數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中的應(yīng)用研究 Research on Application of Numerical Control Technology in Automobile Chassis Production

王凱 WANG Kai 陳聰 CHEN Cong

摘要：現(xiàn)階段我國汽車生產(chǎn)加工逐漸向多元化形式轉(zhuǎn)變，以智能數(shù)控為導(dǎo)向的生產(chǎn)模式日益被國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)所重視，而數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中的優(yōu)化配置也一直備受諸多學(xué)者關(guān)注，本文對數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境與具體需求提出自身觀點，為鞏固汽車底盤生產(chǎn)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

Abstract： At this stage， my country's automobile production and processing is gradually transforming to a diversified form. The intelligent numerical control-oriented production mode is increasingly being valued by domestic automobile manufacturers， and the optimization of numerical control technology in the production of automobile chassis has also been paid attention to by many scholars. ， This article analyzes and studies the application of CNC technology in the production of automobile chassis， and puts forward its own views in combination with the production environment and specific needs， and lays a foundation for consolidating the quality of automobile chassis production.

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);汽車底盤;生產(chǎn)線;柔性生產(chǎn)

Key words： CNC technology;automobile chassis;production line;flexible production

中圖分類號：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）22-0075-02

0? 引言

數(shù)控技術(shù)對提升生產(chǎn)加工效率及質(zhì)量尤為關(guān)鍵，然而現(xiàn)階段關(guān)于數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中應(yīng)用等方面研究相對較少，基于該問題現(xiàn)狀，提出優(yōu)化措施，如自動編程功能及軟件系統(tǒng)、實現(xiàn)全自動上下料裝置應(yīng)用、提升生產(chǎn)應(yīng)用的靈活精度化、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計及架構(gòu)應(yīng)用等，具有較高的理論價值意義。

1? 數(shù)控技術(shù)分析

數(shù)控技術(shù)是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)及加工的關(guān)鍵技術(shù)模式，數(shù)控技術(shù)主要是以數(shù)字化代碼為主，以汽車底盤生產(chǎn)為例，通過數(shù)字化代碼實施智能監(jiān)控，監(jiān)控對象主要以汽車某個構(gòu)件生產(chǎn)加工過程為主。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢在于對傳統(tǒng)汽車底盤生產(chǎn)的勞動力進(jìn)行降低，簡化生產(chǎn)流程，并體現(xiàn)“高精準(zhǔn)”效能，極大程度增強(qiáng)汽車底盤構(gòu)件加工生產(chǎn)的精密程度，提升系統(tǒng)控制化。另外“多軸聯(lián)動”的實現(xiàn)也充分體現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的主導(dǎo)優(yōu)勢，該技術(shù)應(yīng)用可有效降低汽車底盤復(fù)雜構(gòu)件生產(chǎn)加工過程中的風(fēng)險隱患。從生產(chǎn)效率提高層面分析，數(shù)控技術(shù)功能發(fā)揮意義較大，構(gòu)件數(shù)控化機(jī)械構(gòu)件生產(chǎn)鏈可快速提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而從多層面全面提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2? 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用分析——以汽車底盤生產(chǎn)為例

2.1 汽車底盤技術(shù)

