提到中国的独立发动机制造商,业界第一个就会想到玉柴。

这不仅仅是因其销量多年雄据行业前三甲，更在于，玉柴多年来心无旁骛地在内燃机领域精耕细作，集所有精力于产品的升级与创新;玉柴发动机在性能、可靠性、性价比等方面，拥有着独特的竞争优势。

芜湖玉柴联合动力股份有限公司(以下简称联合动力)是由玉柴、中集、奇瑞三家于2009年成立的合资企业，成立之初企业的定位就是要集合三方的技术优势，市场资源以及品牌影响力，在重卡中高端内燃机领域取得一席之地。

图1.联合动力制造部机加总师黄登华介绍说，联合动力的6K产品具有独特的高效逆向冷却技术，当冷却液从缸盖流入缸体冷时，发动机要承受高达220帕的爆发压力，这对发动机可靠性提出了严苛的要求。

高举高打

联合动力诞生之时，正值重卡市场处于最巅峰时刻，市场容量超百万台。在重卡领域，大排量和大功率已是行业趋势。为了有别于玉柴现有的产品，联合动力以K系列抢占高端市场。因此联合动力的产能规划、设备配置都是一流的，用联合动力总经理助理陈贻云的话来说，工厂是在用别人家的检测设备来在做生产制造。

目前玉柴联合动力出厂试验判定合格的技术数据量为58个参数，而国内外一般仅设定6个参数。其发动机出厂试验的负载情况完全与整车状态相同，如转向系统、冷却系统、制动系统、瞬态加速响应、机械效率、一致性频谱分析。2015年，联合动力再次蝉联第八届中国国际卡车节油冠军，这已是公司连续三年获此殊荣。

但好景不长，自2011年市场急剧萎缩，跌至80万辆级，2015年更被业内称之为“滑铁卢”式下滑，已跌破60万辆。“我们确实做出了精品，但却生不逢时。在当前形势下，用户更看重价格、性价比。”陈贻云坦诚，“联合动力面临的最大问题是：如何在残酷的竞争中生存?如何在保质的前提下降低成本，实现好而不贵。”

针对于此，联合动力给出了应对之策:首先在销售策略上避免单一强调联合动力品牌，品牌影响力直接关系到产品价位;其次在采购体系上并入玉柴大体系，摊薄成本;最后就是在要内部“挖潜”上下功夫，优化现有的生产环节。如果说前两者是战略上的变革，那么后者则是联合动力内部所有流程的再梳理，关系到工厂内所有的环节，可谓是个大工程。

图2. 缸体是发动机的主要基础件，缸体的许多平面和孔均是其他零件的装配基准，其质量直接影响到发动机的装配精度和可靠性以及使用性能，所以对缸体的加工要求非常高，加工难度大。

有力保障

联合动力制造部机加总师黄登华介绍，公司主导产品YC6K 系列发动机，以世界最新发动机为基础自主开发，集成了当今世界最新技术成果，拥有30 多项技术发明专利。独创性引入精确燃烧和电子控制技术，实现更少油耗和更低排放;发动机逆向横流冷却技术和高强度材料的成功创新运用，大幅度提高了发动机使用寿命，排放可满足欧Ⅵ标准，其最低油耗、额定点油耗比世界先进水平低5%～8%。

卓越的性能来自于材料以及加工手段的保障。6K产品的主要结构件比如缸体、缸盖等主要结构件采用了高强度蠕墨铸铁材料，组织是介于灰口铸铁与球墨铸铁之间的中间状态，所以强度和韧性也介于两者之间，同时具备球墨铸铁的耐用性与灰口铸铁的耐热性。蠕墨铸铁其高温强度、热疲劳性能和刚度却比灰铸铁高接近一倍。因此，采用蠕墨铸铁可制造出重量更轻、壁厚更薄、燃料能效比更高的发动机。一台装配好的蠕墨铸铁发动机的重量比传统发动机重量减少15%。

