汽车制造领域中机械设计以及自动化技术的应用研究

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2022-05-16 10:00 热度：

　　摘要院在汽车制造领域，自动化技术与机械设计的迅猛发展，不但精准把控了在汽车及各零件多项生产中的制造工艺，还有效提升了生产质量的工作效率，进一步实现了汽车制造领域各零部件的生产流程的自动化和智能化。首先介绍了汽车机械制造工业的特点，分析了汽车制造领域机械设计与自动化技术应用的重要性，详细总结了精密定位技术、数控技术、精密切削技术等多项技术在汽车制造领域的应用，并探究了汽车机械制造行业加工技术与管理模式的创新发展。

　　关键词院汽车制造;机械设计;自动化技术;精密定位;切削技术

　　0 引言

　　时代的变迁与自动化技术的革新对汽车机械制造业产生了深远的影响，不仅推动了该产业的发展，还为汽车机械制造企业带来了更多的收益。汽车制造工艺和各部分零部件不但实现了在汽车各项自动化控制系统中的定制化生产功能，还对该零部件的加工过程实现了全程跟踪。从实际角度出发，在汽车机械制造中如何熟练的对自动化技术进行应用，针对该问题的研究是非常有必要的。在制造业方面，创新和机器生产技术的发展为他们提供了更有利的条件，这些条件不断改善汽车性能，减少对环境的影响，促进机械制造行业的健康有序发展。

　　1 汽车机械制造工业的特点

　　随着科学技术的不断发展，汽车机械制造领域的现代化生产技术逐渐增多，例如，一些精密加工技术、系统控制技术和集成自动化技术等，现代技术的应用，优化了生产工具和机床的运转状态，提高了企业的生产效率。对于汽车零部件的组装甚至整车的加工，都要严格按照行业相关标准进行生产。例如，在物料的相互定位过程中，按照高效率、高质量和低能耗的原则，选择高性能机械加工技术和最合适的生产路线[1]。

　　汽车的机械生产过程，需要严格把控污染物的产生和排放。一些先进的生产工艺技术，虽然有着较高的生产效率，但不一定有最好的应用效果，一方面是因其生产材料成本较高，会降低企业的经济效益;另一方面是其容易产生噪音和气体污染，对车间内工作环境造成危害，不利于工作人员的身体健康。要注重防止汽车机械部件焊接过程中有害气体的产生，通常会在焊接前将电弧和空气池分开，在电弧周围形成一层保护气体层。汽车制造过程中，从机械产品设计、生产到之后的维护与回收等环节，都会对自然环境造成一定的影响，在汽车机械制造行业未来可持续发展中，会不断加深对环保理念的践行，保证机械设计与自动化技术的广泛应用不会影响到人们赖以生存的自然环境。

　　在现代汽车机械制作过程中，各零件之间的焊接需求较大，人们不断对焊接工艺进行改进，汽车机械加工过程常用的焊接技术有点焊、MIG 焊、螺柱焊、TIG 焊以及凸焊等，每个焊接工艺都有其优点，也有相应的缺陷。目前，一些新技术开始被应用到汽车的加工制作中，例如，激光焊接技术，以聚焦的激光束作为焊接能源，轰击焊件产生大量热量，将工件熔化，以此进行精密焊接，在微小型零件焊接、车身拼焊以及焊接中开始得到应用。

　　2 机械设计制造与自动化技术重要性

　　2.1 提高生产效率

　　在汽车制造领域中，机械设计与自动化技术有着重要的应用价值，不仅可以直观展现出企业生产效率的提升，还可以实现资源计划配置方案的优化与改进。汽车生产制造过程中，需要对非常多的零部件进行加工生产，针对每个类型的零部件，机械设计与自动化技术都能够选择出效率更高的车间生产模式。生产技术和操作人员能力是影响汽车设计制造效率的主要因素，也是间接影响生产车间环境的重要方面。汽车制造与机械设计自动化技术的融合，可减轻操作人员工作量，提升其工作能力，例如，向车间提供更加合理、准确的设计图纸，明确各项机械设备参数，并能够实时监控汽车的实际生产与制作过程，检测设备是否正常运行，处理系统有无出现异常问题等。因此，机械设计与自动化技术应用下，不仅生产效率是最明显的改变，生产经营模式也能够得到优化，对汽车产品的生产效率和生产质量而言是一种双重保障[2]。

