干货| 制动系统行业发展动态干货| 制动系统行业发展动态CST三交产研百家号一、行业发展综述（一）企业经营情况2016年由于中国汽车的产销增长率接近14%，制动系统作为汽车重要零部件，行业运行总体情况较好，多数企业销售额保持较高幅度增长。通过企业走访及调研，未发现有经营极端困难、难以为继的企业（见表1）。而在前两年，约1/3企业反映经营困难，约1/3企业反映经营一般，另外约1/3企业反映经营状况正常。因此，2016年，整个行业发展形势基本良好，企业经营情况基本正常，个别企业的经营困难，可能和企业自身原因有关。2016年制动行业经营最好的企业，人均产值高达748.65万元，人均利润82.15万元，利润率为10.97%；行业内经营属于一般的企业人均产值为222.9万元，人均利润10.15万元，利润率4.56%；二者利润率相差达一倍。表 1 2016年部分企业经营情况序号企业名称2016年经营情况1浙江亚太机电公司销售额比2015年增长11.75%，利润增长3.49%2浙江万安科技公司销售额比2015年增长25.28%，利润增长37.4%3山东金麒麟公司营业收入12.9亿元，出口销售收入约11亿元4焦作布瑞博公司销售额比2015年增长18.6%（二）科技研发2016年，制动系统行业企业加大科技及研发投入，通过增加研发资金及加大力度推进合资合作等方式，不断获取自身技术进步（见表2）。表 2 2016年部分企业科技研发情况2016年，中国品牌企业在技术水平、综合技术能力、新产品开发等方面都取得较大进步，并已收获部分成果（见表3）。表 3 2016年部分企业技术成果与此同时，各企业的技术人才队伍建设有了显著进步。改革开放 30多年以来，制动系统行业零部件企业的技术人才从严重匮乏，通过自己培养，从实干中积累经验，逐渐成长、成熟；通过参观、考察、培训等途径，大大开阔了国内技术人员的眼界和思路，提高了他们的能力；通过招聘海归人员，引进在外资、合资企业中有工作经验的技术人员；一直到现在大量引进外籍技术人员。以上这几个方面的原因都促使许多企业的技术水平、技术队伍有了日新月异的巨大变化。（三）供应体系由于在开发能力、技术水平、企业管理、产品品质和质量管理方面不断提高，中国品牌企业开始进入主流主机厂的供应体系，中国品牌企业长期边缘化的局面将逐步开始转变。如 2016年，亚太机电公司成功进入通用GEM项目全球采购平台；与一汽大众签订《智能驾驶技术开发协议书》，实现了以智能驾驶技术进入国际知名品牌零的突破。浙江万安科技股份公司成功进入丰田供应商体系，成为大迈X5合格供应商，并成功通过戴姆勒OSA评审。（四）行业质量状况2016年，制动系统行业企业的产品质量有了显著提高和重大进步。与外资企业、合资企业的差距有进一步缩小的趋势，同时，行业里未爆出有重大、系列性质量事故的消息。在用户的实际体验中，中国品牌的零部件质量虽有所提高，但和外资企业的产品相比仍有一定差距，主要体现在产品的可靠性、寿命、噪声、振动等舒适性指标。出于这些原因，部分主机厂不愿采用中国品牌零部件配套，上述指标能够综合反映企业的管理水平和技术水平，是我国企业最难解决的问题。国内制动系统生产企业只有跨越上述障碍，才能实现中国品牌零部件的根本逆转，才能成为行业引领者。（五）行业问题无论是社会舆论还是政府监管，都对于环境保护的要求将越来越高、越来越严厉。因此，我们应该主动、自觉、超前地对环境保护方面的要求做出反应。对于制动衬片，其中使用的各种原材料，必须保证不会对环境造成污染，在无石棉、无铜、无重金属等要求已经逐渐成为社会共识的情况下，我国的相关企业必须认清形势，未雨绸缪，提前开展研发工作，研制出新配方，以适应未来标准的要求。如果对这种发展趋势没有充分的认识，麻木不仁，势必在未来遭遇惨重的打击。同时，制动衬片生产过程中的环境污染问题、工人的劳动保护问题，也必须引起高度的重视，从根本上彻底加以改变。这方面的改变有可能会引起制动衬片配方、原材料以及生产设备、生产方式的根本性变革。三聚氰胺毁掉了中国的奶粉行业，至今没有恢复元气；奥凯电缆的行业潜规则给全社会造成了重大损失，给地铁、高铁、电梯等行业带来了重大的安全风险。制动衬片行业中同样有着潜规则：漠视国家法规、标准，明知故犯，原材料以次充好，甚至违规使用石棉等。这些潜规则的盛行也在冲击整个行业，造成劣币驱逐良币的后果，甚至给行车安全带来巨大的隐患。对于这些情况，政府部门和行业全体从业人员要高度警惕，及早采取措施予以消除，避免给整个行业带来严重的损失，妨碍行业的健康发展。二、基础制动器行业发展（一）鼓式制动器随着近几年汽车盘式制动器的发展，鼓式制动器（液压）主要应用于经济型轿车的后轮制动上。但在 3吨及以下的轻卡车上，前、后制动器采用鼓式制动器的还较多。鼓式制动器的优点是造价便宜，而且符合传统设计。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%～80%，前轮制动力要比后轮大，后轮起辅助制动作用，因此轿车生产厂家为了节省成本，就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于货运车来说，由于车速一般不是很高，刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高，因此许多轻、重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。从产品结构分类来看，鼓式制动器按其在汽车上的位置可分为车轮制动器和中央制动器；按制动蹄运动方向可分为内张式和外束式；按促动机构可分为轮缸式制动器和凸轮式制动器。其中，轮缸式制动器按制动蹄受力情况可分为领从蹄式、双领蹄式（单向作用、双向作用）、双从蹄式、自增力式（单向作用、双向作用）等类型（见表 4）。表 4 各种制动器的效能因数范围（U=0.35-0.38）（二）制动钳总成制动钳是汽车制动系统的执行机构，是汽车不可缺少的零部件，其性能直接影响汽车的行驶安全及舒适性。制动钳按其用途来分，主要可以提供两种功能，行车制动和驻车制动；制动钳按其工作原理来分，可分为浮式制动钳和固定式制动钳。随着汽车工业的发展，汽车公司更加关注提高顾客驾驶的舒适性和安全性，由此，越来越多的中高级汽车开始配备 EPB电子驻车制动钳。1.国内外技术水平对比针对制动钳产品，国内外差异主要表现在制动性能、摩擦系数衰退和稳定性、制动噪声、抖动、踏板感觉等方面；而像摩擦片偏磨或者磨损过快、轮灰等问题，虽对制动功能性没有实质影响，但它的好坏也直接反映了不同供应商的技术能力高低。而上述这些性能指标，非短期内通过学习模仿就能解决，它需要多年项目实践，经验积累，包括产品设计、试验验证、各种标准规范的制定和修改等，将所有的知识经验形成自己的标准，才能在此基础上逐渐进步。目前国内供应商很多都还处于模仿国外设计的逆向开发阶段，对整个产品的开发没有完整的一套流程，并且产品标准也不完善，遇到问题后缺乏成熟、规范、有效的解决流程，这些直接导致了国内供应商只能在低端市场发展，但是目前也有些国内的行业龙头企业，进步较快，也逐渐与国际接轨，与主机同步正向开发，这个趋势是个好现象。如果说在传统制动钳领域，国内供应商和国外供应商的差距还只是表现在产品性能和质量上，那么在 EPB电子驻车制动钳上，目前国内供应商开发能力还较弱。因为EPB的技术，除了覆盖传统卡钳外，还需要电子、软件，甚至电子稳定程序ESC产品的支持，是机电液一体的高技术含量的新产品。目前国内已有几家，如浙江亚太、温州立邦、芜湖伯特利等生产电子驻车制动钳。全球范围内，有如大陆、爱信、布雷博等制动系统供应商。2.技术专题研究针对制动钳总成产品，目前技术热点主要体现在低拖滞、小需液量、制动抖动、 NVH等。（ 1）低拖滞卡钳拖滞降低措施主要有接触面分离和减小压力等（见表 5）。表 5 制动钳总成低拖滞专题研究（ 2）小需液量小需液量与低拖滞是一对矛盾体，具体结合实际需要做好平衡。目前主要从钳体变形量和钳体密封结构入手，研究其对钳体所需液量、滑动阻力以及拖滞力矩等钳体总成制动性能的影响。但由于实际问题中客观因素的影响，还有待对所有影响因素进行全面分析及论证（见表 6）。表 6 制动钳总成小需液量专题研究（ 3）制动抖动（NVH单列）有关制动抖动问题的研究目前国内还处在初级阶段，主要是通过试验研究制动抖动发生的根源和传递途径，理论模型和仿真模型还比较缺乏，也很粗糙，不能满足精确分析的要求，今后还将继续深化（见表 7）。表 7 制动钳总成制动抖动专题研究（ 4）NVH制动行业统称的 NVH（含制动抖动，上节已叙述）泛指制动噪音问题。当前汽车厂与制动器公司通常遇到的噪音主要有 8类，除去Rattle、Clonk属于敲击异响外，其余6类由于制动摩擦所产生的噪音类型及其频率特性如下：咯咯声（Groan），通常的频率范围为40～500Hz；呜咽声（Moan），通常的频率范围为100～450Hz；嚎叫声（Howl），通常的频率范围为500～1000Hz；低频啸叫（L.F.Squeal），通常的频率范围为1～3kHz；高频啸叫（H.F.Squeal），通常的频率范围为3～17kHz；刷刷声（Wire Brush），表现为频率持续变化的高频噪音；通常覆盖8～16kHz的频率区间，在一次制动过程中通常有2～4个噪音频率点，但其分贝值不高（见表8）。表 8 制动钳总成NVH专题研究3.行业发展主要目标汽车制动钳总成行业发展的主要目标呈现以下几个主要趋势：开发深度不断加深；零部件通用化和标准化程度提高；零部件电子化和智能化水平提高；整车及零部件轻量化成为未来发展趋势；清洁环保技术成为未来产业竞争制高点。（ 1）通用化为满足日益多样化的市场需求，汽车制动钳不断缩短新产品开发周期，加快新产品推出，但是新技术、新产品开发的高投入，多品种、小批量生产的管理复杂化，又使汽车制动钳企业不堪重负。为寻求规模经济与多样化、个性化的平衡点，汽车制动钳企业纷纷推行产品开发的平台战略。所谓平台战略就是把制动钳构成中不变的总成、模块、零部件整合为一个平台，基于该平台可以匹配各种可变的总成、模块和零部件，实现在一个基本型上组合成不同款式、性能各异的制动钳。