基于自動化技術的汽車機械制造研究

王姚 李汝翀

摘要：本文簡要概述了自動化技術在汽車機械制造中的應用，對其提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、加強汽車安全性、增強制造便攜性以及在提高制造的效率上的優(yōu)勢進行了分析，重點探討了組裝自動化技術、柔韌自動化技術、PLC控制技術、集成化技術、智能化技術以及數(shù)控技術等自動化技術在汽車機械制造上的應用，并提出了及時更新技術以及加強技術宣傳等策略，以深化自動化技術的應用，促使其應用提高汽車機械制造水平，推進國內汽車制造行業(yè)的發(fā)展。

Abstract： This article briefly summarizes the application of automation technology in automotive machinery manufacturing， and analyzes its advantages in improving system stability， enhancing automotive safety， enhancing manufacturing portability， and improving manufacturing efficiency， focusing on assembly automation Technology， flexible automation technology， PLC control technology， integrated technology， intelligent technology and numerical control technology and other automation technology in the application of automotive machinery manufacturing， and proposed strategies for timely updating technology and strengthening technology promotion to deepen the application of automation technology ， To promote its application to improve the level of automobile machinery manufacturing and promote the development of the domestic automobile manufacturing industry.

關鍵詞：自動化技術;汽車制造;機械制造

Key words： automation technology;automobile manufacturing;machinery manufacturing

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）01-0229-03

0 ?引言

自動化技術主要是幫助機械加工環(huán)節(jié)不必過度依賴人為操作，而是利用電力驅動完成設備的自動運行，同時也可通過電子技術完成設備的智能啟停，實現(xiàn)各項參數(shù)的及時調節(jié)，對于汽車機械制造具有重要作用。為了保證自動化技術的高效運用，首先要對自動化技術的基本內容、優(yōu)勢與特點進行深入了解。

1 ?自動化技術概述

自動化技術是以互聯(lián)網(wǎng)以及通信技術作為應用基礎，通過將所有信息資源進行整合處理，實現(xiàn)無人干預便可對產(chǎn)品工藝參數(shù)完成智能調節(jié)的工作模式。隨著機械加工制造企業(yè)對自動化技術的高效運用，對生產(chǎn)系統(tǒng)中的軟件與硬件設施進行了一定程度的優(yōu)化與升級。其中軟件系統(tǒng)需要依托服務器與網(wǎng)絡設施來完成使用，不同功能模塊分別負責各環(huán)節(jié)的控制與運行，能夠自動采集加工信息并完成在線存儲，幫助工作人員利用計算機更好的完成資源調配，實現(xiàn)資源的最大化運用。而硬件設施上也實現(xiàn)了數(shù)字化控制，能夠支持操作人員通過編程系統(tǒng)完成產(chǎn)品的加工制造。

2 ?自動化技術在汽車機械制造上的優(yōu)勢

2.1 提升系統(tǒng)穩(wěn)定性

自動化技術能夠提升汽車機械制造的系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證其生產(chǎn)質量，由于自動化控制能夠使加工系統(tǒng)依照既定的程序設計完成產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，可以有效避免因人為操作失誤導致產(chǎn)品不合格的現(xiàn)象，自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性極強，使用良好的性價比，可以縮短產(chǎn)品制造時間，操作方法上也更加方便、簡易，因此能夠保障產(chǎn)品的實際性能。

2.2 加強汽車安全性

自動化技術能夠改善應用環(huán)境，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設備參數(shù)進行精細化管理，提升數(shù)據(jù)精確性，確保加工質量滿足安全標準。例如在機械制造過程中，工作人員可利用自動化技術控制加工指令，還可以對機械設備進行監(jiān)督與監(jiān)測，確保當發(fā)現(xiàn)故障、安全問題時能夠采取合理的解決方案，避免事故隱患的進一步擴大。

2.3 增強制造便攜性

自動化設備僅僅需要部分數(shù)據(jù)就可以采取正確的反應措施，同時利用數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)監(jiān)控機械制造的設備。汽車機械制造系統(tǒng)在應用了自動化技術后，操作變得更加便捷與簡單。應用自動化技術可以為汽車機械制造減少不可控因素，直接實現(xiàn)自動化控制，將機械制造的效率進行全面的提高，保證制造系統(tǒng)的安全和可靠。

