中國工程院院士胡正寰：回轉成型技術助力電動汽車提高產量提升質量

2017-11-23 10:10:01 電力頭條APP 　點擊量：評論 (0)

中國工程院院士胡正寰就《高效軸類零件軋制技術及其在汽車行業的應用》發表演講，以下為演講實錄：我們通過一種新的工藝來做軸類零件，由于汽車當中有不少軸類零件，所以這個技術得到了推廣和應用。這是用軋制的

中國工程院院士胡正寰就《高效軸類零件軋制技術及其在汽車行業的應用》發表演講，以下為演講實錄：

我們通過一種新的工藝來做軸類零件，由于汽車當中有不少軸類零件，所以這個技術得到了推廣和應用。這是用軋制的方法來做出來，但是又叫回轉成型。這個技術大家一看就知道了，它是冶金軋制技術與機械軋制技術的交叉發展。

大家知道冶金的軋鋼具有什么特點嗎?首先是效率高，線材每秒可以達到100米，而且質量好，所以冶金生產就得到了大量的應用。傳統的軋鋼只能做全部的等截面的材料，做不了零件，我們技術就是把零件用軋鋼的方法做出來。這個特點就是特殊軋制，產品特殊，模具特殊，設備也特殊，所以冶金又叫特殊軋制。效率很高，全部都是短截面的。

因為是做零件，所以進入了機械制造行業，機械行業最傳統的方法是什么?一個是切削，一個是鍛造。現在我們用軋制的方法把它做了出來，切削是連續地、局部地把多余金屬去掉，鍛造是整體的轉移成型，材料就可以節約了，軋制是連續的，也是局部的成型，但是金屬是轉移成型，所以具有兩個工藝不同的特點，又具有相同的特點。這個是高壓線持平里面的鐵芯子，原來是用這個切削，現在是滾一圈出來，明顯的優點就是這樣的工藝，模具上面滾一圈就可以做出來。

這個現在已經投產了，原來是5分鐘1件，現在是1分鐘6件，材料節省了1/3，江蘇的這個廠是5000件就需要50臺車床每個工人操作2臺，現在是2臺設備5個人，占地面積同時就少了，結果就是做出高質量的產品，但是成果大幅度將，這樣就有競爭力了，企業就越做越大了。

鍛造是用汽車的后橋主動軸，傳統的工藝包括美國都是這樣，下料、拔長、滾壓、模鍛，再把黑面去掉，現在我們就是通過一道工序做出來，和鍛造對比的話，因為模段是整體變形，它的力量載荷大量下降，下降的好處是什么?這種工藝的優點是生產效率可以提高很多倍，材料可以節省10%-30%，零件的綜合性能也會提高。因為金屬是完全按照零件分工沒有斷，所以批量載荷也會提高，生產沒有噪音，很容易實現機械化，所以得到了社會上的承認。

這種工藝也有它的弱點和缺點，大家一看就知道它的模具復雜，掌握起來比較不容易，因此這個工藝只是批量比較大。這個技術是做零件，我們國家正好是汽車大國，所以就有了比較多的應用。

按照這種軋制的方法來做零件，我們可以看到都是做軸內零件，實際上還可以做別的零件，由于時間的關系重點介紹我們做的工作。首先是汽車的前梁桿類零件，還有齒類零件和軸類零件，這兩個模具是楔橫軋，兩個模具是同方向旋轉帶動反向旋轉，回轉當中把零件轉出來。這個變形是直接壓縮、長度延伸，它的模具就是前面紋齒后面滾軸。

這個工藝還可以軋球類零件，汽車里面很多軸承里面也有球，這兩個模具也是同方向旋轉，正好可以設計成螺旋的，直接壓縮軸向變長，這種方法就可以軋球，同方向旋轉，帶動軋件反向旋轉，中間在模具里面前行，最后就軋出來了這個球。現在轉出來了多少?比如軋大球一般都是40-80個，軋小球可以1000個，生產效率就非常高了，火車輪轂都是用這種方法來成型的。

上天的一些東西都是靠這種球形成型，這是做民用產品，軍用上天的那些也是這樣出來的。

下面把我和我的團隊做的工作和大家匯報，我的團隊是做軸內零件和球內零件，我是做了六十年這項工作，今年八十三歲，現在這項技術已經在國內推廣應用，大概是在27個省市建了300條生產線，用于生產各種零件，分布在27個省市，其中有18條生產線賣給美國、俄羅斯、日本和土耳其，產量大概是500萬噸，年產量大概是40萬噸零件。

