淺析機械加工技術在汽車制造中的運用

楊振明

摘要：隨著我國機械加工技術的發展，尤其是機械制造服務業的快速發展，機械加工技術在汽車制造維修領域中的運用價值日益凸顯。合理運用機械加工技術能夠有效提升汽車制造維修水平，增強汽車安全性能。本文結合實踐調查，以機械加工技術在汽車制造中的應用價值作為切入點，分析機械加工技術在汽車中的運用，最后詳細分析機械加工技術在汽車發動機曲軸具體實踐應用。

關鍵詞：機械加工技術;汽車制造維修;運用;智能化

中圖分類號：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0107-02

0? 引言

隨著我國科技強國戰略的實施，我國機械制造技術已經達到或者領先于世界水平。尤其是工業機器人技術的發展有效的推動了我國智能機械制造加工行業的發展。汽車行業是機械加工技術應用的重要領域，推進機械加工技術創新發展是我國汽車制造業高質量發展的關鍵因素，因此我們要深入推進機械加工技術在汽車領域的創新運用。

1? 機械加工技術在汽車制造中運用的意義

機械加工是我國經濟發展的基礎，隨著我國工業制造技術的不斷發展，機械加工技術在汽車制造維修中的運用具有巨大的價值意義：首先機械加工技術的創新發展有效的提升了汽車制造生產技術的發展。以數控機床技術為例，隨著大數據技術在數控機床中的運用，我國汽車零部件加工的精度越來越精密，質量越來越高，有效的促進了汽車制造水平。例如在數控機床技術的帶動下，我國汽車產業基本實現了流水化作業，大大提高了汽車生產效率;其次機械加工技術推動了汽車制造效率，實現了機器人生產控制化。隨著機械加工技術的發展，尤其是智能制造業的發展，推動了汽車智能制造化的發展。例如通過引入機器人技術后，能夠實現汽車生產的自動化操作，減少了人工勞動量，大大提高了汽車生產的精準度，避免了人工焊接中所存在的漏焊、虛焊問題;最后機械加工技術在汽車制造維修中的運用能夠帶動我國新能源汽車發展。新能源汽車的發展離不開機械制造技術的支撐，機械加工技術的融入能夠促進我國機械制造產業的發展，為新能源汽車注入高科技元素。

2? 機械加工技術在汽車制造中的運用

縱觀汽車制造生產的全過程，在汽車制造生產過程中會應用到大量的機械加工技術。其主要表現為：

2.1 切削技術的運用

切削技術是汽車制造的關鍵，汽車的各種零部件需要通過切削技術實現。尤其是在高精度的汽車制造行業中，切削工序直接關系到汽車零部件的安裝質量。隨著智能加工技術的發展，高速切削技術成為汽車制造的關鍵，通過高性能切削刀實現對發動機、變速器等關鍵部件的加工。其中刀具是完成零部件切削的“牙齒”，其切削性能取決于刀具本身的材料，近些年我國加快了對刀具材料的研究力度。例如現在應用于高速切削刀具中的材料主要包括：超硬材料、高性能硬質合金以及新型陶瓷材料等。但是上述材料仍然存在不少問題，例如超硬刀具雖然具有使用壽命長的特點，但是其強度和韌性卻不足，需要在今后的研究中利用納米技術等對超硬刀具的材料進行優化設計。實踐證明高速切削技術對促進汽車制造具有巨大的作用。以汽車覆蓋件為例，一般汽車車內的覆蓋件需要采取注塑磨具批量生產，但是由于汽車型號不同，需要較多的磨具才能加工出相應的零件。而傳統的切削技術在切削中由于磨具比較薄，因此容易造成精度不準的問題。而高速切削技術則可以實現快速、高效的切削，有效降低低速切削造成的粗精加工問題。

