1、世界 制造技术最重要的发明，如流水生产线、数控技术、高速加工、柔性制造、敏 捷制造、各种高效制造技术、精益生产等，大都发源于汽车和航空制造业。我国汽车制造装备市场巨大，将是世界汽车最大市场、最大生产国。按照发 展总战略，2020年，我国汽车产量达到14001800万辆，世界第一，并迈向世界 汽车产业强国，其标志之一是，拥有先进制造技术和先进制造装备。同时，各汽 车企业， 特别是零部件企业， 为在激烈的市场竞争中求生存， 必须不断改进制造 技术与装备。 可以断言， 在我国实现工业化的长时期内， 汽车工业将一直是机床 消费的主体。总体来说，合资轿车企业和部分民营企业 （如万象集团 ）汽车装备整体上
2、进入 柔性化时代。另外一部分汽车零部件制造企业仍然主要使用普通 （非数控） 机床生 产，造成质量低下，只能够生产低端汽车零部件。二、行业分类介绍汽车制造装备可以分为整车制造装备和零部件制造装备。 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”。 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、激光切割和焊接设备、数控刀具系统等。 （一）整车制造装备1、冲压生产线（1） 冲压生产线概述 目前，汽车行业正在使用的大型覆盖件冲压
3、生产线包括人工上下料冲压生 产线、机械手冲压自动生产线、机器人冲压自动生产线、快速冲压生产线（包括 单臂快速送料冲压生产线与双臂高速送料冲压生产线） 。快速冲压生产线指的是 由线首、压力机和传送单元、线尾组成，压机可实现连续运转或单次运转模式， 生产效率12SPM及以上全自动换模时间5min以内的冲压生产线。据统计，在轿车的 2000 余件零件中，冲压件占 40以上。包括车身覆盖件、 车身结构件和中小型冲压件。 目前，我国轿车生产主要应用自动和半自动冲压生 产线。冲压生产线是唯一的国产品占据主导地位的大类汽车装备， 但是柔性冲压 自动线等先进冲压技术装备的应用与国外存在很大差距。目前国内汽车企
4、业冲压生产线的保有量已达 300条，均以劳动密集型为主。 生产过程的自动化是必然趋势，各汽车制造企业在最近几年将逐步进入自动化 改造期。年需求量数十台套。预计，国内企业对大型多任务位压机的需求量将 以 30%以上的速度增长。到 2015年，大、重型多任务位压机市场容量约为 1000个 标准台，市场容量 210多亿元。（2）冲压生产线市场分析汽车装备国产化率长期来只有 20%。但是仍然有一些亮点。 汽车大型、 重型 冲压生产线已经为国产品垄断，济南二机床为一汽、二汽、上海大众、重庆长安 等提供了 70 多条，有“中国汽车工业装备部”的别称。依托企业创新平台，济 二在引进、消化、吸收先进技术的基础
5、上开展集成创新，进而掌握关键技术，发 展拥有自主知识产权的核心产品， 培育持久的竞争力。 依靠自主创新， 因为一汽、 东风、奇瑞、吉利、哈飞等几乎所有国产自主品牌的汽车企业所用大型冲压设备 均出自二机床（图 1 和图 2 为济二生产的冲压机床） 。在 为汽车企业提供的 6 大 类机床中， 济南二机床集团的冲压工艺装备亦是唯一一类不需要进口的装备， 目 前市场份额约为 80%，济南二机床在国内冲压成型设备的市场占有率达到了 70%，而高档金属切削机床的国产化程度尚不及 30%。凭借强大的自动化产品研发实力，济南二机床成为国内唯一能向汽车制造行业提供大型高档自动冲压线、 高档 开卷落料线的公司，“
6、JIER”牌机械压力机也成了全国同行业中惟一 “中国名牌” 产品。2010年，济二为上海通用东岳汽车研制的 42000kN全自动双臂快速送料 冲压线， 1 分钟可以冲压 15 件大型汽车覆盖件，是目前世界范围内最先进的高 速冲压线。近年来，济二平均每年自主开发 80 余种新产品， 90%达到国际或国内先进水 平。其中，数控冲压设备的主要技术、质量指标达到国际先进水平，牢牢占据中 国机床行业排头兵的地位； 大、重型数控金切机床的设计、 制造技术位居国内前 沿；高性能大型高速五轴联动加工中心达到国际先进水平， 是国内大、重型五轴 联动机床市场化的引领者。 济二主导产品的市场占有率令业界同行自叹弗如
