論機械制造技術(shù)的創(chuàng)新

席伯賓

摘要：隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級，我國汽車制造業(yè)發(fā)展速度很快，同時國產(chǎn)車的認可程度與市場覆蓋面也在逐步提升，但伴隨而來的是激烈的市場競爭。贏得市場競爭必須要依靠提升汽車的制造水平，提升汽車的自動化生產(chǎn)能力，進一步降低成本，提升產(chǎn)品的科技含量，因此本文以汽車制造行業(yè)為例，對我國機械制造技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：汽車制造;應(yīng)用優(yōu)勢;發(fā)展趨勢

Abstract： With the upgrading of my country's industrial industry， my country's automobile manufacturing industry is developing rapidly， and at the same time， the recognition and market coverage of domestically-produced cars are gradually increasing， but with it is fierce market competition. Winning the market competition must rely on improving the manufacturing level of automobiles， improving the automated production capacity of automobiles， further reducing costs， and improving the technological content of products. Therefore， this article takes the automobile manufacturing industry as an example to propose innovation and development in the field of machinery manufacturing technology in my country Own opinion.

Key words： automobile manufacturing;application advantage;development trend

0? 引言

2020年11月，RECP自貿(mào)協(xié)定的簽訂，標(biāo)志著我國將進一步融入世界市場。這些自貿(mào)協(xié)定的簽訂，會降低進口汽車的關(guān)稅，使得我國國產(chǎn)汽車制造業(yè)面臨更大的競爭壓力，迫使相關(guān)產(chǎn)業(yè)必須進行技術(shù)升級，以提升自身的綜合競爭力。而汽車制造業(yè)的升級的基礎(chǔ)在機械制造技術(shù)的更新?lián)Q代上，只有不斷提升機械制造技術(shù)，才能實現(xiàn)汽車制造業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)升級。

1? 機械制造技術(shù)概述

中國是世界上發(fā)展最快的國家之一，機械領(lǐng)域與國內(nèi)經(jīng)濟的興衰息息相關(guān)，具有重要的價值。但中國機械工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展還存在許多障礙。我國機床的設(shè)計水平較低，所涉及的領(lǐng)域過窄，整體水平不高。我國機械制造業(yè)還沒有完全適應(yīng)國際需求，自主創(chuàng)新能力不強。其中大部分是國外高端技術(shù)的引進，使得我國機械制造業(yè)的發(fā)展處于一個被動的狀態(tài)。其它國家如拒絕向中國提供高端技術(shù)，將嚴重阻礙中國在該領(lǐng)域的正常發(fā)展與進步。另外，國內(nèi)的機械設(shè)計過去也有過一些缺陷，如設(shè)計更新速度慢、內(nèi)部零部件發(fā)展不平衡等。

2? 汽車制造技術(shù)創(chuàng)新

2.1 設(shè)計研發(fā)階段創(chuàng)新

工業(yè)時代，機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣程度取決于產(chǎn)品質(zhì)量和所需成本[1]。本機械結(jié)構(gòu)設(shè)計符合各行業(yè)的要求。在企業(yè)方面，以創(chuàng)新思維指導(dǎo)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可促使相關(guān)人員形成創(chuàng)新觀念，進一步整合各種機械零部件，改善結(jié)構(gòu)性能，提高機械設(shè)備質(zhì)量，促進生產(chǎn)，降低成本。在國家的倡導(dǎo)下，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，是使民族立于不敗之地的重要保證。通過創(chuàng)新促進生產(chǎn)發(fā)展，直接提升國家綜合實力;為此，必須加強機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新進程，尤其是在工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展目標(biāo)下，必須走創(chuàng)新之路。

在零件數(shù)量的設(shè)計和確定過程中，在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中，機械零件多、效果差，工人需要了解各種機械零件，以保證機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中零件的顯示效率。改革方案還包括機械結(jié)構(gòu)改革的重要內(nèi)容。比如，為了提高結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，部分部件根據(jù)相應(yīng)的原理進行組合，這對提高機械結(jié)構(gòu)的整體性能也起到了重要作用。車輛傳動系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)考慮與相關(guān)零部件的結(jié)合。帶式和行星式傳動是機械傳動的基本部件，兩者之間的傳動性能有很大差異，帶傳動結(jié)構(gòu)獨特，傳動平穩(wěn)，成本低，不需潤滑。行星式結(jié)構(gòu)，傳動波動但效率高，承載能力強。結(jié)合二者，在皮帶輪外形尺寸的前提下，創(chuàng)新設(shè)計出性能優(yōu)良的汽車傳動系統(tǒng)。