平台战略的目的：一是降低开发费用，缩短产品开发、更新周期；二是借助通用零部件更大规模的生产，更好地发挥规模经济效应；三是有利于零部件模块化、系统化。平台战略能够在降低成本和产品多样性之间取得很好的统一，通过实施平台战略既满足用户多样化的需求，又可达到理想的规模效应，大大降低了单件成本。（ 2）模块化模块化就是将制动钳各个零部件按其制动钳上的功能组合在一起，形成一个高度集中的、完整的功能单元，模块化思想贯穿在制动钳的开发、工艺设计、采购和制造等环节的全过程之中。现阶段制动钳前期设计可以利用制动系统计算软件的参数化标准设计程序，快速、高质量地计算制动钳的尺寸链及最大包络链，充分利用德国大陆模块化与集成资源，保证了设计的可靠性与一致性，简化设计流程，提高工作效率。（ 3）环保化为适应减少污染、保护环境的需要，汽车制动钳产品将以环保为中心。制动钳零部件壳体和支架的镀锌工艺采用了当前世界最先进的、环保型的、无毒性的（不含六价铬重金属离子）三价铬镀锌工艺。针对不同类型的制动钳，全新设计壳体和支架的电镀挂具，保证了产品的质量稳定性。在原材料选用上，在开发零部件的新型替代材料时，使制动钳零部件轻量化，以减少燃料的消耗。在材料再生利用上，重视汽车废旧零部件材料可再生利用，以减少污染。（ 4）轻量化轻量化是未来汽车重要的发展方向之一，作为汽车主要零部件的制动钳轻量化也是目前行业发展的主要目标之一。对于制动钳而言，其主要组成零部件是壳体、支架和摩擦片，其中壳体和支架都是铸铁件，在制动钳总重量中占有很大的比重，因此在保证制动钳性能的同时进行壳体和支架的轻量化设计，是现阶段实现制动钳总成质量优化设计的主要方向。以有限元拓扑优化、有限元应力分析模拟计算为主要应用手段，在保证制动钳性能和整体不变形的前提下实现壳体和支架的轻量化，使壳体与支架材料和应力达到最合理的分布，减少设计验证所需要的前期投入。另外近年来，部分制动钳壳体、转向节铸件不断被重量轻的铝铸件取代，在一定程度上减轻了制动钳的重量。（三）气压制动器总成气压制动系统是汽车工业发展史上最早的一种动力制动系统，目前广泛应用于轻、中、重型卡车和客车。气压制动器大体可分为气压鼓式制动器和气压盘式制动器。1.气压鼓式制动器（ 1）国内外技术水平对比改革开放以来，伴随中国汽车工业的快速发展，汽车制动器行业也取得了长足的进步，特别是国外机床业的引进及国内外人才的交流和我国在数字化、程序化以及电子行业方面的突飞猛进，可以说当前国内汽车制动器行业的部分企业与发达国家制动器行业企业相比，在车间管理、加工工艺、质量控制等方面基本处于同一水平，但在基础材料的研究、前瞻性的产品开发、质量问题的深层次解决和数字化与电子化的应用等方面却有着相当大的差距。（ 2）技术专题研究气压鼓式制动器总成主要用于商用车，目前商用车常见故障主要是制动跑偏、制动发热和制动异响。①制动跑偏。制动跑偏问题是困扰汽车行业多年的老问题，一直以来没有有效的解决措施。越是低端车，制动跑偏问题就越严重。而制动系统的稳定性则直接影响到整车安全性，威胁人身安全（见表9）。表 9 气压鼓式制动器制动跑偏专题研究②制动发热。汽车制动发热是汽车行驶中存在的典型故障，同时也是一个综合性的问题，长期以来影响着整车质量。同时，制动发热对于整车的危害性也很大，如果制动温度过高，轻者会出现爆胎，重者会影响到驾驶员和乘客的安全。造成制动发热的因素很多，如整车制动系统设计匹配不合理，就制动系统而言，主要表现在：制动间隙过小、回位弹簧失效、制动蹄衬套孔设计不合理、制动气管路堵塞、制动鼓失圆或鼓内灰尘和沙土过多、制动调整臂失效等因素。在制动过程中，车辆的势能和动能通过使摩擦副摩擦将其转变成热能，只要摩擦副摩擦产生相对运动就会有发热现象产生。制动器吸收的能量，对于有机摩擦材料的衬片而言，在制动期间产生的热量约有 95%被制动鼓吸收，剩余的5%热量由摩擦衬片吸收。这必将导致制动器温度升高，而制动器温度过高又将引起热应力增加，使制动力矩减小，制动效能迅速下降，甚至会使制动鼓产生热变形，这些都将直接影响制动器的性能和寿命。因此，对制动器进行热-结构耦合分析是十分必要的。③制动异响。制动异响也是当前整车常见的故障之一，也是多年来困扰汽车行业的一个难题。仅制动而言，踩制动时出现的异响有刮削声、磨削声、刺耳尖声、尖叫声、噼啪声、咯哒声和砰然捶击声等。刮削声或磨削声通常表明制动衬带磨损过大，导致制动衬块底板与制动盘或制动蹄片的蹄铁与制动鼓之间直接接触；刺耳尖声和尖叫声可能是由制动衬带摩擦材料的问题或零件磨损、损坏和振动衰减或防振装置零件丢失而引起的；噼啪声或咯哒声通常是由松动、磨损、断裂的机械零件或不平滑的制动盘、制动鼓表面所引起的；砰然捶击声通常与开裂的制动鼓、失效的制动蹄或制动蹄回位弹簧弹力较弱有关。2.气压盘式制动器（ 1）气压盘式制动器基本情况①国内法规要求。工信部 2011年第632号文件明确要求：车长大于9米的公路客车、旅游客车和危险化学品运输车前桥必须安装盘式制动器。GB《机动车运行安全技术条件》第7.2.6条规定，所有专用校车和危险货物运输车的前轮及车长大于9米的其他客车的前轮应装备盘式制动器。2016年底发布的《营运客车安全技术条件》征求意见稿第4.3.2条规定，车长大于9米的营运客车，所有车轮应安装盘式制动器。②国内外现状。在国外，重卡、客车等商用车气压盘式制动器产品技术先进性明显，可靠性总体良好。目前，在欧洲匹配气压盘式制动器的车桥已经超过 50%，国内气压盘式制动器的市场占有比例也在逐步增加。国外规模大、技术先进的气压盘式制动器的设计生产厂家主要有：德国 Knorr、美国ArvinMeritor、德国Wabco、瑞典Haldex等。国内气压盘式制动器设计生产厂家主要有：江苏恒力制动器制造有限公司、浙江万安科技股份有限公司、隆中控股集团有限公司、武汉元丰汽车零部件有限公司等。（ 2）气压盘式制动器发展的问题①国内卡车超载情况仍未得到遏制。超载是制约盘式制动器推广应用的首要因素。经过多年的治理，我国的超载现象虽然得到了有效遏制，但是远没有杜绝。据试验，超载时盘式制动器摩擦片的寿命不到鼓式制动器的 1/4，且制动盘的龟裂现象更为严重；而盘式制动器工作温度高于鼓式制动器，不能采用淋水降温，因此无法达到用户需求。随着交通运输部2016年第62号文件《超限运输车辆行驶公路管理规定》的发布，国内治超强度进一步加大，盘式制动器在卡车上的应用也将逐步体现。②材料、设备、加工工艺与国际水平相比存在差距。目前，国内气压盘式制动器钳体、支架主要使用的材质为 QT550-5，低于国外进口气压盘式制动器钳体、支架的材质性能，高强高韧性球墨铸铁的研究显得十分必要。同时，国内目前生产设备、加工工艺进一步提升，使得产品制造精度和质量也进一步提升。（ 3）气压盘式制动器未来发展前景由于盘式制动器产品技术先进性明显，随着国家法规的推动，未来在国内市场将会得到更加快速的推广和应用。目前国内知名的大型厂家均已在批量生产带盘式制动器的高档客车，同时，盘式制动器在北京、上海、广州、深圳、武汉等城市的公交车上也得到了大量应用。对于重卡而言，盘式制动器作为应用型新技术，也已经是成熟产品。目前国内重卡生产企业均完成了盘式制动器在重卡上的前期试验及技术储备工作，盘式制动器在某些方面将成为未来重卡制动系统匹配发展的新趋势。（四）真空助力器带制动主缸总成汽车真空助力器带制动主缸总成是汽车制动系统中的重要部件，主要由真空助力器、制动主缸和储液罐 3个产品构成。其能够将驾驶者对制动踏板的输入力和位移高效、连续、可控地转换为制动液的压力，与制动器联合工作以提供给车辆平稳、安全的减速作用。1.国内外技术水平对比国内汽车真空助力器带制动主缸总成的研制和生产始于 20世纪80年代，并且于1987年制定了我国第一部关于汽车真空助力器和制动主缸的汽车行业标准，这两个行业标准的出版，有力地带动了我国汽车真空助力器带制动主缸总成行业的发展，并填补了我国在该领域的空白。目前，为合资品牌汽车公司配套的国际零部件企业基本已相继进入中国，但这些零部件企业的基础研发仍然以国外的技术中心为主（见表 10）。表 10 国内外汽车真空助力器带制动主缸总成产品成熟度对比由表 10可以看出，国内外汽车真空助力器带制动主缸总成产品成熟度差异，对于传统产品由于国内部分企业在20世纪90年代初通过“许可证”引进了相关技术，并经过20年的积累，技术已相当成熟，与国外基本相当，其他产品方面国内的技术水平仍有不小的差距，但近年来，差距正在缩小。2.技术专题研究针对汽车真空助力器带主缸总成产品，技术热点主要体现为制动噪音、制动踏板沉重、制动效果不良、制动踏板软、电子式真空助力器工作噪音等内容。（ 1）制动噪音影响噪音的因素主要为进度速度、结构与材料等，试验证明，控制好橡胶阀部件的硬度、滤芯的厚度与密度，控制好助力器的空行程，锁片接触处采用橡胶减振、空气阀座采用圆弧形状等，均能起动降低噪音的效果。（ 2）制动踏板沉重产生主要原因有：制动管路与制动主缸连接处泄漏；制动系统排气不好；制动液液面过低；制动主缸内的中心阀泄漏或皮碗损坏，应更换新制动主缸；比例阀调节功能失效，阀门损坏，应更换新比例阀。（ 3）制动踏板软产生主要原因有：真空助力器带制动主缸空行程大；真空助力器增跳值过小；制动系统里含有空气；比例阀在低压阶段特性曲线初始段爬行。（ 4）电子式真空助力器工作噪音电子式真空助力器的工作噪音是未来研究的关键点，噪音主要来源于两部分，一部分是助力器的进气空气噪音，一部分是电磁阀开启的噪音，后者是主要原因。3.技术发展趋势（ 1）模块化，规模化，高可靠性模块化及规模化形成的较低成本和产品的高可靠性，是提高竞争力的保证。对于国内零部件企业而言，多数整车厂在采购过程中并不是单纯看重成本，而是与技术专利和核心技术并重。面对国际化趋势，中国零部件产业只有凭借自身的成本优势，占据技术高端，才能在国际竞争中占有一席之地。（ 2）汽车真空助力器带制动主缸总成的轻量化设计由于排放法规的要求日渐提高，整车设计中对零部件都明确提出了降重指标或重量限值，传统总成产品也需要更新换代。产品的轻量化设计，绝不等同于单纯减轻材料，它是在保证产品性能和整车安全性能的前提下，充分利用最新设计技术、新材料以及最先进的分析手段和试验技术对现有产品的优化设计。现阶段，主要从以下方面进行。