邱全進(jìn)

（承德石油高等?？茖W(xué)校，河北承德 067000）

0 引言

國內(nèi)汽車行業(yè)的機(jī)械加工技術(shù)相較于發(fā)達(dá)國家起步較晚，為此國內(nèi)汽車制造業(yè)一直聚焦于機(jī)械加工技術(shù)的創(chuàng)新與研究方面，以期尋求技術(shù)上的進(jìn)步與突破，目前已經(jīng)取得了不小的成就，但是距離全球頂尖技術(shù)水平依然有一段距離。國內(nèi)汽車制造行業(yè)要想在機(jī)械加工技術(shù)上取得更大進(jìn)展，必須持續(xù)加大技術(shù)方面的研發(fā)投入，不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并努力探索高新領(lǐng)域來提升技術(shù)水平，以提高國內(nèi)汽車行業(yè)在全球市場的地位。

1 汽車制造機(jī)械加工技術(shù)概述

國內(nèi)汽車制造業(yè)一直聚焦于機(jī)械加工技術(shù)的創(chuàng)新與研究，希望能夠縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。為了有效、迅速地推動機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，需要積累大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并努力學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，以提高機(jī)械加工技術(shù)水平。

1.1 切削技術(shù)

機(jī)械加工中的切削技術(shù)在汽車制造行業(yè)占有重要地位，直接決定著汽車制造的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)能水平。切削技術(shù)的關(guān)鍵在于刀具結(jié)構(gòu)和材料配置，國外切削刀具的構(gòu)成材料大多數(shù)為聚集金剛石或陶瓷等（圖1）。國內(nèi)相關(guān)制造業(yè)在刀具材料的選擇方面認(rèn)真吸取了國外經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極學(xué)習(xí)與研究來探索合適的刀具材料。在刀具結(jié)構(gòu)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(shù)指標(biāo)等[1]。國內(nèi)在此方面的研究已經(jīng)獲得了較大突破，如高速合金鋼刀具在刀具生產(chǎn)過程中增加適量的合金物質(zhì)來提高刀具的切削速度。部分刀具應(yīng)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(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果來看，國內(nèi)的技術(shù)水準(zhǔn)已得到較大提高。

圖1 車螺紋可回轉(zhuǎn)刀桿

1.2 夾具技術(shù)

夾具是生產(chǎn)中用于定位零件的工藝設(shè)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(nèi)。夾具的生產(chǎn)制造精度在持續(xù)提升，從以往占工件公差帶的30%發(fā)展到后來的20%、直至目前的10%。國外發(fā)達(dá)國家結(jié)合使用精度補(bǔ)償技術(shù)，可將誤差降得更低[2]。

剛度是夾具體質(zhì)量與精度的基礎(chǔ)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(hù)氣體保護(hù)自動焊接工藝，同時(shí)十分注意在使用夾具體時(shí)保持冷卻液與排屑的順暢性，以減少變形問題。國內(nèi)目前使用較多的依然是鑄鐵夾具體，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜且剛度較低。在汽車制造行業(yè)的機(jī)械加工技術(shù)中，使用質(zhì)量良好的夾具十分關(guān)鍵。夾具在專用機(jī)床自動生產(chǎn)線中的成本約占1/5。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年國內(nèi)汽車夾具總年產(chǎn)量約為6000 萬件，國內(nèi)自主消費(fèi)量為4300 萬件左右，其余1700萬件均為出口。這表明，國內(nèi)自主研發(fā)的汽車夾具已經(jīng)得到國外市場的認(rèn)可、邁向世界，在中低端商品市場上具有競爭力。

1.3 機(jī)床技術(shù)

柔性生產(chǎn)線在汽車制造行業(yè)已經(jīng)取得了廣泛應(yīng)用。利用柔性制造單元可顯著提高機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用效率，且基于對其的持續(xù)優(yōu)化與完善，已經(jīng)可以充分滿足市場需要。在機(jī)械技術(shù)加工領(lǐng)域應(yīng)積極使用高效先進(jìn)的加工技術(shù)，從而更好地促進(jìn)我國汽車加工技術(shù)的發(fā)展。