黄登华进一步介绍说，联合动力的6K产品具有独特的高效逆向冷却技术，当冷却液从缸盖流入缸体冷时，流速快、冷却时间短，使得喷油器安装区域温度较传统柴油机降低约15度，发动机要承受高达220帕的爆发压力，这对发动机可靠性提出了严苛的要求。

此外由于6K系列产品采用集成式整体缸盖，气缸盖集成进气管，发动机结构更加紧凑，这对进气管部位的加工提出了更高的要求。

联台动力的生产线以绿色制造和零缺陷为根本目的，其主要关键件全部与国际知名品牌合作，如起动机、电机、高压喷射系统与德国博世合作;活塞部件与德国马勒、美国辉门合作;缸内制动与美国皆可博合作;转向泵与ZF、刀具与瓦尔特合作。这些先进的制造和检测装备，辅以智能化的质量控制系统，使每道工序每个产品特性准确一致，确保了发动机的高品质。目前联合动力产品平均故障间隔里程是10万km，远远高于国内其他品牌。

要保障产品的高品质，上述这些都不是联合动力压缩成本的入手点，为此公司高层希望制造部能在加工过程中进行优化，以提高生产的效率。

图3.在合作伙伴瓦尔特工程师的推荐下，黄登华总师采用了瓦尔特-蒂泰克斯XD系列产品。

成本“坚冰”

发动机制造业一个明显的走向就是采用高速加工技术来提高效率，缩短交货时间，降低生产成本。

发动机是汽车的核心零部件，结构复杂且制造水平高，尤其是发动机上曲轴孔、凸轮轴孔、座圈底孔、燃烧室面等关键部分及关键工序精度要求高。而缸体又是发动机的主要基础件，缸体的许多平面和孔均是其他零件的装配基准，其质量直接影响到发动机的装配精度和可靠性以及使用性能，所以对缸体的加工要求非常高，加工难度大。这些对刀具材料以及刀具结构、几何参数等都提出了新的、更高的要求。

黄登华介绍说，联合动力在2011年投产之时采用的所有进口刀具均为德国瓦尔特的产品，原因无他，玉柴总部重机厂所有的刀具也是由瓦尔特总包提供的，而重机厂对瓦尔特的评价非常不错。

但毕竟两者的产品有差距，比如由于联合动力采用高强度蠕墨铸铁材料，在给发动机零件带来一系列优异性能的同时，也给刀具加工带来了极大挑战。

如蠕墨铸铁加工过程中，产生的切削热积聚在工件中，加剧刀具磨损;且零件容易与刀具切削刃发生粘结作用;其强度较高，因此一般要比灰铁加工高30%左右的切削功率。由于上述原因，用于切削蠕墨铸铁的刀具寿命通常只有切削灰铸铁刀具寿命的一半，或者更低。

图4. 6K系列发动机采用集成式整体缸盖，气缸盖集成进气管，发动机结构更加紧凑，这对进气管部位的加工提出了更高的要求。

此外利用常规工艺加工蠕墨铸铁时，必须采用较低的切削速度，因此可能需要花费比切削灰铸铁几乎长三倍的加工时间。

如何延长刀具的寿命周期。黄登华在合作伙伴瓦尔特工程师的推荐下采用了瓦尔特-蒂泰克斯X.treme 和XD系列产品，主要型号有A6994TFP-10，A6785TFP-10，A6585TFT-4;A6885TFP-8以及非标定制的3A6685C82480700。

瓦尔特-蒂泰克斯XD钻头的直径范围是3～16 mm，即使钻孔深度达到70倍径也无需退刀。有TFT和XPL两种刀具头涂层。刀身抛光的排屑槽有效保证了加工过程中的可靠排屑，从而确保了加工质量，新的整体硬质合金钻头可以结合乳剂和油使用，为加工蠕墨铸铁材料应用提供有效的解决方案。

