汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配技術(shù)分析

盧昌云

摘 要：隨著我國加強(qiáng)了國產(chǎn)汽車的研發(fā)力度，我國自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車不斷增多。但是與國外汽車生產(chǎn)技術(shù)相比較，國產(chǎn)技術(shù)水平仍比較低，這其中的差距主要體現(xiàn)在汽車變速箱和發(fā)動機(jī)技術(shù)上。國產(chǎn)汽車受到進(jìn)口汽車變速箱生產(chǎn)技術(shù)的影響，逐漸傾向于使用新技術(shù)，朝著性能優(yōu)化和簡單化的方向發(fā)展。當(dāng)前，我國汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配技術(shù)有了很大程度的提升，為廣大客戶提供性能優(yōu)良、安全可靠的汽車。

關(guān)鍵詞：汽車 發(fā)動機(jī) 變速箱 自動化裝配技術(shù)

Analysis of Automated Assembly Technology of Automobile Engine and Gearbox

Lu Changyun

Abstract：As China has strengthened the research and development of domestically-made automobiles， the number of automobiles with independent intellectual property rights has been increasing. However， compared with foreign automobile production technology， the level of domestic technology is still relatively low， and the gap is mainly reflected in automobile gearbox and engine technology. Influenced by the production technology of imported automobile gearboxes， domestic automobiles gradually tend to use new technologies and develop in the direction of performance optimization and simplification. At present， China's automobile engine and gearbox automatic assembly technology has been greatly improved， providing customers with high-performance， safe and reliable automobiles.

Key words：automobile， engine， gearbox， automated assembly technology

從當(dāng)前我國國產(chǎn)汽車的研發(fā)情況來看，雖然取得了一定成績，但是起步時間較晚，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展還很不成熟，尤其是缺乏核心技術(shù)和自主研發(fā)技術(shù)，特別是在發(fā)動機(jī)以及變速箱上面，仍然需要依靠國外的技術(shù)。

1 汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配技術(shù)應(yīng)用思路

汽車發(fā)動機(jī)和變速箱就像是一個以裝配為核心的生產(chǎn)線路，在生產(chǎn)現(xiàn)場需要大量的人力參與。在裝配產(chǎn)品上，生產(chǎn)現(xiàn)場可能存在不良率的問題，而這些不良產(chǎn)品大部分是由于裝配工作人員的失誤造成的，其主要的因素是由于汽車設(shè)計過程中并未考慮到人工對汽車裝配生產(chǎn)帶來的影響，導(dǎo)致汽車發(fā)動機(jī)和變速箱在裝配中經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，進(jìn)而出現(xiàn)產(chǎn)品不良的問題。因此，為了解決裝配錯誤的問題，在開發(fā)產(chǎn)品之處或者是變更汽車設(shè)計的時候，汽車供應(yīng)商通常會首先制作一個實(shí)體的原型，測試產(chǎn)品的各項(xiàng)機(jī)能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，這樣客戶還可以根據(jù)實(shí)體原型確認(rèn)產(chǎn)品的質(zhì)量，是否符合自己的使用要求。如果發(fā)現(xiàn)問題，可以要求供應(yīng)商進(jìn)行修改或者是變更設(shè)計，一直到確認(rèn)沒有錯誤之后，才可以進(jìn)行產(chǎn)品的大量生產(chǎn)。生產(chǎn)實(shí)體是需要花費(fèi)大量的時間和精力的，如果還停留在設(shè)計變更階段，通過開發(fā)汽車試題原型為汽車裝配工作人員做設(shè)計評估，從而進(jìn)一步改善產(chǎn)品。但是這種方式需要耗費(fèi)大量的成本，周期也比較長。對于汽車制造商來說，并不具備可行性。因此，結(jié)合自動化虛擬實(shí)境技術(shù)，以虛擬模型的方式代替原先的實(shí)體原型，不僅降低經(jīng)濟(jì)成本，而且還可以縮短周期。這里所指的自動虛擬實(shí)境技術(shù)是借助計算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建一個3D環(huán)境，創(chuàng)建虛擬模型，人們可以在電腦上隨意瀏覽。在這其中還包括許多硬件設(shè)備，這些設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)虛擬場景與現(xiàn)實(shí)場景的良好互動，給人以視覺、聽覺和觸覺的感受，給人們以身臨其境的感覺。而自動化裝配系統(tǒng)主要分為自動化虛擬實(shí)境和VB應(yīng)用程序界面。自動化虛擬實(shí)境技術(shù)可以展現(xiàn)虛擬原型，在虛擬環(huán)境中與使用人員互動。VB應(yīng)用程序可以連接汽車自動虛擬實(shí)境和操作人員信息的傳遞與獲取。