2.4 降低資源成本

以往的汽車機械加工制造在管理方式上略顯粗放，容易受人為、環(huán)境等多方因素影響，無法切實保障加工指令，而自動化技術條件下實現(xiàn)了汽車機械制造流程的全方位監(jiān)管，使傳統(tǒng)管理方式得以完善與優(yōu)化，保證各項資源合理運用，減少了浪費、亂用等現(xiàn)象，從而達到降低成本費用的目的[1]。

3 ?汽車機械制造中實現(xiàn)應用的自動化技術

3.1 組裝自動化技術

汽車主要由各類機械部件構成，在進行機械制造的過程中組裝自動化技術的作用較大，該自動化技術能夠替代人工自動化組裝，將汽車組裝效率大大提高，同時減少人工操作能夠提高其組裝質量，以往依賴于人工組裝非常容易出現(xiàn)操作失誤，而自動化組裝則能夠避免此類情況的發(fā)生。以凱迪拉克為例，該汽車制造工廠已經(jīng)啟用自動化機器人進行汽車的組裝，其車間面積超過4.5萬m2，與6.5足球場面積相當，將近400臺機器人中有一半都在車身機械自動組裝工廠中工作，只有十多位工人在車間內對機器人進行管理，在自動化技術的幫助下，其每天都能夠生產(chǎn)80多臺汽車。

3.2 柔韌自動化技術

柔性化應用的特點體現(xiàn)在可以依照外界環(huán)境呈現(xiàn)與之對應的適應能力，是指經(jīng)過柔性化技術加工制造出的產(chǎn)品更符合市場的需求環(huán)境與應用特征，能夠遵從發(fā)展性原則與經(jīng)濟變化趨勢，進行產(chǎn)品特點的修正與完善。當前機械企業(yè)在制造產(chǎn)品時需要根據(jù)客戶的使用要求來調節(jié)產(chǎn)品結構與類型，因此提高產(chǎn)品的適用性是各機械加工制造企業(yè)需要切實解決的問題。在使用柔性化技術時需要將其與其他技術有機結合，在保障產(chǎn)品有序生產(chǎn)的基礎上，優(yōu)化人員操作行為、升級計算機系統(tǒng)界面，并合理構建產(chǎn)品信息與參數(shù)，充分發(fā)揮計算機管理性能，以此達到保障信息系統(tǒng)運行可靠性、保障產(chǎn)品交貨時間的目的[2]。

3.3 PLC控制技術

PLC技術是當前汽車機械制造中應用較為廣泛的自動化技術，該技術能夠將無人車間實現(xiàn)，落實生產(chǎn)線的自動化管理。傳統(tǒng)的沖壓車間需要要求較高的沖壓形式與合適的壓強，導致沖壓車間在管理上難度較大，并對其運行速度造成了阻礙。而PLC自動化控制技術的引入則能夠智能管控車間內的高速沖壓，實時監(jiān)控沖壓中的各項參數(shù)，在保證制造效率的同時將車間運行的風險大大降低。在PLC技術的基礎上進行延伸還可以實現(xiàn)總線技術，其能夠與其他各類自動化技術進行結合，提高自動化制造的水平。但此類技術在應用過程中應當確保用電回路安全，編程控制完善，安全回路和各項硬件接線之間構成有效連接，還需要依靠變頻器對控制單元進行安全關斷的處理，將安全回路故障的概率最大化降低，確保整個自動化控制系統(tǒng)足夠靈活與穩(wěn)定。PLC技術已經(jīng)在汽車機械制造中實現(xiàn)了大規(guī)模的應用，例如對機械制造工廠中車庫門的控制，在明確其上升與下降的控制要求后，編寫對應程序，實現(xiàn)車輛進出時車庫門的自動升降，方便汽車的運載。對車庫門進行控制的結構圖如圖1所示。在利用PLC自動化技術對車庫門進行控制時還需要了解其控制電路，以PLC技術為基礎的控制電路如圖2所示。PLC控制程序在編寫時必須要滿足控制要求，使用STEP 7-Micro/WIN軟件進行編程，完善后的梯形圖如圖3所示。在PLC自動化技術的幫助下，汽車制造車間的自動化工序能夠得到高效控制，生產(chǎn)制造汽車的效率也被大幅提升。