①结构设计，利用贯穿杆结构取代传统结构。传统结构的汽车真空助力器的前后壳体，是主要的承力部件；贯穿杆结构的汽车真空助力器的主要承力部件是贯穿杆，助力器的前后壳体是辅助的承力部件。由此，工作原理的优化可大幅度减小前后壳体的材料厚度，从而降低产品重量。②采用柱塞制动主缸取代补偿孔制动主缸和中心阀制动主缸。现阶段国外高端制动系统企业大力发展和推广的制动主缸，主要优点是结构简单，零件数量减少近 50%，且可与各种电子制动系统匹配使用，工艺成熟后具有较大的成本优势。③采用新材料进行产品的轻量化设计。采用轻量化材料是另一个主要方法，主要是采用高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和各种复合材料进行产品轻量化设计。汽车真空助力器总成的轻量化设计对于前 3种材料都进行了应用。④基于轻量化概念的计算机辅助设计优化。计算机模拟分析技术，为此提供了设计辅助工具，通过精确建模，分析计算与有限的设计验证反复对比修正，可使模型和分析方法同产品的实际工作状态不断趋于一致，为产品的设计优化提供多种可靠分析数据，量化产品结构和材料分布，使设计最优化。（ 3）配合整车厂的精细安装要求和提高整车装配效率，优化产品设计①根据整车厂复杂的安装布置要求，优化储液罐的设计。②根据整车厂整车装配效率的提高，加大产品的注液压力。（ 4）增加产品的附加功能①根据更高的安全性能要求，国外汽车零部件企业配合汽车整车厂研发了双助力比功能及紧急制动功能真空助力器。②带制动灯传感器制动主缸是大众汽车系列车型的标准配置，由于把原来安装在制动踏板上的机械传感器替代为安装在制动主缸中的电子传感器，并采用了冗余设计，其安全性、可靠性、便捷性能都有极大的提高。（五）我国制动器行业市场发展分析近年来，随着装备制造业的振兴和发展，国产制动器的产量明显增加，制动器行业的销售收入同步增长；受制于起步晚、技术基础薄弱以及资本投资有限，我国制动器产品以低端产品为主，业内少数领先企业坚持自主创新，加大研发投入，正在向科技含量较高的中高端产品方向发展，制动器中高端产品的市场份额逐渐增加，中高端制动器企业的利润率呈上升趋势；而低端产品生产企业则因厂商众多，竞争激烈，价格呈下降趋势，同时钢材等主要原材料价格有所波动，其利润增长速度趋缓。伴随制动器制造行业竞争不断加剧，大型制动器制造企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的制动器制造生产企业越来越重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。这些企业中，一部分是与国际知名制动部件企业合资或外商独资的企业，由于引进了较为先进的技术和设备，管理水平和品牌知名度较高，且其外方股东与国际知名汽车制造企业原本就存在长期稳定的合作关系；另一部分是从业经验丰富、规模较大、技术水平和管理水平较高的国内企业，这些企业与不少国内汽车制造企业或一级供应商存在长期合作关系，以其质量稳定、价格低廉的产品占据了很大一部分市场。（ 1）市场发展机遇①制动器向国内集中。后金融危机时代，全世界面临需求下滑、劳动力和原材料成本上涨的风险，世界汽车生产加速向国内转移。与此同时，对汽车配套产品的需求也大幅增加。目前国内高端制动系统产品市场已经牢不可控地掌握在博世等外企手中，而高端制动产品领域有很大的市场需求。因此，制动系统产品向国内集中，将给企业带来机会。②汽车配套产业政策支持。我国虽然是汽车生产大国，但不是汽车强国，国产化率不到 50%，与德国、日本有很大的差距，而我国对于汽车配套产业的政策支持也是不遗余力的。这为国内企业进军汽车制动系统产业提供了政策保障。③进口替代和国产化率的要求。我国 2009年在振兴装备制造业规划中，明确提出汽车零部件国产化率的要求。2015年国家又提出“中国制造2025”，明确汽车零部件企业的发展方向，在市场换技术中逐步替代进口。因此，进口替代的市场空间巨大。④国际合作。国外企业在国内的制动系统市场将受到一定程度的挤压，而且基于汽车向国内转移的判断，世界汽车配套强国也将加大在中国的渗透力度，最主要的方式是国际合作。这是一种双赢的合作方式，不仅可以提高企业在国内的市场份额和品牌影响力，也可以通过所合作的公司进入全球市场中。（ 2）市场面临挑战①汽车市场的周期性。汽车产业的发展受到全球经济和贸易发展的影响，呈现周期性特点，这将影响汽车配套业的发展和盈利能力。进入 21世纪以来，全球汽车业经历了一轮较快的增长期，汽车产量逐年上升，带动汽车配套业不断发展。全球金融危机爆发后，全球经济增长放缓，贸易量下降，汽车业出现一定程度的回落，这将影响汽车配套业的发展，企业的盈利能力也将受到不利影响。②对技术和研发要求较高。目前，我国部分重要的汽车配套设备还是采用生产许可证形式。汽车配套设备的先进技术仍掌握在少数几家国外公司的手中，为了保持其技术优势，他们对关键技术采取严格的垄断措施。如何在积极引进世界先进技术的同时，突破这些国外公司的技术垄断，对关键技术进行国产化将是我国汽车配套业发展的一个关键，也是对公司技术研发的一个重要挑战。③国内外其他厂商的竞争。国内企业目前的产品主要是面向国内市场，主要竞争者是国外厂商。虽然企业产品具备良好的性价比和交货期，但国内用户对产品质量的认知需要过程，且合资公司一般有稳固的国外制动系统企业配套，替代国外制动系统产品也需要一定周期。（六）行业问题和建议我国制动器行业的发展相对于发达国家制动器行业的发展还稍显落后，特别是在技术研发方面，智能化、自动化等先进的制动装备与其差距很大；要想缩小这些差距，应从以下几方面着手。①国内制动器行业要认识到自身的不足，企业要重视科技投入，与高等院校合作，走共同研发之路。②集群内企业之间产业联系要加强，同行企业之间协作意识要加强，不要无序竞争。③需要国家政策方面的支持，如国外这些先进的制动装置要想进入中国市场，必须与国内厂家合作；更重要的是，从政策层面上规定，要想进入国内市场，国外的先进厂家必须要保证在合作期间，逐年递增产品的国产化率，不能完全由外商独资企业给主机厂配套，否则，只能是外商发财，而我们却没有发展。对于企业在面向“中国制造2025”转型过程中的信息化、智能化升级应有政策、资金的扶持。④需要国家资金方面的支持，一个产品从研发到投入市场上，需要大量试验。特别是制动器行业的生产是整车的安保件，直接关系驾驶员和乘客的安全，各项试验更是容不得半点虚假；但从试制到试验，需要很多资金，如这些资金全由企业来承担，企业的压力会很大，风险也很高。在研发领域重点设备及软件（如NVH、FEA分析软件、多体动力学分析软件等）的投资上国家应有政策的支持。⑤需要国内整车厂和车桥厂的支持，对于制动器与制动系统的匹配、制动系统与整车的匹配，车桥厂和整车厂有什么样的技术需求，在同步设计方面与下游企业信息共享。同时，也希望国内的整车厂和车桥厂多多支持国内制动器企业。⑥行业标准制定时应以整车要求为准，不应以配件的生产厂商的现质量、技术状态制动行业标准，以利于行业整体水平的提高。三、电子制动系统行业发展（一）电液 /气复合制动系统发展现状1.电子液压制动系统（Electro-Hydraulic Brake，EHB）EHB系统是在传统的液压制动器基础上发展而来的。国外多家企业于20世纪90年代就进行了EHB系统的研究并实现了量产，较典型的产品有博世的SBC（Sensotronic Brake Control）系统、IBS系统，丰田公司的ECB（Electric Brake Control）系统，大陆公司的EVB（Electronic Vacuum Booster）系统等。国内EHB系统尚处于研究阶段，清华大学、同济大学和吉林大学都提出了多种方案，如清华大学2010年提出DEHB系统；国内企业中，亚太、万向、上汽等也在进行相关产品的研发，部分已进入试验验证阶段，还未批量生产（见表11）。表 11 国内外从事相关研究的主要机构在汽车产业低碳化、信息化及智能化趋势下， EHB系统将面临更多新的需求，特别是国产EHB系统的产业化变得非常迫切。①制动能量回收的要求：EHB系统在进行制动能量回收上可以实现全解耦，回收效率高。②智能辅助驾驶主动减速制动的要求：近两年来，国内智能辅助驾驶的主动减速制动功能主要由ESC系统完成，相比ESC系统，EHB（包括IBS）系统因为完全解耦，提供了良好的踏板感觉，同时EHB系统减压速度和控制精度更高，其制动效能更好且控制更加方便，是下一阶段智能辅助驾驶（ADAS）理想的执行系统。亚太股份推出的IEHB系统，要求达到10MPa主动减压时间≤170ms、液压控制精度≤0.1MPa的目标。③适用于分布式驱动汽车（轮毂电机汽车）：轮毂电机技术是电动汽车未来发展的方向，EHB系统和轮毂电机协调控制，可以达到非常高的能量回收效率，在智能驾驶控制上，也会有较大的提升（见图1）。图 1 EHB系统面临的新需求在新需求下， EHB系统需要对回收效率、舒适度、噪音、安全性、快速增压和精确控制进行重点关注和研究。2.满足制动能量回收的EHB在城区运行的汽车制动过程中消耗的能量一般占直接驱动汽车运行总能耗的 30%～50%，制动能量回收是汽车的一项重要节能措施。针对电动汽车制动能量回馈的要求在原有液压制动系统的基础上研发能量回馈式制动系统，成为当前国际上知名汽车公司和ABS厂家竞相开发的热点。能量回馈式制动系统是决定电动汽车整车制动安全性、制动舒适性、制动能量回收效率的重要因素，成为电动汽车的一项关键共性技术和一种具有核心竞争力的零部件产品。当前典型的制动能量回收系统主要分为基于与液压控制单元的集成设计、基于与制动主缸的集成设计两类。（ 1）基于与液压控制单元的集成设计基于与液压控制单元的集成设计主要分为基于 EHB的设计方案和基于ESP的设计方案（见图2）。图 2 基于与液压控制单元的集成设计的典型制动能量回收系统基于 EHB的设计方案的代表车型为丰田Prius。该车型搭载丰田公司旗下爱德克斯公司基于电子液压制动（Electric-Hydraulic Brake，EHB）技术路线研制的电控液压制动系统（Electronically Controlled Brake，ECB），是最具代表性的制动能量回收产品，它对比传统的真空助力器有明显的优点，特别是快速反应方面（见图3）。