数控技术在汽车底盘生产中的应用

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随着数控技术的不断发展和应用领域的不断扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用。在汽车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，汽车底盘作为汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的综合性能，而且多品种加工是汽车底盘必须解决的重点问题之一。
　　一、数控技术的概述
　　数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术。数控技术是实现制造过程自动化的基础，是自动化柔性系统的核心，是现代集成制造系统的重要组成部分。数控技术把机械装备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新水平，使传统的制造业发生了极其深刻的变化。
　　(一)数控技术的发展历程
　　在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。数控技术从诞生至今，前后经历了五个发展阶段。即电子管数控、晶体管数控、中小规模IC数控、小型计算机数控、微处理器数控。目前数控系统的发展进入了一个良性的发展模式，即主板以超大集成电路板为主，处理器以单片机或PLC为主，控制核心单元以PC机专业软件系统为主的发展模式。
　　(二)数控技术的特点
　　1.能高质最地完成一般机床难以完成的复杂零件和曲面形状的加工;
　　2.能方便地改变加工工艺参数(如切削用量)，因而利于换批加工和新产品的研制：
　　3.可实现一次装夹工件完成多道工序加工，从而确保高质量的加工精度的同时又减少了辅助时间;
　　4.采用模块化标准工具，既减少了换刀和安装时间，又提高了工具标准化程度和工具的管理水平;
　　5.便于实现计算机辅助制造。
　　随着计算机技术的发展和微处理器的采用，数控技术得到了飞速发展和广泛的应用，尤其是在汽车底盘生产过程中最为显著。
　　二、数控技术在汽车底盘生产中的应用
　　数控技术被引入汽车工业后，迅速得到推广并不断创新，使汽车制造技术进入新纪元。2O世纪80年代末，为了解决产品的变型生产和便于更换品种，柔性生产技术被引进了汽车生产。由高速加工中心组成的柔性自动线(FlexibleTransferLine，FTL)，使汽车大批量生产方式发生了意义深远的革命，又推动了制造业从数量时代进入多样化时代。同时，以单轴加工中心组成的柔性自动线代替由多轴组合专用机床组成的传统自动线，必须克服高柔性和低效率的矛盾，这就使得高加减速度成为汽车用高速机床的第一特征。汽车工业近20年发展尤为迅猛。在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，又接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念。实现了多品种、中小批量的高效生产。数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。
　　汽车底盘是支撑，安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶的重要汽车部件。由于不同车型底盘上的配置不同而使得底盘纵梁的形状、尺寸及孔的数量、大小及分布亦会不同，因此车型的多样化以及发动机等核心零部件的更新换代等变化都对底盘厂家产生影响。
　　(一)纵梁数控冲孔生产线
　　直到20世纪8O年代中期，大批量生产的专业制造厂家主要还是靠大吨位压力机一次冲压成形。这种大型压力机的投资巨大，而针对一种车形的一套)中压成型模具从设计到生产，周期很长，一般要半年以上，制造成本也很昂贵，在新车型的试制过程中会大大增加产品开发的成本和风险。而中小型汽车生产厂家就只能靠使用摇臂钻床划线靠模来完成，不仅劳动生产率低，而且精度差，劳动强度极大。激烈的市场竞争，又寸汽车底盘生产设备提出了更高的要求，于是，一种新型高精度、高效率的纵梁数控加工设备应运而生，这就是汽车纵梁数控冲孔生产线。
　　汽车纵梁数控冲孔生产线是一种数控自动化、柔性化的生产制造设备，它是集机械制造、数控技术、光电技术、通信技术、液压控制技术、气动控制技术于一体的综合加工设备，通过应用计算机控制技术、微电子技术、自动编程技术和远程监控技术以及精密制造技术，使整个生产过程达到高效率、高精度的自动化生产。大大降低了劳动强度，是既能实现大批量生产又能对多品种小批量的汽车纵梁进行柔性化生产的数控生产线。
