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據(jù)了解，《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》項目的開展及成果運用，不僅為東風底盤系統(tǒng)公司帶來了良好的經(jīng)濟效益，其中的高強度彈簧鋼開發(fā)、“前二后三”結(jié)構(gòu)設(shè)計、懸架綜合實驗臺等技術(shù)填補了國內(nèi)行業(yè)空白，促進和帶動了國內(nèi)汽車鋼板彈簧行業(yè)技術(shù)升級和更新?lián)Q代。該項目榮獲東風公司2018年度科學技術(shù)進步獎二等獎。
緊跟整車發(fā)展趨勢，向“國內(nèi)空白”發(fā)起挑戰(zhàn)
“整車輕量化是目前汽車行業(yè)發(fā)展中一個非常重要的方向。”東風底盤系統(tǒng)公司技術(shù)中心副主任石朝陽在接受記者采訪時表示，整車輕量化帶來的是運輸效率提升、燃油消耗降低、排放污染減少等一系列可見的好處。
2016年7月，由工業(yè)和信息化部組織全國汽車標準化技術(shù)委員會修訂的強制性國家標準《汽車、掛車及汽車列車輪廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》（簡稱新GB1589標準）發(fā)布，商用車的輕量化技術(shù)更加成為整車客戶關(guān)注的焦點。
“近年來，緊跟整車輕量化趨勢，我們開展了與歐洲先進整車部件的對標工作。”東風底盤系統(tǒng)公司技術(shù)中心開發(fā)一部部長陳衛(wèi)鋒舉例說，以6×4牽引車為例，2016年之前，國內(nèi)主流商用車單車板簧重量達350公斤，而歐洲先進整車的單車板簧重量僅280公斤。
2016年，東風底盤系統(tǒng)公司技術(shù)中心確立《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》課題，明確單件鋼板彈簧減重70公斤的課題目標，并成立課題攻關(guān)小組，負責課題推進實施。
“課題難度非常高，對課題小組來說是一個全新的挑戰(zhàn)。”陳衛(wèi)鋒說，“但我們在這一課題的推進上還是具備一定技術(shù)優(yōu)勢。”東風底盤系統(tǒng)公司是國內(nèi)行業(yè)首家提出這一課題目標的單位，課題的開展并無成熟經(jīng)驗可借鑒。但早在2015年，該公司已經(jīng)開始對高強度懸架彈簧鋼材料進行了預研發(fā)，并與寶鋼股份中央研究院武漢分院建立“高強度懸架彈簧鋼聯(lián)合實驗室”，利用這一平臺協(xié)同開發(fā)，成功開發(fā)出新一代高強度彈簧鋼材料，強度達到1550MPa級，高于國標性能要求等級。
高強度彈簧鋼材料的成功研發(fā)，邁開了《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》課題實施的第一步。
創(chuàng)新設(shè)計嚴謹驗證，不達目的不罷休
“一般來說，實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化有‘三大’途徑，即采用高強度的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、制造工藝創(chuàng)新。”石朝陽介紹說。
基于高強度彈簧鋼材料的成功研發(fā)，東風底盤系統(tǒng)公司技術(shù)中心創(chuàng)新性地對“前三后四”、“前四后五”進行輕量化設(shè)計，成為國內(nèi)行業(yè)首家在商用車懸架系統(tǒng)中采用“前二后三”結(jié)構(gòu)設(shè)計的企業(yè)。“我們在設(shè)計上采用了拋物線等應(yīng)力設(shè)計并優(yōu)化端部壓彎結(jié)構(gòu)，使得鋼板彈簧在受力時能夠均勻承重，避免某個部分過度受力，從而延長產(chǎn)品疲勞壽命。”陳衛(wèi)鋒介紹說，僅為驗證這一結(jié)構(gòu)設(shè)計在真實工況下的受力情況，共進行了五十多輪試制、試驗。課題組成員在一次次的失敗中積累經(jīng)驗，最終確定設(shè)計參數(shù)，形成拋物線等應(yīng)力設(shè)計方案。