图 3 爱德克斯ECB与传统产品性能对比基于 ESP的设计方案的代表车型是日产leaf。该车型为了满足制动能量回收的需求，其制动系统采用的是电动控制系统，它和丰田Prius的不同在于采用电机直接加力。该制动系统可在最大限度利用再生制动的同时，使之与摩擦制动配合，确保必要的制动，安装于电机室内驾驶席的前面。（ 2）基于与制动主缸的集成设计基于与制动主缸的集成设计主要分为伺服制动能量回收系统、电控真空助力液压系统及电控推杆能量回收系统，代表产品分别为本田 Insight、大陆电控助力液压系统及现代索拉塔（见图4）。图 4 基于与制动主缸的集成设计典型制动能量回收系统（ 3）国内制动能量回收系统的进展基于液压控制单元的集成设计的制动能量回收系统是当前针对新能源汽车制动系统开发的主流方向，目前国内在制动能量回收系统的设计和制造方面已经取得了实质性进展。 2011年，由清华大学牵头，联合亚太股份、广州科密、北理工、中科院电工所开发能量回馈式电动汽车制动防抱死系统，主要开发液压EABS和气压EABS产品。2015年，由亚太股份牵头承接国家科技支撑计划课题“电驱动轿车制动能量回收系统研发与产业化”，联合清华大学开始进行EABS的产业化工作和EESC（能量回馈式整车动力学控制系统）的研发，截至2017年，EABS产品已经在北汽C30、广汽A5HEV上完成集成，其对整车能量经济型的改善幅度在20%以上，亚太股份目前已具备3万套EABS的年生产能力；EESC产品在北汽C70轿车上已经完成装车，但仍处于研发阶段。同时，亚太股份在 2016年推出了IEHB系统，该系统是由吉林大学牵头、亚太股份和清华大学参与的国家重点研发计划项目课题，IEHB系统是基于EHB的制动能量回收系统设计方案。国内还有芜湖伯特利、武汉元丰等也在进行基于液压控制单元集成设计的制动能量回收系统的研发。3.iBooster机电伺服助力机构 iBooster由博世公司开发，其不依赖真空源，可以满足现代制动系统的要求。iBooster可用于所有动力传动系统配置，尤其适用于混合动力车和电动车，且可实现全自动驾驶。通过与ESP
hev相结合，iBooster可实现几乎100%的制动能量回收（高达0.3g的减速度），涵盖公路行驶中所有常见的制动操纵，并使电动车辆的续航里程增加20%（见图5）。图 5 博世iBooster产品4.商用车电子制动系统EBS电子制动系统（ Electronic Braking System，EBS）集成了电控气压制动系统（Electro-Pneumatic Brake，EPB）、防抱制动系统（Antilock Braking System，ABS）和驱动防滑系统（Anti-Spin Regulator，ASR）三个子功能。浙江万安科技股份有限公司在国内较早从事 EBS系统研发与产业化工作，现为国内多家企业多个车型进行了匹配标定。广州科密和东风科技也在进行相关工作。（二）电子制动系统技术发展新方向1.电子驻车制动系统EPB电子驻车制动系统（ Electric Parking Brake，EPB），是一种新型的机电一体化系统，解决了传统汽车驻车系统存在的制动线路长、操作舒适性差、反应慢、安全性能差等问题。与传统的驻车制动系统相比，它用电子元件取代部分机械元件，并通过电线来代替部分制动线路和传动机构，缩短了驻车制动响应时间，提高了驻车制动性能，节省了车辆的质量和设备空间。EPB分卡钳集成式（Caliper Intergrated Type）和拉索式（Cable Puller Type）两种类型，集成式EPB中，其动力执行机构也分为MOC（Motor on Caliper）、MOD（Motor on Drum），目前主要使用的是MOC，MOD使用很少。电子驻车系统（EPB）产品由美国TRW公司最先提出概念并成功研发，于2001年最先配备在菲亚特中高级轿车Lancia上，随后配备到北美和欧洲地区的许多车型上。德国库斯特（KUESTER）是生产拉索式EPB的企业，其EPB系统曾经占据全球市场一半的份额，但是由于拉索式EPB本身结构的局限性，及性能无法与卡钳集成式相抗衡，正在逐步退出市场。目前参与EPB产品竞争的主要是TRW、Continental、Bosch等几家跨国大公司。在我国，电子驻车系统起步较晚， 2008年才由天合（TRW）廊坊的工厂开始小批量生产。早期我国配置电子驻车系统的都是合资或外资品牌整车厂的高端车型：一汽大众的奥迪、迈腾，上海大众的途观，上海通用的别克等。这些车型的EPB均由天合（TRW）、大陆（Continental）等外资EPB供应商供应。近年来，国内零部件企业（亚太股份、力邦、伯特利等）在EPB研发与产业化上取得了较大的进展，均已开始批量供货。特别值得一提的是国内自主品牌的主流车型上开始装配国内零部件企业的EPB产品，如江铃陆风X5和X7、一汽奔腾X80、一汽森雅R020、众泰T600、一汽红旗等。在功能和可靠性上，国产EPB产品与外资品牌产品差距已经不是特别明显。随着电动汽车的快速发展， EPB的普及程度越来越高，竞争日趋激烈，如何在不牺牲产品功能、特性、结构的前提下，缩减成本和降低系统复杂性，一直是零部件企业面临的问题。在这样的背景下，遵循德国VDA305-100规范，TRW率先提出了“EPBi”的概念，即集成化电子驻车系统，如图6所示。图 6 EPBi和独立式EPB、ESC结构对比EPB与电子稳定系统的集成可以实现效益的最大化。一方面，EPB和ESC在系统可靠性方面有相似的要求；另一方面，这两个系统能够分享自动监测车辆和制动所需的控制程序和算法的重要部分。因此，可以创造最大的协同效应，提高控制单元中共享的处理器和内存的使用效率。由于取消了EPB控制单元，整车制造商不仅能减轻重量、减少装配工序，还能节省成本和安装空间。Bosch公司和大陆公司等很快也推出了自己的EPBi产品，并开始在中国市场推广。EPBi产品的推广对国内零部件企业造成了巨大的困扰，其主要体现在以下几个方面。①部分国内零部件企业并没有自己的ESC产品，无法进行EPBi的整体开发。②ESC系统的制动安全性要求较高，国内主机厂很少选择国内企业提供ESC产品，导致国内企业的EPBi产品推广难度大。③EPBi产品需要完全遵循德国VDA305-100规范，国内企业并没有相应的开发经验，在技术能力上天然又开始落后。④当前情况下，国内企业只能提供EPBi产品的EPB部分模块（包括自身没有ESC产品无法开发EPBi和开发的EPBi得不到主机厂选择的），其用于EPBi集成的EPB部分内容为软件PBC（Parking Brake Controller）模块+动力执行机构，该部分集成到外资企业的ESC中之后形成EPBi产品，因为PBC+动力执行机构是从模块，将会受到外资企业的较大制约，丧失一定的主动权。在这种情况下，国内零部件企业如亚太股份、芜湖伯特利等在开发符合 VDA规范的PBC模块+动力执行机构的同时，也在研究开发EPBi产品，以期望在新趋势下具备整套系统的竞争力。2.电子机械制动系统EMBEMB系统以电池为能源、电机为动力装置，是相对传统的液压制动系统，其具备结构简洁、制动响应快、传动效率高、便于集成附加功能、利于环保及易实现智能驾驶等优点。由于去除了备用制动系统，EMB系统需要有很高的可靠性，因此必须采用比EHB系统更可靠的总线协议（TTP/C、Flexray等）。此外，开发 EMB系统还面临很多技术难点，比如：①由于制动能量需求较大，需要开发48V高电压系统；②制动器需要具有更好的耐高温性能，同时质量轻、价格低；③更好的抗干扰能力，抵制车辆运行中遇到的各种干扰信号。EMB由于存在电机、机械方面的技术难题，以及对可靠性要求高和成本等制约因素，一直没有真正得到实际应用。乘用车方面开展 EMB研究的厂家和科研机构较多，如博世、大陆、西门子、德尔福等都进行过大量研究与开发，部分进行了实际装车验证。国内仅有二汽、清华大学、南京航空航天大学在此项目上做了研究。瑞典瀚德公司是全球唯一进行商用车EMB开发的公司，设计了原型样机，并装车进行了验证（见图7）。目前其与浙江万安科技股份有限公司成立了合资公司进行产业化，目标是国内的纯电动客车市场。图 7 瀚德公司的商用车EMB（三）行业问题及建议由于电控制动系统种类繁多，不同的系统在国内的情况有所差别，但总的来看，问题主要集中在以下方面。1.关键的原材料和零部件研发能力薄弱关键的原材料和零部件研发能力偏弱，在高性能电机、轴承、电磁阀等上存在瓶颈。关键原材料如永磁体、轴承材料等研发速度较慢。2.进入市场困难由于制动系统安全性要求较高，国内主机厂很难选择国内供应商提供电控制动系统，总是要求供应商有批量装车经验，这样就存在是先有鸡还是先有蛋的问题。3.行业利润下降由于国内企业开发的产品在市场上难以形成大批量，导致生产成本普遍比国外厂家高，难以让市场接受。4.开发投入大，周期长此类产品系统复杂，安全等级要求高，开发投入十分巨大，一般企业难以承受。再加上市场前景不明，导致很多涉足的企业都是只有投入没有回报。四、制动衬片行业发展（一）行业发展概况1.产业概况根据国家许可证办公室发布的信息， 2016年中国获得生产许可证的汽车用制动衬片生产企业共有395家，较2015年的407家有所降低。根据行业协会的统计结果， 2016年中国汽车鼓式制动器用制动衬片（以下简称鼓式制动衬片）总产量约为16.5793万吨，鼓式制动蹄1.9284万吨，汽车盘式制动器用制动衬片（以下简称盘式制动衬片）16.6404万吨。2016年国内汽车用制动衬片总产值约102亿元，其中国内销售约76亿元，出口约26亿元。年全球汽车制动衬片市场出现快速上升趋势，制动衬片总产值已经超过100亿美元，其中主机配套约占20%，约20亿美元，售后市场约占80%，约80亿美元。从全球来看，中国已经逐渐成为全球汽车制动衬片生产和消费的重要区域，同时由于品牌外资企业大量进入，国内企业迅速发展，中国已成为全球汽车制动衬片生产和技术交流的中心。2.