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自動(dòng)化技術(shù)在汽車塑料件生產(chǎn)中的應(yīng)用研究
  瀏覽次數(shù)：9399  發(fā)布時(shí)間：2020年01月06日 11:08:55
[導(dǎo)讀] 當(dāng)今社會(huì)，人們的出行和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的流通更加頻繁，汽車作為交通運(yùn)輸工具達(dá)到了前所未有的發(fā)展高度肋僧，傳統(tǒng)的汽車普遍采用鋼鐵材料来候，不僅造價(jià)高，而且車身重左敌，生產(chǎn)成本和能源消耗大; 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展瘾蛋，“以塑代鋼”已經(jīng)成為當(dāng)代汽車生產(chǎn)和制造的主導(dǎo)思想，進(jìn)而推動(dòng)了汽車塑料件生產(chǎn)的快速發(fā)展矫限。
 王 風(fēng)
( 廣東省技師學(xué)院質(zhì)量技術(shù)系哺哼，廣東 惠州 516100)

摘要: 介紹了汽車塑料件的生產(chǎn)現(xiàn)狀、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及自動(dòng)化技術(shù)在汽車料件生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況叼风，并簡(jiǎn)要論述了自動(dòng)化技術(shù)對(duì)汽車塑料件生產(chǎn)過程的積極促進(jìn)意義取董。 
關(guān)鍵詞: 自動(dòng)化技術(shù); 汽車塑料件; 成型; 生產(chǎn); 應(yīng)用

當(dāng)今社會(huì)，人們的出行和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的流通更加頻繁无宿，汽車作為交通運(yùn)輸工具達(dá)到了前所未有的發(fā)展高度茵汰，傳統(tǒng)的汽車普遍采用鋼鐵材料，不僅造價(jià)高孽鸡，而且車身重蹂午，生產(chǎn)成本和能源消耗大; 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，“以塑代鋼”已經(jīng)成為當(dāng)代汽車生產(chǎn)和制造的主導(dǎo)思想彬碱，進(jìn)而推動(dòng)了汽車塑料件生產(chǎn)的快速發(fā)展豆胸。根據(jù)汽車塑料件的結(jié)構(gòu)、尺寸等特點(diǎn)巷疼，汽車塑料件的生產(chǎn)涉及原材料選擇晚胡、成型方法的確定、涂裝皮迟、后處理搬泥、裝配等多個(gè)工藝過程，傳統(tǒng)的汽車塑料件生產(chǎn)過程依賴工人的工作經(jīng)驗(yàn)伏尼，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)忿檩，因此生產(chǎn)效率較低［1］。

20 世紀(jì)中期出現(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)爆阶、自動(dòng)控制理論燥透、數(shù)字算法等為
一體的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)沙咏，能夠以機(jī)器取代人工，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度班套，并提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率肢藐。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于汽車塑料件生產(chǎn)中，具有十分積極的經(jīng)濟(jì)意義吱韭，因此也是國(guó)內(nèi)外大中型汽車零配件制造企業(yè)首選的生產(chǎn)技術(shù)之一吆豹，本文主要圍繞自動(dòng)化技術(shù)在汽車塑料件生產(chǎn)中的應(yīng)用展開論述。

1 汽車塑料件的生產(chǎn)現(xiàn)狀 
對(duì)于汽車而言理盆，車身塑料化是主流的發(fā)展方向痘煤，汽車塑料件主要包括汽車保險(xiǎn)杠外殼、底盤蓋板猿规、進(jìn)氣柵格衷快、車燈燈罩、翼子板等汽車外覆蓋件姨俩，以及儀表盤蘸拔、座椅填充物、座墊环葵、腳墊调窍、方向盤套等汽車內(nèi)飾件，它們均是以塑料為原材料积担，經(jīng)過不同的生產(chǎn)工藝加工而成的塑料制品陨晶。表 1 給出了幾種不同部位汽車塑料件的原材料類型及采用的成型方法［2］。


由表 1 可知帝璧，注塑成型是汽車塑料件最常用的成型工藝先誉，汽車塑料件的結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，對(duì)其機(jī)械強(qiáng)度尤其是沖擊強(qiáng)度的要求較高的烁，汽車塑料件生產(chǎn)商在完全掌握產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能之后褐耳，才能確定合適的生產(chǎn)工藝，選擇合理的工藝參數(shù)和控制方法渴庆，最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的汽車塑料件產(chǎn)品铃芦，典型的汽車塑料件生產(chǎn)工藝流程如圖 1 所示。