3.4 集成化技術

集成化技術是機械加工制造產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向，是指將計算機技術進行高度整合，使其能夠作為一個整體被運用到生產(chǎn)系統(tǒng)當中，借助其包含的管理、信息等程序，優(yōu)化加工流程，促進自動化生產(chǎn)，使加工制造方式更加多元化、多樣化，并實現(xiàn)統(tǒng)一的調度管理，避免無序化的流程開展，影響加工制造效率。同時在集成化技術的使用過程中，不同工藝間的整合還可強化生產(chǎn)全過程的統(tǒng)籌管理，完成零部件的動態(tài)集成，同時還可帶動資源的優(yōu)化配置，切實發(fā)揮自動化技術在機械加工制造中的實際作用。此外，工作人員也要進一步豐富自身的理論知識，提升工藝水平，能夠有效應對產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。集成化技術能夠將汽車內部的電子功能集成至域控制器中，實現(xiàn)跨功能交互性。以語音控制為例，其在集成化技術的幫助下能夠大大提高其傳輸效率，優(yōu)化控制器，減少汽車成本。集成化技術的應用還體現(xiàn)在各類軟硬件制造上，汽車機械的集成制造在硬件上具有一定難度，超微型磁體、ecu電子控制單元與mcu汽車微控制器在集成化技術的幫助下也能夠具有較大的發(fā)展空間[3]。

3.5 智能化技術

在汽車機械加工制造當中，自動化技術的主要表現(xiàn)形式為智能化應用。與以往的加工模式相比，智能化技術可以實現(xiàn)加工制造的全過程調節(jié)與控制，自動識別系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、參數(shù)，完成應用系統(tǒng)的全方位檢測，并根據(jù)分析結果，找出加工制造時存在的不足與漏洞，之后借助專家系統(tǒng)與神經(jīng)元網(wǎng)絡自行設計出一套切實可行的解決方案，同時記錄好相應信息作為故障案例，避免同類型問題再次發(fā)生。此外，為了確保智能化技術優(yōu)勢的充分發(fā)揮，工作人員要設置相應的管理系統(tǒng)以及人機操作界面，站在實際需求角度出發(fā)，確保資源的高效使用，防止資源浪費現(xiàn)象的產(chǎn)生。如今我國的電氣工程在具體的運行時運用到諸多復雜的儀器與設備，當其發(fā)生故障時能夠擾亂系統(tǒng)正常的運作。在智能化技術沒有得到較好應用的時候，故障的發(fā)現(xiàn)與檢修大多依靠技術人員的經(jīng)驗進行，設備存在許多故障隱患。很多故障發(fā)生的初期階段被大意地忽視，當工作人員發(fā)現(xiàn)故障時，故障的程度已經(jīng)變得非常嚴重，提高了解決故障問題的難度。在解決時缺乏智能化技術的幫助也很難了解到故障發(fā)生的本質原因，導致設備進程出現(xiàn)同種類型的故障，既降低了設備的運行效率，又損耗了設備的使用時間，為系統(tǒng)的穩(wěn)定長久運行帶來了困難。智能化技術能夠減少自動化控制系統(tǒng)發(fā)生故障的頻率，對其運行的全過程進行全面的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)或設備發(fā)生了故障，則需要積極應用智能化技術診斷問題發(fā)生的原因，確定問題發(fā)生的部位，智能化系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生的第一時間向工作人員發(fā)出警報，并進行故障數(shù)據(jù)的匯總和分析，將調查的結果反饋給工作人員，方便工作人員進行故障診斷和處理，對系統(tǒng)的運行效率具有顯著的提高作用。汽車機械制造中應用的CAD軟件設計工作較為復雜，傳統(tǒng)設計方法的主要材料是不同類型的模具，自動化控制的系統(tǒng)在運行過程中難以避免地存在缺陷，例如無法有效地預測問題，導致數(shù)據(jù)接收所需要的時間發(fā)生了延遲，自動化控制系統(tǒng)的準確性被降低。而智能化技術參與軟件設計時，能夠改變CAD軟件設計的思路，將以上的問題妥善地解決。智能化技術在自動化控制的領域推出了符合先進技術的設計概念，其運用的設計思維是多元化空間方向，采用的設計模型也具有多維度的特點，讓自動化控制的程序與系統(tǒng)更加地契合，完全滿足當今時代下自動化控制領域的需求。目前而言，智能化技術應用于CAD軟件設計能夠對其進行設置上的優(yōu)化，將其設計效率進行全力提高，保證了設計方案的精確性。同時將CAD軟件相關的設計方案質量進一步提高，充分結合該軟件實際的使用需求，解決CAD軟件的設計方案中存在的問題。總而言之，智能化技術的積極應用使自動化控制中軟件設計領域的工作實現(xiàn)高效快捷的開展[4]。