汽車底盤對整車構(gòu)造及功能發(fā)揮的穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵，汽車底盤架構(gòu)與設(shè)計不是單一片面的簡單流程，而是更為科學(xué)精準(zhǔn)的系統(tǒng)布局，需具備相關(guān)的技術(shù)性與創(chuàng)新化，汽車底盤技術(shù)在于對整車設(shè)備及部件的組合架構(gòu)，在各構(gòu)架與設(shè)備銜接中強(qiáng)調(diào)底盤技術(shù)的配置合理性，并起到穩(wěn)定支撐與組合搭配。底盤技術(shù)中最為關(guān)鍵的為發(fā)動機(jī)配合效應(yīng)，為汽車啟動提供穩(wěn)定且可靠的動力支撐。因此從汽車底盤生產(chǎn)加工中一定要以“精準(zhǔn)、可靠”為主。數(shù)控技術(shù)是通過對汽車底盤構(gòu)件及配置的精準(zhǔn)定位，全面支持底盤技術(shù)的順利實施。例如底盤縱梁生產(chǎn)中往往受車型及變化需要調(diào)整，包括大小、孔徑、孔型、孔量等。在該過程中利用縱梁數(shù)控作業(yè)設(shè)備進(jìn)行快速完成。基于汽車底盤生產(chǎn)加工的信息數(shù)控化需求，可選擇數(shù)控縱梁平板沖孔作業(yè)線，該生產(chǎn)作業(yè)線集成數(shù)控技術(shù)、液壓控制技術(shù)、氣動控制技術(shù)、通信技術(shù)等。在實際汽車底盤生產(chǎn)中可通過計算機(jī)對整個縱梁進(jìn)行監(jiān)控，可視化底盤生產(chǎn)加工更為便于細(xì)節(jié)調(diào)整、問題發(fā)現(xiàn)。最后基于大批量生產(chǎn)需求，采用“數(shù)控技術(shù)+智能化”方式可對不同類型的小批量底盤構(gòu)件開展細(xì)量化生產(chǎn)，實現(xiàn)底盤生產(chǎn)加工的“精密度+高效率”目的。

2.2 柔性生產(chǎn)技術(shù)

柔性生產(chǎn)技術(shù)是數(shù)控工藝應(yīng)用創(chuàng)新模式之一，并形成生產(chǎn)體系與加工作業(yè)線，首先柔性自動生產(chǎn)線主要以高速作業(yè)中心為組織架構(gòu)，推動汽車底盤批量生產(chǎn)，并最大程度對汽車底盤成產(chǎn)方式進(jìn)行豐富。高速作業(yè)中心組織架構(gòu)中關(guān)鍵技術(shù)為高速數(shù)控機(jī)床，該數(shù)生產(chǎn)機(jī)床具有高柔性優(yōu)勢，且生產(chǎn)作業(yè)效率頗高，滿足底盤構(gòu)件及形式更新需求。以汽車縱梁數(shù)控沖孔作業(yè)線為例，根據(jù)縱梁形式要求可分為平板型、U型梁，以機(jī)床結(jié)構(gòu)類型分為閉式床型、開式床型，如以模具架構(gòu)類型劃分為直列式模具、轉(zhuǎn)塔式模具。本文以STPKl2012型汽車縱梁平板數(shù)控沖孔生產(chǎn)線為案例，對其功能優(yōu)勢等進(jìn)行全面剖析。該汽車縱梁平板數(shù)控沖孔線組織架構(gòu)包括：上料傳輸裝置、自動上料設(shè)備、板料送進(jìn)裝置、定位設(shè)備、X軸傳輸裝置、左右浮動輥架、主機(jī)系統(tǒng)、廢料排查設(shè)備、自動下料裝置、氣動控制、潤滑控制、液壓控制、數(shù)控控制、自動編程控制等。生產(chǎn)流程如下：

加工程序準(zhǔn)備——加工程序輸入控制系統(tǒng)——臺車載料后就位——縱梁自動上料——工件自動定位——夾鉗夾料——工件端部定位——板料送進(jìn)X軸定位、主機(jī)l，軸定位——過濾式?jīng)_孔——縱梁至下料位——縱梁自動下料——廢料自動輸出。

3? 生產(chǎn)裝備及數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新分析

3.1 自動編程功能及軟件系統(tǒng)

