中國沖壓機(jī)躋身世界前三：每分鐘15個破德國記錄

資料圖：濟(jì)南二機(jī)床為上海通用東岳汽車有限公司生產(chǎn)的沖壓生產(chǎn)線濟(jì)南二機(jī)床為福特提供的5條沖壓生產(chǎn)線，一條安裝在美國堪薩斯城的工廠中，其他4條安裝在福特公司總部的工廠中，取代其原有的23條老生產(chǎn)線。濟(jì)南二機(jī)床董事長、總經(jīng)理張志剛是大型沖壓機(jī)這個“中國自主故事”的最佳講述者。

    編者按：13層樓高的8萬噸“大壓機(jī)”，鍛壓出飛機(jī)的起落架、主梁;上千個軟件組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，成為高鐵列車的大腦和神經(jīng);海上石油鉆井平臺，期待著挽起南海的浪濤;4000噸起重機(jī)，將為大型核電站揚(yáng)起臂膀。

    重大裝備制造，事關(guān)國家命脈、國家安全。在這個領(lǐng)域默默付出的人們，當(dāng)?shù)闷稹皣夜こ處煛敝Ｋ麄儗Ｗ⒌模谴韲液诵闹圃炷芰Φ拇髧仄?他們的事業(yè)，撐起國民經(jīng)濟(jì)的脊梁。

    在中華人民共和國成立65周年之際，新華網(wǎng)與《瞭望東方周刊》聯(lián)合推出大型報道《致敬!國家工程師》，向讀者介紹十個代表“中國創(chuàng)造”的重大技術(shù)裝備制造項(xiàng)目以及它們的核心團(tuán)隊(duì)。

    世界第一大汽車制造國中國，終于在沖壓、焊接、涂裝、總裝四大汽車制造工藝中奪得一席之地--作為流程之首的沖壓技術(shù)，已被中國企業(yè)所研發(fā)、收獲。

    在山東煙臺的上海通用東岳汽車公司車間，一塊鋼板從進(jìn)入沖壓機(jī)床到成為一扇車門，只需要4秒鐘。

    也就是說，這些帶有濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司標(biāo)識的機(jī)器，每分鐘可以生產(chǎn)15個包括車門在內(nèi)的車身沖壓件。此前由德國提供給中國汽車企業(yè)的沖壓機(jī)床，最快的速度為每分鐘13.5個。

    到2014年夏天，中國境內(nèi)的汽車生產(chǎn)企業(yè)中，80%的沖壓機(jī)床都來自濟(jì)南二機(jī)床。而其他3個工藝流程，所需高端設(shè)備均需從國外進(jìn)口。

    作為濟(jì)南二機(jī)床的董事長、總經(jīng)理，張志剛是這個“中國自主故事”的最佳講述者。與眾多裝備制造重大成就一樣，這也是一個與國家尊嚴(yán)有關(guān)的故事。但在張志剛看來，“大型快速高效全自動沖壓生產(chǎn)線”只是這個故事的開端。

    他提到2001年帶隊(duì)到伊朗競標(biāo)：因?yàn)橹撇茫袠I(yè)內(nèi)最好的德國、日本企業(yè)都沒有參加。中國人原本覺得把握很大，結(jié)果卻是韓國企業(yè)中標(biāo)。

    “韓國這個企業(yè)要說它的技術(shù)，我們也不服，企業(yè)規(guī)模也沒我們大。伊朗人告訴我，等有一天你看到我們德黑蘭大街上跑著中國品牌車的時候，你們中標(biāo)就有戲了。”張志剛在回國的路上一直琢磨，“我們中國人應(yīng)該爭口氣”。

    10年之后，濟(jì)南二機(jī)床在底特律贏得了福特汽車公司的第一條生產(chǎn)線，“中標(biāo)以后，走在底特律大街上，看到川流不息的各國名車，我心中沒有感到自豪。”

    又過兩年，拿下福特公司在美國肯塔基工廠的第六條生產(chǎn)線后，張志剛“才感覺到驕傲和自豪”。但是，如他所說，這場塑造中國裝備制造形象的“國際大賽”，是一個巨大的挑戰(zhàn)。

資料圖：濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)在美國福特公司堪薩斯工廠的生產(chǎn)線

    來自中國的“印鈔線”