2 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概述 
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)利用了控制理論襟雷、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)手段刃滓，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)全過程的檢測(cè)、控制和優(yōu)化耸弄，以達(dá)到高產(chǎn)量咧虎、高合格率、高安全性的生產(chǎn)目的; 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)以提高生產(chǎn)效率计呈、獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo)砰诵，能夠幫助企業(yè)更好地規(guī)劃生產(chǎn)過程征唬、提升企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)最早起源于 20 世紀(jì) 40 年代茁彭，隨后經(jīng)歷了兩次較大的革新总寒，直到進(jìn)入 21 世紀(jì)，自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到了較高的水平理肺，指導(dǎo)企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過程摄闸。表 2 給出了工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程［3］。


在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中妹萨，普遍采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)贪薪，與生產(chǎn)車間的智能設(shè)備相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的一體化眠副。而工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，也需要其他技術(shù)的共同發(fā)展竣稽，例如 PLC 控制技術(shù)囱怕、監(jiān)控技術(shù)、同步控制技術(shù)等毫别，單一的自動(dòng)化技術(shù)無法全面控 制生產(chǎn)全流程娃弓，與 PLC 控制技術(shù)、局域網(wǎng)岛宦、智能儀表等結(jié)合台丛，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的管控一體化; 與監(jiān)控技術(shù)、同步控制技術(shù)等結(jié)合砾肺，可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)流程挽霉，進(jìn)一步提高工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。

3 汽車塑料件生產(chǎn)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用 
結(jié)合圖 1 可看出变汪，汽車塑料件的主要成型工藝有注塑成型侠坎、模壓成型、熱壓成型等裙盾，不同的成型工藝 對(duì)成型設(shè)備实胸、成型控制技術(shù)水平等的要求也不盡相同，采用自動(dòng)化技術(shù)有助于生產(chǎn)加工企業(yè)提高生產(chǎn)效率番官，并得到更多高附加值產(chǎn)品庐完，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

3. 1 PLC 控制技術(shù) 
PLC 控制技術(shù)具有邏輯控制徘熔、數(shù)據(jù)處理和輸送等功能门躯，PLC 控制系統(tǒng)由中央處理單元、輸入/輸出單元近顷、功能模塊生音、連接設(shè)備等組成宁否，PLC 控制系統(tǒng)在工作時(shí)可對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行循環(huán)掃描，首先需要進(jìn)行模擬調(diào)試缀遍，在調(diào)試通過后才能運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中慕匠。

汽車塑料件的成型是汽車塑料件生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中最重要的步驟，尤其對(duì)于汽車內(nèi)飾件的成型過程域醇，當(dāng)前的大部分企業(yè)還是利用需要人工操作的成型機(jī)台谊，不同生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量差異較大，且生產(chǎn)記錄不夠完善譬挚，生產(chǎn)效率低锅铅。利用 PLC 控制技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)减宣、監(jiān)控技術(shù)等盐须，對(duì)傳統(tǒng)的汽車內(nèi)飾件生產(chǎn)線進(jìn)行工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警漆腌、故障顯示和自動(dòng)診斷贼邓，同步監(jiān)控技術(shù)可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高精度等［4］闷尿。

在汽車塑料件生產(chǎn)流程中塑径，后處理過程最終的生產(chǎn)環(huán)節(jié)是噴涂，使其具有不同的顏色填具，這也是人們對(duì)個(gè)性的追求统舀，而對(duì)汽車塑料件進(jìn)行噴涂需要進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)的生產(chǎn)控制技術(shù)，傳統(tǒng)的噴涂車間在設(shè)備利用劳景、人工分配等方面誉简，無法做到完全的自動(dòng)化控制，采用自動(dòng)化控制技術(shù)結(jié)合 PLC 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)盟广，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制描融。例如，應(yīng)PODIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)衡蚂，首先搭建設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)窿克，并用 PLC 的以太網(wǎng)通信模塊形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可將不同設(shè)備層系統(tǒng)聯(lián)系在一起; 在硬件選擇方面毛甲，確定好輸送鏈系統(tǒng)處理器年叮、過程控制系統(tǒng)控制器、廢棄和廢水處理系統(tǒng)控制器等玻募，軟硬件的結(jié)合只损，加上合適的編程，將龐雜的系統(tǒng)劃分為可控的小系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可控性; 不僅解決了噴涂車間不同工序的信息聯(lián)絡(luò)問題跃惫，還有效提高了對(duì)噴涂車間的遠(yuǎn)程控制技術(shù)叮叹，保證了數(shù)據(jù)的安全性，也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本爆存，對(duì)汽車塑料件生產(chǎn)制造企業(yè)具有積極的 參考意義［5］蛉顽。

