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        從一汽裝備使用現(xiàn)狀談汽車制造創(chuàng)新與發(fā)展

        2016-06-16 06:21:48中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司裝備部田洪福侯若明丁莉
        關(guān)鍵詞:裝備制造業(yè)機(jī)器人

        中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司裝備部 田洪?!『钊裘鳌《±?/p>

        從一汽裝備使用現(xiàn)狀談汽車制造創(chuàng)新與發(fā)展

        中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司裝備部 田洪福侯若明丁莉

        汽車裝備在一汽的應(yīng)用現(xiàn)狀

        1.一汽生產(chǎn)裝備應(yīng)用的結(jié)構(gòu)

        長(zhǎng)春地處東北腹地,中國(guó)第一汽車集團(tuán)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(zhǎng)春豐越公司等整車生產(chǎn)企業(yè);一汽技術(shù)中心、機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工廠設(shè)計(jì)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(zhǎng)春)發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司、一汽模具制造有限公司、一汽進(jìn)出口公司等均設(shè)在長(zhǎng)春。中國(guó)一汽在長(zhǎng)春生產(chǎn)的整車產(chǎn)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(dá)、寶來(lái)、高爾夫、速騰、邁騰、CC轎車;奧迪A4、A6、Q5轎車;馬自達(dá)轎車;豐田品牌LC200、RAV4多功能運(yùn)動(dòng)車等。

        同時(shí),中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司的生產(chǎn)企業(yè)(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(zhǎng)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(chǎn)基地,生產(chǎn)中、重、輕、轎、客、微多品種寬系列的整車、總成和零部件(見(jiàn)圖1)。

        總的來(lái)說(shuō),一汽集團(tuán)形成了歐系、美系、日系以及自主體系的車型(見(jiàn)圖2)。

        圖1

        圖2

        2.一汽生產(chǎn)裝備的應(yīng)用狀況

        分別從發(fā)動(dòng)機(jī)加工、變速箱加工、車橋加工、軸齒加工制造技術(shù)等方面說(shuō)一下裝備的應(yīng)用情況(見(jiàn)圖3~圖6)。

        圖3

        工業(yè)機(jī)器人在一汽的應(yīng)用現(xiàn)狀

        1.工業(yè)機(jī)器人的用途

        以一汽轎車公司為例,應(yīng)用于以下8個(gè)環(huán)節(jié),比例分別為點(diǎn)焊68%、搬運(yùn)17%、弧焊6%、壓合4%、涂膠3%、凸焊1%、視覺(jué)1%以及激光焊0.2%(見(jiàn)圖7)。

        2.國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用介紹

        在工信部項(xiàng)目中,使用了沈陽(yáng)新松機(jī)器人28臺(tái),應(yīng)用于一工廠M3主焊線和地板自動(dòng)線。如圖8所示。

        其中,點(diǎn)焊機(jī)器人26臺(tái),本體型號(hào):SR210B,210kg;機(jī)器人控制器型號(hào):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(diǎn)焊控制系統(tǒng)。在線檢測(cè)機(jī)器人2臺(tái),本體型號(hào):SR210B,210kg;機(jī)器人控制器型號(hào):SNRC-D6B-210,配合由上海交通大學(xué)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的視覺(jué)控制軟件,組成在線監(jiān)測(cè)機(jī)器人系統(tǒng),可對(duì)零件上焊點(diǎn)的位置及狀態(tài)做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

        圖4

        圖5

        圖6

        3.自主能力提升及應(yīng)用

        (1)機(jī)器人離線模擬仿真及數(shù)字化工廠建設(shè)。目前一汽轎車公司數(shù)字化工廠建設(shè)已經(jīng)能夠熟練使用Robcad、Process designer、Process simulate等三款主流模擬軟件進(jìn)行數(shù)字化工廠建設(shè)及機(jī)器人離線仿真程序的設(shè)計(jì),已經(jīng)逐步擺脫了設(shè)計(jì)、模擬全部依賴供應(yīng)商的狀況,同時(shí),50%以上工藝員具備機(jī)器人調(diào)試能力,已經(jīng)能夠運(yùn)用到新車型焊點(diǎn)在線等調(diào)試工作。