    從構(gòu)成來說，汽車通常分為發(fā)動機(jī)、底盤、車身以及電氣設(shè)備四部分;按照轎車制造流程，則分為沖壓、焊裝、涂裝以及總裝四大工藝。

    具體講，首先通過沖壓--將平整的鋼板料，按照相應(yīng)的形狀要求，在4到5臺壓力機(jī)的作用下，去掉多余的部分，形成轎車的側(cè)圍、四門兩蓋等諸多覆蓋件。

    其次，焊接機(jī)器人將各類沖壓件組焊，形成車身;然后，經(jīng)涂裝工藝對車身噴漆，起到防銹、美觀的作用;最后，將車身、輪胎、車燈、音響、座椅等所有零部件總裝，成為整車。 沖壓是第一步，包括車門、頂蓋、側(cè)翼板、立柱、發(fā)動機(jī)罩等等，車身70%以上的零部件由沖壓設(shè)備沖壓而成。沖壓機(jī)的壓力使鋼板發(fā)生拉伸或硬壓，為鋼板開孔，并切掉無用的部分。 作為汽車四大工藝之首，沖壓線又被稱為“印鈔線”，屬汽車制造裝備的關(guān)鍵設(shè)備。

    2011年這次競標(biāo)的原因，就是福特公司希望替換德國沖壓公司早年為其生產(chǎn)的沖壓設(shè)備。

    濟(jì)南二機(jī)床為福特提供的5條沖壓生產(chǎn)線，一條安裝在美國堪薩斯城的工廠中，其他4條安裝在福特公司總部的工廠中，取代其原有的23條老生產(chǎn)線。

    這次改造，甚至比福特公司新建的工廠造價更貴。

    作為采購負(fù)責(zé)人，福特公司沖壓設(shè)備規(guī)劃主管在寫給濟(jì)南二機(jī)床的郵件里說，如果這個項(xiàng)目出了問題，他的職業(yè)生涯“將就此終結(jié)”。

    在保證質(zhì)量的前提下，沖壓機(jī)床的生產(chǎn)效率是關(guān)鍵因素。

    濟(jì)南二機(jī)床為福特提供的5條沖壓生產(chǎn)線，一條安裝在美國堪薩斯城的工廠中，其他4條安裝在福特公司總部的工廠中，取代其原有的23條老生產(chǎn)線。濟(jì)南二機(jī)床董事長、總經(jīng)理張志剛是大型沖壓機(jī)這個“中國自主故事”的最佳講述者。

    德國企業(yè)每分鐘13個的紀(jì)錄保持了近10年。雖然這次競標(biāo)中韓國企業(yè)報出了更低的價格，但福特公司最終決定將沖壓線交給濟(jì)南二機(jī)床。很快，濟(jì)南二機(jī)床又獲得了另外4條生產(chǎn)線的合同。

    沖壓機(jī)床是整個流水線的核心。比如精度，直接決定車門能否完美閉合。沖壓機(jī)床的最高標(biāo)準(zhǔn)之一，就是讓產(chǎn)品與圖紙的誤差趨近于零。

    “現(xiàn)在普通的常規(guī)生產(chǎn)線，一天能生產(chǎn)4000到5000個覆蓋件，但我們的生產(chǎn)線，效率是普通生產(chǎn)線的兩倍。”濟(jì)南二機(jī)床壓力機(jī)及自動化公司副總經(jīng)理李超說，成形過程中最難控制的就是沖壓力量。

    “速度要低，力量要平穩(wěn)，同時還要提高生產(chǎn)效率。”他說，在一定的壓力下，速度越慢，沖壓質(zhì)量越好;反之則容易導(dǎo)致鋼板被拽裂或起皺。

    利用壓力對金屬進(jìn)行塑造，在工業(yè)制造中并不罕見。比如液壓機(jī)、水壓機(jī)，它們可以顯示出穩(wěn)定的力量，拉伸效果好，但這種力量的完美控制，其代價是時間長、效率較低。在工業(yè)世界中，幾乎只有機(jī)械壓力可以滿足速度和效率的要求。

    2011年底，福特項(xiàng)目第一次驗(yàn)收，對方提出四五百條問題和意見。中方人員不解，怎么會有這么多問題。對方說，你們應(yīng)該感到滿足，德國人最初給福特干項(xiàng)目的時候，面對的是更多意見和追問。

    而到2014年6月，福特第六條生產(chǎn)線驗(yàn)收時，對方只提出了40幾個問題。

    福特項(xiàng)目之后，奔馳、奧迪、克萊斯勒等世界級車企，紛紛到濟(jì)南二機(jī)床現(xiàn)場考察。

資料圖：濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)工人正在進(jìn)行大件吊裝

    汽車愛好者的改革

    張志剛出身部隊(duì)家庭，對國家與軍隊(duì)有特殊情感。除了承擔(dān)多項(xiàng)重大軍工項(xiàng)目，5000多人的濟(jì)南二機(jī)床還有一個預(yù)備役營，下轄4個連。