3. 2 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) 
利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助完成工業(yè)生產(chǎn)的過程，在當(dāng)代汽車塑料件生產(chǎn)企業(yè)中具有普遍的應(yīng)用先较。

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括 CAD ( 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)) 携冤、CAE ( 計(jì)算機(jī)輔助工程) 、CAM ( 計(jì)算機(jī)輔助制造) 闲勺、CAQ ( 計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制) 等曾棕。在實(shí)際生產(chǎn)中，可選用一種或同時(shí)采用多種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)菜循，以提高汽車塑料件的自動(dòng)化生產(chǎn)水平翘地。CAD 技術(shù)是指運(yùn)用各種 CAD 計(jì)算機(jī)軟件提前設(shè)計(jì)好汽車塑料件的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合塑料件的質(zhì)量癌幕、尺寸和性能要求子眶，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，例如改變倒角尺寸和角度序芦、增設(shè)加強(qiáng)筋等，利用汽車塑料件的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)好成型模具的結(jié)構(gòu)和尺寸粤咪。隨后谚中，將 CAD 軟件設(shè)計(jì)好的成型模具圖紙導(dǎo)入 CAE 軟件中，進(jìn)行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)劃分寥枝、分型面設(shè)計(jì)宪塔、成型工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化等。Moldflow 軟件是最常用的 CAE 軟件囊拜，可以模 擬成型工藝的全過程某筐，Moldflow 軟件具有龐大的數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員提供的產(chǎn)品參數(shù)自動(dòng)選擇原材料冠跷、模具澆口位置南誊、冷卻和澆注系統(tǒng)、熱流道和冷流道的分布設(shè)計(jì)蜜托、型腔的數(shù)目和結(jié)構(gòu)確定抄囚、開模頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等，并將汽車塑料件的成型過程完全直觀地展示在計(jì)算機(jī)頁面上橄务，預(yù)測(cè)產(chǎn)品缺陷幔托，并自動(dòng)查找缺陷產(chǎn)生的原因，通過多次模擬分析，可將錯(cuò)誤降到最低重挑，最終得到最優(yōu)的成型工藝嗓化。由 CAD 和 CAE 共同確定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和成型工藝流程及參數(shù)等可利用CAM 技術(shù)展示出來，將 CAM 軟件與數(shù)控機(jī)床結(jié)合谬哀，控制數(shù)控機(jī)床刀具的運(yùn)行路線刺覆，能夠得到更精確、更穩(wěn)定的汽車塑料件產(chǎn)品玻粪。CAQ 能夠?qū)庸さ玫降钠囁芰霞M(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控隅津，解決汽車塑料件質(zhì)量不合格的問題，并及時(shí)進(jìn)行修飾處理劲室，提高最終產(chǎn)品的合 格率［6］伦仍。不同的計(jì)算機(jī)軟件之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互相傳輸，大大降低了傳統(tǒng)汽車塑料件生產(chǎn)過程中的計(jì)算工作量很洋，解放了人力; 只需要操作計(jì)算機(jī)鍵盤或某些按鈕即能夠控制生產(chǎn)的全過程充蓝，且控制精度更高。

