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1、精品资料推荐未来十年我国汽车整车制造装备探析机械工业第九设计研究院髙级工程师车启英、王晓政一、整车制造装备概况汽车制造装备可以分为整车制造装备和零部件制造装备。零部件制造装备主 要有金属切削机床生产线、精密锻造生产线及制造单元、铸造生产线、测试设备、 激光和焊接设备、数控刀具系统、热处理等。整车制造装备可以分为冲压自动化 生产线（冲压）、车身焊接和装配自动化生产线（焊装）、喷涂自动化生产线（涂 装）和整车装配自动化生产线（总装），四者共同构成了整车制造的“四大工艺 装备”。1、冲压汽车特别是轿车车身绝大部分是冲压件，曲面形状复杂，要求有较高的尺寸 精度和较小的表面粗糙度值。此外，汽车冲压件是大
2、批量生产，品种繁多，如顶 盖、挡泥板、车身侧护板、地板、发动机罩、保险杠等，为提高生产率，必须釆 用机械化、半自动化或全自动化流水线生产。冲压生产线通常有两种形式，一种是单机连线，另一种是采用多工位压床生 产线。单机连线是将多台压床按工序贯通排列，期间采用机械手、传动装置或机 器人完成上、下料和零件传送工作。这种生产线有独立同步式和全自动同步式两 种，前者压床的运转各自独立，输送带控制生产节拍，设有柔性中间存储装置使 各压床组形成独立同步机组，这种作业线的性能比较灵活；后者给料作业、压床 运转等均同步连续进行，工作效率高。近年来，汽车冲压件生产出现多工位压床代替单工位压床的趋势。多工位压 床是
3、口前最先进、自动化程度最高的冲压设备，其工位数有5工位、6工位、8 工位等。多工位压床占地面积小、电力消耗低、生产效率高，其作业成本比一般 压床流水线低很多。先进的多工位压床使用微处理机控制的可编程序控制装置， 使得自动化程度更高。 冲压工艺变化趋势工艺组成变化趋势下料工艺手工火焰切割一手工火焰仿型切割一手工等离子切割一CNC等离子切割一 CNC激光切割机械剪板机一液压剪板机一开卷剪切线一CNC开卷剪切线模具状态及制 造工艺模具：单工序模具一复合工序模具一多工位级进模具一多点成形 加工方法：手工仿型加工一普通NC加工一高速强力NC加工 刀具：高速钢刀具一硬质合金刀具一陶瓷刀具一涂层刀具 热处理
4、工艺：普通淬火一真空淬火一氮化一涂层压力机普通压力机一NC压力机一高速NC压力机一髙效多工位压力机一电动伺服 压力机材料普通钢板一涂层钢板一单一厚度钢板一多厚度激光拼焊复合钢板物流方式手工机械搬运一机械手搬运一机器人搬运设计软件手工绘图一二维CAD三维CADCAD/CAE/CAPP/CAM集成生产线状态完全人工机械生产线一半自动生产线一全自动生产线一柔性集成（工艺、 物流、检测、信息系统一体化）生产线2、焊装车身焊接通常称焊装，是将车身冲压零件组装和焊接成符合产品设计要求的 白车身（即未经油漆的车身）。以轿车为例，在车身焊装过程中，先将整个车身 分成儿个大的总成进行焊装，如地板总成、发动机舱总
5、成、左侧围总成、右侧围 总成、后圉总成、顶盖总成、左车门总成、右车门总成、发动机罩总成、行李箱 盖总成、左右翼子板总成等，然后再将这儿个大的总成焊装成口车身。车身上的 小分总成一般在单机上进行焊装，各大总成的焊装和车身焊装则在流水生产线上 完成。因此，通常车身焊装需建立十儿条生产线，生产线上配备各种焊接设备和 工具、定位和夹紧工装、机械化运输系统、生产过程控制和质量检测与控制系统、 安全防护设施等。生产线之间的运输通常用悬挂式输送机和搬运机械手等完成。车身焊装所用的焊接方法以电阻焊居多，一般占焊接总量的90%以上，主要 是电焊和凸焊，其生产率高、成本低。所用的设备有悬挂式电焊机、固定电焊机、