    “作為一個汽車愛好者，我?guī)缀蹰_過所有品牌的汽車。”張志剛說，如果讓他選擇，性能是首要因素，“我喜歡起步時有推背感，當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到3500轉(zhuǎn)以上時，仍然有強(qiáng)大扭矩的車。”

    1977年，張志剛在第一屆恢復(fù)高考時進(jìn)入大學(xué)，學(xué)習(xí)機(jī)械制造專業(yè)。

    當(dāng)時，中國的汽車工業(yè)正蹣跚而行，雖有解放、紅旗等品牌，但產(chǎn)量極低，“街上的汽車多數(shù)都是進(jìn)口的。”張志剛說，直到幾十年之后站在底特律的大街上，他仍然無法平靜，因?yàn)槟切┐┧蟮钠囍校瑳]有一點(diǎn)中國制造業(yè)的影子。

    早在1953年前后，在原機(jī)械工業(yè)部的指導(dǎo)下，濟(jì)南二機(jī)床開始進(jìn)入刨床和沖壓領(lǐng)域。這家企業(yè)始建于1937年，曾是國民政府軍工廠，號稱中國機(jī)床工業(yè)史上“十八羅漢廠”之一。

    在“24馬力和40馬力柴油機(jī)、農(nóng)用解放牌水車、洋灰攪拌機(jī)、鐵路道釘?shù)犬a(chǎn)品”的基礎(chǔ)上，原稱濟(jì)南第二機(jī)床廠的車間里，于1953年誕生了中國第一臺大型龍門刨床。

    “造出龍門刨，打響第一炮”，成為那時濟(jì)南最響亮的口號。

    “那時技術(shù)都是來自蘇聯(lián)，200噸的壓力機(jī)已經(jīng)是先進(jìn)的了。”濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理張世順告訴我們，雖然有蘇聯(lián)專家技術(shù)指導(dǎo)，但自己制造的過程仍然艱難。

    作為當(dāng)時重大成就的壓力機(jī)床，多應(yīng)用于拖拉機(jī)制造。從上世紀(jì)50年代到70年代，壓力機(jī)床如整個汽車工業(yè)一樣徘徊。

    “當(dāng)時國內(nèi)的汽車，不管是乘用車還是商務(wù)車，都沒有形成批量。”張世順說，“市場規(guī)模小，壓力機(jī)行業(yè)就很難支撐大規(guī)模的研發(fā)投入。”

    到80年代初期，隨著改革開放，濟(jì)南二機(jī)床開始與美國一家沖壓企業(yè)合作。在張世順看來，對方已經(jīng)意識到中國將是一個非常巨大的市場。

    大學(xué)畢業(yè)后，在張志剛作為設(shè)計工程師的最初10年，中方提供市場、美方提供技術(shù)的合作模式，讓濟(jì)南二機(jī)床迅速發(fā)展。上海大眾桑塔納、廣州標(biāo)致都使用了濟(jì)南二機(jī)床的生產(chǎn)線。

    到90年代初期，中國汽車工業(yè)提速，濟(jì)南二機(jī)床引進(jìn)了美國的全套技術(shù)。當(dāng)時，那就是世界最先進(jìn)的沖壓技術(shù)。“我們從三輪車時代，一下跨入了轎車時代。”張世順說。

    在這前后，濟(jì)南二機(jī)床為一汽奧迪提供了第一條生產(chǎn)線。

    進(jìn)入新世紀(jì)，中國汽車工業(yè)逐漸繁榮，而在濟(jì)南二機(jī)床工作近20年后，張志剛從一名工程師、外貿(mào)主管，到2003年成為這家企業(yè)的“掌門人”。

    彼時，在90年代后期震撼整個國家的國企改革高潮將過，但張志剛上任后仍然進(jìn)行了針對干部隊(duì)伍的改革。

    通過聘任制、競爭上崗，原來擁有130名干部編制的濟(jì)南二機(jī)床，只剩下70名干部。如今，張志剛?cè)圆辉柑峒爱?dāng)時近半干部“下崗”帶給他的壓力。

    改革，是后來推動濟(jì)南二機(jī)床沖擊世界沖壓領(lǐng)域的重要事件：技術(shù)干部的重要性被提到空前高度，如今8位高管中有7位是技術(shù)出身。