2 汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配技術(shù)組成

汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動裝配是由自動工藝和半自動工藝、手動安裝、現(xiàn)代信息管理等多項(xiàng)工作內(nèi)容組成的，汽車發(fā)動機(jī)和變速箱設(shè)備技術(shù)主要分為電氣自動化以及機(jī)械等多種技術(shù)。而汽車發(fā)動機(jī)和變速箱的自動裝配流程主要分為裝配、檢測等部分。其中裝配技術(shù)主要分為選配技術(shù)、壓裝技術(shù)以及拆解技術(shù)等。汽車裝配工作人員在進(jìn)行裝配工作的時候，一定喲保證安裝技術(shù)準(zhǔn)確，一旦出現(xiàn)絲毫的誤差就會影響汽車發(fā)動機(jī)和變速機(jī)的安裝效率，甚至?xí)霈F(xiàn)更為嚴(yán)重的質(zhì)量問題。因此，在裝配汽車發(fā)動機(jī)以及變速箱的過程中，出現(xiàn)半成品和廢品的情況常有發(fā)生。因此，為了避免在汽車裝配中出現(xiàn)問題，汽車監(jiān)測防糾錯技術(shù)和泄漏監(jiān)測技術(shù)，為及時檢測和修復(fù)發(fā)動機(jī)以及變速箱提供便利。同時，為了加速汽車發(fā)動機(jī)以及變速箱的裝配效率，使得裝配產(chǎn)品流通更快，可以使用桁架機(jī)械技術(shù)，提高物流運(yùn)輸效率。

3 汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配關(guān)鍵技術(shù)

3.1 發(fā)動機(jī)與變速自動化裝配核心技術(shù)

當(dāng)前，我們的汽車生產(chǎn)十分注重新汽車的裝備。為了提高汽車的質(zhì)量，對汽車的自動化裝配提出了更高的要求，生產(chǎn)目標(biāo)也相應(yīng)提高。為了改善汽車生產(chǎn)裝配線，所有的線路都帶有特有的功能。除此之外，汽車生產(chǎn)線還傾向于向現(xiàn)代化和信息化發(fā)展。當(dāng)前，汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動裝配核心技術(shù)主要有直角型、垂直型等關(guān)節(jié)機(jī)器人，利用效率比較高。關(guān)節(jié)機(jī)器人靈活性較強(qiáng)，速度較快，其造型并不受空間額影響。除了直角和垂直型的關(guān)節(jié)機(jī)器人之外，目前已經(jīng)生產(chǎn)出雙臂自動裝配機(jī)器人，其可以執(zhí)行比傳統(tǒng)單臂機(jī)器人更加高級和復(fù)雜的裝配行為，并起到規(guī)劃武器軌跡、調(diào)整和控制裝配力量的作用。根據(jù)機(jī)器人單臂和雙臂的具體情況，運(yùn)輸距離可以達(dá)到10米以上，經(jīng)過不斷的優(yōu)化，雙臂機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入到生產(chǎn)研發(fā)階段，一些西方國家也逐漸加強(qiáng)了機(jī)器人在汽車自動裝配中的研究，并側(cè)重于分析機(jī)器人的裝配功能。目前，變節(jié)機(jī)器人已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)自更換套筒、改變軸距等，尤其是在汽車的不同平面和組件上可以實(shí)現(xiàn)高效操作，從而充分保證系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

