機(jī)械加工技術(shù)在汽車維修中的應(yīng)用

張鵬

摘 要 在我國(guó)工業(yè)制造水平的不斷提高下，機(jī)械加工技術(shù)在汽車維修領(lǐng)域中發(fā)揮出了重要的應(yīng)用價(jià)值，不僅可以促進(jìn)汽車維修技術(shù)的健康、可持續(xù)發(fā)展，還能提高汽車零件加工的質(zhì)量和精密度，為實(shí)現(xiàn)汽車維修業(yè)的自動(dòng)化、智能化、信息化管理提供重要的技術(shù)保障。因此，為了最大限度地提高汽車維修的智能性和科技性，將機(jī)械加工技術(shù)科學(xué)應(yīng)用于汽車維修中是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

關(guān)鍵詞 機(jī)械加工技術(shù) 汽車維修 數(shù)控機(jī)床技術(shù) 曲軸三維模型

中圖分類號(hào)：U472.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0043-03

在機(jī)械加工技術(shù)的應(yīng)用背景下，汽車維修工作取得了有效的進(jìn)展，不僅提高汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，還縮短了汽車維修時(shí)長(zhǎng)，為提高汽車運(yùn)行性能和延長(zhǎng)汽車使用壽命創(chuàng)造了良好的條件。因此，技術(shù)人員要不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新機(jī)械加工技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能技術(shù)等各種新型技術(shù)與機(jī)械制造加工進(jìn)行充分結(jié)合，從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

1 數(shù)控技術(shù)的概念與優(yōu)勢(shì)

伴隨著數(shù)控技術(shù)的不斷升級(jí)完善，CNC技術(shù)所代表的自動(dòng)化機(jī)械加工技術(shù)逐步成為數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)的重要方向。相較于傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)，CNC技術(shù)的價(jià)值與優(yōu)勢(shì)在于具備更強(qiáng)的自動(dòng)化特點(diǎn)[1]，也就代表著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的主方向，勢(shì)必會(huì)不斷向無(wú)人化方向發(fā)展完善。

在未來(lái)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)制造過程中，越來(lái)越多的新型數(shù)控加工技術(shù)將會(huì)更加依賴于計(jì)算機(jī)相關(guān)輔助程序來(lái)進(jìn)行控制，這也就意味著數(shù)控機(jī)床技術(shù)將逐漸向著更加自動(dòng)化以及更高水平方向發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)非常顯著，首先是通過自動(dòng)化的流水線生產(chǎn)，能夠降低由于人為操作失誤所帶來(lái)的影響，這正是通過數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的最大優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，同時(shí)使得機(jī)械制造工藝的準(zhǔn)確度以及精準(zhǔn)化逐漸走向一個(gè)全新的高度。與傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)相比，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)具備更強(qiáng)的自動(dòng)化特點(diǎn)，整體的加工效率非常高，在確保其能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的加工標(biāo)準(zhǔn)之后，數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)能夠降低零件加工的誤差值，降低企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中投入的成本。

2 數(shù)控技術(shù)在汽車零件機(jī)械加工中的應(yīng)用意義

2.1 提升機(jī)床的控制水平

隨著國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的不斷升級(jí)完善，大大提高了數(shù)控技術(shù)的使用效率，全面提升了在汽車零部件加工過程中的加工效率，使得機(jī)床控制水平實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新性的突破。另外，將數(shù)控技術(shù)使用在機(jī)床控制工作中，能夠顯著的優(yōu)化機(jī)床的性能和使用效果，使得機(jī)床的控制水平實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

在將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用在機(jī)床控制時(shí)，相關(guān)工作人員可以將機(jī)床的控制器進(jìn)行提前編程，將加工汽車零部件的生產(chǎn)步驟和操作手段進(jìn)行提前設(shè)置，通過設(shè)置好的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)汽車零部件的機(jī)床加工進(jìn)行管控，工作人員的操作方式也會(huì)變得更加便捷，讓制造企業(yè)在汽車零部件的加工和生產(chǎn)上得到質(zhì)量和效率上的雙重優(yōu)化。因此，將數(shù)控技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用在機(jī)床的控制工作中，全面優(yōu)化和提升機(jī)床控制效果與性能，對(duì)于促進(jìn)汽車零部件生產(chǎn)效率以及提升精度來(lái)說(shuō)能夠發(fā)揮出關(guān)鍵性的作用。