以STPKl2012型汽車縱梁平板數(shù)控沖孔作業(yè)系統(tǒng)為例，該生產(chǎn)線具有自動編程功能，軟件系統(tǒng)為數(shù)控智能化。編程軟件主要基于PROCAM，并對其開展二次設(shè)計、程序開發(fā)，目的是滿足汽車縱梁平板數(shù)控沖孔機(jī)生產(chǎn)需求、特殊標(biāo)準(zhǔn)等。該數(shù)控生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)勢是實現(xiàn)無加工死區(qū);并且為過濾式?jīng)_壓形式，板料可向單個方向進(jìn)行傳送;并通過計算機(jī)系統(tǒng)及軟件程序應(yīng)用，實現(xiàn)快速調(diào)用AuTocAD中的圖形及相關(guān)功能，可生成DxF、IGEs等類型圖形，可按照公差范圍實施自動添加刀具[1]。

3.2 實現(xiàn)全自動上下料裝置應(yīng)用

經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)系統(tǒng)主要包括C型結(jié)構(gòu)件、可移動性橫梁裝置、吸盤架設(shè)備、電磁吸盤、到位檢測開關(guān)等。電磁吸盤的功能主要以板料吸取為主，吸盤架在升降過程中必須以液壓缸（兩個）協(xié)同配合實現(xiàn)，觀察后發(fā)現(xiàn)該吸盤架之上設(shè)置10個電磁型吸盤，目的是對板料進(jìn)行吸取，并在吸盤裝置的前、后安裝一個可移動的水平液壓缸，讓其作為主要驅(qū)動來源，實現(xiàn)精密化直線的導(dǎo)軌導(dǎo)向運動，必須保障其平穩(wěn)性，一定要確保兩端同時協(xié)同運動。讓該吸盤的所有動作都由自動控制信號開光完成，包括升降作業(yè)、吸板作業(yè)、水平移動作業(yè)、放板作業(yè)等。另外在電動臺車中也可加設(shè)板料檢測控制裝置，該控制裝置主要滿足吸盤架吸取檢測需求。

3.3 提升生產(chǎn)應(yīng)用的靈活精度化

第一，滿足多種形狀結(jié)構(gòu)的板料自動定位要求，設(shè)置板料定位設(shè)備沿X軸方向為4組，在實際作業(yè)中按照板料各種參數(shù)、結(jié)構(gòu)等開展自動鑒別分析，實施兩組定位選擇。該定位裝置主要以氣缸驅(qū)動形式為主，優(yōu)點為便捷精密，滿足多種變截面加工作業(yè)。第二，作業(yè)生產(chǎn)中X軸主要以直線導(dǎo)軌傳輸方式進(jìn)行板料傳輸，同時本生產(chǎn)裝置中的減速機(jī)設(shè)備、直線導(dǎo)軌裝置、齒輪裝置等皆為國外進(jìn)口，其優(yōu)勢為導(dǎo)向較為精準(zhǔn)、使用周期較長等。第三，裝置中的液壓夾鉗為可調(diào)節(jié)浮動式，結(jié)構(gòu)相對較為牢靠，經(jīng)測量后開口大不小于40mm，滿足汽車底盤生產(chǎn)需求，其適應(yīng)性較強(qiáng)，并可上、下開展起伏運動，有效規(guī)避板面可能發(fā)生翹曲，減少沖壓過程中產(chǎn)生的波及性影響液壓夾鉗結(jié)構(gòu)等[2]。第四，對主機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，主機(jī)經(jīng)過結(jié)合分析后，設(shè)置為高鋼性的C型開式床身，實際操作與故障維護(hù)多十分便捷[3]。在該床身中的滑塊移動直線導(dǎo)軌選擇中，主要以THK直線導(dǎo)軌為主，對移動穩(wěn)定與沖壓精準(zhǔn)十分關(guān)鍵。在導(dǎo)軌絲杠保護(hù)方面選擇防護(hù)罩形式，避免導(dǎo)軌絲杠受沖擊發(fā)生破壞，提升使用周期。