而汽車發(fā)動機(jī)工藝檢測內(nèi)容較為繁瑣，主要包括閥門爆震試驗(yàn)以及扭矩檢測等。雖然在線模式的檢查主要分為在線標(biāo)簽定義以及交通監(jiān)測，并發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)汽車在生產(chǎn)過程中的一些模擬虛擬數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)，并看看其是否完全匹配，并在此基礎(chǔ)上開展性能試驗(yàn)，比如噴嘴性能試驗(yàn)，可以顯著降低發(fā)動機(jī)在冷態(tài)狀態(tài)之下的熱態(tài)試驗(yàn)比值，減少設(shè)備的使用頻率，達(dá)到節(jié)約能源資源的目的。而關(guān)于總線控制技術(shù)，這種技術(shù)是目前世界上使用最為頻繁的控制形式，在電氣設(shè)備中，以數(shù)據(jù)采集和輸出板等形式連接電氣元件，并完成本地設(shè)備。

3.2 自動啟停系統(tǒng)

在汽車制造中自動啟停系統(tǒng)就是自動控制引擎啟動和停止的系統(tǒng)，這主要取決于汽車的行使?fàn)顟B(tài)。比如當(dāng)汽車處于等待的狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)就會停止轉(zhuǎn)動。而當(dāng)車輛重新開始啟動，自動啟停系統(tǒng)就會原作，從而保證車輛以及駕駛?cè)藛T不會受到駕駛習(xí)慣的影響。如果汽車啟動引擎系統(tǒng)，自動啟停裝置就會獲取汽車的相關(guān)信息，由駕駛?cè)藳Q定是否停止或者啟動。因此，未來汽車發(fā)動機(jī)發(fā)展的主要方向?qū)⑹亲詣雨P(guān)閉和重新啟動等。根據(jù)傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)的運(yùn)作原理，其借助計算機(jī)技術(shù)獲得發(fā)動機(jī)工作條件，根據(jù)攝像機(jī)的位置控制汽油的噴射。但是，由于距離的作用，燃油噴嘴需要將油噴射到燃燒室之中，等到汽油與空氣充分混合，就會影響汽車閥門的開關(guān)，并附著在汽車的管壁上面。因此，可以將燃油噴嘴直接注入到汽車汽缸當(dāng)中，汽缸之內(nèi)的發(fā)動機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)技術(shù)類似，通過活塞泵提供的壓以，將汽油直接供給給電磁噴射器。此外，使用計算機(jī)噴射器控制水平較高，可以在很大程度上節(jié)約燃料，提高發(fā)動機(jī)的性能。一旦汽車發(fā)動機(jī)處于低負(fù)荷條件下，分段溫度計就會發(fā)揮作用。一般情況下，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)的溫度升到1050度的時候，溫度計就會發(fā)揮作用，從而陷入到發(fā)動循環(huán)當(dāng)中。

3.3 桁架機(jī)械手技術(shù)

桁架機(jī)械手技術(shù)的應(yīng)用可以使得汽車裝配的搬運(yùn)工序效率更高，以高精度的方式加快物體運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)汽車自動裝配的工作環(huán)境和裝配需要，桁架機(jī)械手技術(shù)主要分為單臂、單臂。對于短途的搬運(yùn)距離可以人為的調(diào)整裝配方式，將桁架機(jī)械手設(shè)置為十幾米和幾十米的距離。同時，為了保護(hù)搬運(yùn)線路，有時候需要采取一定的保護(hù)措施，在保護(hù)設(shè)施之下設(shè)置相應(yīng)的物流運(yùn)輸通道，保證汽車自動關(guān)機(jī)裝配的定位精確度，最大限度減少工件運(yùn)輸?shù)膿p傷問題。

3.4 防錯技術(shù)

汽車發(fā)動機(jī)和變速箱在自動化裝配工序中，必然會成為不同形式的問題，這些問題的存在給汽車發(fā)動機(jī)和變速箱的自動化裝配帶來嚴(yán)重的影響。因此，為了有效識別和避免這些問題的出現(xiàn)，就必須使用防錯技術(shù)，防錯技術(shù)是汽車發(fā)動機(jī)和變速箱裝配中必不可少的組成部分，比如限位開關(guān)、視覺系統(tǒng)以及條形碼系統(tǒng)等，其存在可以避免多種裝配錯誤的出現(xiàn)?？偠灾?，防錯技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動裝配中的應(yīng)用可以有效識別和快速糾正裝配中的錯誤無，保證汽車裝配線路的高效運(yùn)行。

