從一汽裝備使用現狀談汽車制造創新與發展

中國第一汽車集團公司裝備部 田洪福　侯若明　丁莉

從一汽裝備使用現狀談汽車制造創新與發展

中國第一汽車集團公司裝備部 田洪福侯若明丁莉

汽車裝備在一汽的應用現狀

1.一汽生產裝備應用的結構

長春地處東北腹地，中國第一汽車集團公司總部所在地，一汽解放汽車有限公司、一汽轎車股份有限公司、一汽客車有限公司、一汽通用輕型商用汽車有限公司、一汽-大眾汽車有限公司、四川一汽豐田汽車有限公司長春豐越公司等整車生產企業；一汽技術中心、機械工業第九設計研究院等產品開發和工廠設計科研單位；一汽富維汽車零部件股份有限公司、一汽鑄造有限公司、一汽豐田（長春）發動機有限公司、一汽模具制造有限公司、一汽進出口公司等均設在長春。中國一汽在長春生產的整車產品有：解放品牌中、重、輕型卡車；紅旗轎車和奔騰轎車；大眾品牌捷達、寶來、高爾夫、速騰、邁騰、CC轎車；奧迪A4、A6、Q5轎車；馬自達轎車；豐田品牌LC200、RAV4多功能運動車等。

同時，中國第一汽車集團公司的生產企業（全資子公司和控股子公司）和科研院所，自東北腹地延伸，沿渤海灣、膠東灣、長江三角洲、海南島和廣西、廣東、云南、四川，形成東北、華北、華南和西南四大生產基地，生產中、重、輕、轎、客、微多品種寬系列的整車、總成和零部件（見圖1）。

總的來說，一汽集團形成了歐系、美系、日系以及自主體系的車型（見圖2）。

圖1

圖2

2.一汽生產裝備的應用狀況

分別從發動機加工、變速箱加工、車橋加工、軸齒加工制造技術等方面說一下裝備的應用情況（見圖3～圖6）。

圖3

工業機器人在一汽的應用現狀

1.工業機器人的用途

以一汽轎車公司為例，應用于以下8個環節，比例分別為點焊68%、搬運17%、弧焊6%、壓合4%、涂膠3%、凸焊1%、視覺1%以及激光焊0.2%（見圖7）。

2.國產工業機器人應用介紹

在工信部項目中，使用了沈陽新松機器人28臺，應用于一工廠M3主焊線和地板自動線。如圖8所示。

其中，點焊機器人26臺，本體型號：SR210B，210kg；機器人控制器型號：SNRC-D6B-210，配合深圳鴻栢的次高頻焊接控制器和伺服焊鉗、上海魯茲的電極修磨器，共同組成點焊控制系統。在線檢測機器人2臺，本體型號：SR210B，210kg；機器人控制器型號：SNRC-D6B-210，配合由上海交通大學自主研發設計的視覺控制軟件，組成在線監測機器人系統，可對零件上焊點的位置及狀態做數據統計。

圖4

圖5

圖6

3.自主能力提升及應用

（1）機器人離線模擬仿真及數字化工廠建設。目前一汽轎車公司數字化工廠建設已經能夠熟練使用Robcad、Process designer、Process simulate等三款主流模擬軟件進行數字化工廠建設及機器人離線仿真程序的設計，已經逐步擺脫了設計、模擬全部依賴供應商的狀況，同時，50%以上工藝員具備機器人調試能力，已經能夠運用到新車型焊點在線等調試工作。

（2）已掌握艾森曼機器人、KUKA和ABB機器人離線和在線編程技術。

（3）可自主獨立進行新車型、新顏色噴涂機器人仿形和參數調試工作。

圖7

圖8

（4）可以利用離線編程軟件技術進行噴漆線產能規劃和質量提升工作。

（5）現有掌握機器人應用編程技術人員10人。

汽車裝備制造業發展趨勢與創新途徑

1.汽車裝備制造業創新與發展的機遇

（1）汽車市場持續走強。我國汽車連續三年產銷售在2 000萬輛以上；汽車銷售收入占國家GDP的1.5%；乘用車市場的剛性需求，推動了汽車市場的穩步增長。

（2）自主品牌汽車迅速發展，自主創新能力進一步提升。包括國家政策的支持；自主品牌汽車產銷量逐年提高；企業自主創新能力不斷提高，離不開裝備業的支撐。

（3）合理擴大產能，通過技術創新實現規模化生產、優化資源。

（4）新能源汽車及核心零部件技術是裝備業發展新的增長點。國家大力倡導，成立聯盟集國力開發新能源汽車；節能、安全、環保統籌兼顧，協調發展，是汽車制造業可持續發展的重要標志；汽車輕量化開發是節約能源最直接的途徑。