        (2)已掌握艾森曼機(jī)器人、KUKA和ABB機(jī)器人離線和在線編程技術(shù)。

        (3)可自主獨(dú)立進(jìn)行新車型、新顏色噴涂機(jī)器人仿形和參數(shù)調(diào)試工作。

        圖7

        圖8

        (4)可以利用離線編程軟件技術(shù)進(jìn)行噴漆線產(chǎn)能規(guī)劃和質(zhì)量提升工作。

        (5)現(xiàn)有掌握機(jī)器人應(yīng)用編程技術(shù)人員10人。

        汽車裝備制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與創(chuàng)新途徑

        1.汽車裝備制造業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展的機(jī)遇

        (1)汽車市場(chǎng)持續(xù)走強(qiáng)。我國(guó)汽車連續(xù)三年產(chǎn)銷售在2 000萬(wàn)輛以上;汽車銷售收入占國(guó)家GDP的1.5%;乘用車市場(chǎng)的剛性需求,推動(dòng)了汽車市場(chǎng)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。

        (2)自主品牌汽車迅速發(fā)展,自主創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升。包括國(guó)家政策的支持;自主品牌汽車產(chǎn)銷量逐年提高;企業(yè)自主創(chuàng)新能力不斷提高,離不開(kāi)裝備業(yè)的支撐。

        (3)合理擴(kuò)大產(chǎn)能,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)、優(yōu)化資源。

        (4)新能源汽車及核心零部件技術(shù)是裝備業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。國(guó)家大力倡導(dǎo),成立聯(lián)盟集國(guó)力開(kāi)發(fā)新能源汽車;節(jié)能、安全、環(huán)保統(tǒng)籌兼顧,協(xié)調(diào)發(fā)展,是汽車制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志;汽車輕量化開(kāi)發(fā)是節(jié)約能源最直接的途徑。

        (5)提倡建設(shè)綠色工廠,制造綠色裝備,開(kāi)發(fā)綠色產(chǎn)品,應(yīng)用綠色工藝、綠色環(huán)保材料。

        2.汽車裝備制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)

        20世紀(jì)以來(lái)世界制造技術(shù)最重要的發(fā)明,如流水自動(dòng)線、數(shù)控技術(shù)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、高速加工制造、柔性自動(dòng)化技術(shù)以及工業(yè)工程等,都發(fā)源于汽車業(yè)和航天航空制造業(yè);我國(guó)汽車業(yè)使用的裝備約占裝備制造業(yè)產(chǎn)值和利潤(rùn)的50%以上,汽車制造技術(shù)水平的提高依賴于機(jī)床工業(yè)的進(jìn)步,同時(shí)又推動(dòng)機(jī)床工業(yè)的發(fā)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(shè)備、機(jī)器人、成套裝備、檢測(cè)設(shè)備等;零部件制造裝備主要指與發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、橋總成零件生產(chǎn)相關(guān)的裝備;目前加工的主要手段為切削加工技術(shù)。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)都是朝著數(shù)字化、智能化、節(jié)能環(huán)保等方向發(fā)展,過(guò)程控制的核心要素是質(zhì)量、成本和效率。

        (2)數(shù)字化:3D設(shè)計(jì)、模擬分析、加工控制、信息管理在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、橋等零件加工已普遍應(yīng)用。

        (3)智能化:生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)少人或無(wú)人生產(chǎn),提高工作效率,降低人工成本。

        (4)環(huán)保方面:減少切削液等工藝介質(zhì)和使用水劑無(wú)公害介質(zhì)甚至采用干切削工藝,機(jī)床和刀具的技術(shù)進(jìn)步已使其成為現(xiàn)實(shí)。

        (5)過(guò)程控制:Cpk>1.33的工藝穩(wěn)定性是基本保證能力。

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

        應(yīng)用高速柔性加工中心可實(shí)現(xiàn)小型化、柔性化、易于轉(zhuǎn)變加工內(nèi)容等目標(biāo)。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(chǎn)成本。