1.4 工業(yè)機(jī)器人

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

圖2 工業(yè)機(jī)器人車削加工單元

為確保工業(yè)機(jī)器人有效應(yīng)用在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域中，需注意兩方面的問題。一方面是信息交換。工業(yè)機(jī)器人并非獨(dú)立存在的個體，而是需要計(jì)算機(jī)提供支持，進(jìn)而配合完成各種生產(chǎn)活動。因此，在機(jī)器人之間、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)之間、加工系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間應(yīng)當(dāng)構(gòu)建緊密的聯(lián)系。同時(shí)，考慮到機(jī)器人在運(yùn)行時(shí)具有特殊的語言體系，容易導(dǎo)致機(jī)器人與計(jì)算機(jī)之間產(chǎn)生溝通障礙，所以必須規(guī)范機(jī)器人生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。另一方面是精度。機(jī)器人的精度有時(shí)無法滿足復(fù)雜零部件機(jī)械加工精度的需求。例如，機(jī)器人關(guān)節(jié)內(nèi)使用較多的多自由度鉸鏈的自身精度，是影響機(jī)器人整體操控精度的重要因素之一。

2 現(xiàn)代汽車加工機(jī)械技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 高速加工技術(shù)

隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)逐漸在各行各業(yè)中得到了有效應(yīng)用，引起了各個行業(yè)的變革。汽車制造業(yè)也不例外，其中信息技術(shù)在汽車機(jī)械加工中的融合應(yīng)用便極具代表性。信息技術(shù)促使機(jī)械加工的效率與精度有了較大突破。國外發(fā)達(dá)國家在汽車機(jī)械加工領(lǐng)域中大多使用數(shù)控自動生產(chǎn)線，大幅提升了機(jī)械加工效率。就國內(nèi)汽車制造業(yè)的運(yùn)營現(xiàn)狀來看，高速加工技術(shù)的應(yīng)用大致可歸納為兩大方向：一是刀具技術(shù)的應(yīng)用，其中復(fù)合刀具、干式切削和高速切削等將成為應(yīng)用的主流方向，因此必須要注重研發(fā)和創(chuàng)新高速刀具和新式刀具；二是機(jī)床技術(shù)層面的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合數(shù)控和高速技術(shù)，積極探索數(shù)控加工中心的新應(yīng)用領(lǐng)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(shí)現(xiàn)加工工序的集成化。另外，復(fù)合加工技術(shù)可簡化生產(chǎn)制造流程。

（1）珩磨新技術(shù)。該技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造中的應(yīng)用主要有汽車發(fā)動機(jī)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(shù)。在汽車生產(chǎn)中使用自動化和CNC（Computerized Numerical Control，計(jì)算機(jī)數(shù)控）機(jī)床技術(shù)，將模塊化設(shè)計(jì)理念用于制造設(shè)備，能夠完成統(tǒng)一生產(chǎn)不同類型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的目的。

（3）高效、高速刀具技術(shù)。該技術(shù)主要用于研發(fā)性能較好的刀具材料和刀具的安全技術(shù)等領(lǐng)域。

（4）干式切削技術(shù)。該技術(shù)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(shù)都能顯著降低切削液對環(huán)境造成的不良影響。

3 結(jié)束語

通過對國內(nèi)現(xiàn)代汽車制造機(jī)械加工技術(shù)的分析可知，國內(nèi)雖然與國外的先進(jìn)技術(shù)尚有差距，但是在積極學(xué)習(xí)國外優(yōu)秀技術(shù)與加強(qiáng)自身實(shí)踐的基礎(chǔ)上，在技術(shù)方面持續(xù)實(shí)現(xiàn)突破。未來汽車制造行業(yè)應(yīng)全方位提升汽車制造的綜合技術(shù)水平，確保機(jī)械加工技術(shù)的合理性、科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)效益性，不斷提高我國汽車機(jī)械加工技術(shù)水平。