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从“凤凰”到“荣威”——上汽纪念建国60周年(五)

自造液力变矩器

作者 赵永彬
2009/9/27

大约在20世纪70年代末期的时候,我第一次听到自动变速车的概念。这个信息是当时机电局到基层企业来“战高温”的技术干部董国权对我讲起的,他说美国的汽车使用自动变速器的大约占汽车总量的90%左右,用离合器的车子比例很小。那时我在上海离合器厂技术部门做技术工作。董国权此后不久即担任机电一局电器公司总工程师,他带来的信息给我留下了较深的印象。

初识液力变矩器

上海离合器厂从1987年引进桑塔纳轿车膜片弹簧离合器技术开始,历时两年,到1989年起先后实现了离合器从动盘总成和离合器盖总成的国产化批量供货。1988年,我作为引进项目的技术负责人,曾带队在德国SACHS公司接受培训,同行者有孙汉民、潘锷、马静。德国SACHS公司是一家有百年历史的汽车零部件专业生产企业,在世界汽车零部件生产企业中有一定的知名度,他们有自动变速器中液力变矩器的生产技术,同时,液力变矩器也是该公司的主要产品之一。我因为若干年前对董国权传递的汽车自动变速器信息有较深的印象,所以觉得这次培训是一个很好的机会。在培训快要结束的时候,我向SACHS公司提出了希望参观液力变矩器生产的要求。就这样,对液力变矩器这个产品有了一个最初步的直观感觉。

膜片弹簧离合器制造技术的引进比较成功,较快地形成了批量生产能力。1991年10月,根据当时上海汽车工业总公司的规划,合并几家汽车零部件厂成立了上海离合器总厂,职工一下增加到2000多人,合并后的企业产品结构比较杂,有些传统产品没有优势,所以发展主导产品离合器和扩大新的产品就提上了重要议事日程。在上汽总公司领导的关心支持下,离合器总厂1993年再一次引进奥迪、捷达等轿车离合器技术,成功扩大了轿车等离合器的配套市场,还完成了桑塔纳轿车行李厢锁的生产项目,增强了总厂的实力。为了更好地解决生存与发展的问题,1994年上海离合器总厂又引进了安全带生产技术,并于1995年正式国产化批产供货。

再次引进离合器技术和安全带技术的成功,就像一个“小学生”逐步成长为“中学生”,成长的过程中逐渐有了自己的遐想,这个遐想就是液力变矩器。因为汽车自动变速器是中国汽车行业的发展趋势,我当时作为上海离合器总厂主管技术的副厂长兼总工程师,把握企业产品发展的方向也是我的主要职责。

技术储备

上海离合器总厂的领导班子对提高企业的技术开发能力一直很重视,在总厂良性运行的情况下,对技术开发这一块每年进行较大力度的投入。同时我也清醒地意识到,要消化和掌握液力变矩器生产技术,与开发离合器产品系列绝不能相提并论,因为它们的技术含量相差不是一个等级。为了打下必要的基础,1993年在总厂技术中心内配置了一定数量的HP工作站并购买了美国EDS公司的UG Ⅱ软件,率先将CAD、CAM、CAE投入使用。一年多后,几乎所有的工程技术人员都能使用该软件设计产品和工装,基本上抛掉了图板。这样的技术练兵,为此后自造液力变矩器打下了必不可少的基础。

1994年,在首任厂长李积荣的支持下,上海离合器总厂和吉林工业大学签订了产、学、研课题合作项目合同,这可以看作是上海离合器总厂向液力变矩器这一全新产品进军的实质性准备工作。

