機械自動化技術在汽車制造中的應用探討

摘要：隨著人們消費觀念的轉變與消費水平的提高，社會各界對汽車的要求越來越高，傳統的制造模式已經逐漸不適合新時代。為此，從機械自動化的概念入手，分析了機械自動化技術在汽車制造中的應用，列舉出其應用優勢，指出其應用發展前景，研討內容希望能為相關人員與企業提供參考。

關鍵詞：機械自動化技術；機械制造；應用探討

中圖分類號：TP2 收稿日期：2022-12-14

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.02.015

1 前言

對于機械制造而言，機械自動化技術能夠大幅度提升其生產效率，并幫助生產工作做出最優的成本分配與人力分配，從而優化整體制造流程。所以，汽車制造行業必須深入研究機械自動化技術，找出具有可行性的實踐路徑，為我國汽車領域提供更加完善的制造路徑，實現汽車行業的長久發展。

2 機械自動化概念

2.1 發展概念

目前我國的科學技術處在發展加速階段，每次技術突破帶來的進步和提升都是非常大的，各行各業對新興技術的需求度也越來越大。以汽車制造業為例，機械自動化的出現完全改變了機械制造流程，簡化了大量傳統的煩冗步驟，降低了生產對人力資源的需求，為企業的生產經營提供了便利，也成為汽車制造業未來的主要發展方向。放眼國際，自動化技術已經成為發達國家的主要生產手段。我國相關人員也需要正確看待自動化技術的意義，盡可能提高領域內的生產質量與效率，為制造業生產水平的提高奠定基礎，從而推動汽車行業的未來發展［1］。

盡管自動化技術進入我國的時間很早，但其在實踐過程中仍然存在大量的漏洞，汽車制造企業必須深入了解自身發展狀況，選擇更具針對性的自動化技術，以便為我國制造行業提供更高的應用價值。但是，即便自動化領域不斷出現技術突破，但仍缺少對相關操作型人才的培養，企業和有關部門必須加大培養力度，賦予專業人才更加過硬的專業水平和更加熟練的實踐能力，從而提高我國自動化領域的整體實力，為汽車機械制造行業帶來更多的便利，以便服務社會，為人民群眾提供更高的生活品質。

2.2 自動化技術在機械制造業中的應用

傳統的汽車制造主要以人力來完成，機械制造部分僅占汽車生產全壽命周期的很小一部分。而汽車制造業進入新時代后，其不再是勞動密集型產業，且整體行業對產品品質的追求也出現了大幅度提高［2］。此外，相較于機械自動化生產模式，人力生產受限于人工的每日工作時間，很難通過優化制造過程提高生產效率，且高昂的人工成本也無法提高消費者的消費能力。

在引入機械自動化技術后，汽車制造行業的整體發展速度得到了大幅度的提升，制造過程已經實現全面自動化，生產設備的維護與檢修成本遠低于人力資源成本，且機械化設備不需要休息，可以大幅度提高生產效率，加上設備的失誤率更低，生產質量也能夠得到保障。可以看出，對于汽車制造行業來說，機械自動化生產的優勢要遠超傳統的人力生產，而自動化技術的突破也是推動汽車制造行業發展的基礎。隨著機械自動化技術不斷升級，汽車制造的成本不斷下降，生產效率不斷升高，生產企業的盈利模式也變成了“走量”，這大大提升了我國家庭汽車占有率［3］。

從本質上來說，各行各業的生產和發展都需要與實際生產環節掛鉤，汽車企業在生產和經營的過程中，要杜絕引進技術與自身需求相脫離的情況，提高技術的使用率，以從中獲取更強的市場競爭力。隨著人們消費觀念的變化和消費水平的提升，傳統制造模式已經無法滿足民眾對汽車的需求，因此各個汽車制造商只能從機械自動化技術中尋求新的突破。與此同時，隨著國內汽車工業經濟的不斷升高，自動化技術對機械制造的意義也逐漸凸顯，越來越多的汽車制造企業開始正視自動化生產的作用，我國機械自動化事業未來發展一片光明。