2.2 數控機床的運用

數控機床是汽車制造的基礎，根據統計汽車工業約消費了全社會發展40%的數控車床。可見數控機床技術在汽車制造領域的巨大作用。根據統計汽車生產中的90%以上的零部件需要依靠磨具成型，雖然我國數據機床加工技術取得不錯成效，但是相比國外國家而言還存在一定的差距。尤其是在精準度方面存在一定的距離，導致汽車零件加工的精度不夠強。近些年我國加快數控機床技術的研發力度。例如華中數控針對我國汽車發動機生產線依賴于進口的狀態，與東方設備制造廠合作，針對發動機關鍵零件數控加工的需求，研發了具有高性能數控系統的高精度四軸臥式加工中心，該機床具有以下特點：①高性能。直線軸最大加速度1G，進給速度20m/min，快移60m/min;②高加工精度：定位精度可達5μm，重復定位精度可達3μm，銑削孔圓柱度10μm以內（孔直徑？準100mm）;③高主軸配置：采用PS電主軸，功率為25kW，最高轉速8000r/min;④帶液壓鎖緊轉臺：？準120左右盤銑時，可提高加工效率的同時保證重切精度;⑤頂置刀庫：節省機床占地面積的同時，可提高C-C換刀時間，減小每個工件的加工時間。

2.3 夾具在汽車制造中的運用

在汽車制造中會應用到大量的夾具，例如分總成焊裝夾具、零件安裝夾具等。相對于其他夾具而言焊裝夾具在整個汽車制造中具有巨大的作用。因為焊裝夾具組件型面復雜、精度要求高、設計制造難度大，在夾具使用過程中，如果夾具定位元件發生偏移、定位元件磨損和夾鉗夾緊力不夠等現象，將導致零件扭曲變形，出現定位偏差，引起焊接間隙的變動，最終導致裝配尺寸誤差和構件受力狀態的惡化，直接影響到白車身的精度。所以需要做好夾具的管理：一是對夾具進行定期保養工作;二是對定位元件精度進行檢測;三是對夾具形狀進行精度檢測。

3? 機械加工技術在汽車制造中的具體實踐應用

為了深入分析機械加工技術在汽車制造中的應用，本文以汽車曲軸制造為例。CAD/CAE技術是機械加工技術的重要組成部分。該技術在汽車曲軸加工中具有巨大的應用價值。

3.1 汽車曲軸生產加工技術應用

汽車曲軸是汽車發動機的重要動力傳輸裝置，其在汽車生產中的作用不可忽視。目前采取傳統的數控機床加工模式難以滿足發動機生產技術需求。因此基于機械加工技術的發展，將智能機械加工技術應用到汽車曲軸生產加工中。汽車曲軸主要包括兩種材料：球墨鑄鐵和鋼材。一般出于成本考慮會采取球墨鑄鐵，主要是用于生產主軸頸與連桿軸徑部位。在具體的球墨鑄鐵中需要觀察熔煉的過程，在熔煉完成后需要對曲軸進行精加工。結合大量實踐經驗，在發動機曲軸鑄造的時候需要運用到光譜設備儀器以此對鑄造成本分析分析。比如在鑄造的過程中需要利用擠壓造型法對鑄造氣體排放進行控制，而且還需要運用到自動感應器等設備，以此降低人為干擾鑄造精度的問題。

另外在曲軸主軸頸的磨削作業中，主要采取的是跟蹤磨削法，跟蹤磨削法是以主軸頸中心線為回轉中心，一次裝夾依次完成曲軸連桿頸的磨削加工（也可用于主軸頸磨削），磨削連桿軸頸的實現方式是通過CNC控制砂輪的進給和工件回轉運動兩軸聯動，來完成曲軸加工進給。跟蹤磨削法采用一次裝夾、在一臺數控磨床上依次完成曲軸主軸頸和連桿頸的磨削加工，能有效地減少設備費用，降低加工成本，提高加工精度和生產效率。