课题合作项目签订后,先是从吉林工大的老师那儿学习了液力变矩器的原理,其次是资料收集和选择样件。刚巧,美国通用汽车公司开始进军上海,我们从他们的上海办事处得到了几套4L60—E的液力变矩器样件,这使我们的样件试制工作有了实物依托。当然,对于液力变矩器的优化设计来说,面临的毕竟是极其复杂的三维流动空间设计,迄今研究所获知的方程数要小于设计所要确定的参数,因此经验的统计性数据仍起着相当大的作用。另外,液力变矩器的特点是采用空间曲面的零件多,要求高,如何检测和加工在手工样品试制阶段也相当困难。幸好CAD、CAM的一体化技术发挥了极大的作用,在总厂工程技术人员的不懈努力下,历时4年,我们终于试制出了4套轿车液力变矩器样品,经测试,其主要技术性能指标和原样件几乎相当。1998年3月,这些样件通过了上汽(集团)总公司的技术鉴定。尽管这是手工样品,但这一星点的感性知识为日后自造4T65—E液力变矩器多少打下了一点基础,样件的加工实际上是一次很好的实践锻炼机会。

1997年底,实际上样品已经试制结束,而上海通用汽车公司的项目也已经启动,正在逐步实现零件国内采购。此时,我们又果断地投入了14台过渡性的液力变矩器制造设备,价值约300万元。此项工作在1998年10月全部到位,对及时完成上海通用汽车公司的第一轮BETA样品,提供了必不可少的硬件保证。

因为有了前几次的技术引进经验,又有了一支得到一定锻炼的技术人员队伍,我们在自造液力变矩器的进程中开始拥有了自己的技术方略,换句话说,我们的技术开发水平逐渐开始成熟和理性。也是在1997年底,与投资过渡性制造设备同步,我们在总厂技术中心内设立了20个课题,对原材料的代用选择,外购件和自制件的界定、预想中的工艺难点、需要的进口件等等逐一做了充分的分析、讨论,同时也开始对正式试制可能投入的设备作了反复推敲。这种有意识的超前准备,为及时完成上海通用汽车公司的BETA样品赢得了时间,使下步的正式试制少走了不少弯路。

1998年5月,上海通用汽车公司通过评审比较,将上海离合器总厂定点为液力变矩器潜在供应商,机会终于来了。然而,要实现这个愿望却绝非易事。

首先是项目投资的决策。在国营企业的机制下,当项目尚未落实而先要动用近亿元资金投入一个没有引进技术支撑的产品,不少人担心的不光是产品能否开发成功,更担心的是这么大的投入下去后,如果企业为之拖累而导致亏损,那后果之严重、风险之大是难以想象的。然而,周宝林厂长带领的上海离合器总厂领导班子充分信任自己的工程技术队伍,给予了财力和精神上的真正支持。作出这样的决策是需要非同一般的眼光和胆略的。

必须补充一下的是,一开始,我们也曾想通过技术引进来达到目的,这毕竟是一条有着许多成功经验且比较稳妥的路子。但由于这个液力变矩器技术含量高,日本、德国、美国的几个大公司接触下来都不肯转让技术,明确拒绝了我们的要求。在我们“卧薪尝胆”4年初具成果后,在上海通用汽车公司的项目已经启动且进入市场有望的形势下,这么好的机会岂能轻易放弃?因此从某种程度讲,上这个项目也是逼出来的。当然,它所依赖的是总厂领导的强有力支持,一支忠于品牌事业的技术人员和工人队伍,前几次技术引进的成功经验,还有在我们正式试制开始后国内相当水准的合作伙伴的同心协力。

“一号工程”

1998年5月,上海离合器总厂召开动员大会,明确把开发液力变矩器项目列为企业的“一号工程”至此,自造液力变矩器的攻坚战正式拉开帷幕。

液力变矩器从原理上讲虽说并不特别复杂,但结构异常紧凑。它是一个液体三维流动的空间器械,传动效率和起步变矩的特殊要求,使它对零件空间曲面提出了非常高的精度要求。加上汽车对可靠性的要求和寿命的指标,因此在不太大的液力变矩器空间中,容纳了带有众多复杂空间曲面叶片的泵轮、涡轮和导轮,还要装入锁止离合器等。这些零件大多数是冲压件,尺寸精度和不同截面厚度有着相当高的要求。技术性能决定了零件造型复杂,加工难度极大,有些方面简直难以想象。以冲压件来说,如冲压叶片的面轮廓度,其精度要求在0.08mm,因此它的定位、测量,以及加工都是相当不易。泵轮壳的冲槽,在当初手工样品加工时,是采用数控加工中心再加上专门设计的夹具用铣刀加工出来的。