3 機械自動化技術在汽車制造中的應用現狀

3.1 集成自動化技術在汽車制造中的應用現狀

在機械自動化技術中，集成自動化技術是核心內容，也是最受機械生產領域青睞的技術類型。從機械自動化技術的角度來看，集成技術是將其他相關技術落于實處的關鍵基礎。汽車制造企業利用集成技術能夠精準定位制造環節中的問題，使用集成化改良的方式優化制造流程，有效提高機械制造質效，是促進我國汽車領域向前發展的關鍵推手［4］。例如，集成自動化技術能夠對既定制造體系開展系統性優化，這能夠提升內燃機部件之間的兼容性，也能夠將發動機接口數量變得更加科學合理，提高整體汽車制造的數學理性，滿足現代化生產邏輯。正確應用集成自動化技術的企業能夠緊跟時代需求，不斷優化自身自動化生產線，避免不同的生產環節之間出現質量監管盲區，加強不同汽車部件之間的聯系，為汽車制造行業的現代化改革奠定基礎。

3.2 組裝自動化技術在汽車制造中的應用現狀

對于整個機械制造領域而言，成品部件的自動組裝是獲取核心競爭力的重要技術。特別是對于汽車制造領域而言，從本質上來說，汽車組裝的難度并不高，但其設計的零部件過多，對精度的要求過高，且對汽車整體質量的影響非常大。在傳統生產模式下，制造商在組裝環節投入的時間成本與人力資源成本要遠超其他環節，且人工作業在高強度、高精度、長時間的工作壓力下很容易出現失誤，工人本身的工作態度與專業水平也參差不齊，既無法保證施工質量，還要忍受過低的施工效率。為了提高組裝效率，降低人工失誤對汽車質量的影響，機械生產企業必須引進自動化技術，賦予組裝工作更多的穩定性與高效性［5］。

3.3 安全自動化技術在汽車制造中的應用現狀

與其他機械制造行業相同，汽車機械制造業存在大量的風險環節，不但嚴重威脅基層制造人員的生命安全，還威脅制造企業的經濟效益，這就賦予了安全制造觀念以更高層次的意義，汽車制造的全生命周期都存在落實安全自動化技術的意義。在汽車制造領域中，為了提高產成品的整體性能，就需要在安排數個危險系數較高的生產環節。其中，以發動機配件沖壓環節的危險系數最高，而這一環節直接關系到發動機成品性能，是不可被省略的關鍵步驟。

引入安全自動化技術后，汽車發動機配件的生產與生產人員分離，即便沖壓工作出現意外，也不會對生產人員的生命安全產生威脅。換句話說，機械自動化技術能夠大大增加汽車制造的安全系數，相關人員只需要在車間外通過可視化屏幕對機械設備進行操控或監控即可。此外，現階段的自動化技術已經具備了報警功能，若生產存在安全風險，自動化技術會立刻通知相關人員，以降低風險事故對后續制造的影響。工作人員也可以通過車間外部的緊急制動裝置避免風險失控，從而為企業的經濟效益提供保障。

4 機械自動化技術在汽車制造中的應用優勢

4.1 提高制造銷量，增加企業收益

機械自動化技術的主要作用在于降低人工的工作壓力，解放人力資本，通過自動化技術代替大多數人工環節。在此基礎上，員工的工作難度得到調整，可以將更多的精力用于其他事情。通過引入并不斷優化機械自動化技術，技術與生產過程的融合程度會不斷加深，汽車的生產效率也會不斷提高。此外，自動化的機械設備會完全遵守程序員編程的指令進行重復工作，不會出現與人工失誤一樣的質量風險問題，能夠有效提高汽車產成品的合格率，填補市場需求。

4.2 保障汽車制造的安全維護

汽車制造環節中自動化水平與安全系數成正比，隨著自動化水平的提高，生產的安全系數也會得到提高。這一安全系數并不單指基層生產人員的生命安全，還指企業本身的經濟效益。從宏觀角度來看，任何機械生產企業都需要優先保證生產環節的安全性，若一個企業的安全事故出現概率過高，則會直接導致企業無法存續。企業的生產和經營都需要建立在安全之上，汽車制造企業可以通過提高自動化技術在整體制造環節中的占比，來降低安全事故出現的概率。例如，若每次汽車生產因原材料質量不足而出現了發動機生產安全隱患，自動化設備會向值班人員發送安全警報，值班人員可以根據警報等級決定是否進行緊急制動，以及是否上報管理人員。這種警報模式能夠確保生產過程中的安全問題得到妥善處理，有效控制了事故的危害［6］。