产业分布随着中国经济和中国汽车工业的迅猛发展，中国汽车制动衬片产业近 20多年迅速发展壮大，在原来18家国有汽车制动衬片生产企业的基础上迅速扩大到目前的近400家汽车制动衬片生产企业，目前国资制动衬片生产企业主要集中分布在山东、浙江、湖北、河北、广东、江苏、福建等地（见图8）。图 8 中国刹车片企业主要分布情况3.产业现状我国制动衬片产品在产业结构、机械装备、工艺技术水平、生产能力、管理水平等方面都取得了长足进步，部分规模较大的企业产品质量可以与国外产品相媲美。但是我国制动衬片行业的总体水平与世界先进水平相比还有一定差距，主要体现在以下几个方面。（ 1）产业结构不合理，中小型企业居多目前我国制动衬片多数生产企业规模偏小，年销售额在 1亿元以下的中小企业约占企业总数的90%，生产企业遍布我国21个省区市，制动衬片生产企业小、散的现实状况对行业技术水平的整体发展有一定的阻碍（见图9）。图 9 汽车制动衬片行业结构（ 2）生产工艺和技术装备落后多数中小型企业技术装备落后，自动化程度低，生产方式以单机独立操作为主，工艺管理水平低，产品质量波动较大。（ 3）产品附加值低，配套化程度不高，存在低价竞争目前我国制动衬片企业大多是为售后维修市场提供产品，包括一些大企业的出口产品大部分也是贴牌加工，真正与整车配套的产品较少。（ 4）商用车鼓式制动衬片无石棉产品配方开发能力亟须提高无石棉产品的制造成本高，目前商用车鼓式制动衬片生产企业仍在大量使用石棉材料，这些产品不仅给主机配套使用，而且还面向巨大的售后市场。（ 5）国内主要生产企业经过多年的发展和激烈的市场竞争，原来的国有制动衬片生产企业逐渐退出市场并消失。在极具竞争力的市场环境下，一部分民营企业抓住机会，在生产规模和技术进步方面取得迅速发展，逐渐形成了具备相当市场竞争能力和技术实力的重点企业，这些企业共同的特点是重视技术投入，具备独立研发能力和先进的试验设备，具备主机配套的能力，在行业具有领头作用（见图 12）。表 12 2016年中国主要汽车刹车片生产企业企业名称产品类别主要客户技术中心山东金麒麟盘式/鼓式制动衬片配套及售后国家企业技术中心山东信义盘式/鼓式制动衬片配套及售后国家企业技术中心湖北飞龙鼓式制动衬片配套及售后国家企业技术中心东营宝丰盘式制动衬片配套及售后省级企业技术中心福建冠良盘式/鼓式制动衬片配套及售后省级企业技术中心珠海格莱利盘式制动衬片配套及售后省级企业技术中心山东双连盘式制动衬片配套及售后省级企业技术中心重庆红宇盘式制动衬片配套及售后省级企业技术中心河北星月盘式制动衬片配套及售后省级企业技术中心资料来源：中国摩擦密封材料协会，排名不分顺序。（ 6）主要外资企业中国市场汽车制动衬片外资品牌企业中，欧系、美系、日系三者的研发能力仍然占据领先优势，同时外资品牌企业拥有较为完整、全球共享的技术研发中心。近十年以来，几乎所有著名的国际品牌制动衬片企业都进入中国、在中国独资或合资建厂生产，与中国企业展开激烈竞争，如辉门、阿基波罗、泰明顿、福莱斯勒、相信、博世等都在中国先后建厂。辉门通过近几年的收购、兼并，旗下包括菲罗多（ FERODO）、优力（JURID）、奔德士（Bendix）等国际著名品牌，在配套和售后市场都有很大影响力（见表13）。（二）技术进展1.技术发展现状近几年中国汽车制动衬片材质变化和改进十分明显，尤其是乘用车材质的变化和改进，在性能方面取得巨大进步。表 13 中国建厂主要外资品牌企业企业名称国家中国市场品牌中国市场辉门（FEDERAL MOGUL）美国菲罗多（FERODO）配套及售后泰明顿（TMD）日本泰明顿（TEXTAR）配套及售后阿基波罗（AKEBONO）日本阿基波罗（AKEBONO）配套及售后博世（BOSCH）德国博世（BOSCH）配套及售后天合（TRW）美国天合（TRW）配套及售后相信制动（SANGSIN）韩国哈益客（Hi-Q）配套及售后福莱斯勒（FRAS-LE）巴西福莱斯勒（FRAS-LE）（ 1）鼓式制动衬片技术发展现状鼓式制动衬片目前基本使用在商用车上面，乘用车上已经很少使用。受价格和市场低价竞争因素影响较大，在材质和性能方面的改进速度较盘式制动衬片要慢，尤其在汽车制动衬片的无石棉和向 NAO及陶瓷型产品发展方面。初期中国品牌企业生产的无石棉制动衬片主要是半金属制动衬片，优点是不含石棉、强度较高、高温性能较好，但缺点是对刹车鼓磨损较大、易生锈、刹车时有噪音。经过不断改进和发展，目前市场销售的无石棉鼓式制动衬片主要是低金属，优点是使用寿命较长、高温性能较好、价格较低，缺点是强度较低。由于价格制约， NAO及陶瓷型鼓式制动衬片目前实际应用不多，市场上也较为少见（见表14）。（ 2）盘式制动衬片技术发展现状盘式制动衬片目前主要使用在乘用车上，但近些年，一些商用车，尤其是客车和公交车上正在逐渐开始使用盘式制动衬片，且发展速度较快。近些年，中国品牌企业生产的盘式制动衬片在性能和材质方面已经得到很大提升，一些中国品牌企业生产的盘式制动衬片的一些重要性能参数已经与国际品牌制动衬片相当接近。 2016年国内销售的盘式制动衬片基本实现了无石棉化。表 14 鼓式制动衬片材质和应用现状目前国内销售的盘式制动衬片材质以半金属和低金属为主，半金属材质盘式制动衬片的优点是刹车性能较为稳定、高温性能较好、使用寿命较长，但缺点是易生锈、有噪音。低金属材质盘式制动衬片主要优点是性能较为稳定、高温性能较好、使用寿命较长、不易生锈、低噪音，缺点是与 NAO及陶瓷型刹车片相比使用寿命低、刹车有偶发噪音、除锈能力较差。由于没有严格的定义，目前国内包括国外市场上一些 NAO及陶瓷型盘式制动衬片很多就是低金属制动衬片，NAO及陶瓷型盘式制动衬片在市场上具有一定数量但并不是主流，其优点是长寿命、高制动力矩、无噪音，缺点是价格较高（见表15）。表 15 盘式制动衬片材质和应用现状2.技术发展趋势汽车用制动衬片材质从 20世纪70年代到90年代经历很大变化，主要由于石棉对环境及人体存在严重危害，经过20多年发展后基本转为半金属材质。但是半金属材质普遍存在生锈、噪音等固有问题，之后逐渐向低金属材质转化，形成目前汽车用制动衬片主要以半金属和低金属材质为主的现状。对 NAO材质产品的研究已经进行多年，未来对NAO的要求应该是在无石棉、无铁的基础上，增加更多舒适性方面的要求，如无噪音、不伤盘等；增加环保要求，如无铜或低铜、低灰尘、不得含有其他有害物质等要求。未来汽车制动衬片应该是向无铜的具有碳陶或碳碳特性的碳陶或碳碳型NAO材料方面发展。使用性能方面，未来除了对制动噪音、热衰退、磨损、对盘鼓的低攻击性、制动衬片防锈除锈性能的要求外，初始制动能力、低拖滞、厚度的均匀性（ DTV）、低轮灰、材料转移性能（MPU）等也将是未来关注和要求的重点（见图10、图11）。图 10 汽车制动衬片发展趋势图 11 摩擦材料（汽车）的材料演变过程及名称划分（三）技术专题研究1.汽车制动衬片的无石棉化①石棉的主要危害：石棉在汽车制动衬片中使用的主要危害是对环境的污染和对人体健康的威胁，是世界卫生组织宣布的第一类致癌物质。②含石棉制动衬片现状：当前国内市场上充斥着大量含石棉制动衬片，尤其是在鼓式片售后市场，根据国家非金属矿检验中心抽查结果，2016年鼓式片售后市场60%以上含有石棉。③禁止在汽车制动衬片中使用石棉的标准，制定过程漫长而困难重重，即使国家标准在年底通过，要在2018年真正执行和实施也有相当困难。④如果解决不了汽车制动衬片的无石棉化，所有关于刹车片环保和健康方面的问题将无从谈起，将会严重阻碍技术的进步和发展，中国制动衬片市场仍会展现低价、低性能的恶性竞争。⑤经过多年的发展及技术储备，当前从工艺、设备、配方、原料方面，汽车制动衬片实现无石棉化的条件已经成熟，考虑到对环境的影响和未来行业的发展，应尽快完成汽车制动衬片的无石棉化，产品无石棉化需要引起生产企业和社会的充分重视。2.NAO及陶瓷型制动衬片（ 1）关于NAO制动衬片NAO（No Asbestos Organic）制动衬片定义：起初的NAO是指不含石棉、以有机纤维为主要增强材料的树脂基制动衬片。后来又对其增加了不含铁的要求，所以现在所指的NAO制动衬片是指不含石棉、不含铁、以有机纤维为主要增强材料的树脂基制动衬片。NAO制动衬片的出现：NAO制动衬片最初出现是在20世纪90年代的欧洲，主要是为了与当时的石棉制动衬片和半金属制动衬片区别，解决石棉刹车片的环保与半金属刹车片的噪音和生锈问题。（ 2）关于陶瓷型制动衬片日本企业在 20世纪80年代后期，在NAO的基础上以钛酸钾晶须为主要增强材料开发出树脂基汽车制动衬片，它并不是真正意义上采用烧结工艺生产的陶瓷基制动衬片，严格地说，应该称为陶瓷型树脂基制动衬片。称为陶瓷型，主要是这种制动衬片从金属陶瓷原理出发，只在高温下，这种材料表面会发生类似金属陶瓷的烧结反应，使制动衬片在高温条件下可以保持较高的摩擦系数，能输出较高的制动力矩。陶瓷型制动衬片定义：目前的陶瓷制动衬片是指不含石棉、不含铁、以钛酸钾晶须为主要增强材料的树脂基制动衬片。NAO和陶瓷型制动衬片共同特点是不含石棉和铁，不同之处在于NAO制动衬片以芳纶、碳纤维等有机纤维为主要增强材料，而陶瓷制动衬片则以钛酸钾晶须为主要增强材料。使用性能方面共同的表现是高摩擦系数、耐磨性优良、低噪音。与半/低金属制动衬片相比，具备输出高制动力矩、低噪音、长寿命的特点（见表16）。表 16 NAO及陶瓷型制动衬片与半/低金属制动衬片比较项目NAO及陶瓷型制动衬片半/低金属制动衬片环保性能不含铁含有铁制动力矩制动力矩较高常温制动力矩不高高温性能耐高温耐高温舒适性能低噪音、对刹车盘的低攻击性有噪音、对刹车盘有攻击性寿命使用寿命较长使用寿命较短陶瓷型制动衬片主要生产原材料钛酸钾晶须最初由日本工厂独家生产，价格相对较高，使得陶瓷型制动衬片在市场推广中受到一定限制。后来中国一些企业如南京、上海的一些企业开始生产钛酸钾晶须，已形成一定规模。进入 21世纪，欧洲和美国相继提出钛酸钾晶须对人体健康存在危害，使得陶瓷制动衬片未能大量进入美国和欧洲市场。（ 3）关于无铜NAO制动衬片到 2015年美国环保署（EPA）联合美国国家环境委员会（ECOS）同多家汽车协会签署合作备忘录，要求降低汽车制动衬片中的铜用量，要求到2021年制动衬片中铜用量需降低至5%，2023年降低到0.5%。由于目前的NAO及陶瓷制动衬片中含铜较高，从而提出开发无铜NAO制动衬片。