　　2.2 提高制造质量

　　质量的提升一直是制造业不断追求的方向，将机械设计与自动化技术引入汽车制造领域，可提升企业的生产制造质量，并对产品质量进行严格把控，实时监督并全程跟踪车间中机械类产品的现实生产环节，在互联网技术、信息技术、计算机技术等多种技术的帮助下，对生产资源进行合理规划和科学配置。很多汽车制造企业会以机械设计与自动化技术为基础对制造质量这个核心目标的实现进行全局规划与设计，包括设计图纸中不规范之处的处理，质量评价指标的规划，以及客户需求和市场需求的实现等。从企业的技术和管理层面，提高汽车机械类产品的质量，推进企业生产资源的合理规划。一些企业在提产品生产质量的同时，也对设备装置与相应现代化汽车机械零部件之间的适配性进行研究和提升。

　　2.3 节能环保

　　汽车制造领域机械设计与自动化技术的应用，不仅发挥出了其节能环保的应用优势，降低污染物的产出与排放量，还体现出了其对生产过程中众多环境因素与能源因素的分类和整合，有助于汽车制造企业内部生态循环机制的建设。如今，社会和国家对各行业的低碳环保提出更高要求，相关汽车制造企业积极采用机械设计与自动化技术以达到符合绿色工业生产的标准，考察产品需求和设计方案是否满足节能环保的制造工艺需求，加强对企业内部资源和能源的全面管控，及时获取汽车生产车间能源使用情况和车间生产环境数据[3]。

　　2.4 操作更加简便

　　相比于传统技术，自动化技术的应用，很大程度上减轻了操作人员的工作量，简化了生产加工环节，使得人工的操作需求更少、更简便。在以往的汽车生产制造中，人们的劳动量很大，许多生产流程都需要多人配合才能完成，而应用自动化技术后，生产机械和计算机连接，通过向计算机中输入一系列程序，来驱动对应生产设备和流程，技术人员只需要在计算机上进行简单操作，就可实现生产信息的自动化处理、多项功能的自动化执行与机械设备的自动化生产。可见，机械设计与自动化技术的应用，能够大大解放劳动力，使得操作过程更加简便。

　　3 汽车制造领域机械设计与自动化技术应用

　　3.1 汽车制造机械加工技术概述

　　近年来，我国汽车机械制造技术不断创新，加工技术水平不断上升，缩短了与世界先进机械制造水平的差距。目前，汽车制造领域中常见的机械设计与自动化加工技术如图 1 所示。

　　3.2 具体技术应用

　　3.2.1 精密定位技术

　　汽车制造过程中，有很多环节需要使用精密定位技术，以进一步提升加工精度，例如，精密装配、精密齿轮加工、发动接关键零部件的切削加工、精密测量等，可显著提升关键零部件加工技术和设备的操作精度。在零部件的精密生产中，提高机床的生产加工速度，使用超精密研磨技术，能够发挥精密定位技术对零部件表面粗糙问题的解决能力。精密技术也能够用于汽车加工车间控制系统的检测过程中，能够及时发现系统中可能存在的参数错误问题。实际的应用过程中，为确保该技术的应用质量，需要多次校验关键零部件的加工工序是否完整，分析加工精确度是否符合要求。另外，在精密定位技术应用下，需要严格监控和跟踪超精密的研磨技术应用过程，以保证加工之后的汽车机械零部件产品，在外形上符合设计图纸要求，性能上满足技术标准。