4.3 增加設備控制力度與效果

從本質上來說，汽車的維修與保養對企業經濟效益的影響非常大，若保養效果不夠理想，就會導致企業經常需要購入新設備，這對成本的需求是非常大的。傳統汽車制造模式下，雖然部分企業也會單獨設立專門的設備管理崗位，但這種管理的質量較低，無法切實延長設備的使用壽命。而通過引入自動化機械設備，制造企業就可以借助集約化技術提高設備的管理質量，從更加全面的角度監控設備的使用狀況，對于潛在故障做到及時發現、及時維修，相關人員在接觸設備時，可以通過智能終端掃描設備上粘貼的二維碼，來了解設備的使用歷史與檢修歷史，以便根據實際情況調整維護方式，最大化設備使用壽命與使用效果，為汽車的后續生產提供保障。

5 機械自動化技術在汽車制造中的應用趨勢

5.1 微型化應用

現階段，機械制造領域的自動化技術應用一般為大型機械設備。汽車制造行業更是如此，很少出現小型設備與微型設備。大型設備的優勢在于便于管控，工作人員可以直觀地了解設備運行情況。但是，大型設備一方面占地面積較大，制造企業需要為此付出更多的場地費用，另一方面則是運輸難度較大，這也是機械制造企業很難通過工廠遷移的方式規避當地生產風險的主要原因。還要提到的是，大型機械設備在制造和廢棄時都會產生更多的垃圾，不符合可持續發展觀的需求。為了解決上述問題，機械制造企業要盡可能找尋自動化機械設備的微型化路徑，并將其投入實踐。

5.2 綠色化應用

在綠色化應用中，綠色生產模式最為直觀，其與機械產品、機械產品零部件的生產加工環節掛鉤，所涉及的生產工藝較為繁多，需要機械制造方進行靈活處理，盡可能降低生產加工環節的能量消耗與污染排放。

比如，在汽車機械制造企業生產發動機零部件的過程中，靈活運用了不同干式加工技術，這就能夠降低傳統施工方式對切削液的需求［7］。同時加強零件生產質量管理工作，避免因零部件質量不達標而出現的材料浪費現象。

此外，汽車機械制造對環境的污染主要體現在高污染性廢棄物、廢水以及廢氣，因此，落實綠色化應用還需要汽車制造企業對自身的自動機械進行環保化改革。

比如某數控機床的某零部件使用40 Cr 材質進行制造和安裝，已知該材料的淬火硬度在40～42 HRC 之間，其生產廠家的生產環節包括：使用箱式鹽浴加熱原材料，控制加熱溫度維持在8 500 ℃，加工完成后置入油中完成冷卻，零部件溫度降到一定數值后再使用普通油爐回火2 h。這種加工方法能夠確保零部件的質量達到使用標準，但也會讓企業排放大量的污染物，最終對自然環境產生影響［8-9］。為了響應綠色制造理念，該廠家決定推翻傳統加工工藝進行環保化改革，使用綠色制造技術中的真空熱處理技術，將原材料置入雙室真空油淬爐進行預熱，當溫度數值滿足加熱需求后再調整數值使其溫度達到8 500 ℃，并保持0.5 h，最后再借助真空油室的冷卻功能進行降溫，降溫過程中需要不斷向室內打入氮氣，這樣就能保證整個加工過程都處于真空環境，能夠有效避免污染物質的排放，還能夠確保零件各項參數達到使用標準，降低變形概率，提高疲勞閾值［10］。

6 結語

我國經濟發展邁入新的時期，汽車制造企業對機械自動化技術的需求會不斷加大。隨著應用與研發的不斷深入，汽車制造的質量和效率都會得到提高，汽車的價格也會進一步降低。相關人員要積極優化自動化的應用路徑，努力追趕發達國家的自動化水平，為我國汽車行業的發展做出貢獻。

參考文獻：

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［10］楊啟鑫數控銑床金屬構件加工工藝機械自動化控制技術研究［J］內燃機與配件，2021（18）：117-118

作者簡介：

張朝國，男，1989 年生，實驗師，研究方向為機械加工。