3.5 自動化裝配模擬系統(tǒng)

汽車自動化裝配模擬系統(tǒng)是在仿真軟件的基礎(chǔ)上模擬汽車發(fā)動機(jī)和變速箱的裝配，并評估汽車發(fā)動機(jī)和變速箱的裝配流程，從根本上提高汽車裝配線路水平。此外，在物流模擬環(huán)節(jié)中，自動化裝配模擬系統(tǒng)還在一定程度上消耗設(shè)備庫存數(shù)量，讓發(fā)動機(jī)和變速箱的裝配周期縮短，提高汽車企業(yè)的生產(chǎn)效率，最大化地提高汽車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率。同時，汽車自動化裝配模擬系統(tǒng)還可以找出汽車自動化裝配中的問題所在，精準(zhǔn)地計算進(jìn)發(fā)動機(jī)與變速箱的報廢數(shù)量，科學(xué)地調(diào)整各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)的數(shù)據(jù)參數(shù)。

3.6 RFID設(shè)備

根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)裝配車間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，許多車間采集現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)大多使用RFID技術(shù)，使用RFID技術(shù)跟蹤制品、運(yùn)輸車輛以及識別員工身份、核心部件的物料配送。RFID讀寫器通過內(nèi)嵌的天線對RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，其中讀寫器的數(shù)據(jù)頻率分為125k、13.56M、900M、2.45G等頻段的讀寫器。其中13.56MHZ的頻段主要用于車間資產(chǎn)的管理和員工的考勤，900MHZ可以應(yīng)用在工廠倉庫的出庫管理。RFID上面的電子標(biāo)簽由耦合器件和處理芯片組成，并單獨(dú)配有獨(dú)一無二的識別碼，便于跟蹤和定位車間的人員以及運(yùn)輸車輛。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國汽車企業(yè)不斷加強(qiáng)與國外先進(jìn)汽車制造企業(yè)的溝通和交流，在汽車發(fā)動機(jī)和變速箱自動化裝配技術(shù)水平上有了很大程度的提高。但是，與國外汽車制造企業(yè)相比較，還有進(jìn)步和優(yōu)化的空間。未來，在自動化裝配技術(shù)的應(yīng)用下，我國汽車制造技術(shù)將會更加先進(jìn)，掌握更為核心的技術(shù)，為廣大客戶提供性能可靠、技術(shù)優(yōu)良、駕駛舒適的產(chǎn)品。事實(shí)證明，先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)對于汽車的發(fā)展而言有著重要的意義和作用，從世界范圍內(nèi)汽車產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)新技術(shù)具有較強(qiáng)的生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)動力，適應(yīng)環(huán)境以及社會的發(fā)展需要，當(dāng)前已經(jīng)成為汽車發(fā)動機(jī)發(fā)展的主要方向。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)充分保證發(fā)動機(jī)和變速箱自身的優(yōu)勢，不斷學(xué)習(xí)汽車制造技術(shù)，為提高汽車組裝效率和質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王遠(yuǎn)，張建凱，牟連嵩.插電式混動汽車熱管理構(gòu)型和性能試驗(yàn)研究[J].汽車工程師，2020（12）：42-44.

[2]董輝，余濤.汽車變速箱自動化裝配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（20）：39-40.

[3]何雨來.汽車動力總成自動化裝配線中十字滑臺浮動機(jī)構(gòu)應(yīng)用淺析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2020（05）：194-196+208.

[4]朱怡婕.基于動作捕捉的汽車座椅坐姿自動化裝配方法研究[J].自動化與儀器儀表，2020（01）：126-129.

[5]劉博.汽車變速箱故障診斷與分析[J].時代汽車，2019（19）：125-126.

[6]桂鵬程，尹良杰，戴冬華，辛航.混合動力汽車起動發(fā)動機(jī)過程變速箱控制研究[J].汽車零部件，2019（09）：16-18.

[7]鄭俊麗.汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢分析[J].時代汽車，2019（15）：125-126.