2.2 制造過程工藝創(chuàng)新

近二十年來，汽車制造業(yè)以電子系統(tǒng)取代機械系統(tǒng)已經(jīng)取得了巨大的成就，而汽車電子技術(shù)已經(jīng)成為推動全球電子工業(yè)發(fā)展的重要應(yīng)用之一。顯然，聲發(fā)射技術(shù)發(fā)展的主要動力是使汽車變得更加智能和可靠。一般來說，汽車電子可以根據(jù)其功能分為四個主要領(lǐng)域：①發(fā)動機/動力訓(xùn)練系統(tǒng)：例如：燃油噴射、點火、廢氣、自動變速器、油門位置等。②車身/底盤系統(tǒng)：如ABS、電子空氣懸掛、動力轉(zhuǎn)向、無鍵入口、電動車窗等。③安全/保安系統(tǒng)：例如TPMS、安全氣囊、避免碰撞、自適應(yīng)前照燈及防盜報警系統(tǒng)等。④遠程信息/娛樂系統(tǒng)：如全球定位系統(tǒng)、汽車雷達、電視調(diào)諧器、局域網(wǎng)（CAN/LIN/MOST）等。此外，隨著汽車生產(chǎn)的快速增長，我國汽車工業(yè)的自主發(fā)展能力越來越受到重視。在動力傳動系統(tǒng)中，缸蓋、機體、變速箱殼體等鑄件是動力傳動系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵部件，其開發(fā)速度在一定程度上決定了整車的開發(fā)步伐。目前，大型發(fā)動機缸體、缸蓋等復(fù)雜鑄件的快速制造主要依靠海外企業(yè)。自主發(fā)展的速度嚴重制約著中國汽車企業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)能力也有所削弱。在激烈的競爭下，多品種、小批量、個性化、小周期化的趨勢日益明顯。傳統(tǒng)的模具制造工藝不能滿足短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，工序復(fù)雜。同時，傳統(tǒng)方法的不確定性和復(fù)雜性制約了高質(zhì)量鑄件尤其是大型鑄件的生產(chǎn)。因此，需要引進新的方法和設(shè)備，用于汽車復(fù)合材料的快速試制。

對于輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，從2007年開始，TPMS被認為是全球范圍內(nèi)安全相關(guān)AE應(yīng)用的主要監(jiān)管對象之一。事實上，多宗交通意外都與胎壓不當(dāng)有關(guān)，而胎壓不當(dāng)會影響車輛的穩(wěn)定性、駕駛?cè)说牟倏啬芰罢w制動性能。一般來說，TPMS主要有兩種類型，即直接TPMS和間接 TPMS。在直接型式中，壓力傳感器用于直接測量輪胎內(nèi)部的壓力，而間接的TPMS確定來自防抱死制動系統(tǒng)的反饋信號。不幸的是，當(dāng)兩個或兩個以上的輪胎同時充氣不足或行駛速度超過100公里/小時，間接胎壓監(jiān)測系統(tǒng)就無法正常工作。因此，由于間接TPMS的局限性，直接TPMS占據(jù)了TPMS市場的主導(dǎo)地位。TPMS通常包含傳感器（壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計等）、微控制器、收發(fā)/RF芯片、天線和電池。考慮到TPMS的工作環(huán)境，所有關(guān)鍵部件應(yīng)滿足以下要求：

①高向心加速度：正常情況下，TPMS的傳感模塊安裝在輪胎的不銹鋼輪輞上，在輪胎旋轉(zhuǎn)過程中，TPMS會經(jīng)歷高向心加速度。例如，半徑為0.3m的輪緣上的TPMS模塊在200公里/小時的驅(qū)動速度下將經(jīng)歷368g的重量。典型的TPMS產(chǎn)品來自知名的TPMS制造商，即使是在1000g的向心加速度下他們的產(chǎn)品仍然可以運行。

②輪輞的動態(tài)平衡：額外的重量由于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)模塊的輪輞上必須平衡，把另一個假的重量在輪輞的對面。因此，TPMS模塊的重量必須盡可能輕，最好在30-50g的范圍內(nèi)。