7、。 大、 重型冲压设备国内市场占有率达到 80%，并跻身世界三大数控冲压装备制造商行 列。图1由1台J39-1200型和4台J39-500B型闭式四点单动压力机组成的大型冲压生产线图2 J31C-500 型闭式单点单动（落料）压力机2、焊接装配线（1）焊接装配线的简介在汽车制造工艺里，焊接是汽车装配流水线上一道不可缺少的工序。通常来 讲，车身焊接主要有电阻电焊、缝焊、二氧化碳焊等方式。在零件焊接上，应用 到的焊接技术还有弧焊、闪光焊、电子束焊、脉冲焊、摩擦焊等等。汽车工业中，目前先进的焊接技术为激光焊接技术， 主要用于车身拼焊、焊 接和零件焊接。其中激光拼焊是在车身设计制造中， 根据车身不同的
8、设计和性能 要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造， 例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激光拼焊具有减少零件 和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺 寸精度等好处。而激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身 的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所代替。 用激光焊接技术， 工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用量也提高了车体的刚 度，目前已经被世界上部分生产高档轿车的大汽车制造商和领先的配件供应商所 采用。同时焊接装配线所需要的设备焊接机器人， 目前已广泛应用在汽车制造 业，汽车
9、底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底 盘焊接生产中得到了广泛的应用。 丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本 国内和海外的所有点焊机器人。 用这种技术可以提高焊接质量， 甚至试图用它来 代替某些弧焊作业。 在短距离内的与运动时间也大为缩短。 该公司最近推出一种 高度低的点焊机器人， 用它来焊接车体下部零件。 这种矮小的点焊机器人还可以 与较高的机器人组装在一起， 共同对车体上部进行加工， 从而缩短了整个焊接生 产线长度。国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇 臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以 MIG焊接工艺为主的受力安全零件， 主要构件采
10、用冲压焊接，板厚平均为 1.54mm焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高， 其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。 应用 机器人焊接后， 大大提高了焊接件的外观和内在质量， 并保证了质量的稳定性和 降低劳动强度，改善了劳动环境。（2）焊接装配线市场车身自动焊装线是我国汽车装备最薄弱的环节之一， 几乎全部依靠进口。 原 因在于国内汽车大多采用传统的电阻焊，其密封性不好，需加装镶条，成本高； 而激光焊接能压缩车身结构件本身的体积，减少车身重量，降低汽车油耗。最近几年，不仅合资汽车企业，国内汽车企业也越来越多地采用了机器人 自动焊接生产线。国外公司垄断着机器人自动焊接线的大部分市场。
11、如按目前 每年新建或改造焊装生产线 30条，以平均投资规模计算，引进的总费用为 1.8亿 美元/ 年。美国三大汽车集团（通用、福特、克莱斯勒公司）、欧洲汽车制造公 司（如雷诺、沃尔沃、奥迪、奔驰和宝马公司）以及日韩汽车制造公司的生产 线上均采用了大量的激光焊接机器人。1国内焊接机器人市场领先的国外企业全球焊接机器人领域中 , 市场被三家大企业三分天下，分别是日本欧地希株 式会社DAIHEN Corporaten （OTC、日本安川电机株式会社、瑞士 ABB集团， 其余一些企业分别占据了小部分的市场份额。而国内焊接机器人市场， 也大量采用了这三家寡头企业的焊接机器人。 汽车 焊接主要用的是弧焊、
