汽车零部件加工中的智能化应用技术

周勇刚 洪 洲

（安徽省小小科技股份有限公司，安徽 宣城 245300）

0 引言

智能化技术发展的脚步已经在各个领域，并成为提高生产质量及效率的必要工具。各界学者对于智能化技术的研究逐渐深入，并从理论研究转变为具体应用的实践研究，对于解决汽车零部件加工技术问题具有重要的意义。

1 汽车零部件加工行业发展现状

当前，我国汽车零部件行业存在小、零、散、乱的局面，并且多集中在低端产品领域，产能过剩和恶性价格竞争明显，普遍存在着较大的生产压力。我国汽车行业正朝向“电子化、轻量化、集成化、新能源化”趋势发展，汽车零部件行业也需要与时俱进，加大科研力度，首先突破零部件加工质量与效率的限制，积极引入了先进的智能化技术，改善加工流程，优化加工工艺，在坚持质量与安全性的基本原则上求发展[1]。

2 汽车零部件加工中应用智能化技术的必要性

2.1 精密加工生产的必要条件

由于零部件加工精度受到多种因素的影响，一旦在精密度控制中存在漏洞，会影响零部件加工的质量[2]。因此，需要应用智能化技术对加工质量进行全面控制，例如应用刀库刀具折断自动检测技术，当刀具使用完回到刀库后，相关的设备会对刀具的性能进行全面检查，一旦发现刀具有折断的风险，就会自动报警，提醒刀库管理人员及时更换刀具，避免在加工生产中引发安全事故。

2.2 高效加工生产的必然选择

随着汽车零部件市场需求量的增加，零部件加工企业亟需提高加工生产的效率。目前，零部件生产已经进入机械化时代，各企业也积极引进先进的机床设备，能够显著提高加工生产效率，满足自动化生产的需求。当前智能化程度较高的机床为高速数控机床，相对于传统的机床来说，生产速度更快、加工精度更高，能够连入企业的智能化管理系统，实现汽车零部件加工系统化、平台化、集中化管理，还能够有效降低人力成本，提高经济效益。

2.3 行业转型的必经之路

实现技术与产品的系统化组合以及产品延伸的多样化布局是汽车零部件行业船型升级的内生动力。不同零部件加工需要不同的工序及工艺，为了能够实现多生产线的并驾齐驱，汽车零部件加工企业需要应用智能化技术，整合多条生产线，保证多元化产品的加工生产效率及质量[3]。

3 汽车零部件加工中智能化技术的应用形式

3.1 汽车零部件加工设备的智能化应用技术

PLC 即可编程控制器，作为一种新型的工业自动化控制技术，是计算机、通信、自动控制等前沿颠覆性科技与传统顺序控制器融合的产物，其主要作用为取代并优化传统的继电器、执行逻辑等顺序控制功能，建立一种具有柔性特征的远程自动化控制网络及系统，具有极强的适应性、便捷性、抗干扰性、稳定性和高效性。其与变频控制技术结合能够智能化调节电动机等设备的运行速度，以达到减少设备能耗的成本控制、节能减排目标。以汽车零部件加工生产中物料传送辊道系统为例，PLC 技术的实现需要依赖软硬件设备，硬件设备主要包括电源、微处理器CPU及存储器、输入及输出组件等（具体结构框架如图1 所示）。

图1 PLC 结构框架图

在该系统中，电子皮带秤计量振动给料机传输的物料重量，PLC 接收现场的称重信号以及下料变频器的速度信号，经过处理后转化为瞬时物料量；其次，将瞬时物料量由工业以太网传输给PLC 上位机，PLC 同时以程序计算出理论下料量，经过AO 模块进行转化，以电流信号传送给下料变频器。最后，变频器调节振动给料机的转速，当流量增大时，降低振动给料机的转速，反之提高振动给料机的转速，从而使物料的流量和阶段累计量均保持在设定范围内。

3.2 汽车零部件加工过程中的智能化应用技术

桁架式机械手具建立在如图1 所示的X，Y，Z三坐标系统基础上，通过控制器分析、处理、判断输入信号，对各个输出件，如图2 中的蓄能器、真空泵、行走齿轮、提升梁、提升伺服电机和移动板等下达指令，完成X，Y，Z三轴之间的协同运动，从而实现汽车零部件加工的全自动作业流程。其具有结构简单实用、投资维护成本低的特点。这些自动化的生产线或生产单元极大地节约了投入，并保证了产品的生产节拍和质量稳定一致性。同时，自动化的物流及检测，也将从材料毛坯到加工成品全过程的信息数据，进行自动记录，反馈到管理软件，为整个系统的优化和判断以及下一步的计划指令提供了信息依据。

图2 桁架式机械手具

3.3 加工设备之间的智能化应用技术

物联网技术是指按照一定的通信协议，将汽车零部件加工生产的设备、人员以及工件连接入互联网，通过传感设备，实现信息的交互。在物联网技术的支撑下，可以通过网络对人员、设备进行定位，对各个环节进行跟踪式管理，继而构建人与人，物与物，人与物的智能化设备管理网络结构，以实现实时加工环境的感知，监测和控制，设备的工作条件以及人员安全信息。

图3 是基于物联网技术的智能车间生态系统管理平台，整合了汽车零部件加工企业三大核心业务：原料采购、加工生产、标准化零部件供货。其中，原材料采购模块运用大数据分析及挖掘对比供货商原材料价格、质量等要素，以智能分析支持供货商的筛选；加工生产模块利用芯片/传感器实时获取生产信息，动态化跟踪监测生产质量。同时构建CPS 系统（信息物理系统），将所获取的数据上传至上位机，上位机基于多元智能化算法下达控制指令，已调整机械设备运行参数。此外，运用3D扫描及打印技术制作零部件模具，所运用的先进材料纳米技术、机器人/智能机床可穿戴技术、自动车辆/轨道车辆/吊车能够提高零部件加工生产自动化、智能化程度，并严格控制资源的利用率，有助于实现汽车零部件加工生产的可持续发展；标准化零部件供货模块与市场接轨，运用智能物流技术满足客户多元化的需求，不仅支持客户的大小批量制定，还支持客户的个性化单品定置，使汽车零部件加工产品覆盖面更为广泛。

图3 基于物联网技术的职能车间生态系统管理平台

4 结语

相对于传统的自动化技术，智能化技术拥有类似于人脑的非线性“思维”，能够智能化地应对多种加工生产问题，还具备自学习能力及自适应能力，通过存储加工工艺、加工技术，自动优化加工生产流程，能够有效降低成本，提高生产效率及质量。由于智能化技术的应用需要软件及硬件的支撑，前期投入的成本较多，为此，各汽车零部件加工企业需要根据实际生产需求，灵活地运用智能化技术。