資料圖：濟(jì)南二機(jī)床生產(chǎn)的國內(nèi)首條全自動沖壓生產(chǎn)線。

    一點(diǎn)一滴的細(xì)節(jié)

    隨著中國工業(yè)實(shí)力提升，濟(jì)南二機(jī)床這樣的企業(yè)，已很難與國外企業(yè)合作--過去對方更看重他們的成本優(yōu)勢，后來逐漸轉(zhuǎn)入競爭層面。

    比如位于煙臺的東岳沖壓線，一號線、二號線都是濟(jì)南二機(jī)床與德國企業(yè)合作的結(jié)果。到2002年通用公司打算更新第三條生產(chǎn)線時，德國企業(yè)意識到威脅的存在，拒絕繼續(xù)合作。“到第四條線，就是我們單獨(dú)做的產(chǎn)品了，第五條也是。”張世順說，目前除了韓系汽車，國內(nèi)的汽車廠商都是濟(jì)南二機(jī)床的客戶。

    20世紀(jì)90年代，濟(jì)南二機(jī)床拿到美國機(jī)床技術(shù)時，每小時生產(chǎn)不到200個車身沖壓件，平均每分鐘大約3個。

    進(jìn)入新世紀(jì)，國內(nèi)壓力機(jī)床行業(yè)“群雄并起”，“我們是美國的技術(shù)，還有一些企業(yè)引進(jìn)了日本的技術(shù)。”張世順說，雖然當(dāng)時多家企業(yè)都在做，思路相似。只有濟(jì)南二機(jī)床掌握了技術(shù)，其他企業(yè)只是拿到圖紙。

    到2009年，濟(jì)南二機(jī)床的沖壓速度提高到每分鐘12個。

    “拿下福特的生產(chǎn)線，不是一日之功，整個過程是由一點(diǎn)一滴的細(xì)節(jié)構(gòu)成的。”早在2004年，福特公司就派人來考察，“總體印象還可以，但如果讓他購買，當(dāng)時顯然不實(shí)際。”張世順說。

    東岳4號線建成后的2009年底，福特巴西工廠和澳大利亞工廠分別派人到中國考察。張世順覺得，那時候，對方的態(tài)度就是“可以購買”了。

    2010年，福特公司再次派人到濟(jì)南考察。這時濟(jì)南二機(jī)床已有兩個優(yōu)勢：成本低，交貨期更短。 此前在2009年，中國第一次超過美國成為全球第一大汽車生產(chǎn)國。其中80%以上的汽車外覆蓋件，產(chǎn)自濟(jì)南二機(jī)床制造的沖壓設(shè)備。

    國內(nèi)的自主知識產(chǎn)權(quán)裝備進(jìn)展，大大拉低了汽車制造成本。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，國產(chǎn)化重壓設(shè)備等帶來的低價、高效生產(chǎn)，讓轎車至少提前3年大規(guī)模進(jìn)入普通中國家庭。

    雖然身為“世界三大沖壓設(shè)備制造商之一”，但沖壓機(jī)床只是濟(jì)南二機(jī)床的一類產(chǎn)品--金屬成型機(jī)床，即通過金屬變形達(dá)到可以使用的目的;另一類是金屬切削機(jī)床，也就是對部件進(jìn)行切削加工。

    張志剛希望，數(shù)控切削機(jī)床可以成為濟(jì)南二機(jī)床下一個躋身國際前列的產(chǎn)品。因?yàn)樗鼈円彩菄儡姽ぁ⒑娇蘸教臁⒀b備制造等重要領(lǐng)域極其關(guān)鍵的設(shè)備。

1000t重型伺服壓力機(jī)

圖為濟(jì)南二機(jī)床數(shù)控機(jī)床裝配現(xiàn)場

濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司研制的全自動快速柔性沖壓生產(chǎn)線，工作臺面尺寸4.5×2.5米，滑塊行程1.2米，滑塊行程次數(shù)10~17次/分，最大裝模高度1.4米，裝模高度調(diào)節(jié)量0.7米，拉伸墊噸位4000千牛，全線生產(chǎn)節(jié)拍12~14次/分，換模時間5分鐘。該生產(chǎn)線應(yīng)用了一種全新的快速柔性汽車外覆蓋件塊速傳輸技術(shù)——整線支持快速橫桿送料技術(shù)，可將多工位壓力機(jī)的高生產(chǎn)率和串聯(lián)式壓力機(jī)的靈活性相結(jié)合。