从当前制动衬片的技术发展和市场需求来看，无铜 NAO制动衬片的开发具有较为迫切的需求。无铜NAO制动衬片是在现有的NAO制动衬片及陶瓷制动衬片的研究和技术积累基础上，对制动衬片使用性能和环保性能的革新，对使用材料提出更加严苛的环保性能要求，无铜NAO制动衬片应该不仅仅是无铜，还应该包含对汞、铅、镉、铬及一些金属硫化物的限制和禁止使用。在使用特点方面，在符合未来环保要求的基础上，无铜 NAO制动衬片应该具备在刹车盘/鼓急剧升降温过程输出稳定制动力矩的能力，卓越的耐高温性能和超长使用寿命，同时刹车过程低灰尘，更加清洁、环保（见表17）。表 17 NAO及陶瓷型制动衬片与无铜NAO制动衬片比较3.碳陶与碳/陶型制动衬片（ 1）关于碳陶制动衬片碳陶制动衬片通常是指碳陶基（碳基和陶瓷基双基体）制动衬片，工艺过程可分为碳纤维预制体编织、预制体高温沉碳以及高温高压陶瓷化。常见的碳陶制动衬片的制备方法主要有： CVI（化学气相渗透、CVD（化学气相沉积）、PIP（陶瓷先驱体浸渍法）以及熔硅法。碳陶制动衬片具有重量轻、热膨胀系数低、温度敏感性低（最高工作温度 800～900℃）、摩擦性能平稳等优点。作为一种耐高温轻量化材料，主要应用于航空航天以及国防领域。目前已有碳陶制动衬片开始被应用于厂地赛车、高档轿车上。碳陶制动衬片目前在汽车的运用中主要面临产品价格过高的问题，工艺的优化以及生产设备的自动化是制约碳陶材料推广的关键。（ 2）关于碳/陶型制动衬片碳 /陶型制动衬片，是指在刹车片配方中增加一定比例的有机碳源材料，采用陶瓷类填料，同时采用具有陶瓷化特征树脂或其他复合类黏接剂，在无氧条件下，经过高温碳化处理后制成的具有碳/陶特性的树脂基制动衬片。这种制动衬片对配方及使用原材料具有较为特殊的要求：首先，配方中需要含有一定比例的有机碳源材料；其次，需要采用具有陶瓷化特征的树脂或其他复合黏合剂；最后，配方中须具有一定比例的陶瓷类填料。同时，需要可以实现无氧条件下高温碳化处理的专用设备。这种碳 /陶型制动衬片的研究，是对树脂基摩擦材料向碳陶化方向发展和融合的一种探讨，虽然有很多问题尚需解决，但在这方面开展探讨和研究具有非常重要的意义（见表18）。表 18 碳陶制动衬片与碳/陶型制动衬片区别项目碳陶制动衬片碳/陶型制动衬片材料基体碳陶基复合材料碳化硅作为连续基体树脂基复合材料树脂作为连续基体制备工艺主要有化学气相沉积、先驱体转化法模压及碳化处理性能特点高强度、高硬度、耐冲击、耐超高温中强度、低硬度、耐中高温适用范围飞机、高铁、场地赛车等汽车制动衬片4.制动衬片热压成型设备（ 1）制动衬片热压成型设备现状第一，国内生产企业原料称重多采用人工称重，称重精度较差且不易控制，工人劳动强度大，工作环境恶劣。第二，压制前的准备工作主要包括模具清理和喷涂脱模剂，国内生产企业压制产品时多为人工清理和人工喷涂脱模剂，工人劳动强度大，生产效率低。第三，国内生产企业压制设备的模具加热方式多采用加热片紧贴模具加热、加热管加热等方式，温度场分布均匀性较差，温度控制误差较大。第四，盘式制动衬片的压制多采用四柱压机，配合一模多腔的模具进行产品压制，国内生产企业多采用压机主缸活塞杆直接出力于多个模芯来实现产品压制，为硬顶硬机械机构，由于每个模具加工制造误差和每腔物料称重误差等因素的影响，多腔产品很难保证压力一致，严重影响了多腔产品的一致性。第五，国内生产企业压制产品过程中，大多采用人工投料的方法，投料效果很难保证，导致压制出的产品一致性较差，废品率较高。（ 2）制动衬片热压成型设备未来设计和发展第一，制动衬片压制自动化生产设备应具有良好的人机交互性，具有良好的可操作性、可维护性、灵活设置等功能，尽量减少人工干预的环节，提高产品的一致性，确保产品质量的稳定性。第二，制动衬片压制设备应充分开发与采用自动化生产设备，其设备复杂程度较高，要求设备的硬件可靠性程度较高，对压机质量、自动化器件的选型提出较高要求，尤其气动部件、 PLC模块、各种传感器、控制阀等。第三，当前中国制动衬片种类繁多，要求自动化生产设备应具备智能制造功能，不仅能够在实践中不断填充技术知识库，具有自学习功能，还能对压制产品过程的数据进行判断和分析。自动化与数字化是智能制造的前提，以自动化、数字化的生产设备为基础，建立专业的系统平台，可通过统一平台将不同的试验设计及分析软件和生产记录数据统计相结合，将生产过程中各项工艺参数与产品配方的研制和试验同步进行。5.汽车制动衬片标准（ 1）国内汽车制动衬片主要标准（见表19）（ 2）我国汽车制动衬片标准存在问题和差距第一，国标 GB是在20世纪80年代等同采用日本JIS D4411标准的基础上发展而来的，已经不能适应汽车工业及零部件的发展需要。其主要表现是技术门槛低、落后于欧洲及国际先进标准、不能与汽车行业标准及其零部件标准统一、不能被汽车行业作为产品标准采用。第二，目前 GB标准是作为国家市场准入许可证和质量监督管理的法规标准，是用仅适用于质量监控的标准替代了产品标准，缺乏产品性能的认证标准。第三，我国汽车摩擦材料的标准虽然等同采用了一些国际标准，但大部分都是方法标准，缺乏先进的产品标准，而且这些标准与现执行的国家标准不能衔接成体系标准，不能有效发挥产品标准的效力。（ 3）汽车制动衬片标准发展和规划建议第一，学习欧洲制定标准的组织机构模式，积极组织和开创协会、企业，或组织汽车摩擦材料生产企业和汽车零部件企业联合工作组等形式共同开发和制定符合我国汽车行业及零部件统一的标准。第二，建立市场产品认证标准和国家产品认证管理程序标准，从而有利于我国汽车零部件摩擦材料市场的资源整合和提升。表 19 国内汽车制动衬片主要标准（四）市场发展1.市场规模①中国国内需求市场巨大，2016年中国国内汽车制动衬片市场需求超过100亿元。中国品牌制动衬片国内共销售大约76亿元，约占国内总需求量的40%～50%，其中鼓式制动衬片销售30亿～40亿元，盘式制动衬片销售30亿～40亿元。中国制动衬片行业在国内市场仍然具有较大的市场增长空间。②中国品牌制动衬片出口量较大，2016年中国品牌汽车制动衬片共出口26亿元，但只占国外制动衬片市场的5%左右，未来具有很大的市场增长空间。③目前国资制动衬片品牌在国内主要占据商用车部分配套市场和大部分售后市场。乘用车配套市场以外资品牌为主，售后市场以中国品牌为主，但集中在中低端车型。出口主要是占据南北美洲、中亚、西亚以及非洲和俄罗斯的中低端售后市场，以出口乘用车使用的盘式制动衬片为主。④据预测，年全球汽车制动衬片市场将保持上升趋势，每年将按2%～3%的幅度增加，预计到2020年制动衬片总需求量将超过125亿美元，其中主机配套需求量将占20%，达到30亿美元，售后市场占80%，达到近100亿美元。2.市场预测①中国经济总体预期向好，汽车产业规模持续增长，受益于汽车产量和保有量的稳步上升，未来汽车制动衬片总体需求呈明显的上升趋势，相对而言，乘用车制动衬片需求量上升幅度较大，年增长率应会超过5%，鼓式制动衬片需求总量可能会呈现微增长趋势。总体而言，汽车制动衬片行业将持续很长一段时间的平稳增长态势。②随着国资制动衬片生产企业技术水平的不断提升，受产品利润驱动和引导，必然会造成未来国资制动衬片制造企业不断冲击中高端乘用车配套市场的现象，并不断取得突破。未来国资制动衬片制造企业大量进入乘用车主机配套市场，与外资品牌在配套市场展开竞争将成为必然，所以中国品牌企业必须重视完善和发展研发创新能力、装备保证能力、产品质量体系化控制能力，以原料和成本优势与外资品牌制动衬片制造企业展开竞争。③随着中国品牌企业技术水平的不断提升，国内商用车制动衬片配套和售后市场将逐渐呈现饱和，国资商用车制动衬片未来将逐步冲击国外中高端配套和售后市场。（五）行业问题和建议1.政策层面（ 1）支持技术研究和技术创新第一，技术研发和创新能力提升成为当前国资制动衬片企业发展的重要瓶颈，也是与外资企业竞争中的主要差距所在。需要从政策和资金上给予产品研发和创新方面有效的支持、引导和帮助，加快企业及行业的研发和创新体系建设，在产品研发能力和创新方面获得突破，从而支撑未来中国汽车工业的良性发展与进步。当前一些国资企业投入巨资、花费巨资购买世界一流的试验设备，建立自己的试验室，但是对这些企业的技术投入，缺乏有效的政策性支持，缺乏国家或行业层面系统的指导和规范，造成这些企业投巨资建立试验室的试验结果不能得到有效承认、试验设备得不到有效利用，在这种情况下，企业巨大的技术投入得不到有效回报，很难有效促进企业研发和创新能力的发展和持续投入。第二，由于汽车制动衬片研发周期较长、进行验证过程投入较大，市场效果难以准确预期，许多厂家尤其是中小企业对产品研发缺乏信心与耐心，缺乏长远的技术战略规划，甚至根本没有规划产品研发和创新资金。很多企业依然采用仿制或挖取个别技术人员作为主要的技术来源，这种短期的技术策略不能支持企业获得持久发展、更难树立自己的品牌，造成技术僵化、对产品的持续改进和应对市场的能力严重不足，很难解决实际应用中存在的一些问题，将严重制约企业的发展。同时，国家的一些政策和资金出于各种原因不能真正有效对企业技术创新给予成长性的支持。应该加大对技术研发和创新的政策和资金支持力度，真正推动行业的技术研发和创新能力提升。（ 2）促进制造和检测设备制造能力提升第一，中国制动衬片行业发展到现在，生产装备的升级成为阶段性发展的重要瓶颈之一。目前国产的制造装备相对落后，不能满足制造生产高性能制动材料的要求，致使许多企业只能花费巨资采购德国、美国、意大利、日本、韩国、中国台湾的制造和检测设备，采购费用、维护费用更高，最终的利润都被这些企业间接拿走。第二，国内制动衬片行业制造设备能力相对落后，严重制约了制动衬片行业的发展，尤其是关键生产设备的制造能力。汽车制动衬片的生产装备未能得到充分重视，国家应该在政策和技术项目上支持一些具有相应技术实力的设备制造企业开展相关设备的研发和制造。（ 3）建立国家级的顶层试验机构第一，目前的国家级试验室全部建立在企业内部，相对封闭，对外提供报告的数据可信度不高。对于企业来说，独立自建完整的台架、道路试验场地需要耗费大量的资金，而且维护和运行费用惊人，当前一些企业建立的试验机构和试验室真正的利用率不高，不能有效使用试验设备，造成设备资源的巨大浪费。