12、点焊和激光焊，其中弧焊主要采用OTO接机器人（图3 为OTC几种焊接机器人设备），其优势如下：a、 世界唯一保修3年（本体,控制箱,示教盒,操作盒,控制电缆）；b、 全中文操作界面，简单易懂，同时可支持6种语言选择；c、 工作半径长，标准焊接机器人工作半径可达1.4米或者2米（不包含焊枪）；d、 运动速度咼,最咼可咼于同等其他将机器人40%个轴运动速度分别是210/S,190/S,210/S,420/S,600/S；e、 高效防碰撞功能，焊枪防碰撞传感器，伺服防碰撞传感器；f 、咼效防尘，防尘等级大 IP54 级别；g、 电缆内置，有效提高第6轴工作范围（B4机器人独有，其他机器人不具 备、；
13、h、 内置PLC可以节省外部PLC（I/O点64个）；i、 多种方式链接区域网，I/O接口j 、外部轴同步协调功能，可以在示教盒上操作外部轴，使机器人和外部轴 同步动作，来完成复杂焊缝的焊接；k、电弧监控功能，示教盒上能够对焊接电流，焊接电压，送丝负荷等进行 监控，与DL350H链接时，还可监控飞溅抑制率；l 、焊接特性自动调整功能，根据杆伸长长度和使用环境不同，自动调整焊 接特性值，使实际焊接电流、电压与设定值一致；m断弧再起功能，传统机器人焊接过程发生断弧，机器人会紧急停止，我 们机器人可以自动恢复到预先设定的再启位置和再启次数等操作。图3 OTC几种焊接机器人设备而点焊及激光焊主要采用瑞
14、士 ABB机器人（如图4）,约占国内市场份额的 80%其中神龙汽车有限公司（如图5）所用的机器人全部由ABB公司提供。ABB 机器人的优势主要有以下几点：a、 六轴联动，灵活运动方便，装配零件方便，夹具更换方便，b、 ABB所有型号机器人都可持续地满载荷使用，所有日系机器人最高只能 使用满载荷的90%-95%超出该范围极易发生故障。基于低惯量动态伺服电机 的技术，确保ABB机器人优质的惯性曲线，完全排除机器人运动过程中急停或 振动等不协调的或多余的动作，保持机器人运行流畅的同时减少故障率，大幅 延长使用寿命。c、 基于高分辨率光学解码器和柔性齿轮驱动的技术，提供更精确的更多样 化的加速度计算模
15、型，实现持续实时调整的最优非线性加速度，保持伺服电机 充足且合理的能耗，减少35%以上的能源浪费。85%上型号的ABB机器人都达 到了 IP67防护等级。d、 程序可写入方便，比一般机器人所能达到的精度高，机器人智能化程度 很高，最完善的机器人技术支持和售后服务。图4 ABB常用机器人图5 ABB 机器人在汽车制造业的应用2国内焊接机器人市场领先的国内企业武汉法利莱切割系统工程有限责任公司致力于为汽车制造业服务， 其不仅为ABB公司在中国提供代理，且自身也在积极研制新产品，成功开发了用于汽车白 车身激光焊接成套设备、 汽车排气管激光焊接生产线、 汽车安全气囊面板激光弱 化、汽车安全气囊内胆焊接
16、设备、 汽车变档套激光全自动切割设备、 汽车齿轮焊 接设备、汽车轮胎激光切割等系列产品， 成为中国第一家以汽车制造激光专业设 备而闻名的激光设备制造商。 所有产品均能替代进口， 质量与技术指标达到国际 先进水平。国内自主生产焊接机器人另一家比较有影响的企业新松公司，该公司 给芜湖市汽车工业的龙头企业上汽集团奇瑞汽车有限公司提供了 8 台机器 人焊接系统，使奇瑞轿车噪声降低 4 个分贝，产品质量超过了同行业提供的生产 线生产的产品。 由于可靠的工程质量和完善的售后服务， 上汽集团又与新松公司 签定了 A11、B11底盘件生产线，加长车白车身焊装线， A11车型AGV发动机装配线等供货合同，以组成