        (7)干式加工:切削液的使用、存儲(chǔ)、保潔和處理等十分繁瑣,成本很高。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視干式切削,大力研究、開(kāi)發(fā)和實(shí)施這種新型加工方法。據(jù)測(cè)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(lái)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(shù)。

        由于高速切削具有切削力小、散熱快、加工穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),因此干切削技術(shù)與高速切削技術(shù)的有機(jī)結(jié)合可獲得生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量好、無(wú)環(huán)境污染等多重技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

        (8)集成:把工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)及各種現(xiàn)代制造技術(shù)按照精益、敏捷理念集成為新一代柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是發(fā)展趨勢(shì)。

        3.十大汽車制造創(chuàng)新技術(shù)

        從2013年4月最新頒布的中國(guó)汽車制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)藍(lán)皮書(shū)中發(fā)布的“十大汽車制造創(chuàng)新技術(shù)”來(lái)看,現(xiàn)代化汽車技術(shù)研發(fā)及制造技術(shù)創(chuàng)新中,節(jié)能、環(huán)保和智能化成為引領(lǐng)前沿發(fā)展的主潮流。先進(jìn)制造技術(shù)在汽車制造過(guò)程中不斷得以應(yīng)用,促進(jìn)汽車生產(chǎn)向柔性、智能和高效環(huán)保的綠色清潔制造方向發(fā)展。十大創(chuàng)新技術(shù)如圖9所示。

        4.裝備制造業(yè)的創(chuàng)新

        (1)設(shè)備方面。高速柔性加工中心、數(shù)控成形磨齒機(jī);滾刀、剃齒刀修磨機(jī)床、數(shù)控硬車車床;用于汽車生產(chǎn)的自動(dòng)線;組合機(jī)床、專用機(jī)床;高剛性、高速機(jī)床;齒輪的滲碳處理設(shè)備;工業(yè)機(jī)器人;電子束焊接設(shè)備、摩擦焊接設(shè)備、激光焊接設(shè)備;部分裝配用非標(biāo)設(shè)備及測(cè)量、控制設(shè)備等國(guó)外壟斷設(shè)備,急需國(guó)產(chǎn)設(shè)備替代。

        (2)工裝方面。刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)和刀具的涂層技術(shù);柔性加工線、在線檢測(cè)所使用的精密測(cè)量?jī)x和設(shè)備;大型、精密的車身焊裝夾具亟待突破國(guó)外壟斷。

        (3)設(shè)計(jì)方面。加強(qiáng)設(shè)備的柔性化、人性化設(shè)計(jì),提高使用的安全性。

        圖9

        5.裝備中國(guó)汽車的有效途徑

        (1)圖10為汽車裝備制造業(yè)發(fā)展路線。

        (2)從一汽切削加工未來(lái)需求看裝備制造業(yè)如何進(jìn)入汽車工業(yè)。規(guī)劃范圍如圖 11所示。

        規(guī)劃的實(shí)施方式如圖12所示。權(quán)的裝備,打破國(guó)際壟斷,掌握核心技術(shù),提升裝備制造業(yè)的綜合制造能力;一汽2011年承擔(dān)了3個(gè)國(guó)家04專項(xiàng)項(xiàng)目,1個(gè)智能化項(xiàng)目聯(lián)合了國(guó)內(nèi)十多家機(jī)床制造企業(yè)和國(guó)內(nèi)著名的大專院校和研究機(jī)構(gòu),共同研制和制造高精尖的大型裝備,力爭(zhēng)打破國(guó)際壟斷。

        6.先進(jìn)制造技術(shù)在一汽的應(yīng)用

        (1)高強(qiáng)度鋼及成形技術(shù)應(yīng)用?;谲嚿戆踩约拜p量化思想,高強(qiáng)鋼板越來(lái)越廣泛的被采用。其特點(diǎn)是剛性好、重量輕,但成形性不好,回彈嚴(yán)重,所以隨著高強(qiáng)度鋼的廣泛應(yīng)用其對(duì)應(yīng)的成形技術(shù)也在逐步發(fā)展。如圖12所示。