到了正式试制的工装样品阶段就犯难了,用什么机床呢?要知道这个泵轮壳上的槽有100多条,位置度要求是0.13mm。打听下来此加工设备是美国一家机床公司的专利。由于经济上、试制进度上和其他方面的原因,现实情况逼迫我们必须自己干,别无退路。于是依靠广大工程技术人员和工人的聪明才智,通过无数次的探索试验,终于一步步向目标逼近,最终达到要求。再如液力变矩器装配方面焊接的难题,本来焊接就有众多要求,如焊缝的强度、密封性等,而液力变矩器还要控制焊接体变形。因为它的内部已经装入了很多精度颇高的零件,焊好的总成,其内部涡轮、导轮、锁止离合器相互应有合理的间隙,同时还要求被焊接的上盖和泵轮壳这两个半空间的零件有同轴度要求,泵轮壳轴颈和盖柄跳动量在0.025mm之内。此外还有各个分总成的铆接,各种机加工、热处理、零件的测量等等,碰到的难关数不胜数。但是经过全厂同志和合作伙伴的齐心努力,我们艰难地解决了一个个“拦路虎”,一步步走向成功。粗略地估算一下,仅试制所制作的工夹模量具就有将近1000副。

特别值得称道的是我们的工程师和工人师傅们,他们放弃了所有的休息,没日没夜持续干了整整一年半。其中,有带病工作不吭声的,有妻子临产不陪在身边的,有把铺盖搬到厂里连续一个星期不回家的……此类事例不胜枚举。

另外,我们在社会合作方面也十分成功,突出的是和高校的产学、研合作。如与上海交通大学的合作,在焊接技术上从研制课题到产业化的加工设备选型配套,我们实行了一揽子承包。许多专用设备在充分论证了国外制造商性价比的基础上,本着精益投资的原则,我们在国内进行了开发,都取得了良好的效果。上海通用汽车公司和美国通用汽车公司在项目整个过程中特别是重要的环节上给予了我们真诚的帮助。所有这一切,使我们从超前研制到实现产业化的辛勤努力,终于结出了丰硕的成果。

1998年11月,我们为上海通用汽车公司提供了第一轮BETA样品;1999年3月又提供了第二轮BETA样品,结果是样品全部合格,传动效率略优于北美产品。1999年7月又提供了PROTOTYPE样品;1999年10月通过了PPAP考核,并得到了批准书。2000年向上海通用汽车公司提供了6000套液力变矩器,2001年供货30000套,2002年供货52000套,2003年供货103000套。

对我们这种敢于“吃螃蟹”的行为,各级领导给予了很高的荣誉。轿车液力变矩器项目获得了2002年度国家科技进步奖二等奖;2001年度中国汽车工业科技进步奖一等奖和上海市科技进步奖一等奖。

由于我们是立足于国内现状、市场需求和精益投入来考虑问题的,使得国内第一条年产10万套液力变矩器的生产线获得了良好的投资回报。这相当于一个业绩优良的“大学生”提前投入到社会的经济建设中去了。同时,取得的良好业绩被国外一家大公司看中,2002年1月,上海离合器总厂和德国ZF SACHS公司合资,现改名为上海萨克斯动力总成部件系统有限公司。不菲的效益使合资企业有了一个良好的开端。

从技术引进到产品自闯,是一个企业的成长过程,也如一个人的成长,从小学生到中学生,再成长为大学生。而这个过程是一个以科学的态度踏踏实实埋头苦干的过程,它不事张扬,正所谓宁静才能致远。(作者时任上海离合器总厂副厂长)

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