到满产状态,二期产能也是50万台,目前设备已经满足生产条件,开始试生产。作为智能制造的探索,在DCT工厂进行规划时,我们就将虚拟仿真技术和自动化技术相结合,充分运用信息化的手段,建立起这座智能化的工厂,实现了从物料入库、库存管理、壳体及轴齿加工、零部件装配及总成测试到成品入库及发运等全过程信息化管理。

我们的装备自动化水平也达到了国际先进水平,物流和信息化系统也同样很好地实践了智能制造的理念。

壳体生产线采用了无人化设计,包括毛坯上料、壳体加工、清洗和试漏,整线自动化率达到100%。通过自动扫描二维码、自动识别毛坯类型,调用相应的加工程序。工件的流转通过机器人+桁架系统+自动滚道系统实现。毛坯信息、加工过程信息和质量检测信息通过线体的信息收集系统实时上传到质量管理系统中,实现壳体信息全过程实时保存和管理。

轴齿机加工设备自动化率也达100%,防错率100%,相对于人工上下料效率明显提升。在二期工厂中,自动化水平进一步升级,如热前机加工车间,将轴类零部件的所有单机设备进行自动化联线,每条生产线只有2人进行上下料的操作,从而减少操作人员32人。

针对变速器装配线,由于零部件较多,且形状各异,自动化水平很难大幅提升,我们装配线的自动化率可以达到60%,在行业里也算是比较高了。我们运用了多个柔性单元,两个机器人配合作业,并配以全自动预检台和EOL测试台,可自动进行加放油、换档、功能和性能测试,为产品质量的稳定性提供了保障。

针对壳体仓储物流,我们采用了自动化立体仓储及输送系统,使壳体成品从壳体线到组装线无缝衔接、存储和运输,实现了壳体仓储和物流的无人化。

工厂信息化方面,我们采用ERP、MES、WMS、LMS、EAM和Q—DAS等生产管理、物流管理及质量管理系统,实现了设备及产品的质量实时管理,为工厂有效运营提供了信息基础。

变速器

AI:在DCT工厂的机加工、热处理、装配和检测等重要工艺环节,哪些先进的技术和设备的运用展现了该工厂所具备的工艺技术水平?

唐海锋先生:在这些重要的工艺环节,我们均采用了非常先进的工艺技术和设备,并不断精益求精。

机加工上全部采用欧系进口设备,其能力指数Cmk≥1.67,使零件的精度及一致性得到有效保证。轴类零件的轴承位采用超精技术;齿轮的内孔采用珩磨工艺,将变速器噪声的控制达到极致;结合齿焊接采用激光焊接工艺,焊接变形量小,更好地保证了焊后组件的精度;齿轮的精加工采用了珩齿、磨齿配合工艺,同时针对个别齿轮先压装后磨齿,最终将齿轮精度控制在DIN6级。

热处理采用现在最为先进的低压真空渗碳技术,渗碳室的炉温均匀性偏差最大为4℃,每个渗碳室的九点炉温均匀性偏差都在2℃以内,保证每个位置受热均匀。高压氦气淬火,淬火压力可控,有效控制了工件的热处理变形。

壳体加工工艺采用集中原则进行工艺排布,把工艺基准转化所产生的过程误差降到最低。壳体生产线使用的加工中心重复定位精度可达到2 μm的水平,清洗机压力达到500 bar以上,有效保证了产品的精度和清洁度。

装配线应用高精度压装设备、拧紧工具以及在线测量装备,保证产品过程的装配质量。其中压装过程全部采用伺服电缸,压力精度可达±1%FS,位移精度可达±0.01 mm;整线全部采用电动工具拧紧,拧紧精度可达±3%;测试台架使用德国进口设备,进行变速器NVH及性能测试,保证产品的一致性;同时配置生产管理系统,可实现对质量信息和零部件信息的存储及追溯。

检测方面,我们建立了全国最大的测量中心,拥有三坐标测量仪18台,齿轮测量中心21台,圆度仪、粗糙度仪和轮廓仪26台,兼顾外协件和自制件的产品检测,满足100万台产能的检测需求。测量中心全部采用德系高配精密检测设备,全自动检测过程保证了结果的准确性,并将首件检测时间控制在1 h以内。同时,所有检测设备搭建Q—DAS质量数据分析系统,检测结果自动分析反馈,真正实现了质量数据的可视化管理。

齿轮

AI:较高的柔性和较低的运行成本是精益生产的基本体现,在实际生产中,贵公司采用了哪些技术或解决方案以更好地提升效率、降低成本?

唐海锋先生:工厂布局设计之初,我们经过数十次的评审分析,站在精益化生产的角度,将物流配送距离控制到最短。将轴齿毛坯入库、热前加工、热处理和热后加工,直到组装配送上料,形成了“一个流”。同时在组装线的外协件上料配送方面,也设计了最佳路径,使得整个工厂的物流高效运行。

在设备选型中,我们通过多方案对比分析选择了最优的配置方案,使得整个加工效率提升了,设备数量减少了,能耗减少了,成本也更低了;壳体生产设备采用了双主轴双工位卧式加工中心,加工设备数量比传统设备降低了50%,生产线占地面积节约30%;热处理采用低压渗碳炉、模块化设计,生产灵活性强,可依据生产任务开启设备,减少无谓的能耗,970℃高温渗碳,工艺周期比普通渗碳过程缩短了50%;机加工采用干式切削替代传统加工;轴类热前软车采用微量润滑技术;滚齿采用干切,齿轮热后车加工也是干切,省去与切削液有关的传输、回收、过滤及切屑处理等费用。

此外,由于我们的变速器要匹配不同的发动机,因此就有多款变速器,所以在进行变速器壳体线和装配线工艺设计时,我们就考虑了高柔性化的生产模式。如装配线大量应用了机器人柔性压装单元、机器人自动拧紧和机器人搬运等先进技术,实现了至少10余个产品的共线生产问题,大大减少了设备投资,同时降低了人员成本。

总之,打造高效、高质量的产品是我们始终不变的追求,不仅变速器,我们对所有产品都是这一原则,也不仅生产,从研发到售后的所有环节,每一个产品的全生命周期中,我们都将秉承这一原则,继续坚定前行!