17、扩建工程中 的焊接和装配生产线。中国第一汽车集团 青岛汽车厂， 是中国第一汽车集团公司全资子公司， 国家大型企业， 该厂驾驶室 机器人焊装线就是新松公司实施的项目工程，也是第一条由国内企业自行设计、 实施的整车厂机器人点焊生产线。 由于该生产线的顺利运行， 提高了产品的焊接 质量和稳定性， 降低了劳动强度， 提高了生产效率， 为客户解决了关键性的技术 难题。新松公司充分利用自身的技术优势和行业地位， 除了开发具有自主知识产 权机器人自动化系列产品外， 公司还与国际众多知名的机器人自动化企业形成了 紧密的商业合作伙伴关系， 紧紧围绕客户需求， 公司把国外先进的机器人自动化 技术、产品与自身强大的
18、研发设计能力、 先进的技术装备与完善的服务体系进行 完美整合， 充分发挥各自的技术和资源优势， 为客户提供完整的技术解决方案和 “交钥匙” 工程。保证了公司的产品技术水平始终与世界先进水平同步， 为广大客户提供最大增值服务， 在业界树立了良好的企业形象， 形成了以机器人和先进 装备为主体的核心技术，从而形成了较强的综合竞争优势和差异化比较竞争优 势。3、喷涂生产线（1）喷涂生产线简介喷涂生产线（如图 6）主要包括喷漆机器人、电泳、烘干、涂胶以及输送等 设备。自动喷涂机是细长条工件的表面喷涂而开发的专用喷涂设备。 其自动化程度高、喷涂表面均匀、漆膜厚度控制精确、生产效率高，具有很高的 性价比。适
19、用 UV PU PE、NC等多种油漆，配备油漆回收装置。全封闭喷 室设计，过滤进排风系统避免了灰尘与杂质的进入，使喷涂表面质量更高。自动喷涂机及配件的类型很多：分 2轴、3轴和 4轴，根据复杂程度的确定 喷漆机的轴数。也分为喷枪，全自动喷涂机，涂胶机，电弧喷漆机，喷胶机，高 压无气喷漆机（如SY2200型电动喷涂机），双组份喷漆机，喷漆枪，空气喷枪， 气动式双隔膜泵，自动搅拌压力输送桶，静电喷粉设备，新型喷粉设备，火焰粉 末喷漆系统等等。自动自动喷涂机的特点：1具有极高的涂装效率。喷涂效率高达每小时 500-1200平方米，是传统滚 筒施工的 10 倍以上2具有极佳的表面质量。喷涂涂层平整、光
20、华、致密、无刷痕、滚痕、和颗 粒。3能延长涂层使用寿命。 高压无气喷涂能使涂料颗粒深入墙体空隙， 使漆膜 也墙面形成机械咬合，增强涂料附着力，延长使用寿命。4能轻而易举地攻克拐角、空隙和凹凸不平的难刷部位。5能节省涂料。刷涂厚度极不均匀，一般在 30-250微米。（2） 喷涂生产线市场分析 由于国内缺乏将工艺系统、物流系统、信息系统集成为流水生产线的技术， 因此涂装线也基本依赖进口。 目前我国现有涂装生产线数千条以上， 引进的大型 涂装生产线几乎占了一半， 且每年还要投资新建数百条生产线。 我国涂装设备厂 合计千家左右， 国产产品种类现在几乎覆盖了涂装行业的各部门。 我国涂装生产 线发展前景十
21、分诱人，但发展中还存在不少问题，主要如下：1设计水平不高。 其一是我国在涂装设备研制方面投入不多， 很少有先进成 熟的涂装设备占领市场， 即便是国内自行建设的涂装生产线， 生产线上的一些关 键设备也是引进为多。 其二是我国一些基础元器件及控制组件质量不过关， 经受 不住长期考验。因此，尽管生产线设计先进，但却无设备的充分保证。同时国内 对生产线的投资盲目降低， 不能按要求选取设备。 由于诸多原因反映出生产线水 平不高，牵涉到设计水平变化。实际我国自行设计制造的一些生产线结合国情， 工艺及设备水平也不逊于国外的一些生产线， 但常为元器件的可靠性和寿命所困 扰。2制造水平有限。国内行业布局分散，企
22、业规模一般比较小，综合实力薄弱， 在很大程度上依赖于手工操作，所以制造工艺粗糙、技术落后、设备外观拙劣，直接影响了设备的性能指标和使用可靠性， 也导致了国内涂装生产线价位低下的 局面。3使用水平低下。操作人员对涂装知识欠缺，不按操作规程，不按工艺条件， 无视操作环境，对环境保护不重视。4安全水平堪忧，我国一些涂装生产线由于一次性投资的限制， 以及对安全 问题的不够重视，有大量的涂装生产线不符合涂装作业安全规程， 对照国家涂装 作业安全规程系列标准，在防毒、防尘、防火、防爆等方面存在诸多隐患，如何达到综合防护，促进涂装生产线向有利于工人健康、 保证安全的方向发展不够重 视。目前国外涂装生产线制造
