現代汽車制造業中機械加工技術的應用研究

邱全進

（承德石油高等?？茖W校，河北承德 067000）

0 引言

國內汽車行業的機械加工技術相較于發達國家起步較晚，為此國內汽車制造業一直聚焦于機械加工技術的創新與研究方面，以期尋求技術上的進步與突破，目前已經取得了不小的成就，但是距離全球頂尖技術水平依然有一段距離。國內汽車制造行業要想在機械加工技術上取得更大進展，必須持續加大技術方面的研發投入，不斷積累實踐經驗并努力探索高新領域來提升技術水平，以提高國內汽車行業在全球市場的地位。

1 汽車制造機械加工技術概述

國內汽車制造業一直聚焦于機械加工技術的創新與研究，希望能夠縮短與發達國家之間的差距。為了有效、迅速地推動機械加工技術的發展，需要積累大量的實踐經驗并努力學習先進技術，以提高機械加工技術水平。

1.1 切削技術

機械加工中的切削技術在汽車制造行業占有重要地位，直接決定著汽車制造的質量標準與產能水平。切削技術的關鍵在于刀具結構和材料配置，國外切削刀具的構成材料大多數為聚集金剛石或陶瓷等（圖1）。國內相關制造業在刀具材料的選擇方面認真吸取了國外經驗教訓，積極學習與研究來探索合適的刀具材料。在刀具結構方面，為充分提高刀具切削效率，需深入分析刀具切削速度的影響要素，其中主要涵蓋刀具的材料和選取的技術指標等[1]。國內在此方面的研究已經獲得了較大突破，如高速合金鋼刀具在刀具生產過程中增加適量的合金物質來提高刀具的切削速度。部分刀具應用TiN（氮化鈦）與碳化物作為涂層材料，不僅可以有效提高刀具切削速度，而且能大大延長刀具的使用壽命。所以，從切削技術的實際應用效果來看，國內的技術水準已得到較大提高。

圖1 車螺紋可回轉刀桿

1.2 夾具技術

夾具是生產中用于定位零件的工藝設備，其自身的定位精度必須高于工件精度才能滿足加工需求，以確保零件加工尺寸在誤差范圍內。夾具的生產制造精度在持續提升，從以往占工件公差帶的30%發展到后來的20%、直至目前的10%。國外發達國家結合使用精度補償技術，可將誤差降得更低[2]。

剛度是夾具體質量與精度的基礎保障，在國外夾具體往往采用厚度40～60 mm 的鋼材制作，并使用CO2作為保護氣體保護自動焊接工藝，同時十分注意在使用夾具體時保持冷卻液與排屑的順暢性，以減少變形問題。國內目前使用較多的依然是鑄鐵夾具體，結構相對復雜且剛度較低。在汽車制造行業的機械加工技術中，使用質量良好的夾具十分關鍵。夾具在專用機床自動生產線中的成本約占1/5。根據有關數據統計，2020 年國內汽車夾具總年產量約為6000 萬件，國內自主消費量為4300 萬件左右，其余1700萬件均為出口。這表明，國內自主研發的汽車夾具已經得到國外市場的認可、邁向世界，在中低端商品市場上具有競爭力。

1.3 機床技術

柔性生產線在汽車制造行業已經取得了廣泛應用。利用柔性制造單元可顯著提高機床技術的應用效率，且基于對其的持續優化與完善，已經可以充分滿足市場需要。在機械技術加工領域應積極使用高效先進的加工技術，從而更好地促進我國汽車加工技術的發展。

1.4 工業機器人

工業機器人是指由編程人員依照具體需求進行編程，同時將編制的程序作為運作指令來進行工作的自動化設備，其主要工作內容是加工零件。目前，隨著相關技術的優化和改進，工業機器人在汽車生產制造中的作用越來越突出，主要優勢是高品質與高效率。簡單地說，工業機器人應用得越多，產品的效率與品質就越高，其中焊接是機器人使用最多的車間。例如，寶馬鐵西工廠年產能30 萬輛，使用685 個工業機器人；一汽大眾佛山廠年產能36 萬輛，使用842 個焊接機器人，效率高達72JPH（Jobs Per Hour，每小時產量）；廣汽菲克的自動化率最高，達98%。圖2 為工業機器人車削加工單元。

圖2 工業機器人車削加工單元

為確保工業機器人有效應用在汽車生產制造領域中，需注意兩方面的問題。一方面是信息交換。工業機器人并非獨立存在的個體，而是需要計算機提供支持，進而配合完成各種生產活動。因此，在機器人之間、機器人和計算機之間、加工系統和管理系統之間應當構建緊密的聯系。同時，考慮到機器人在運行時具有特殊的語言體系，容易導致機器人與計算機之間產生溝通障礙，所以必須規范機器人生產標準。另一方面是精度。機器人的精度有時無法滿足復雜零部件機械加工精度的需求。例如，機器人關節內使用較多的多自由度鉸鏈的自身精度，是影響機器人整體操控精度的重要因素之一。

2 現代汽車加工機械技術的發展趨勢

2.1 高速加工技術

隨著信息化時代的發展，信息技術逐漸在各行各業中得到了有效應用，引起了各個行業的變革。汽車制造業也不例外，其中信息技術在汽車機械加工中的融合應用便極具代表性。信息技術促使機械加工的效率與精度有了較大突破。國外發達國家在汽車機械加工領域中大多使用數控自動生產線，大幅提升了機械加工效率。就國內汽車制造業的運營現狀來看，高速加工技術的應用大致可歸納為兩大方向：一是刀具技術的應用，其中復合刀具、干式切削和高速切削等將成為應用的主流方向，因此必須要注重研發和創新高速刀具和新式刀具；二是機床技術層面的應用，應當充分結合數控和高速技術，積極探索數控加工中心的新應用領域。

2.2 工序集成化與流程簡捷化

基于在汽車制造工藝中使用一刀多刃、一工序多工位，或是將以車、銑、鉸削替代磨削工藝，采用滾壓、拉削、擠壓替代銑、滾和插削等加工方案，實現加工工序的集成化。另外，復合加工技術可簡化生產制造流程。

（1）珩磨新技術。該技術在汽車生產制造中的應用主要有汽車發動機缸體缸孔的激光造型珩磨、珩磨頭自動替換、柔性夾具和模塊化珩磨等。

（2）柔性制造技術。在汽車生產中使用自動化和CNC（Computerized Numerical Control，計算機數控）機床技術，將模塊化設計理念用于制造設備，能夠完成統一生產不同類型結構產品的目的。

（3）高效、高速刀具技術。該技術主要用于研發性能較好的刀具材料和刀具的安全技術等領域。

（4）干式切削技術。該技術主要分為兩類：一類是無切削液干式切削，另一類是氣體摻和微量潤滑劑的半干式切削。兩種技術都能顯著降低切削液對環境造成的不良影響。

3 結束語

通過對國內現代汽車制造機械加工技術的分析可知，國內雖然與國外的先進技術尚有差距，但是在積極學習國外優秀技術與加強自身實踐的基礎上，在技術方面持續實現突破。未來汽車制造行業應全方位提升汽車制造的綜合技術水平，確保機械加工技術的合理性、科學性與經濟效益性，不斷提高我國汽車機械加工技術水平。