第二，一些省市级别抽检、检查结果缺乏权威性和准确性。由于绝大多数抽检机构是一些省市的检验所，对制动衬片的实际使用状况缺乏了解，检测设备简易简单且偏差很大，对检测数据的分析评价水平非常有限，检测结果的准确性不高、偶然性大，容易产生误导。第三，可以考虑建立国家级的，利用最先进检测设备进行台架和道路试验，保证检测结果准确权威、评价结果公平公正，同时合理收费、廉洁公正的公益性顶层试验室。第四，建立公平公开、相互认同的汽车制动器衬片标准和产品认证体系。参照美国 SAE及欧洲ECE和E-Mark，建立整车厂及制动衬片厂共同认可的国家及汽车行业标准体系、产品认证体系。确保标准及认证过程的公平公正，采取减免产品认证费用措施，防止产品认证成为企业的巨大负担。第五，促进基础理论研究。一直以来，国内对汽车制动材料的基础理论研究较为薄弱，尤其是在国企逐渐退出市场之后。近些年，在对摩擦材料的基础机理、摩擦材料中新材料的研究方面严重不足，同时在测试方法、测试技术及测试机理、新型工艺和装备研究方面都相对滞后。2.行业层面（ 1）解决制动衬片行业生产进入门槛过低问题制动衬片生产进入门槛较低，缺乏一些硬性的对制造设备、环保能力、技术研发能力的要求，造成目前制动衬片行业混乱，一些企业几乎没有任何研发能力和产品性能的保证设备和验证能力，生产一些低价产品，冲击市场，这些企业采用石棉和回收废弃原料、废弃粉尘、废次品原料等低价易得原料进行生产，对行业发展造成不良影响。目前的近 400家企业中，大部分是年产值小于2000万元的小型企业，分布在河北、湖北、江浙一带，很多小企业以低质量、高回扣开发维修市场，以价格冲击市场，对市场的冲击力不容忽视，放任这种企业长期以这种方式发展和存在，不利于制动衬片行业的技术进步和升级。建议行业提高生产门槛，提升对生产企业技术研发创新能力和环保能力的硬性要求，促进行业的健康发展。（ 2）解决制动衬片无石棉化进程过慢问题GB12676早在2002年就规定不得在汽车制动衬片中使用石棉，但多年来含石棉制动衬片还是大行其道，说明环保方面一直未能得起足够的重视和有效的监管，同时价格较低的石棉制动衬片对制动衬片市场造成巨大冲击，对汽车制动衬片的技术进步和健康发展造成迟滞和不良影响。建议尽快实现制动衬片的无石棉化，进一步推进制动衬片环保性能的提升，在法令、规范和标准层面推动制动衬片行业向健康、环保、高性能的方向发展，推动企业具备国际竞争的能力和水平。（ 3）建立有效纵向组织一直以来，制动衬片行业与整车企业技术协同发展水平较低，中国整车企业对零部件产品技术、品质的要求不断升级，但缺乏对制动衬片行业的需求引导和技术支持，间接延缓了汽车产业技术升级的步伐。目前整车厂主要是与车轴厂联系，由车轴厂选择制动衬片，使整车厂的技术需求很难完整反馈到制动衬片厂，两者之间缺乏良好顺畅的沟通渠道，未能建立起有效的战略合作关系，不利于中国汽车工业的发展和完善。建议充分发挥汽车工业协会作用，建立有效的整零纵向组织，在整车厂 →制动器厂→汽车制动衬片厂之间建立良好的畅通的纵向联系，协同发展，促进整车创新，提供足够的零部件配合能力和零部件保证能力。同时积极发挥整车的引领和带动作用，深化整零结合、推进协同合作、实现配套发展，最终构建制动衬片厂与制动器总成厂、整车厂沟通交流平台，增进双方互信和了解，提升供应链的协同效率与产品竞争优势，与整车、制动器形成健康的战略合作关系。3.企业层面①加快制动衬片产品的技术升级：需要充分认识未来竞争中产品研发在建立品牌、拓展市场尤其是中高端市场，以及具备售后技术服务能力方面的重要性，自觉加大研发资金投入。要真正做强企业，必须从技术和创新入手，切实加大研发投入，认识其必然性，否则未来很难和外资企业展开真正竞争，更难进入高附加值的中高端产品供应链。②加快建立培养企业人才的机制：多年以来，多数企业的研发创新能力不足，和没有专业的人才队伍有很大关系。原有的国有企业，为今天的汽车制动衬片行业培养了大量专业技术人才，至今仍然活跃在这个行业的技术领域，是目前行业技术的中坚力量，如原湖摩、杭摩、甘摩都有大量技术人员服务在这个行业。这也充分暴露出新兴制动衬片领域中国品牌企业培养人才机制不健全，高水平的研发人员十分匮乏和难以培养。因此，中国品牌企业应建立有效机制，培养和组建自己的专业人才队伍。③加快升级装备水平：生产装备落后，是造成国资制动衬片行业在中高端市场缺乏竞争力的主要原因之一，因此亟须提升制造装备水平，发展生产自动化，尽快在一些可能影响产品性能的工序如配料、热压、热处理工序实现生产自动化控制，来充分保证产品品质的稳定性。五、制动盘行业发展（一）行业发展概况我国制动盘行业自 20世纪90年代初期开始以国内生产为主，受气候因素影响，国内制动盘生产基地主要分布在山东、河北、山西等地区（见图12）。图 12 主要省份制动盘产量目前，国内生产制动盘上规模的企业主要有胜地、海盟、三力、隆基、鲁达等企业， 2016年制动盘产量超过700万片（见图13）。图 13 2016年制动盘主要生产厂家产量我国制动盘生产主要以出口为主，国内主机厂配套量占比较低。自 2010年开始，我国制动盘出口量不断增长。截至2016年，我国制动盘出口量增至17540万片，占制动盘总产量份额高达73%；而主机厂配套量仅为6400万片，占制动盘总产量份额仅为27%（见图14、图15）。图 14 近几年我国制动盘出口量图 15 2016年我国生产厂商出口量、主机配套量分布（二）技术进展1.技术发展现状及趋势盘式制动器中的核心部件之一 ——制动盘，其所采用的材料有灰铸铁材料、碳纤维材料、陶瓷材料等。（ 1）普通灰铸铁制动盘灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量的 80%以上。灰铸铁制动盘是目前车辆上使用最广泛的制动盘。选用灰铸铁制动盘的主要原因：一是灰铸铁是最经济的材料之一，从原材料到生产制造工艺都体现出其成本优势；二是生产制造较容易、生产环节少、便于质量控制、成品率高、易于实现机械化生产；三是本身的性能特征与制动盘的使用性能要求相近，通过合金化等手段可以使材料性能有较大的改善，从而满足制动盘的一些特殊性能要求，但是它也具有质量大和热稳定性较差等缺点。目前灰铸铁制动盘以普通灰铸铁材料为主，如中国多采用 HT250、美国多采用G3000（相当于中国的HT200）、德国多采用GG20（相当于中国的HT200）等。灰铸铁制动盘的生产主要分为铸造生产和机械加工两大部分。①铸造。单就制动盘的铸造生产来讲，在 20世纪90年代初期主要采用冲天炉熔炼铁水加摆地摊式手工造型，只能通过三角试片来粗略地判断铁水质量，而且对操作者的要求很高，铁水质量主要凭经验来保证。在90年代末开始使用炉前快速分析仪对C和Si进行监测，铁水质量得到了提高。然而采用人工造型人工浇注形式，其材料品质不稳定，生产效率也很低。到了2000年初，一些规模较大的制动盘生产企业开始引进半自动造型生产线（造型单机加冷却线的形式），以冲天炉和电炉实现双联熔炼铁水并开始引进光谱仪进行铁水质量的实时控制，产品品质和生产效率得到较大提高，工人劳动强度得到降低。随后的10年是制动盘行业飞速发展的阶段，劳动力短缺也越来越明显，大部分企业开始引进全自动造型浇注生产线，其中以日本新东静压水平造型线为最广，另外也有使用日本光洋线及东久线，少量使用垂直造型的迪砂线，但其使用并不成熟也未完全成功。造型线的使用带动了砂处理设备的使用，实现造型砂的重复利用，减少了废砂对环境的污染。熔炼设备大量采用电炉并使用了自动加配料系统，减少了劳动力的投入。清理设备由滚筒、吊钩式抛丸清理设备向摇床、连续履带式自动清理设备转变，清理工作也由单件生产向自动化转变。②切削加工。制动盘是一个形状较为规则的盘类零件，由于壁厚较薄，所以加工起来较为复杂，并且有的加工对形状位置精度要求较高，因此一般先通过铸造的形式铸造出规定形状的毛坯，再对毛坯进行相应的加工，得到所需的部件。灰铸铁制动盘的机械加工目前较为主流的是组线式生产，以全机能数控车床、数控加工中心、制动盘专用数控车磨床及动平衡机等设备组成一字型加工生产线，这种组线式生产能够达到易于控制产品加工品质及使车间美观和便于客人参观等效果。制动盘是制动系统中的一个重要零件，好的制动盘制动稳定，没有噪音，不抖动。所以对加工要求较高，具体如下。第一，制动盘属于铸造产品，表面要求不能存在砂眼、气孔等铸造缺陷，保证制动盘的强度和刚度，防止在外力的作用下发生意外。第二，盘刹刹车时利用的是两个刹车面，所以刹车面精度要求较高，另外还要保证一定的形状位置精度。第三，制动盘的径向尺寸较大，轴向相对较小，属于薄壁盘类零件，部分工序在车床卡盘的夹紧力下会发生夹紧变，需要考虑专用夹具。第四，由于汽车在刹车时会产生很高的温度（ 300～500℃），制动盘中间设计有风道，便于散热。第五，制动盘中间的孔，是装配的主要基准。因此加工孔的工序就显得尤为重要，要在夹具设计中充分考虑，保证达到此孔的精度及对粗糙度的要求。③涂装。随着整车车型技术的不断提高，无论是世界市场还是国内市场对零部件产品的安全性、环保性和技能性等方面要求都不断提高，顾客对产品的需求趋向个性化（磷化、镀锌、电镀、电泳、局部喷漆）、多样化。达克罗技术于 20世纪60年代开始进入了工业领域，应用新型的环保金属防腐涂层，具备环保和高抗腐性能，且涂料绿色、施工环保卫生和涂层使用无害化，其已形成标准化和系列化。目前已逐步成为镀锌、磷化等有严重污染的传统表面处理技术的部分替代工艺。随着汽车行业的迅速发展，其配套的表面处理技术也在不断更新，达克罗涂层也好，无铬涂层也好，都是刚刚起步的新型产业，完善现有的达克罗涂液及涂覆设备技术，让锌基涂层防腐技术在汽车制动盘上得到更广泛的应用，是现在达克罗涂覆企业要做的。（ 2）高碳合金材料制动盘随着对汽车制动性能的要求不断提高，传统的灰铸铁材料已经越来越难以满足其需求，高碳盘灰铸铁材料因其良好的减振性、耐磨性和抗热裂性而在国外的高端市场被广泛应用，目前国内外中高档轿车制动盘，其制动盘的碳当量在 4.4%～4.5%，随着碳当量提高，特别是C提高到3.6%～3.8%甚至更高的范围，机械性能将急剧下降，在普通灰铸铁材料中加入少量合金元素如Cu、Cr、Mo、Ni等可以有效改善制动盘的性能和提高其质量稳定性。