2.2 汽車維修行業(yè)發(fā)展的技術(shù)需求

汽車零部件生產(chǎn)制造中要不斷使用相關(guān)數(shù)控新技術(shù)，這對(duì)于改善汽車維修行業(yè)的現(xiàn)狀具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，我國(guó)相關(guān)汽車零件加工企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的重視，針對(duì)汽車零件加工技術(shù)展開全方位的研究與探索，尋找出數(shù)控技術(shù)融入汽車零部件加工的有效途徑，需要將新型數(shù)控技術(shù)逐步應(yīng)用于汽車零部件的生產(chǎn)制造過程中，這樣才能不斷提高汽車零部件的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，從而有效促進(jìn)汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全新的發(fā)展與進(jìn)步。

3 提升數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工技術(shù)中的應(yīng)用策略

3.1 切削技術(shù)的運(yùn)用

切削技術(shù)作為機(jī)械加工技術(shù)的典型代表，通過利用該技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車各個(gè)零部件的生產(chǎn)和加工。特別是在高精度的汽車維修領(lǐng)域中，更是離不開切削技術(shù)的應(yīng)用，在切削技術(shù)的應(yīng)用背景下，技術(shù)人員可以按照所設(shè)置的切削工序，對(duì)汽車零部件的安裝效果進(jìn)行優(yōu)化。此外，在智能化加工技術(shù)的不斷發(fā)展和普及下，技術(shù)人員通過利用切削技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各種發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等零件的精細(xì)化生產(chǎn)，從根本上解決零件生產(chǎn)粗糙化問題[2]。

3.2 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用

數(shù)控機(jī)床具有性能高、加工精度高、主軸配置高等特點(diǎn)，通過將數(shù)控機(jī)床科學(xué)應(yīng)用于汽車維修中，可以最大限度地提高汽車加工的精密度，提高汽車的運(yùn)行性能，為有效地延長(zhǎng)汽車的使用壽命產(chǎn)生積極的影響。在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用背景下，技術(shù)人員可以借助該機(jī)床的頂置刀庫(kù)功能，盡可能降低機(jī)床占用面積，縮短換刀時(shí)間，為提高汽車制作維修效率和效果提供有力的保障。

3.3 在汽車零件機(jī)械加工過程中采用自動(dòng)編程技術(shù)

隨著自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)各個(gè)行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用。在我國(guó)傳統(tǒng)的汽車零件制造模式中，通常都是通過人工方式，來(lái)進(jìn)行汽車零件圖紙繪制以及確定汽車零件的具體加工順序，這種方式除了會(huì)降低整體汽車零件工作效率之外，還常常會(huì)發(fā)生各種零件的計(jì)算誤差問題，影響了其他零件的加工質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。但是，通過自動(dòng)編程技術(shù)能夠規(guī)避由于傳統(tǒng)人工操作所帶來(lái)的各種誤差，全面促進(jìn)了整體汽車零部件加工質(zhì)量，也能夠幫助相關(guān)制造企業(yè)獲得最佳的汽車材料配置，降低汽車企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中的投入成本，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)汽車制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.4 對(duì)機(jī)械加工原有設(shè)備進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，行業(yè)對(duì)于汽車各種零件的制造精準(zhǔn)度以及生產(chǎn)質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)目前現(xiàn)有的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探索與優(yōu)化，積極引進(jìn)一些較為先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，確保數(shù)控機(jī)床的工作效率以及其安全穩(wěn)定性。各個(gè)汽車零件制造廠家可以綜合自身的生產(chǎn)制造特點(diǎn)，針對(duì)原有的機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新與完善，以此使機(jī)械加工技術(shù)水平能夠得到全面的提升。只有對(duì)機(jī)械技術(shù)加工設(shè)備進(jìn)行完善和提高，才能使機(jī)械加工技術(shù)得到顯著提升，以此促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。

3.5 快速靈活定制

在全新的CNC架構(gòu)中，可以使機(jī)床制造實(shí)現(xiàn)對(duì)其靈活支配、具備模塊化特點(diǎn)的工具包，不管是對(duì)CNC的靈活性，還是對(duì)具備拓展能力更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品、豐富多樣化的I/O、定制化的控制面板設(shè)計(jì)、快速發(fā)展的實(shí)時(shí)總線EtherCAT，都能夠?qū)崿F(xiàn)快速地靈活定制，制定出比較具有特點(diǎn)，同時(shí)較為個(gè)性化的數(shù)控機(jī)床，不需要企業(yè)增加額外的成本投入，甚至還能降低企業(yè)在機(jī)械加工過程中的資金投入。