③耐高溫性：在剎車期間，輪胎內(nèi)部的空氣可能達到120℃。因此，TPMS中的所有組分必須能夠在-40-125℃范圍內(nèi)保持其功能。

④工作壽命：典型的TPMS產(chǎn)品設(shè)計工作壽命通?？梢猿^10年。然而，由于電池壽命不足，現(xiàn)在大多數(shù)產(chǎn)品只能工作3-5年。尋求延長電池壽命的解決方案，或者用能量收集元件設(shè)備替換電池，都是具有挑戰(zhàn)性的。

近年來，微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的發(fā)展使得電子產(chǎn)品變得更加智能化。關(guān)于TPMS的壓力傳感器，主要有兩種類型，即壓阻式壓力傳感器（如飛思卡爾的MPXY80XX 系列）和電容式壓力傳感器。電容式傳感器需要連續(xù)供電來監(jiān)測壓力的變化，而壓阻式傳感器則需要根據(jù)壓力的變化自行產(chǎn)生信號，因此壓阻式傳感器顯然能夠降低功耗。高級版本的TPMS IC封裝通常采用多模封裝。此外，除了集成加速度計和單片機外，還集成了射頻芯片、壓力傳感器等相關(guān)芯片。除了集成電路封裝尺寸減小帶來的好處外，采用SIP設(shè)計還有許多其他優(yōu)點，例如由于互連長度減小而提高了產(chǎn)品的整體性能，以及可以最大限度地減少諸如寄生等與互連相關(guān)的問題。

此外，隨著市場競爭的日益激烈，制造業(yè)的發(fā)展趨勢是多品種、小批量、個性化和小周期化。傳統(tǒng)的模具制造鑄造工藝已不能適應(yīng)汽車發(fā)動機零部件、覆蓋件模具等零件開發(fā)中對交貨期短、精度高、成本低等主動要求?？焖俪尚图夹g(shù)和數(shù)控加工技術(shù)開始應(yīng)用于模具的快速制造，基于 RP技術(shù)開發(fā)的快速模具、快速鑄造技術(shù)和快速粉末燒結(jié)技術(shù)，可實現(xiàn)零件的快速制造。隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)發(fā)達國家將其應(yīng)用于鑄造汽車模具加工中。它不僅可以達到更好的速度，而且可以達到更高的精度。這對傳統(tǒng)鑄造工業(yè)來說是一次重大的變革，并將在今后的應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

2.3 工程制度管理創(chuàng)新

在全球化的背景下，汽車制造業(yè)也成為了一種全球化的生產(chǎn)模式，汽車生產(chǎn)商從不同的零件工廠采購相關(guān)的零件，然后在工廠中，用工業(yè)機器人完成機械裝配，再進行整體汽車設(shè)備的調(diào)試。在汽車制造的工程制度管理上，要堅持標(biāo)準(zhǔn)化的管理模式，同時要依靠現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的幫助，利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，制定合理符合未來發(fā)展的生產(chǎn)計劃，保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)零件的充足供應(yīng)的同時，減輕倉儲與保管負擔(dān)。同時在設(shè)備的管理上要實現(xiàn)自動化與智能化，要采用相關(guān)的智能設(shè)備，幫助企業(yè)的設(shè)備運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障，并及時向廠家保修，一些小的故障可以在廠家指導(dǎo)下自行維修，以避免因機械設(shè)備發(fā)生故障致使企業(yè)生產(chǎn)效率的下降甚至出現(xiàn)停工的情況，確保第一次就能發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，克服定期維護可能帶來的“空閑時間”，并通過標(biāo)準(zhǔn)化操作程序減少員工個體因素的負面影響。

3? 結(jié)語

綜上所述，機器設(shè)計制造和自動化與各種先進技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，自動化是機器設(shè)計制造和自動化控制生產(chǎn)制造的主要手段，在傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中，操作失誤頻繁，自動化能有效減少失誤次數(shù)，提高生產(chǎn)安全系數(shù)等，能有效提高機械制造業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。機器設(shè)計制造與自動化技術(shù)是通過控制計算機程序，改變加工方式，以實現(xiàn)對不同產(chǎn)品的加工，科學(xué)地控制計算機使機器始終處于最佳工作負荷狀態(tài)，保證生產(chǎn)過程的安全與穩(wěn)定。

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