然而，仅依靠添加合金不会取到预期的效果，反而会因为合金的不合理加入降低铁水流动性，增加铁水收缩倾向；同时采取的灰铁孕育工艺，在CE＞4.0%时，难以提高强度，反而会引起裂纹、缩孔等铸造缺陷。所以，在国内高碳盘材料没有被广泛生产，只有少数生产厂家能够掌握其生产工艺，如江苏的恒力、莱州三力等。在2012年前国内高碳盘材料没有被广泛生产，而目前随着欧洲高端客户到中国采购制动盘规模的扩大，高碳盘材料产品产量日益增加，生产技术也开始成熟，成本得到有效降低。目前，低合金铸铁制动盘广泛用于国内OEM市场，在普通灰铸铁材料中加入少量的合金元素如Cu、Cr、Mo、Ni等可以有效改善制动盘的性能和提高其质量稳定性，在国产品牌汽车中已开始关注并尝试使用高碳材料制动盘产品。同样的化学成分，熔炼工艺不同、配料不同，铁液的冶金质量完全不同。国外较先进的工厂生产灰铸制动盘使用合金的不多，但材料的强度都很高，切削加工性能也很好；而我国，虽然加入了大量合金，材料的性能却达不到他们的水平，其根本的原因在于熔炼技术和工艺的落后。增碳剂的选用是全废钢熔炼的关键。采用全废钢熔炼工艺，必须解决增碳技术，增碳剂就成为增碳工艺中最重要的环节。增碳剂质量的好坏决定了铁液技术的好坏。增碳工艺能否获得良好的石墨化效果，减少铁液收缩倾向，提高材料性能也主要取决于增碳剂的品质高低。一定要采用经过高温石墨化处理的增碳剂，只有经过高温石墨化处理， C原子才能从原来的无序排列状态过渡到片状石墨的有序排列状态，这样的片状石墨才能成为石墨型核的最好核心，从而促进石墨化过程。要实现高碳低合金高强度灰铁制动盘、毂生产，需要从熔炼技术、合理设计合金比例、选用适当的孕育处理方法三个方面进行努力。（ 3）碳纤维材料制动盘碳纤维材料制动盘是辉门公司推出的一款制动盘，与普通材料的制动盘相比，这种碳纤维材料的制动盘性能更加稳定，还比较轻便，由于生产成本较高，目前主要用于航空飞机、竞赛用汽车上，例如 F1赛车。碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温，而且具有非常优秀的制动稳定性和卓越的减速性能。碳纤维制动盘是采用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料，其充分利用碳纤维在物理性能上具有的强度大、密度低、耐高温、导热快、模量高、耐摩擦、节能环保等特点；特别是碳纤维织物复合摩擦材料，其动摩擦系数比静摩擦系数大得多。而且当碳纤维织物用作汽车制动系统摩擦材料时，碳纤维摩擦材料在使用过程中不会抱死、无热衰退、使用寿命长等优点，使其成为各类型摩擦材料中性能最好的一种。在碳纤维摩擦材料组分中，除了碳纤维外，还使用石墨碳，即碳的化合物。组分中的有机黏结剂也要经过碳化处理，故碳纤维摩擦材料也称为碳摩擦材料或碳基摩擦材料。碳纤维制动盘起初仅用于 F1赛车上，它能够在50m的距离内将赛车的速度从300km/h降低到50km/h，此时制动盘的温度会升高到1000℃以上，制动盘会因为吸收大量的热能而变红。碳纤维制动盘能够承受2500℃的高温，而且高温环境中具有非常优秀的制动稳定性。（ 4）陶瓷材料制动盘陶瓷制动盘与铸铁制动盘相比也具有明显的优势。但是，目前陶瓷制动盘的价格仍然很高，因为制造所需的时间很长，目前多用于军工航天领域，在民间只有极少数车型采用了陶瓷制动盘，如德国大众的 A8轿车。通过以上描述我们可以发现：在未来很长一段时间内，灰铸铁材料制动盘仍将占主导地位，而非铸铁制动盘只能在小范围内被应用。而灰铸铁制动盘将慢慢以高碳材料制动盘为主流发展。2.技术专题研究（ 1）制动盘产品技术专题灰铸铁制动盘的生产主要分为铸造生产和机械加工两大部分。中国制动盘的铸造生产在 20世纪90年代初期主要采用冲天炉熔炼铁水，仅使用炉前快速分析仪对C和Si进行控制，铁水质量主要凭经验来保证，然后采用人工造型人工浇注完成，其材料品质不稳定，生产效率也很低。到了2000年初，一些规模较大的制动盘生产企业开始引进半自动造型生产线，以冲天炉和电炉实现双联熔炼铁水并开始引进光谱仪进行实时的控制铁水质量，产品品质和生产效率得到较大提高。随后的十几年是制动盘行业飞速发展的阶段，大部分企业开始引进全自动造型浇注生产线，其中以日本新东静压水平造型线为最广，另外也有使用日本光洋线及东九线，少量使用垂直造型的迪砂线，但其使用并不成熟也未完全成功。而近两年由于环保的因素，冲天炉已很少在制动盘行业采用，取而代之的是纯电炉熔炼铁水，铁水质量稳定性得到有效控制。灰铸铁制动盘的机械加工目前较为主流的是组线式生产，以全机能数控车床、数控加工中心、制动盘专用数控车磨床及动平衡机等设备组成一字型加工生产线，这种组线式生产虽然能达到易于控制产品加工品质及使车间美观和便于客人参观等效果，但由于现在大多工厂都是订单驱动式生产，多品种小批量的产品生产特点及产品各工序节拍的不匹配带来了设备利用率及生产效率低的问题，这些问题有待于生产企业进一步优化改进。近两年，随着国家对智能制造的大力推广，制动盘全自动加工生产线已开始被生产厂家引进和使用，国内此类生产线已有约 100条被使用。（ 2）制动盘生产装备专题制动盘生产装备经历了由普通加工设备为主到数控设备为主、由通用设备到专业设备的一个过程，随着社会的发展，目前已经由单机设备为主向自动化设备为主的阶段发展。铸造生产也由传统的冲天炉熔炼发展到了电炉熔炼，手工砂箱造型发展到了自动造型、自动浇注、自动清砂。第一阶段：普通车床应用阶段。第一阶段主要使用普通车床及液压半自动车床，其特点是效率低、产品稳定性差。第二阶段：数控卧车应用阶段。随着数控卧车技术的应用，部分先知先觉的企业认识到使用数控机床所带来的效率提高、产品质量提高的好处，开始使用液压半自动粗车及数控卧车精车的加工工艺。其中的烟台胜地为重要代表，胜地公司在 1996年初创时即全部采用数控设备加工，并在十年左右的时间内成为制动盘行业的领跑者之一，同时山东隆基等企业也进行了大规模的技术改造，每月产量达到1000个柜以上。但使用数控卧车也有弊端，比如工人劳动强度较大、用工较多，随着近年来出现的大盘逐渐增多和用工成本直线上涨，大量年轻人不愿意从事又脏又累的机加工工作，以上两个弊端也越来越在企业中凸显出来。第三阶段：数控立车应用阶段。数控立车对于尺寸较大、重量较重的工件有着减少工人劳动强度、提高工件定位精度的优点，行业中一些领先企业如胜地、隆基、海盟等开始较大范围的应用，但其并未解决劳动力成本增加的问题。同时原始投资成本却有了较大提高，企业效益并没有明显提升，因此近年虽有些应用但并未普及，这一阶段只是一个过渡性阶段。第四阶段：自动线阶段。进入 21世纪，国内经济飞速发展，工人工资直线上升，同时出于就业机会较多，年轻人不愿意从事繁重的体力劳动等原因，大量制动盘生产企业面临着一方面工资总额大幅度提升，另一方面却因为招工难、人员流动性大而带来了废品率提升、员工培训费用增大、机床损坏增多等诸多问题。发达国家也遇到了同样问题。由于劳动力成本极高，早在 20世纪八九十年代即开始了少人甚至无人的自动化生产，国内某些大型国企也曾尝试引进生产线，如长春一汽曾花1600多万元引进一条德国生产线，但出于各种原因始终没有形成生产能力。国外自动线造价高、投入产出比差、适应性差等问题使这一类设备在国内的应用很少。（ 3）环保、能耗专题近些年，由于受能源、环境因素和劳动力价格的影响，西方发达工业国家的铸铁件产量减少，逐渐转向发展中国家采购一般铸件。当前，经济全球化进程的加速为我国铸造行业的发展提供了机遇，也带动了汽车制动盘行业的快速发展，然而，包括制动盘在内很多企业并没有摆脱 “傻大黑粗”的传统印象，仍处于高能耗、高污染、低质量、低效率的状态。在国内，随着汽车保有量的不断增长，我国所面临的能源与环境压力将越来越大。为此，国家相关部委制定出台了 “到2020年乘用车综合油耗标准要达到5升/100公里”等一系列新规定。汽车生产企业要降低油耗，除了采用新能源技术，车身轻量化也是一项十分重要的措施，而车身轻量化势必要求每个零部件尽可能轻量化。瞄准这一发展趋势，我国南北两家企业通过自主研发，开发出了“铝合金复合材料制动盘创新技术”与“用于铝合金摩擦盘的制动器衬片”。据介绍，这种新型制动盘重量减轻了40%以上，配合使用特制的制动摩擦片后，摩擦系数稳定，制动性能良好，制动距离缩短，制动舒适感提高，制动盘温升大幅降低。在辽宁省凌源市举行的“2014年中国汽车零部件轻量化论坛”上中国汽车工业协会制动器分会、车桥分会、客车委员会、摩擦材料协会等专业会员单位以及东北大学、吉林大学、上海泛亚技术中心等科研院所的技术专家参观了相关生产线，并对安装了新型制动器的车辆进行了驾乘体验，认为这项由我国汽车零部件企业自主研发的技术和产品具有广阔的应用前景。为节约能耗，汽车轻量化是一个发展大趋势，目前市场上制动盘在工作摩擦面材料上仍以灰铸铁材料为主，而为配合轻量化的要求，市场上开始出现复合型制动盘，即工作摩擦面仍采用灰铸铁而其他部位换成强度更高、重量更轻的铝合金材料，目前这种制动盘在高端品牌中被广泛应有。（ 4）标准化专题2012年10月，国家标准化管理委员会立项批准起草汽车用制动盘标准，由国家机动车配件产品质量监督检验中心牵头，莱州三力汽车配件有限公司、烟台美丰机械有限公司等主导成立起草小组，实施标准的研制工作。本标准2016年6月已提交国家标准化管理委员会审批。①标准编制的原则。积极采用国际标准和国外先进标准中制动盘的技术和安全使用要求，确保国标的先进性和完整性，同时要具有可操作性和经济性，有利于促进技术进步，提高产品质量，保护消费者利益，规范生产和安全使用等。标准的编排格式按照 GB/T1.1-2009要求编制。②主要内容。标准起草主要参考以下标准： a.E/ECE/324/Add.89/Regulation No.90，日（Uniform Provisions Concerning the Approval of Replacement Brake Lining Assemblies，Drum Brake Linings and Discs and Drums for Power-driven Vehicles and Their