邱全進

（承德石油高等專科學校，河北承德 067000）

0 引言

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

1 汽車制造機械加工技術概述

國內(nèi)汽車制造業(yè)一直聚焦于機械加工技術的創(chuàng)新與研究，希望能夠縮短與發(fā)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(fā)展，需要積累大量的實踐經(jīng)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(yè)占有重要地位，直接決定著汽車制造的質(zhì)量標準與產(chǎn)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(shù)為聚集金剛石或陶瓷等（圖1）。國內(nèi)相關制造業(yè)在刀具材料的選擇方面認真吸取了國外經(jīng)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(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(nèi)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(chǎn)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(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(zhì)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(nèi)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(yè)的機械加工技術中，使用質(zhì)量良好的夾具十分關鍵。夾具在專用機床自動生產(chǎn)線中的成本約占1/5。根據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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(chǎn)線在汽車制造行業(yè)已經(jīng)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(xù)優(yōu)化與完善，已經(jīng)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(fā)展。

1.4 工業(yè)機器人

工業(yè)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(nèi)容是加工零件。目前，隨著相關技術的優(yōu)化和改進，工業(yè)機器人在汽車生產(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)機器人應用得越多，產(chǎn)品的效率與品質(zhì)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(chǎn)能30 萬輛，使用685 個工業(yè)機器人；一汽大眾佛山廠年產(chǎn)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(chǎn)量）；廣汽菲克的自動化率最高，達98%。圖2 為工業(yè)機器人車削加工單元。

圖2 工業(yè)機器人車削加工單元

為確保工業(yè)機器人有效應用在汽車生產(chǎn)制造領域中，需注意兩方面的問題。一方面是信息交換。工業(yè)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(chǎn)活動。因此，在機器人之間、機器人和計算機之間、加工系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間應當構建緊密的聯(lián)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(chǎn)生溝通障礙，所以必須規(guī)范機器人生產(chǎn)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(jié)內(nèi)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(xiàn)代汽車加工機械技術的發(fā)展趨勢

2.1 高速加工技術

隨著信息化時代的發(fā)展，信息技術逐漸在各行各業(yè)中得到了有效應用，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(fā)達國家在汽車機械加工領域中大多使用數(shù)控自動生產(chǎn)線，大幅提升了機械加工效率。就國內(nèi)汽車制造業(yè)的運營現(xiàn)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(fā)和創(chuàng)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(shù)控和高速技術，積極探索數(shù)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(xiàn)加工工序的集成化。另外，復合加工技術可簡化生產(chǎn)制造流程。

（1）珩磨新技術。該技術在汽車生產(chǎn)制造中的應用主要有汽車發(fā)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(chǎn)中使用自動化和CNC（Computerized Numerical Control，計算機數(shù)控）機床技術，將模塊化設計理念用于制造設備，能夠完成統(tǒng)一生產(chǎn)不同類型結構產(chǎn)品的目的。

（3）高效、高速刀具技術。該技術主要用于研發(fā)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(huán)境造成的不良影響。

3 結束語

通過對國內(nèi)現(xiàn)代汽車制造機械加工技術的分析可知，國內(nèi)雖然與國外的先進技術尚有差距，但是在積極學習國外優(yōu)秀技術與加強自身實踐的基礎上，在技術方面持續(xù)實現(xiàn)突破。未來汽車制造行業(yè)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(jīng)濟效益性，不斷提高我國汽車機械加工技術水平。