汽车零部件制造装备设计发展趋势
在“2012中国上海国际汽车零部件、制造设备及售后服务展览会”（China Auto Parts and Service Show 2012）会议上上海市经信委装备产业处副处长刘建华先生指出装备制造业的发展对汽车行业的发展有着重要的推动作用。中国汽车工程学会副秘书长韩镭说：“已连续3年居全球新车生产量首位的中国，汽车装备的进口量也是世界第一的，70%以上的关
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键设备仍然需要进口，从某种程度上大大影响了中国汽车产业的自主创新能力。由此可看出，汽车零部件制造装备的开发已经迫在眉睫。
1、常用技术与装备
汽车零部件关键制造技术与装备包括金属精密切削技术、金属精密锻造技术、金属精密
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铸造技术。其他还有测试设备、数控刀具系统、激光加工技术等。
1.1金属切削机床生产线
金属切削机床生产线占全部汽车制造装备数量和金额的一半以上，特别是我国，由于精密锻造技术和设备落后，大部分汽车零部件采用切削方式加工。我国制造轿车零部件的金属切削机床生产线金的70%～80%依赖进口，下面分析几种热点金属切削机床及生产线。 1.1.1第三代少品种大批量制造系统：敏捷柔性自动线（AFTL）
敏捷柔性自动线最大的特点是在满足低成本、高品质的同时,对所加工产品变化的快速[3]
反映。高精度发动机缸体、缸盖、曲轴、变速器壳体加工敏捷柔性自动线（AFTL）90%以上依赖进口。其关键技术包括下列几个方面：
（1） 生产线数字化设计：要求按照精益、敏捷理念，采用协同仿真技术——使用户能够
选择技术，经济优化的方案。
（2） 具有可重构模块的高速加工中心（RMT）：作为新一代加工缸体、缸盖生产线的核心
技术。其特征是：模块化、高速化、干切削。
（3） 在线检测：为实现大批量高生产率条件下的在线精密检测，要求检测设备的分辨率
达1μm，整个测量形貌的测量周期在数十秒以内，测点达到几百万个以上。目前完全依赖进口。
（4） 柔性夹具：柔性夹具设计需要精通零件制造工艺。这是国外企业对我们封锁的核心
技术和盈利的诀窍，也是我国机床企业的软肋。
（5） 物流系统：被视为“第二类生产”，包括自动上下料、工件传输储运、实时工厂物流
系统。将极大提高现代发动机生产的效率和可靠性，为零库存提供可能。
（6） 信息系统：自动线CNC控制系统，其复杂程度不是只控制单个机床可比拟的。世界
上只有少数几家顶级公司有此能力，我国目前空白。
（7） 自动线可靠性技术：需要满足整条自动线工序能力指数Cp k值≥1.67，平均无故障
工作时间MTBF≥3 000h的要求。
1.1.2双主轴双刀塔多轴数控车铣中心/柔性制造单元
带有C 、Y 轴和动力刀头，配备自动上下料装置（含机械手），并在与物料存储与传送及其自动控制集成的条件下，构成柔性制造单元（FMC）。这类设备满足轴类汽车零件“一次装夹完全加工(one on down)”的需要，特别要指出，现代汽车零部件越来越多采用以车代磨工艺，要求数控车床能够进行强力车削。 1.1.3各种数控磨床和专用数控磨床
如高效、高精无心磨床，配有自动上下料装置（含机械手），组成磨削单元。高效、高
精曲轴和凸轮轴数控磨床、十字轴专用数控磨床等几乎全部依靠进口。主要来自德国、意大利、瑞士和日本。
1.1.4模具加工5轴高速床身式/龙门式铣床（加工中心）
这类机床主要特点是速度高、刚性好。其中龙门式加工中心为扩大工艺性能，还具有五面功能，配备有换头机构，以便满足铣、镗、钻工艺对主轴转速不同的要求。全部依靠进口，已经有超过数百台投入运行。主要来自德国、瑞士、日本和意大利。 1.1.5高效专用机床
机床的高效专用性是汽车制造装备的又一大特征。如，汽车齿轮加工，应用高速滚齿机、高速插齿机、高速磨齿机。“高效专用”对机床的基本要求是高刚度、高速度及大功率。一律配备超硬刀具。
1.2精密锻造
轿车重要零件毛坯一直应用锻件，精密锻造接近净成形加工，包括模锻、热精锻、冷精锻（冷挤压）、粉末冶金烧结锻造设备、内高压成形设备等。 1.2.1热精锻
瑞士哈特贝尔(HATEBUR)公司是世界著名的金属热精锻设备的制造厂商,该公司销往中
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国的主要有AMP30、AMP50、AMP50XL和AMP70XL等设备。主要优势有①节省了切料费用。②模具制造精巧,节省材料③生产的零件公差小④锻造过程全自动控制,废品率低⑤可用于生产各种高强度、高硬度零件及合金钢零件。⑥提高了原材料的通用性,⑦提高产品的内在质量。
1.2.2 冷精锻（冷挤压）
冷精锻和传统的加工方法相比，有着不可比拟的优点：较高的材料利用率及生产率，较
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少的加工工时，较好的精度和力学性能。 1.2.3温精锻