（5）提倡建設綠色工廠，制造綠色裝備，開發綠色產品，應用綠色工藝、綠色環保材料。

2.汽車裝備制造業發展的趨勢

20世紀以來世界制造技術最重要的發明，如流水自動線、數控技術、精益生產、敏捷制造、高速加工制造、柔性自動化技術以及工業工程等，都發源于汽車業和航天航空制造業；我國汽車業使用的裝備約占裝備制造業產值和利潤的50%以上，汽車制造技術水平的提高依賴于機床工業的進步，同時又推動機床工業的發展。

（1）汽車制造裝備分為整車制造裝備和零部件制造裝備兩大類：汽車制造裝備如沖壓設備、機器人、成套裝備、檢測設備等；零部件制造裝備主要指與發動機、變速器、橋總成零件生產相關的裝備；目前加工的主要手段為切削加工技術。國內外的發展趨勢都是朝著數字化、智能化、節能環保等方向發展，過程控制的核心要素是質量、成本和效率。

（2）數字化：3D設計、模擬分析、加工控制、信息管理在汽車發動機、變速箱、橋等零件加工已普遍應用。

（3）智能化：生產車間實現少人或無人生產，提高工作效率，降低人工成本。

（4）環保方面：減少切削液等工藝介質和使用水劑無公害介質甚至采用干切削工藝，機床和刀具的技術進步已使其成為現實。

（5）過程控制：Cpk>1.33的工藝穩定性是基本保證能力。

（6）高效率：主要指高端的專用設備、高效柔性自動生產線及高效的制造技術。目前已實現高速車削、高速銑削、高速磨削、高速滾齒。日產、奔馳、福特、戴姆勒-克萊斯樂和通用等眾多的汽車廠都已采用高速加工中心來加工缸蓋和變速箱體，用柔性生產線替代自動線已是一種發展趨勢。

應用高速柔性加工中心可實現小型化、柔性化、易于轉變加工內容等目標。可以降低汽車零件的軋制模具和成形模具制作周期和生產成本。

（7）干式加工：切削液的使用、存儲、保潔和處理等十分繁瑣，成本很高。工業發達國家非常重視干式切削，大力研究、開發和實施這種新型加工方法。據測算，如果20%的切削加工采用干式加工，總的制造成本可降低1.6%。因此，未來加工的方向是采用盡量少的切削液，耐高溫刀具材料和涂層技術。

由于高速切削具有切削力小、散熱快、加工穩定性好等優點，因此干切削技術與高速切削技術的有機結合可獲得生產效率高、加工質量好、無環境污染等多重技術經濟效益。

（8）集成：把工藝系統、物流系統、信息系統及各種現代制造技術按照精益、敏捷理念集成為新一代柔性自動生產線是發展趨勢。

3.十大汽車制造創新技術

從2013年4月最新頒布的中國汽車制造業轉型升級藍皮書中發布的“十大汽車制造創新技術”來看，現代化汽車技術研發及制造技術創新中，節能、環保和智能化成為引領前沿發展的主潮流。先進制造技術在汽車制造過程中不斷得以應用，促進汽車生產向柔性、智能和高效環保的綠色清潔制造方向發展。十大創新技術如圖9所示。

4.裝備制造業的創新

（1）設備方面。高速柔性加工中心、數控成形磨齒機；滾刀、剃齒刀修磨機床、數控硬車車床；用于汽車生產的自動線；組合機床、專用機床；高剛性、高速機床；齒輪的滲碳處理設備；工業機器人；電子束焊接設備、摩擦焊接設備、激光焊接設備；部分裝配用非標設備及測量、控制設備等國外壟斷設備，急需國產設備替代。