　　3.2.2 数控技术

　　数控技术使得传统的机械设备能够实现数字化升级，完成现代化、高标准的加工制造目标。数据信息的收集质量和处理效果是体现数控技术应用可靠性和稳定性的关键，因此，需要对此信息采集和处理效果进行严格监管。数控技术在汽车制造领域中的应用，不仅提高了产品的生产效率，也一定程度上减少了生产过程中资源和能源的浪费。该技术应用下，需要稳步增加对汽车零部件的加工与生产精度，以向汽车制造行业提供更好的加工与制造服务。数控技术能够与多项自动化技术和控制装置充分结合，在工业互联网下，解决汽车制造过程的核心问题，将生产与加工数据信息同步到汽车制造操作中心平台上。在配备数控设备的汽车车间生产过程中，无论是对小的零部件进行加工，还是对汽车整车进行加工，操作人员都需要时刻关注数控设备的散热是否良好，工作环境是否安全，自动化控制系统有无故障问题，定期评估数控技术应用效果[4]。

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　　3.2.3 精密切削技术

　　该技术的应用形式与精密定位技术不完全类似。精密切削技术能够精准对接汽车制造自动化控制系统，也可以充分结合生产过程中的固定技术与系统性能评估框架，并全程跟踪对汽车零器件的切削加工过程，实现对产品切削质量的监督和管理，并不断改进切削类设备加工精准度和稳定性。在汽车机械制造过程中，该技术的积极应用，能对切削装置进行高精度控制，也可有效提升汽车各类型零部件和整车装置的产能和相互之间的协调性。很多汽车制造企业，通常会将该技术与其他多项精密加工技术紧密结合，完善高精度的工艺流程，通过对机械设计图纸中提出的较高精度需求分析，完成高质量切削作业。

　　3.2.4 虚拟化技术

　　在工业互联网模式下，在 CPU、主板芯片、软件和其他交互设备的支持下，能够搭建一个虚拟的网络环境，模拟汽车制造的工作环境。虚拟化技术的应用，可将汽车制造企业的核心内容进行系统化整合，还可以模拟呈现出汽车各类型零部件甚至汽车整体的实际制作效果，在 AR 以及 VR 技术下，模拟测试汽车各项性能，对汽车制造进行系统化管理，并能够及时检测出生产过程中各项技术问题甚至企业的管理问题，促进汽车制作过程中机械设计的科学性。虚拟化技术不仅能够对汽车制造建立三维仿真模型，还可将模型中一系列数据和信息可视化呈现给企业生产车间的工作人员与管理人员，方便人们对生产过程或者各项技术指标的管理和改进，促进企业经济效益的提升。为了有效的解决汽车加工及设计方面的问题，并根据用户需求制定相应的解决方案，可在汽车制造实际生产过程中引用虚拟化设备，该设备的引用充分对加工场景进行的分析和模拟，简单快速的满足了用户需求[5]。

　　3.2.5 集成自动化技术

　　集成自动化技术是对汽车制造各个环节进行分析，并对每个零件不同的加工技术及产生的问题进行记录，该项技术的运用对汽车企业生产效率的提升提供的重要支持。自动化技术在汽车制造领域的广泛应用，大力推动汽车生产行业的发展，促使汽车的使用也愈加普及。随着汽车制造行业生产数量的增加和业务范围的扩大，在实际生产过程中会出现超负荷现象。此时，集成技术的运用可以有效的避免该情况的发生，集成技术在生产过程中具有一定的针对性，并在各种不同的设备上实现高效运行，既保证了生产过程的流畅性，还实现了各设备之间的无缝连接[6]。

　　4 汽车机械制造技术与管理模式创新发展

　　4.1 关键技术的使用与创新

　　4.1.1 激光加工生产技术

　　如今，激光加工技术在汽车制造与生产过程中的应用广泛，该技术是以大功率激光，对汽车机械设备进行加工，其中涉及到控制技术、光学、材料学等多种学科知识，能够显著提升机械类产品的加工精准度。目前，被广泛应用于汽车车身曲面的焊接环节，还有非穿透紧密切割和不等厚板切焊工艺中，但是该技术的高效使用较为困难，还需对此进行更深入的研究和实践，加快激光加工生产技术的开发进程和扩大其实际运用范围，推动汽车制造行业的智能化、自动化发展。