3.4 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計及架構(gòu)應(yīng)用

本數(shù)控控制系統(tǒng)主要選擇西門子公司的處理控制技術(shù)，該控制系統(tǒng)具備CNC性能，可滿足汽車底盤多種加工生產(chǎn)需求，實現(xiàn)高集成、快速度及多元化功能應(yīng)用。系統(tǒng)中選擇的高級語言編程可實現(xiàn)編輯器的功能豐富性，讓編程操作更加方便、時效，并強(qiáng)調(diào)控制系統(tǒng)的個性化屬性。并配備通訊功能、互聯(lián)網(wǎng)+等，可通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、診斷及遙感控制。并對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行全面數(shù)字化優(yōu)化，極大縮短系統(tǒng)調(diào)整周期。并配備輪廓沖突檢測裝置;包括絲杠螺距誤差補(bǔ)償、測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償?shù)萚4]。在夾鉗保護(hù)方面，采用可編程保護(hù)效能，屏幕可視化并選擇提示的接口方式，實現(xiàn)PLC、Nc系統(tǒng)監(jiān)測診斷，可視化界面中可對中英文進(jìn)行選擇切換，操作者可快速進(jìn)行系統(tǒng)操作及指令植入，數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息儲存介質(zhì)為FLAsH芯片裝置，該裝置在電量耗光時依然可對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，數(shù)控系統(tǒng)中驅(qū)動參數(shù)、系統(tǒng)信息等都儲存在FLAsH記憶芯片當(dāng)中，方便驅(qū)動控制模塊更新，且在更新過程中避免再次進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，并節(jié)省時間[5]。

4? 加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)管理

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)逐漸向多元化、國際化發(fā)展，自主汽車生產(chǎn)線及體系建設(shè)尤為關(guān)鍵，汽車底盤技術(shù)是提升汽車運動穩(wěn)定性、配置構(gòu)件及設(shè)備發(fā)揮關(guān)鍵核心[6]。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)在于提升生產(chǎn)加工效率、精準(zhǔn)質(zhì)量保證，規(guī)避誤差、降低內(nèi)耗等。因此需其進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用管理，首先構(gòu)建精細(xì)化管理數(shù)控技術(shù)應(yīng)用制度，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的合理性、可行性、效率性給予詮釋，制度內(nèi)容必須體現(xiàn)細(xì)化分析、量化控制，對數(shù)控技術(shù)參數(shù)、指標(biāo)及運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測分析，對起伏變化與反常情況進(jìn)行及時調(diào)查。并結(jié)合底盤生產(chǎn)技術(shù)與工藝流程，量化控制數(shù)控技術(shù)，包括適度調(diào)節(jié)、全面調(diào)整、維護(hù)保養(yǎng)、故障排查、精度測試等，滿足數(shù)控技術(shù)與汽車底盤生產(chǎn)的融合需求。其次強(qiáng)化崗位責(zé)任機(jī)制，對數(shù)控操作及崗位職責(zé)進(jìn)行明確，落實數(shù)控操作職責(zé)，如發(fā)現(xiàn)問題可第一時間找到指定責(zé)任人。最后加強(qiáng)相關(guān)人才培養(yǎng)，對數(shù)控技術(shù)與汽車底盤技術(shù)進(jìn)行融合創(chuàng)新，提升專業(yè)化人才引入，如校企合作、外招人才、海歸吸引等，全面提升數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中的應(yīng)用效率[7]。

5? 結(jié)論

綜上所述，通過對數(shù)控技術(shù)在汽車底盤生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為全面推動數(shù)控技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量、提升汽車底盤生產(chǎn)速度打下基礎(chǔ)。符合當(dāng)下國家技術(shù)工業(yè)發(fā)展方針與智能化產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃。主要自動編程功能及軟件系統(tǒng)、實現(xiàn)全自動上下料裝置應(yīng)用、提升生產(chǎn)應(yīng)用的靈活精度化、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計及架構(gòu)應(yīng)用等，為日后我國汽車底盤生產(chǎn)加工奠定基礎(chǔ)。

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