3.6 保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)

TwinwinCAT3軟件能夠給各大用戶提供一個(gè)更加便捷，同時(shí)性價(jià)比更高的模塊化、自動(dòng)化工具箱，TCCOM概念從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，可以將其理解為能夠在實(shí)時(shí)環(huán)境內(nèi)進(jìn)行匹配的“組件對(duì)象模型”。對(duì)于廣大用戶來(lái)說(shuō)，能夠通過TCCOM概念選擇出與目前生產(chǎn)制造汽車零配件互相匹配的編程和程序，與此同時(shí)，TCCOM具備開放式界面，能夠把當(dāng)前制造企業(yè)的汽車零配件加工理論和軟件的自主研發(fā)功能進(jìn)行集中化的整理，將其集中到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化控制平臺(tái)中。數(shù)控技術(shù)的這一概念，對(duì)于汽車零件制造單位來(lái)說(shuō)，其關(guān)鍵作用就是將生產(chǎn)加工和優(yōu)化自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心內(nèi)容掌控在企業(yè)自己的手中，自身的知識(shí)產(chǎn)權(quán)不僅能夠得到合法的保護(hù)，還能夠更加快速和靈活地對(duì)其進(jìn)行改善和調(diào)節(jié)。另外，為了確保其保密性和安全性，需要在其中設(shè)置相應(yīng)的加密狗，對(duì)一些企業(yè)自主研發(fā)和編寫的軟件程序能夠進(jìn)行進(jìn)一步的保護(hù)，使得整體的保密性更強(qiáng)。

4 機(jī)械加工技術(shù)在汽車維修中的具體實(shí)踐應(yīng)用

CAD/CAE技術(shù)作為機(jī)械加工技術(shù)的核心組成部分，為了將機(jī)械加工技術(shù)更好地應(yīng)用于汽車維修領(lǐng)域中，技術(shù)人員要以“汽車曲軸制造”為例，將CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用于汽車曲軸制造實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域中，充分發(fā)揮和利用該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

4.1 汽車曲軸生產(chǎn)加工技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其關(guān)鍵動(dòng)力傳輸裝置的組成部分主要以汽車曲軸為主，該組成部分在汽車的整個(gè)制造維修領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位。目前，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)模式過于單一、落后，無(wú)法有效地滿足現(xiàn)代化發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)需求。因此，在機(jī)械加工技術(shù)的不斷普及和推廣下，將該技術(shù)科學(xué)應(yīng)用于汽車曲軸制造領(lǐng)域中是勢(shì)在必行。汽車曲軸主要由兩種材料組成，一種是鋼材，另一種是墨鑄鐵。通常情況下，為了保證經(jīng)濟(jì)可行性，縮小材料使用成本，技術(shù)人員要優(yōu)先選用墨鑄鐵材料，并將其應(yīng)用于主軸頸和漣桿軸兩個(gè)部位。此外，在使用墨鑄鐵期間，技術(shù)人員要實(shí)時(shí)觀察和控制墨鑄鐵的整個(gè)熔煉過程，當(dāng)熔煉加工結(jié)束后，技術(shù)人員要采用精加工的方式，對(duì)汽車曲軸進(jìn)行精細(xì)化加工，以保證汽車曲軸加工質(zhì)量。為了保證汽車曲軸鑄造水平，技術(shù)人員要采用擠壓造型法，自動(dòng)調(diào)整和控制鑄造氣體的排放量，同時(shí)，還要利用智能化感應(yīng)器，最大限度地降低人為干擾因素對(duì)汽車曲軸鑄造精度產(chǎn)生的不良影響[3]。

4.2 機(jī)械制造技術(shù)在汽車曲軸制造加工維修中的具體應(yīng)用流程

4.2.1 汽車曲軸三維模型設(shè)計(jì)