3.6 數(shù)控技術

在汽車機械制造中應用的數(shù)控技術是自動控制與計算機的結合，在其各自的優(yōu)勢上衍生出來的更高效的自動化技術，其自動化的程度較高，所需的勞動強度比較低，加工出的汽車機械擁有更高的精度與一致性，汽車機械制造中主要將其運用于設計環(huán)節(jié)與制造環(huán)節(jié)，例如汽車底盤的生產(chǎn)，由于此類機械在汽車中具有重要地位，其要求擁有較高質量，對其控制工藝具有嚴格的要求，因此在其生產(chǎn)線中的自動化技術大多是數(shù)控技術，此類技術能夠通過嚴格執(zhí)行指令實現(xiàn)精準的零件加工。但此類數(shù)控技術的局限性也較為明顯，主要表現(xiàn)在其操作難度比較大，對技術人員的專業(yè)要求較高等方面。汽車機械制造中對數(shù)控技術應用最廣泛的環(huán)節(jié)為汽車車身的前板生產(chǎn)，該階段的生產(chǎn)工作可以全部由數(shù)控機器完成，在數(shù)控技術的支持下，不再需要再利用人工手持板件進行沖壓，既避免了對人體的意外傷害，又提高了自動化水平。除此之外，數(shù)控技術在焊接工作中的應用也十分關鍵。例如凱迪拉克的工廠由于需要進行全鋁車身的制造，因此積極應用數(shù)控技術進行焊接，在數(shù)控技術幫助進行精確的鋁激光焊接工作后，其結構強度提升了20%。

4 ?加強自動化技術在汽車機械制造中應用的策略

4.1 及時更新技術

由于科技發(fā)展的勢頭非常迅猛，自動化技術的更新?lián)Q代極快，因此汽車的機械制造還需要及時地對自動化技術進行更新以獲得更完備的性能，保障汽車的機械制造更加高效高質高量。如今的機械制造自動化技術仍然存在或多或少的缺陷，因此需要不斷地更新電子化的技術才能夠保證汽車在機械制造方面的工作更方便、更快捷、更安全。

4.2 加強技術宣傳

自動化技術的發(fā)展是有目共睹的，但仍有人員故步自封，堅持用傳統(tǒng)的制造方法進行機械制造工作，此類現(xiàn)象是自動化技術的應用宣傳的不到位引起的。要想讓自動化技術更快地融入汽車機械制造，必須要加強該技術的宣傳，讓其充分認識到自動化技術的創(chuàng)新性與實用性。因此汽車制造企業(yè)應當開辦自動化技術的相關講座，號召大家學習自動化技術，還可以邀請自動化技術應用較強的人員進行演講或者派遣單位技術人員去其他應用較好的企業(yè)或項目進行學習，只有切身體會到自動化技術在汽車機械制造中的強大作用，才能夠激發(fā)其使用自動化技術的欲望。

5 ?結論

綜上所述，通過對汽車機械加工制造中自動化技術的基本內容與特點優(yōu)勢的分析討論，研究組裝自動化技術、柔韌自動化技術、PLC控制技術、集成化技術、智能化技術以及數(shù)控技術等自動化技術在汽車機械制造上的應用，可以提高汽車機械加工制造產(chǎn)業(yè)在市場當中的核心競爭力，推動科技技術與生產(chǎn)加工的有機結合，實現(xiàn)汽車機械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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[3]楊康.智能自動化技術在汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)中的應用[J].南方農(nóng)機，2021，52（18）：120-122，129.

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