为了满足现代机床的效率要求，XD钻头拥有4个刃带，确保了最高质量的钻孔，并且与单刃枪钻相比生产效率提高达10倍。且由于在钻孔时无需退刀，该钻头可在钻深较大时确保钻孔工艺的可靠性和加工生产效率。黄登华说，瓦尔特铰孔铰刀的速度效率非常不错，进给速度达到40~50m/min依旧还能平稳加工，而其他刀具速度只能达到30以下。

据统计，用瓦尔特一把铰刀能加工90个工件，每个工件上面有3个孔，深为800mm，因此一把刀的寿命在联合动力的使用寿命是270个孔加工。

“一把刀可以加工90件，效率远超行业内平均水平。”黄登华强调，这个数据是他们经过长时间摸索，不断排查，最后确认的数据。“最难得的是瓦尔特刀具产品的一致性非常好。不至于一只做很多台，下一只做了几台就断掉了，让我们用着很放心。”效率、质量，稳定性是内燃机加工企业选择刀具的三大因素，而这些恰恰是瓦尔特技术的竞争优势所在。

图5. 联合动力在2011年投产之时所有进口刀具都采用的是德国瓦尔特的产品，原因无他，因为玉柴总部重机厂所有的刀具也是由瓦尔特总包的，而重机厂对瓦尔特的评价非常不错。

在联合动力内部还有断刀监测手段，主要是增加引孔刀断刀保护功能，防止引孔加工异常导致深孔加工造型的破坏。

让黄登华更惊喜的是，在精镗缸体加工环槽过程中，他们自创了一种新的加工方式。

具体来说就是加工过程中，一般采用两把刀具——较短的引导刀和较长的精加工刀具，也可用复合刀具加工轴承端面，刀具的展开可通过离心力、冷却液压力或机械机构来完成。但传统加工方式是通过离心力扩张来展开刀具进行加工，除了增加库外抓刀的工序外，也会因为张力导致加工变形。

瓦尔特建议他们采用带有冷却液压力的刀具，如此既不用设置库外抓刀，也避免机械张力的产生。“我们打听到确实有过这项技术的应用，于是也就开始了尝试。”

不过首战并未告捷。初次使用是，因为没有采用导条，直接悬臂，一展开刀，没有支撑难以固定。后来做了改进，增加导条，但由于是靠水做推动力，又产生了密封问题，仍旧不合格。

在多次的论证试验后，现在瓦尔特的这项技术在联合动力已经获得了成功，加工槽宽是可以保证导条间控制在0.015到0.025mm之间，且CPK指可达1.33以上，非常稳定。

任重道远

为降低生产成本，联合动力始终坚持着两条原则：一是降低刀具单件消耗成本;二是降低辅助材料单件消耗成本。先进高效刀具的应用，有效提高了生产效率，减少了机床的非工作时间。同时，先进刀具所带来的创新工艺也将高速机床的效率发挥到了极致。

现代发动机的生产对机床装备提出了诸多新要求，如高速、高精、高柔性、高可靠性及成套化等，并采用新型高效刀具逐渐替代传统刀具。新型高效刀具意味着更高的硬度和耐磨性、更高的强度和韧性、良好的稳定性和热硬性以及较小的化学亲和力，能将昂贵的数控机床和加工中心的高效加工能力最大化。

陈贻云说，联合动力在整合内部流程的过程中，也在开拓细分市场的应用。因为6K产品的技术领先特性，其或许会更适应小众专业化的市场领域。

此外，联合动力也在进一步拓展产品品种，适应环保要求，开发天然气大排量发动机。在他看来，企业本身有天然发动机的资源，而且近年来也正是天然气重卡大踏步发展的黄金时代，2014年、2015年整个市场的产量甚至突破了5万辆。其中2014年，联合卡车年销量首次超过7000辆，天然气产品占比达到39.1%。

如此看来，在天然气卡车细分市场上占到了一席之地，并形成自己的差异化优势将会是联合动力下一步的动作。陈贻云希望，包括瓦尔特在内的战略合作伙伴能在企业转型期间同心协力，迎接新的挑战。