　　由于汽车工业的快速发展，竞争的不断加剧，我国的汽车生产厂家过去的生产方式也已远远不能满足现在的市场需求。我国在2O世纪90年代后期引进了两条数控纵梁)中孔生产线，一条是二汽集团车架厂引进的德国Rasikin公司生产的第一条也是最后一条数控纵梁平板)中孔生产线，另一条是江淮汽车厂引进的意大利FTCEP公司生产的数控纵梁平板冲孔生产线。虽然现在看起来这些生产线在某些方面技术并不是十分成熟，但这两条生产线技术的引进还是为企业带来了很好的经济效益，也为我国汽车纵梁的生产提供了新的工艺思路。由于我国汽车工业起步比较晚，各企业的生产技术水平参差不齐，对汽车纵梁数控冲孔生产线的要求也各不相同，因此迄今为止，为满足不同用户的需求，汽车纵梁数控生产线就目前应用情况大致可分为平板冲和U形槽梁冲两大类，而平板冲又可依照主机床身结构分为开式床身和闭式床身两种，按照模具结构来分有转塔式模具库和直列式模具库两种。
　　(二)焊接机器人
　　随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动弧焊机器人工作站，从6O年代开始用于生产以来，其技术己日益成熟。
　　1.优点：
　　(1)稳定和提高焊接质量;
　　(2)提高劳动生产率;
　　(3)改善工人劳动强度，可在有害环境下工作;
　　(4)降低了对工人操作技术的要求;
　　(5)缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。
　　因此，在汽车底盘生产中己得到了广泛的应用。
　　2.焊接机器人的组成
　　焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。
　　3.焊接机器人工作站
　　如果工件在整个焊接过程中无需变位，就可以用夹具把工件定位在工作台面上，这种系统既是最简单不过的了。但在实际生产中。更多的工件在焊接时需要变位，使焊缝处在较好的位置(姿态)下焊接。
　　4.焊接机器人在汽车底盘生产中的应用
　　焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量。因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司最近推出一种高度低的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮JJ\的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。天津博信生产的赛佛、SUV、皮卡、等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等汽车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5-4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境。
　　(三)加工中心
　　随着现代数控加工技术的迅猛发展，加工中心的广泛应用不仅能够有效提高零部件的加工精度和产品一致性，而且通过工装、刀具的配置和程序控制，可以实现在一条生产线上进行多品种产品的柔性生产.有效提高生产效率，降低生产成本。目前，各种大型、中型、小型，单主轴或双主轴，从手工上下料单托盘式到柔性制造单元的多托盘式高速加工中心在汽车底盘生产中己得到较广泛的应用。
　　根据产品产量及用户的需求，高速加工中心生产线可以布置成串联式(工序分散)、并联式(工序集中)和混合式。目前在汽车底盘生产线中混合式的布置应用最广可以得到最佳生产效率，保持足够的柔性和可靠性，并有利于分期上批量时的生产线布置。由高速加工中心为主构成的生产线具有如下的特点：
　　1.根据产量需求及投资到位程度，易于实现工程分步实施，逐步扩展设备。
　　2.变更生产品种时不须大规模调整和更新设备。一次投资建成的生产线，不但可以满足现在市场的需求。也可满足未来市场对新产品的生产需求。
　　3.由于其高的切削速度、高的进给速度及短的换刀等辅助时间，因而生产效率高。
　　随着我国汽车工业的高速发展及当前汽车市场多变的特点，每个汽车制造厂只有生产高质量、低成本、多样化的汽车产品，才能在汽车市场上处在主动和有利的地位。加工中心的出现与发展，为我国汽车工业尤其是汽车底盘的生产提供了一种经济可行高效的解决方案。
　　三、结论
　　数控技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并己成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命'NE的变化。
　　汽车工业在快速发展的过程中，汽车底盘的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车底盘生产中己得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车底盘加工已经离不开数控加工技术的应用了。