（2）工裝方面。刀具材料、刀具結構和刀具的涂層技術；柔性加工線、在線檢測所使用的精密測量儀和設備；大型、精密的車身焊裝夾具亟待突破國外壟斷。

（3）設計方面。加強設備的柔性化、人性化設計，提高使用的安全性。

圖9

5.裝備中國汽車的有效途徑

（1）圖10為汽車裝備制造業發展路線。

（2）從一汽切削加工未來需求看裝備制造業如何進入汽車工業。規劃范圍如圖 11所示。

規劃的實施方式如圖12所示。權的裝備，打破國際壟斷，掌握核心技術，提升裝備制造業的綜合制造能力；一汽2011年承擔了3個國家04專項項目，1個智能化項目聯合了國內十多家機床制造企業和國內著名的大專院校和研究機構，共同研制和制造高精尖的大型裝備，力爭打破國際壟斷。

6.先進制造技術在一汽的應用

（1）高強度鋼及成形技術應用。基于車身安全性及輕量化思想，高強鋼板越來越廣泛的被采用。其特點是剛性好、重量輕，但成形性不好，回彈嚴重，所以隨著高強度鋼的廣泛應用其對應的成形技術也在逐步發展。如圖12所示。

（2）鋁合金缸體鑄造技術。在現代轎車生產過程中，對鑄件的要求已越來越高，鑄件加工技術正朝著高性能、高強度、薄壁的方向發展，其中發動機缸體鋁合金鑄件便是其中最具代表性的產品。目前80%以上的轎車鋁缸體采用壓鑄生產。

真空壓鑄工藝：采用2 500t以上的壓鑄機，高速、高壓成形。同時采用真空系統在壓鑄過程中抽出模具型腔內的空氣，從而減少缸體內部的氣孔，提高缸體的強度。

擠壓鑄造工藝：采用2500t以上的擠壓機，低速、高壓成形。從而減少鑄件內部的氣孔，提高鑄件的強度。如圖13所示。

7.汽車行業未來發展給相關行業帶來的機遇

（1）機床裝備業。提高裝備的穩定性、可靠性、工作效率和二次開發能力，如圖14所示。

快速研發高速、高精度的裝備及國外壟斷的裝備。滿足用戶不斷提高加工精度和表面質量要求；裝備的結

圖13

構設計實現模塊化；裝備的功能復合化，提升生產效率；集成化、智能化、網絡化及柔性化，提供全面解決方案。

圖10

圖11

圖12

（2）國產機器人制造商。提供可靠性高、價格合理、具有專業功能的工業機器人；AGV小車、勞動強度高、作業環境差的工位專業機器人。

（3）大專院校和研究機構。針對汽車制造技術的發展趨勢及一汽的產品設計、制造開展理論研究和應用技術研究；組成產學研用的隊伍進行合作開發。

8.對汽車裝備制造業的建議

（ 1）加強對數控加工和柔性化生產設備核心技術的研究和掌控。應從消化吸收、功能件集成向二次開發突破，從引進產品中掌握核心技術。

（2）裝備業產業鏈應同步發展。國家應大力支持和扶持形成裝備制造業產業鏈的自主開發能力，裝備業一方面組成產學研用的隊伍，提升研發能力；另一方面要在業內加強技術交流，形成技術合力。在產業鏈上每個環節實現自主開發，如：導軌、工作臺、軸承、絲桿、伺服電動機、刀具及材料等。

（3）同步發展。裝備業企業應與汽車制造商同步發展或超前發展，及時掌握用戶需求，做到技術上以自主開發為主并同步發展，服務周全，我國汽車工業才能真正實現自我供血、自我控制、自我強大、自我發展。

圖14

結 語

中國已經成為世界制造業大國，但不是制造強國；中國已經成為汽車生產大國，但不是制造強國。

汽車的功能、性能、品質是產品開發和生產制造的結晶，制造是實物化技術過程，精度和質量的根本保證是工藝裝備。因此，自主裝備制造和自主汽車制造的協同并進、共同發展是奠定自主汽車產業輝煌未來的基石。

汽車工業未來的發展離不開裝備制造業，因此我們支持和盼望我國裝備制造業迅速發展，真正做到“中國汽車裝備，裝備中國汽車”，同時也希望國際上先進的制造技術能更多地走進一汽。□