机械自动化在汽车制造中的应用分析

位腾飞 夏 涛 岳亚洲

（郑州大学机械与动力工程学院，河南 郑州 450001）

工业4.0时代下，汽车制造企业智能化、网络化的发展都需要依赖于机械自动化这一核心技术。汽车制造行业的可持续发展，必须持续探索机械自动化技术应用水平的提升。

1 机械自动化与汽车制造关系

在传统汽车产品制造的工序中，纯人工的劳力作业占据着极大的比重，这使得汽车产品的整体性能提升受到了较大的抑制，同时，纯人工作业的效率也很难适应汽车行业营销推广的发展需求。机械自动化技术的应用与数十年的沉淀，大大突破了这一困局。可以说，机械自动化与汽车制造存在着相互促进、不可分割的必然关联。一方面，任何技术的应用与进步，都需要搭建在生产实践实际需求的基础之上，机械自动化技术的引入，显然传统制造模式落后于生产需求所产生的必然结果；另一方面，机械自动化技术是否先进，其价值衡量的体现就是制造业领域是否获得了实际的成效，因此汽车制造产业的发展，也为机械自动化技术的持续更新提供着实际经验。

2 汽车制造中机械自动化的发展趋势

1）发展微型化。大宗设备的应用一直以来都是制造业的特点之一，对于汽车制造产业来说更是如此。大量大体积、高重量的设备在移动、安装过程中存在着一定的困难，这也意味着其检修过程可能面临更多的阻碍。因此，探寻自动化设备微型化的发展非常必要。未来汽车制造企业要结合生产过程中各个构件的具体生产情况，实现生产线的细化查分，确定更加适宜的设备体积与变动要素，综合利用微电子系统等现代自动化系统，在控制设备体积与重量的同时，强化自动化生产与操作水平。2）发展环保化。受历史条件的影响，我国在较长的一段时间内曾采用了以牺牲资源环境作为代价换取经济效益的发展模式，这一情况在汽车制造这一传统重工业中也较为突出。特别值得注意的是，近年来获得广泛市场认同的本土车企基本都在新能源等环保类产品开发上有所建树，这更要求其要始终保持环保化的发展方向。机械自动化设备的应用过程中，不可避免地会产生一定的噪声、气体排放等污染，这些污染问题直接影响着生产车间的整体状态，更是对生态环境造成不可逆转的影响。因此，在机械自动化技术的未来发展中，通过增设处理程序、加装污染处理设备等方式最大程度抑制环境问题的出现，是一个必然的趋势。3）发展智能化。智能化本身就是自动化技术发展到一定程度所拥有的特点，通过各类自动化技术同各类先进硬件设备的融合，实现对自动化机械功能的延伸，可以建立起完善的制造结构体系，使得汽车制造流程更加规范系统，有效保障生产质量与效率，这也是智能化发展趋势的核心所在。智能化制造可以实现设计程序与机械生产的无缝对接，其高度发达的情况下，“无人工厂”也将成为可能，这都是我国汽车制造企业必须把握的基本趋势。

3 汽车制造领域机械自动化的应用现状

1）集成自动化技术应用广泛。集成化本身就是自动化技术的突出特点，集成自动化技术也是机械自动化技术中应用最为广泛的一项基础性技术。该技术可以实现各个系统单元的功能集成，从而实现高度的自动化管理。具体到汽车制造领域而言，该技术引用的基本思路为：通过系统结构的适度改造，提高各部件的契合性，降低接口设计量，实现控制上的逻辑连续性。2）汽车组装自动化程度在提升。对于汽车制造企业来说，构件的有效组装是其生产出完整汽车产品的必要环节，也是生产流水线中最为关键的一部分。在传统的工作模式中，主要以人工操控辅之以简单设备加以完成，该种模式的生产时间因操作者的熟练程度而不尽相同，生产效率被压缩在较低的范围之内，同时不可忽视的是，人为操作所产生的技术误差极有可能埋下较大的产品质量隐患。在引入机械自动化技术以来，组装环节的自动化程度得到了较大的提升，且这种提升是一个持续性的过程，其与自动化技术本身的改进与创新存在着正向的关联。3）工业控制系统的安全自动化全面优化。在汽车制造的工业系统中，有相当一部分的工序存在着一定的危险性，最具代表性的例子就是冲压车间。机械自动化技术的引入，大大实现了冲压车间的安全自动化控制。一方面，设置了自动化的安全防护门，只有在压机完全停机后，系统才会允许操作人员活动，从而将其隔绝在了危险区域之外；另一方面，设置自动化的急停装置，如果因操作不当造成装置自启动，则可以通过自动急停加以实时调整，有效遏制人员安全事故。

4 汽车制造中机械自动化的应用优势

1）提高效率，降低成本。机械自动化最直观的特点就是其利用自动化技术，将传统意义上的人员操作从单一的制造程序中解放出来，使得部分生产过程可以完全由机械自动完成，这也就意味着生产效率将大幅提高，同时，人为操作不可避免地会存在一定的生产偏差，而自动化技术则可以通过集成控制将这些误差控制在合理的范围之内，提高了汽车制造企业的制造水平。2）安全生产程度提升。对于汽车制造企业来说，安全第一始终是其生产过程中必须坚持的原则，生产安全程度的高低，不仅直接影响着设备的工作效率，也深刻影响着企业的整体形象。汽车制造车间机械自动化系统的建设，可以大大提高各工序的稳定性，特别是可以极大地消除危险工序的生产隐患。在生产过程中，一些微小隐患可以由现场操作人员检查后针对性处理，避免过度误工；而如果隐患较大，则可以将必要信息通过自动化控制系统反馈至总控中心，中心收集信息后对其实际情况进行判断，给予处理指令，这大大抑制了安全事故的危害性。3）生产设备管理的强化。汽车制造是一项极为复杂的系统工程，其生产过程中需要依托于大量的大宗设备，设备的状态直接影响生产的效率与构件成品的质量水平。因此，一直以来，设备的管控都是汽车制造企业乃至制造业全领域工作的重中之重。设备管控主要是采用常态化的维护与检修机制，判断设备状态是否正常，并进行定期的保养工作，以期提高设备使用寿命。机械自动化技术的应用，不仅直接引入了大量的自动化设备，还带来了全新的自动化设备管理模式。制造企业可以针对各类自动化设备的性能状态，组织设备管理人员进行集中学习，同时设置针对性的检修程序，从而确保设备问题可以第一时间被发现，克服定期检修可能存在的时间“空档”，又能通过规范化的操作程序降低工作人员个体因素所产生的消极影响，实现设备管理的强效联动。

压缩韧性指标是反映材料抗压强度及延性的一个综合性能指标。图7为橡胶粉掺量10% 的RPE-H-1试件受压全过程曲线及压缩韧性计算示意图。曲线结果表明，弹性段终点约为峰值荷载的75%，即0.75Fmax。压缩韧性指数I5、I10、I30计算方法参照《钢纤维混凝土标准》[16]，结果见图8。

5 结束语

综上所述，随着社会生活水平的提高，社会汽车需求量不断扩大，在对汽车产品的安全性、舒适性等提出更高要求的同时，也要求汽车制造企业要加强技术创新，其中，最为关键的便是机械自动化技术。但同时，受历史发展条件的影响，我国很多汽车制造企业与国际先进水平相比仍然存在着较大的差距，只有继续加深对机械自动化技术的研究，把握机械自动化技术的发展大势，才能抢占新一轮工业分工的高地，带动我国汽车制造行业核心竞争水平的提升。