温锻技术应用范围广泛，汽车锻件热、温、冷锻件的重量结构比约为90:5:5。我国近年精密温热锻件总产量不足10万t，与德国、日本等国家60:20:20的发展水平差距明显，许多在中国设厂的外资企业的高附加值关键零部件进口。 1.2.4粉末冶金烧结锻造技术
粉末锻造连杆重量精度可达1%，而锻造连杆重量精度2.5%，与常规机加工连杆相比，达到经济批量后，可节约加工费35%。福特公司1992年粉末锻造连杆已达1 000万件。 1.2.5内高压成形技术
内高压成形件质量轻、强度高、零件数量少、焊缝少，是制造空心轻体构件的高新技术，在欧美发展很快。 1.2.6旋压成形技术
旋压成形具有加工精度高、可生产变截面等强度车轮轮辋和轮辐等优点。与低压铸造轮毂工艺相比，旋压轮毂生产工艺，可以在保证轮毂产品机械强度前提下减轻轮毂重量，大幅
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度节省产品原材料材的消耗。
1.3铸造技术
1.3.1铸铁熔炼技术的发展趋势
铸铁熔炼是铸造生产中的重要环节。当前, 铸造生产中的废品约有 50% 与熔炼有关,
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熔炼铁液的成本约占铸件成本的 25% ~30% ,可见,熔炼对铸件量和成本影响很大。铸铁熔炼的发展趋势大致为：大型热风除尘冲天炉+工频保温炉双联熔炼方式仍为主流；电炉熔炼技术开始越来越受到重视，技术也日益成熟，其清洁、环保的优势突出，是今后的发展方向。
1.3.2铸铁材质的发展趋势
（1）灰铸铁：随着大马力柴油机的发展，灰铸铁的牌号在不断提高，HT300已应用于缸体、缸盖的生产，个别产品甚至要求达到HT350。
（2）蠕墨铸铁：用蠕墨铸铁生产高强度的缸体、缸盖有市场、有潜力。蠕墨铸铁强度高、壁薄、减轻重量。耐热疲劳性优良的蠕墨铸铁生产大马力柴油机缸盖，能有效解决缸盖的热疲劳裂纹问题。
（3）球墨铸铁：保安类铸件。此类件对材质要求严格，零铸造缺陷，100%无损检测，如轿车转向节。耐热球铁件采用高硅钼、高镍球铁。主要生产排气管，有非常好的抗高温性能。奥贝球铁以其优异的性能引起人们关注，用于生产高强度曲轴等。
（4）造型和制芯技术发展趋势。造型线以静压造型为主；制芯技术以冷芯技术为主；造型线和制芯技术以引进国外技术为主。
（5）计算机应用技术的发展趋势。计算机仿真模拟、三维建模以及数控技术的应用越来越广泛、实用。
（6）清洁生产、废物再生是发展的趋势。废砂再生技术可以使废砂重复使用，减少废弃物的排放；无毒粘结剂的开发使用可以减少有害气体的排放。
（7）先进铝合金铸造技术。铝合金真空压力铸造、半固态挤压铸造、Cosworth铸造，是国际上新出现的先进铸造技术
1.4焊接技术
一些重大项目和重大装备应用的焊接技术，无论是焊接设备，还是焊接材料，与工业发达国家相比都有很大的差距，严重制约着重大装备的创新和发展，高端焊接技术过多地依赖进口，严重危及国家经济安全。 1.4.1焊接自动化
日本和欧美等国手工焊条产量只占20%以下， 焊接机械化自动化率达80%以上，而国内手工焊用焊条占50%，自动化率为50%。 1.4.2焊接设备
目前，我国的制造企业已经在采用诸如电子束焊接、激光焊接、激光钎焊、激光切割、激光与电弧复合热源焊接、水射流切割、双丝或单丝窄间隙埋弧焊、4丝高速埋弧焊、双丝脉冲气体保护焊、等离子焊接、精细等离子切割、数控切割系统、机器人焊接系统、焊接柔性生产线、STT焊接电源、变极性焊接电源和全数字化焊接电源等等技术或设备。甚至目前
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在国际上比较热门的搅拌摩擦焊技术，也正准备应用到产品的生产。国内的焊接技术与国外相比还存在着以下的不足：
（1）焊机控制数字化。全数字化控制技术大大提高焊机的控制精度、焊机产品的一致性和可靠性，同时也大大简化了控制技术的升级。而国内的焊接电源，仍然以模拟控制技术为主，导致市场的认可度不高。
（2）工艺控制智能化。国外进口焊接电源大都以免费或选配的方式提供了焊接专家系统，允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件就可自动生成焊接工艺。而国内焊接电源厂家在焊接工艺的研究和积累工作还十分有限，难以提供成熟可靠的焊接工艺支持。 （3）系统集成网络化。国外焊接设备大都提供了现场总线接口，而且可控参数丰富，焊接工艺控制更加方便，而国内的自动化焊接系统普遍处于继电器开关量编组控制的水平，各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限，难以实现复杂的焊接工艺协调控制。
（4）自动化。机器人焊接装备技术在欧美、日本等技术发达国家，自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍，已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。在我国，少部分为国内焊接装备企业开发的自主知识产权设备，一部分由国内或合资、独资企业提供