如果加上電動汽車發展，固定軸還有沒有前途?他們正在考慮這個問題，國外這個工藝出現以前都是切削的，現在是用滾軋的方法做出來，這些都已經形成規模了，效率又高又節省材料。原來的工藝就是鑄造或者鍛造，把一小段料垂直來打，前面是鑄造，后面是斷檔。

我們出口土耳其的生產線，是用滾扎的方法出口到土耳其，不用下料，通過這個快速加熱。這個也是預熱、加車、均熱，最后進入了軋制階段。

我們并不是采用哪家有這個零件哪家就上這條線，非常適合建專業化的廠，把零件賣給其它的使用廠實現雙贏，這種專業化廠的產量都是每段5萬噸，所以走這條路實現雙贏。

這是在河北建的專業化廠，一共有10臺軋機，生產不同的軸賣給其它的使用廠。這是在安徽建的生產轎車變速箱的專業化廠，還有生產銅球的，也是采用這種方法在生產，推廣了幾十條生產線。目前開發投產的品種大概是500多種，主要是量大的，汽車、發動機、五金工具等等。現在我們生產的零件最小的直徑是8毫米，最大的直徑是165毫米，短的是20毫米，長的是120毫米。

這個技術復雜在什么地方?除了軋機特殊之外，模具也是很特殊的，因此我們建立了模具制造中心，但是模具的壽命非常高，所以廠家就不要自己做了，他們也做不了。我們每年要為企業提供500副模具，展開來看都是看不到零件的樣子，也都是數控機床進行加工。這個模具加工的量雖然不大，但是一般偷不走，因為是通過數控加工。

這個工作大家一想就知道，那個時候我們在實驗室做了大量的工作，然后再去推廣，凡是沒有把握的新的產品都在實驗室做成了再去推廣。這里有些理論技術問題，大家知道這個是回轉變形，變化也是非常激烈的，做得不好就不能成型，做得好性能就達不到，因此這是學校的特點，大家一看就知道不是光是理論，還是做大量的實驗。

我們也出了一些專著，而且得到了國家的獎勵。這個就是數字模擬的，說明數字模擬非常吻合，否則就是在修改模型。這種應力是很復雜的，這里還有一些理論問題，比如要砸出直角、砸出斜面，這種模具都是空間的曲面，這種曲面是怎么來的需要搞清楚，包括力量參數，壓力扭矩是怎么樣的。

簡單地說一下汽車行業的應用，因為這個技術不光用于汽車行業，我們是一個汽車大國，因此這個技術可以得到推廣應用。首先是凸輪軸，和原來的成型工藝相比可以提升25%-38%的產量，這項技術我們已經在一些大廠推廣應用，因為可以大幅度降低成本，軋得不好就會削弱。我們不僅掌握了，而且能夠穩定投產。

另一個產品是重型車的變速箱軸，西安法斯特每年生產60-70萬臺，而且每年是60多萬件，這個不光是生產重型車，轎車的變動軸也在生產。這是重型車變速箱里面的軸，最大直徑是165毫米，最細直徑是50毫米，現在我們把它軋制成功了，鍛造是很難做到這么精的，一邊的余量是2毫米。本來這是一汽的產品，但是一汽反而沒有投產，而是山東的一些小廠投產了。

轎車變速箱里面的軸國外都是冷擠壓出來的大量生產，冷擠壓確實很有優點，但也有它的不足的地方，冷擠壓的力量是很大的，所以現在我們已經開始部分占領轎車的變速箱軸，生產不僅是供安徽，也供上海的中外合資企業使用。當然，它的性能要求比較高，現在都達到了，而且是長期供應。

汽車當中還有空心件，大概是這樣的生產線，通過鋼管作為原料加上鋅棒軋制，擠壓是用42公斤的料，現在鋼管只要25公斤，加入鋼管把鋅棒放進去，空心軸的意義在什么地方?不光是效率高、節省材料并且質量好，而且汽車輕量化，將來可能有些軸內件都要做成空心的。我們是掌握了這個技術，現在已經在山東重汽大量生產，可以達到99%的成品率。

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