在機(jī)械加工技術(shù)的應(yīng)用背景下，為了保證汽車曲軸制造加工維修水平，技術(shù)人員要做好對(duì)曲軸三維模型的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，同時(shí)，還要借助CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，構(gòu)建相應(yīng)的曲軸三維模型，只有這樣，才能從根本上提高汽車曲軸質(zhì)量的管控水平。此外，在使用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件期間，技術(shù)人員要針對(duì)汽車曲軸的功能特點(diǎn)，借助該軟件系統(tǒng)的圖案制作功能，構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)體模型。

4.2.2 基于ANSYS對(duì)曲軸三維有限元進(jìn)行分析

為了保證設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建水平，技術(shù)人員要采用三維有限元分析法，對(duì)汽車曲軸進(jìn)行制造維修處理，以充分發(fā)揮和利用機(jī)械加工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在三維有限元分析法的應(yīng)用下，技術(shù)人員要針對(duì)汽車曲軸的功能特點(diǎn)，在保證實(shí)體模型構(gòu)建質(zhì)量的前提下，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，確保該設(shè)計(jì)模型與汽車維修實(shí)踐應(yīng)用場(chǎng)景相符合。三維有限元分析流程，將所設(shè)置好的逆模型導(dǎo)入并應(yīng)用于ANSYS系統(tǒng)中。首先，要遵循結(jié)構(gòu)性順序，將汽車曲軸劃分為主軸頸和連桿軸頸兩個(gè)部分，同時(shí)，對(duì)這些組成部分進(jìn)行三維有限元分析，此外，還要根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，采用多面體單元分析法，保證有限元分析結(jié)果的精確性和真實(shí)性。其次，當(dāng)汽車曲軸有限元模型構(gòu)建完成后，技術(shù)人員還要對(duì)汽車曲軸的功能特性進(jìn)行重點(diǎn)分析，并在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)汽車曲軸振動(dòng)參數(shù)的科學(xué)檢測(cè)[4]。這是由于汽車在日常的行駛中，汽車曲軸會(huì)在外界負(fù)載作用力的影響下，產(chǎn)生周期性變化現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)汽車曲軸的共振問題，造成汽車曲軸出現(xiàn)不同程度的破壞，通過對(duì)汽車曲軸的共振參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車曲軸的全面保護(hù)。

4.2.3 模擬數(shù)控加工

當(dāng)完成以上操作步驟后，技術(shù)人員要借助CAXA軟件，對(duì)汽車數(shù)控加工過程進(jìn)行精確化模擬。在這一過程中，首先，要將采集好的信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入到指定的參數(shù)表中，同時(shí)，還要針對(duì)系統(tǒng)提示信息，對(duì)曲面方向進(jìn)行實(shí)時(shí)改變，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到智能化計(jì)算模式中，從而形成一道刀具軌跡，這說(shuō)明數(shù)控加工工作正式執(zhí)行。此外，為了進(jìn)一步提高汽車曲軸制造維修質(zhì)量，技術(shù)人員要借助滾壓機(jī)床，對(duì)汽車曲軸關(guān)鍵制造維修環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。另外，還要針對(duì)滾壓力的實(shí)際變化情況，對(duì)最終的滾壓效果進(jìn)行優(yōu)化。例如：為了避免因滾壓力過大而增加滾壓力度，使得汽車曲軸出現(xiàn)變形問題，技術(shù)人員要重視對(duì)滾壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，確保該滾壓力始終處于所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。最后，為了保證滾壓加工水平，技術(shù)人員要在科學(xué)控制滾壓力的基礎(chǔ)上，將應(yīng)變儀科學(xué)地安裝于汽車曲軸容易出現(xiàn)變形的位置，然后借助滾壓臂的作用，科學(xué)調(diào)整和控制滾壓力，為實(shí)現(xiàn)對(duì)滾壓力的自動(dòng)化管控創(chuàng)造良好的條件。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以“汽車曲軸制造”為例，從汽車曲軸三維模型設(shè)計(jì)、汽車曲軸三維有限元分析、模擬數(shù)控加工三個(gè)方面入手，探討了機(jī)械加工技術(shù)在汽車維修中的具有實(shí)踐應(yīng)用。結(jié)果表明：機(jī)械加工技術(shù)不僅可以幫助汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、流水化作業(yè)，還能保證汽車的生產(chǎn)效率和效果，為及時(shí)解決汽車維修問題，延遲汽車使用壽命打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，該技術(shù)值得被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用于汽車維修領(lǐng)域中。

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