3. 3 工業(yè)機(jī)器人技術(shù) 
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是采用機(jī)器代替人力的生產(chǎn)技術(shù)喉磁，在汽車塑料件的自動(dòng)化生產(chǎn)加工中谓苟，機(jī)器人起著至關(guān)重要的作用，只需要對(duì)它進(jìn)行一定的編程协怒，就可以高效率地完成人工難以進(jìn)行的工作涝焙。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在汽車塑料件生產(chǎn)加工領(lǐng)域中，主要經(jīng)歷了三個(gè)階段: 第一階段孕暇，初級(jí)應(yīng)用階段仑撞。這時(shí)期主要是氣動(dòng)機(jī)器人，對(duì)汽車塑料件制品進(jìn)行簡(jiǎn)單的包裝妖滔、拆卸等工作隧哮。第二階段，快速發(fā)展階段座舍。由氣動(dòng)機(jī)器人發(fā)展為伺服機(jī)器人沮翔，可進(jìn)行人工編程操作控制，能夠執(zhí)行更多的工作任務(wù)曲秉，工作速率明顯提高采蚀，提高了塑料件制品的生產(chǎn)效率。第三階段承二，未來階段搏存。這一階段目前只存在于國(guó)外一些先進(jìn)的汽車塑料件制造企業(yè)中，這類機(jī)器人可以通過自動(dòng)化控制單元進(jìn)行零部件的裝 

配矢洲、尺寸測(cè)量璧眠、噴涂等較為復(fù)雜的工作，且完成工作的精度更高。圖 2 給出了一種汽車塑料件生產(chǎn)用機(jī)器人的工作圖片责静，可以看出袁滥，工作現(xiàn)場(chǎng)不需要人工參與，機(jī)器人即可自動(dòng)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)［7－8］灾螃。


上述內(nèi)容給出了汽車塑料件生產(chǎn)中的自動(dòng)化技術(shù)理論题翻，實(shí)際的汽車塑料件生產(chǎn)加工流程中利用理論知識(shí)做指導(dǎo)，往往將多種自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合應(yīng)用腰鬼，對(duì)生產(chǎn)的過程進(jìn)行重新規(guī)劃或改進(jìn)嵌赠，獲得了較好的效果。例如熄赡，在包裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中姜挺，傳統(tǒng)的人工包裝流程中取料、捆扎彼硫、封箱炊豪、碼垛等所有的過程均需要人工操作，改進(jìn)后的自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線拧篮，運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)词渤，設(shè)計(jì)了自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)和碼垛系統(tǒng)，使整個(gè)包裝生產(chǎn)過程都可以采用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行操作串绩，能夠快速且精準(zhǔn)地完成汽車塑料件的包裝過程缺虐。汽車塑料外飾件的自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線，包括水洗礁凡、噴涂高氮、烘干、空氣供應(yīng)把篓、輸送系統(tǒng)、廢水處理及消防系統(tǒng)等腰涧，能夠利用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)涂裝操作韧掩，技術(shù)人員只需要提前設(shè)計(jì)好生產(chǎn)工藝參數(shù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控操作過程窖铡，就可快速輕松地完成涂裝的生產(chǎn)過程疗锐，獲得高效率、高精度的涂裝塑料件產(chǎn)品［9－10］费彼。

4 結(jié)論 
汽車車身塑料化是汽車行業(yè)發(fā)展的必然方向滑臊，汽車塑料件的生產(chǎn)技術(shù)水平也直接決定著汽車行業(yè)技術(shù)水平的高低，傳統(tǒng)的汽車塑料件過度依賴人工箍铲，因此生產(chǎn)過程效率低雇卷，且得到的汽車塑料件產(chǎn)品合格率低，采用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以從根本上改善這種狀況，獲得質(zhì)量更優(yōu)的汽車塑料件產(chǎn)品关划。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)自首次開發(fā)至今已經(jīng)歷了大半個(gè)世紀(jì)小染，經(jīng)過了幾個(gè)不同的發(fā)展階段，在汽車塑料件加工企業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用贮折。自動(dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在 PLC 控制技術(shù)裤翩、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等方面调榄，運(yùn)用這些理論知識(shí)踊赠，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，改進(jìn)得到的汽車塑料件自動(dòng)包裝生產(chǎn)線和涂裝生產(chǎn)線每庆，能夠高效率筐带、高精度地完成汽車塑料件的生產(chǎn)工藝】勖希科技的進(jìn)步也在推動(dòng)著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展烫堤，自動(dòng)化技術(shù)在汽車塑料件生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷深入，未來的汽車塑料件生產(chǎn)必將更加節(jié)省人力凤价，自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率也必然更高鸽斟。


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