6、多电焊机、螺柱焊机、焊接机器人等。LI前焊接机器人被越来越广泛采用，并出 现了机器人焊装线和无人操作机器人焊装车间。采用焊接机器人可使焊接质量稳 定，但投资较大，发展中的点焊逆变电源变压器将使焊接变压器的体积大大缩小, 进一步推进自动化焊接技术的发展。为了在同一条焊装线上组织生产儿种不同品种而工艺相似的车身，已经出现了混流生产的柔性焊装线，它通常用机器人点焊和更换夹具来实现。焊装工艺变化趋势工艺组成变化趋势工艺方法手工气保焊一手工电阻焊一机器人电阻焊一压钏连接焊装夹具单个手动夹具一联动机械夹具一PLC控制联动夹具一CNC控制联动三维组合 柔性化夹具焊装设备弧焊变压器一电阻电焊机一激光焊设备一压
7、钾设备物流方式手工机械搬运一PLC控制（自行葫芦）机械板链搬运3、涂装涂装生产线是完成对工件表面喷涂保护层或装饰层的工业涂装成套设备。随 着我国工业产品生产能力的增强，涂装生产线在生产领域中的应用越来越广泛， 技术水平、自动化程度也大大提高。涂装生产线主要由前处理设备、喷涂设备、 烘干固化设备、输送设备、电气控制系统等设备组成。各组成设备在输送设备及 输送链的串连下，被有序地组织在一起，完成对工件的涂装作业。5为保证喷漆质量，车间厂房环境要求较高的清洁度，并注意将产尘区与喷漆 工作区分开。喷漆之前需进行预处理。预处理质量的优劣对整车的耐腐蚀性有重 要影响。货车预处理一般设有7-8道工序，而轿车
8、的预处理则多达12-13道工序。 预处理的LI的是使金属车身脱脂清洗后通过中温低锌磷化，生成一层磷化膜，并 经钝化进一步增强其耐腐蚀性。喷漆有好儿道工序，先经电泳喷底漆，后喷中间 涂料，最后作面漆施工。为了提高漆面质量，加快生产节奏，喷漆主产较多地采用往复式喷涂机、喷 漆机器人等装备，构成自动化程度较高的生产线。考虑到轿车面漆的返修率较高, 一般在车间设计中安排一条较大的返修生产线，供正常返修使用。涂装工艺变化趋势;工艺组成变化趋势工艺方法底漆/中涂/面漆一电泳/中涂/而漆一一次电泳/二次电泳/面漆一电泳 /而漆一涂层/而漆一喷粉/而漆。涂装设备手工喷涂一机械喷涂一机器人喷涂涂装材料而漆：普通
9、而漆一金属漆一环保纳米漆底漆：普通底漆一电泳漆一涂层一喷粉种类：高分子漆一水性漆一环氧树脂粉末物流方式手工机械搬运一PLC控制（自行葫芦）滑撬自动化搬运4、总装汽车总装配是将汽车各零部件总成根据技术条件装配成一辆合格的汽车的 生产过程，是汽车主产的最后一道工序。总装过程客观上对零件起了最终检查的 作用，因为装配工人发现变形、损坏、碰伤、不合规格的零件均会将其剔除。在 总装配的岀口处，汽车要进行严格的检查、调整和整车检测，其中包括发动机综 合测试、废气排放测试、灯光测试、前轮定位测试、密封性测试和电器检验等。 对一定比例的整车还要在试车跑道上进行抽检。质量保证部门每天从当天总装线 上生产出来的车
10、辆中抽出1-2辆车进行全面检验，以此考核各部件质量和总装质 量并反馈给生产管理部门和技术部门，以便采取措施，不断提高产品质量。总装配生产线山一系列输送设备构成“立体装配”，并设置许多装配台架和 电动、风动工具，根据投资强度和生产批量的不同，总装生产线上安装一定数量 的自动化设备，如不少汽车厂安装仪表板、前后挡风玻璃、座椅、车轮、发动机、 车桥等实现自动化装配，但与焊装相比，总装仍有不少环节需要靠人工进行。8总装工艺变化趋势9工艺组成变化趋势工艺方法人工手动装配一人工机械装配一含信息系统的自动装配总装设备手动扳手一气动扳手一单头、多头拧紧机及带检测的定扭扳手物流方式手工机械搬运一链式输送系统（或
11、自行小车输送系统）一摩擦式输送系统 （或全智能型自行小车系统）二、整车制造装备前景分析1、我国汽车市场发展迅猛进入新世纪以来，我国汽车市场进入全面发展阶段。2000年我国汽车产量只有206. 91万辆，到2009年我国汽车产量已经达到1379. 10万辆,增长了 566%, 十年间的年复合增长率达到了 23. 46%o 1020 1 0年1-11月,我国汽车累计产销分别达到1640. 01万辆和1639. 54万辆,同比增长33. 71%和34. 05%。112000-2009年我国汽车发展情况60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%中国汽车产量辆T-