        (2)鋁合金缸體鑄造技術(shù)。在現(xiàn)代轎車生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)鑄件的要求已越來(lái)越高,鑄件加工技術(shù)正朝著高性能、高強(qiáng)度、薄壁的方向發(fā)展,其中發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鋁合金鑄件便是其中最具代表性的產(chǎn)品。目前80%以上的轎車鋁缸體采用壓鑄生產(chǎn)。

        真空壓鑄工藝:采用2 500t以上的壓鑄機(jī),高速、高壓成形。同時(shí)采用真空系統(tǒng)在壓鑄過(guò)程中抽出模具型腔內(nèi)的空氣,從而減少缸體內(nèi)部的氣孔,提高缸體的強(qiáng)度。

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

        7.汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展給相關(guān)行業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇

        (1)機(jī)床裝備業(yè)。提高裝備的穩(wěn)定性、可靠性、工作效率和二次開(kāi)發(fā)能力,如圖14所示。

        快速研發(fā)高速、高精度的裝備及國(guó)外壟斷的裝備。滿足用戶不斷提高加工精度和表面質(zhì)量要求;裝備的結(jié)

        圖13

        構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)模塊化;裝備的功能復(fù)合化,提升生產(chǎn)效率;集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化及柔性化,提供全面解決方案。

        圖10

        圖11

        圖12

        (2)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人制造商。提供可靠性高、價(jià)格合理、具有專業(yè)功能的工業(yè)機(jī)器人;AGV小車、勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)環(huán)境差的工位專業(yè)機(jī)器人。

        (3)大專院校和研究機(jī)構(gòu)。針對(duì)汽車制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及一汽的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造開(kāi)展理論研究和應(yīng)用技術(shù)研究;組成產(chǎn)學(xué)研用的隊(duì)伍進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。

        8.對(duì)汽車裝備制造業(yè)的建議

        ( 1)加強(qiáng)對(duì)數(shù)控加工和柔性化生產(chǎn)設(shè)備核心技術(shù)的研究和掌控。應(yīng)從消化吸收、功能件集成向二次開(kāi)發(fā)突破,從引進(jìn)產(chǎn)品中掌握核心技術(shù)。

        (2)裝備業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)同步發(fā)展。國(guó)家應(yīng)大力支持和扶持形成裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的自主開(kāi)發(fā)能力,裝備業(yè)一方面組成產(chǎn)學(xué)研用的隊(duì)伍,提升研發(fā)能力;另一方面要在業(yè)內(nèi)加強(qiáng)技術(shù)交流,形成技術(shù)合力。在產(chǎn)業(yè)鏈上每個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā),如:導(dǎo)軌、工作臺(tái)、軸承、絲桿、伺服電動(dòng)機(jī)、刀具及材料等。

        (3)同步發(fā)展。裝備業(yè)企業(yè)應(yīng)與汽車制造商同步發(fā)展或超前發(fā)展,及時(shí)掌握用戶需求,做到技術(shù)上以自主開(kāi)發(fā)為主并同步發(fā)展,服務(wù)周全,我國(guó)汽車工業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)自我供血、自我控制、自我強(qiáng)大、自我發(fā)展。

        圖14

        結(jié) 語(yǔ)

        中國(guó)已經(jīng)成為世界制造業(yè)大國(guó),但不是制造強(qiáng)國(guó);中國(guó)已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)大國(guó),但不是制造強(qiáng)國(guó)。

        汽車的功能、性能、品質(zhì)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造的結(jié)晶,制造是實(shí)物化技術(shù)過(guò)程,精度和質(zhì)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(xié)同并進(jìn)、共同發(fā)展是奠定自主汽車產(chǎn)業(yè)輝煌未來(lái)的基石。

        汽車工業(yè)未來(lái)的發(fā)展離不開(kāi)裝備制造業(yè),因此我們支持和盼望我國(guó)裝備制造業(yè)迅速發(fā)展,真正做到“中國(guó)汽車裝備,裝備中國(guó)汽車”,同時(shí)也希望國(guó)際上先進(jìn)的制造技術(shù)能更多地走進(jìn)一汽。□

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