材料換代、設(shè)計結(jié)構(gòu)變更，意味著從設(shè)計到生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)工藝也要進行相應(yīng)開發(fā)。課題組在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，進行新一代高強度彈簧鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)，成功開發(fā)了1550MPa級材料相關(guān)工藝技術(shù)。
“實際上，驗證能力也是產(chǎn)品研發(fā)成功的關(guān)鍵。”陳衛(wèi)鋒表示。除業(yè)內(nèi)“三大”輕量化途徑，東風底盤系統(tǒng)公司還通過開發(fā)新產(chǎn)品相關(guān)的系統(tǒng)化驗證技術(shù)，來確保產(chǎn)品輕量化真正成為現(xiàn)實。這正是東風底盤系統(tǒng)公司得天獨厚的優(yōu)勢之一——擁有行業(yè)內(nèi)唯一通過國家CNAS認可的懸架產(chǎn)品檢測中心，不僅能完成汽車懸架零部件檢測試驗，還能完成汽車懸架系統(tǒng)的試驗驗證能力。課題小組依托懸架彈簧工廠新試驗中心，開發(fā)了行業(yè)內(nèi)首臺懸架綜合試驗臺，設(shè)計并明確了試驗方案及相關(guān)標準。
一次次設(shè)計、一輪輪驗證、一項項數(shù)據(jù)，在《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》課題推進的兩年時間內(nèi)，課題小組成員從產(chǎn)品設(shè)計、CAE論證、試制、模擬工況試驗到最終定型，付出了大量精力和心血。
發(fā)揮行業(yè)“龍頭”作用，力促行業(yè)轉(zhuǎn)型升級
“在課題推進過程中，取得每一次進步，課題推進小組成員都為之自豪。我們深深知道這項工作的重大意義。”回顧課題推進過程，陳衛(wèi)鋒感慨萬千。
通過高強度彈簧鋼材料研發(fā)、板簧結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化、新工藝的開發(fā)及檢測能力的提升，東風底盤系統(tǒng)公司板簧懸架輕量化效果明顯，產(chǎn)品可靠性大幅提升，產(chǎn)品競爭力優(yōu)勢進一步凸顯。“以6×4牽引車為例，輕量化后的鋼板彈簧單車減重近70公斤，同時鋼板彈簧疲勞壽命提升50%以上，車輛平順性、舒適性均有很好的改善。”陳衛(wèi)鋒說。
“我們推進這一課題實施的目的是推動課題成果轉(zhuǎn)化運用，促進課題成果產(chǎn)出價值。”石朝陽說。
經(jīng)過課題團隊不懈努力，2017年上半年，《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》課題結(jié)題，課題效果通過驗證并正式運用于生產(chǎn)。自2017年至今，累計產(chǎn)銷新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧產(chǎn)品達到5.5萬噸，相當于懸架彈簧工廠半年產(chǎn)銷量，同時，進一步降低了鋼板彈簧的鋼材消耗和能源消耗。
在課題推進過程中，東風底盤系統(tǒng)公司共獲得6項專利，其中3項為發(fā)明專利；獲得1項東風公司專有技術(shù)，參與制定《鋼板彈簧技術(shù)條件》國際標準1項，主持制定《鋼板彈簧技術(shù)條件》國家標準1項，新增3項企業(yè)標準。
目前，東風底盤系統(tǒng)公司在鋼板彈簧方面的輕量化技術(shù)已達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。同時，作為中國汽車工業(yè)協(xié)會懸架委員會理事長單位，東風底盤系統(tǒng)公司不僅以科技創(chuàng)新驅(qū)動自身發(fā)展，同時帶動了行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。據(jù)了解，《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》課題實施以來，1550MPa級高強度彈簧鋼材料、“前二后三”結(jié)構(gòu)設(shè)計已逐漸成為國內(nèi)汽車懸架彈簧企業(yè)發(fā)展主流方向，促進和帶動了國內(nèi)汽車鋼板彈簧行業(yè)技術(shù)升級和更新?lián)Q代。
2018年，《新一代高可靠性輕量化汽車鋼板彈簧開發(fā)與應(yīng)用》獲湖北省技術(shù)創(chuàng)新重大專項200萬元資金支持。
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