3.2 機械制造技術在曲軸制造加工中的具體應用流程

3.2.1 曲軸三維模型設計

隨著機械制造技術的發展，做好前期設計工作至關重要，因此利用CAXA實體設計軟件對曲軸進行三維模型設計，這樣可以從源頭上實現對曲軸質量的控制。在運用CAXA軟件時需要充分考慮曲軸的自身特點，利用軟件系統的“圓柱體”圖素，完成實體模型。具體的設計尺寸見表1所示。

3.2.2 基于ANSYS 對曲軸三維有限元進行分析

對設計模型進行三維有限分析是整個制造環節的重點。在對曲軸進行三維有限分析時需要在實體模型的基礎上，通過有限分析將設計的模型盡可能與汽車制造實際場景相適應。具體的三維有限分析則是需要將設置好的逆模型導入到ANSYS軟件系統中，在分析的時候需要采取分部位分析的策略，實行先整體后部分的原則。例如汽車發動機曲軸包括很多部分，但是連桿軸徑、主軸徑是曲軸的重要組成部位，需要重點對其進行三維有限分析，根據經驗表明一般采取六面體單元分析，因此此種分析方法可以提升計算的精準度。

完成曲軸有限元模型之后，需要通過該模型對曲軸的振動特性進行分析。因為在汽車行駛的過程中曲軸會受到負載等作用而出現周期性的變化，例如會引起共振等問題，這樣會導致曲軸出現疲勞損壞。所以需要對其進行振動參數的檢測。例如可以對機器部件和曲軸結構進行共振檢測。

3.2.3 模擬數控加工

完成上述操作滯后，需要利用CAXA軟件進行模擬數控加工，即將得到的數據輸入到講過參數表中，然后系統就會根據提示拾取加工對象，改變曲面方向后，系統就會自動開始計算，并且生成刀具軌跡，就能夠實現數控加工環節。當然為了保證曲軸生產加工質量，必須要做好關鍵部位的滾壓機床控制。根據調查滾壓力的大小直接關系到滾壓的效果，例如滾壓力大則會導致滾壓的力度超出設定值，而且還容易造成曲軸整體出現變形的問題。由于油缸的壓力是可以變化的，因此可以通過伺服閥對其進行控制，實現脈沖滾壓。當然為了保證滾壓的效果，需要在滾壓的過程中設置警報器，通過設置探頭可以在任意位置對曲軸進行彎曲變形檢測，若變形超差，確定變形方向，通過專家系統控制，使滾壓油缸的力根據變形方向而變化，從而達到校直的目的，一般需19～21kN的校直力。在滾壓加工過程中，為了控制滾壓力的大小，在滾壓臂最易產生變形的位置安裝了一個應變儀，通過滾壓臂受張力產生變形的大小，來監控滾壓力，從而對壓力進行控制。

總之，隨著我國機械加工技術的不斷發展，尤其是工業機器人技術的日益成熟，機械加工技術在汽車制造維修中發揮了巨大作用，有效的推動了我國汽車產業的高質量發展。因此我們要加大機械加工技術創新，將信息技術、電子技術以及物聯網技術等融入到機械制造加工中，以此助力于我國機械制造服務業的發展。當然高等院校也要發揮科研優勢，加強產教融合、開展校企合作，以此為機械加工行業培養優秀的工匠型人才。

參考文獻：

[1]王恬波.機械加工技術在汽車制造維修中的運用探析[J]. 內燃機與配件，2020（11）：126-127.

[2]楊香明.鉗工工藝在汽車維修中的運用與探討[J].南方農機，2019（08）：59-60.

[3]杜鵬，楊藝，席興華.機械加工技術在汽車制造維修中的運用探析[J].時代汽車，2019（20）：74-75.

[4]呂浩民.機械加工技術在汽車發動機曲軸制造中的應用[J]. 中國設備工程，2020（11）：100-101.

[5]姚德生，楊楠，李偉.淺談自動化焊接新技術在機械制造中的應用[J].農家科技（下旬刊），2019（2）：280.

[6]賀洋洋，申琪，郭昌盛，等.汽車發動機曲軸有限元分析及優化設計[J].陜西理工大學學報（自然科學版），2018，34（02）：7-11.