　　4.1.2 自动焊接机器人技术

　　自动焊接机器人技术的出现，进一步提升了机械制造领域自动化水平。在汽车生产过程中，很多零部件需要焊接，因此，焊接技术对汽车生产质量的影响较大，人工焊接无法保证众多零部件的焊接效率和焊接质量，所以，焊接技术的较高稳定性依靠人工难以实现，而自动化技术的应用，使得这一需求得以满足，自动焊接机器人技术能够代替人工生产，完成高质量的焊接，显著降低人工焊接的误差，一定程度上也减轻了人工需求，解放了劳动力。焊接过程中周围环境质量较为恶劣，使用机器代替人工，可避免以往人工长时间处于恶劣焊接环境的弊端。目前，一些中小型汽车制造企业中，还未完全应用到焊接机器人，通常使用的是客户机器人，也能够提升车间的生产效率，节约焊接资源的使用，对于汽车制造企业的绿色可持续发展有一定促进作用。自动化技术与焊接机器人技术的结合使用，能够促进机械制造领域的系统化、自动化与智能化生产，由此可见，该技术在未来汽车制造领域将会发挥重要创新价值[7]。

　　4.2 机械制造管理模式的创新

　　对于汽车制造业来说，不仅生产技术是决定产品质量与科技含量的重要因素，管理模式也有着重要影响。企业要对机械制造类产品的设计与生产过程进行严格管控，以达到产品较高的生产精度。管理模式的不合理，会影响到产品的效率和质量，造成实际制造产品与产品真正需求的较大差距。因此，汽车制造企业管理模式的改进和创新是机械工业必须完成的任务，只有充分结合市场需求，改进管理模式，才能生产出当下社会真正需要的高质量产品。在汽车机械制造管理模式创新中，首先要建立全面的生产管理标准体系，不仅是对产品生产效率和质量的评估，更是起到督促与改进作用，通过指标反馈改进企业的管理模式[8];其次，工人是企业的核心力量，不仅要引进先进技术，也要对企业工人进行技能培训，提高整体技术水平，强化企业团队能力，也要注重加强团队人员之间的交流与合作;最后，可借鉴一些发达国家的汽车机械制造生产管理经验和管理模式，结合企业自身的发展特点与未来发展方向，实现管理模式的不断创新。

　　5 结语

　　综上所述，汽车制造业为了精准的把控汽车制造工艺，大幅度提升生产质量和生产效率，需将自动化技术与机械设计有效的应用其中，促使汽车各部分零件的生产过程更加的自动化、智能化。例如，精密定位技术、数控技术、精密切削技术等多项机械设计与自动化技术在汽车零部件和整车加工过程中的应用，不仅能够实现定制化生产功能，还能够全程跟踪并实时监督汽车机械制造过程，及时检测系统故障和参数异常现象。机械设计与自动化技术实现了机械设备的数字化升级，有助于全面促进汽车机械领域的智能化发展。——论文作者：李小敏 LI Xiao-min曰刘文静 LIU Wen-jing曰周纪生 ZHOU Ji-sheng

　　参考文献

　　[1]吴迅.对汽车制造的机械设计制造及其自动化技术研究[J]. 江西电力职业技术学院学报，2020，33(09)：7-8.

　　[2]王俊雄.机械设计制造及其自动化发展思考[J].南方农机， 2020，51(08)：161.

　　[3]焦轶.机械制造与自动化中的节能设计理念分析[J].能源与节能，2018(05)：66-67.

　　[4]赖光耀，黎芳华.汽车零件机械加工数控技术应用[J].时代汽车，2020(13)：159-160.

　　[5]刘爱志，于霞.智能网联汽车计算平台虚拟化技术研究[J]. 时代汽车，2021(24)：22-23.

　　[6]张生洋，杨双江.自动化技术在汽车机械制造中的应用研究[J].内燃机与配件，2020(23)：177-178.

　　[7]姚海林.汽车制造行业为例探析机械制造创新技术[J].内燃机与配件，2021(03)：168-169.

　　[8]陈宇豪，薛松柏，王博，韩翼龙.汽车轻量化焊接技术发展现状与未来[J].材料导报，2019，33(S2)：431-440.

文章名称：汽车制造领域中机械设计以及自动化技术的应用研究

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