12、增长率占全球比重数据来源：中国汽车工业协会乘用车占我国汽车比重最大，2009年我国乘用车产量1038. 38万辆，占汽 车总产量的75.29%, 12未来乘用车将是我国汽车产业发展的引擎。2010年汽车 蓝皮书预测，基准悄景下中国乘用车市场自2010-2020年年均增长率将接近 10%,至2020年年度总需求将达到2337万辆。预IT 2025年中国乘用车年度总 需求将达到2924. 57万辆，较2020年增长近25. 12%； 2030年中国乘用车年度总 需求将达到3523. 31万辆，较2020年增长50.73%。H我国汽车市场火爆的背后是汽车工业固定资产投资的连续高增长。“十五” 期间，
13、我国汽车工业共完成固定资产投资2351.6亿元，“十一五”期间有望超过 9000亿元。5其中，用于汽车整车制造业的固定资产投资2001年才121.1亿元, 到2009年已达到942. 85亿元叫 增长了 678. 57%, 9年间年复合增长率29. 24%。 2010年1-9月汽车整车制造业已完成固定资产投资953. 23亿元S预计未来十 年仍将处于快速增长期。2、我国汽车制造装备的不足与我国汽车产业蓬勃发展形成巨大反差的是，长期以来我国汽车产业严重依 赖欧、美、日等发达国家，汽车制造装备的对外技术依存度一直居高不下。LI前 在汽车三大总成制造设备中，新型节能环保发动机和变速器成套制造技术及装
14、备 完全受制于人，对外技术依存度高达95%左右。在汽车五大关键零部件制造设备 中，汽车发动机制造，特别是缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆的精密加工设备, 进口依存度为90-95%o 13经过多年发展，U前部分本土产汽车整车制造装备以及零部件制造装备虽说 基本可以满足汽车工业需求，但曲于本土产设备在成套性、可靠性等方面与国外 先进水平还有很大差距，有些关键装备的对外依存度还很高。口前，汽车冲压、 焊接、涂装、总装使用的主要是进口加工设备，柔性冲压自动生产线等先进冲压 装备与国外相比还有较大差距，零部件高效精冲设备仍需大量进口。涂装设备、 总装设备、焊接设备的本土化率只有20%左右。其中B级及以上中
15、高档轿车所用 设备基本上仍为进口设备。国内个别厂家能够提供涂装线部分设备但性能稳定的 高端涂装基本依赖进口，轿车焊接装配线儿乎全部依鼎进口，整车自动装配线是 我国汽车装备最薄弱的环节。但值得欣慰的是，我国本土整车制造装备的相关 厂商已经逐步打破了国外厂商的垄断地位，虽然外资汽车厂商与高端市场仍为国 际巨头如德国杜尔(DURR)、德国艾森曼(EISENMANN)、德国西门子德马泰克 (SIMENS DEMATIC).日本大福(DAIKUKU)等所把持，但中低端市场尤其是国内 发展迅猛的自主品牌汽车厂商纷纷为本土自动化装备厂商进占，訂询我国汽车工 业整体对外技术装备依存度约为70%o 303、我国整车制造装备的市场前景(1)、2008-2010年我国整车制造装备市场概况汽车工业投资的50%以上一般用于购买制造装备=我国汽车整车制造业2008年完成固定资产投资653. 68亿元，2009年为942. 85亿元二 预计2010年 将达到1270. 97亿元讯根据相关整车厂商经验数据，整车制造四大工艺装备各自占比大致如下:整车制造四大工艺装备占比情况总装自动冲压自动 化生产线化生产线20% 20%根据2008-2010年汽车整车制造业固定资产投资及整车制造四大工艺装备 各自占比来看，2008-2010