23、的领先企业主要有德国瓦格纳公司、 美国固瑞克公司、美国泰坦公司、瑞士 ABB!团。其中德国瓦格纳公司在国内的粉末自动喷涂 线已经超过200多条，搪瓷粉末的喷涂线更是独占鳌头，拥有 80%的市场份额。 主要用户包括格力、长虹、青岛海尔、上海大众、浙江中宝铝轮、高压无气喷涂 技术主要优势为：施工效率高喷涂效率高达每小时 300川以上人力成本低一台设备将相当于6至7个工人的生产力涂层效果好一一平整光滑饱满，无刷 痕、滚痕能喷涂较高黏度涂料，无需过度加水压力高，渗透力强，增加涂层与墙 体的机械咬合力一次成膜较厚，无需多次喷涂瓦格纳公司的高压无气喷涂设备， 性能非常优异。生严咂r宫牟id：號生产图6 汽
24、车喷涂生产线（二八 零部件制造装备汽车零部件产业是汽车工业的重要组成部分，汽车工业的发展，为汽车配件 企业的发展提供了庞大的市场。据统计，2010年中国汽车零部件工业总产值超 过1.4万亿元。随着汽车行业的继续高速发展，汽车零部件产业以及汽车零部件 制造装备产业也将迎来美好的发展前景。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、激光切割和焊接设备、数控刀具系统等。1、金属切削机床生产线（1）金属切削机床生产线简介金属切削机床，主要用于对金属进行切削加工。 金属切削机床是用切削、磨 削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和 表面质
25、量的机床（手携式的除外）。金属切削机床是采用切削的方法把金属毛 坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，习惯上简称机床。而金属 切削机床是使用最广泛、数量最多的机床类别。机床是机械工业的基本生产设备， 它的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效 益。因此，机床工业的现代化水平和规模，以及所拥有机床的数量和质量是一个 国家工业发达程度的重要标志之一。这里分析几种热点金属切削机床：1柔性生产线一一FTL（如图7）。由高速加工中心组成。主要用于发动机制 造。据不完全统计，目前已经有100余条在我国安装或将安装，单价约 2000万 美元。其中进口占约90%主要来自德国、日
26、本、意大利、美国。发动机加工柔 性生产线一FTL。由高速加工中心组成，主要用于发动机。据不完全统计，目前 已经安装有50条以上，价值5-10亿美元。其中德国、日本产品居前两位，接 下来是美国、意大利。2双主轴双刀塔多轴数控车铣中心/柔性制造单元（图8）。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）。由于这类设备满足轴类汽车零件“一 次装夹完全加工 one on down ”需要，近年已经有数百台至千台投产，其中 进口 90%主要来自日本、韩国、中国台湾省等。还要特别指出，现代汽车零部件越来越采用以车代磨工艺
27、，要求数控车床能 够进行强力车削。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、日本。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（图9）为扩大工艺性能，还具有5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产。主要来自德国、瑞士、日本、意大利。图 9 五轴联动数控定梁龙门镗铣床（2）金属切削机床生产线市场分析制造轿车零部件
28、的金属切削机床生产线约 70-80%依赖进口。但近年随着国际 著名机床厂商将生产转移至我国， 以及国内机床企业并购国际著名机床厂商， 进 口比率正在下降。制造卡车零部件的金属切削机床生产线则以国产品为主。到 2014年，中国市场对机床的需求将增长 14.2%至 3890亿元人民币。这种强劲的 增长势头将巩固中国目前作为世界最大机床消费国和生产国的地位。 机床在中国 的主要市场有工业机械与设备、交通运输设备、初级金属制品和电气电子设备。 其中，由于工业机械广泛应用于各工业领域，因而成为机床的最大市场。目前国外金属切削机床领先的制造商主要有： 德国的 DIGMA、CHIRON、STAM，A 日本的
29、大隈，瑞土的MIKRO等。德国的DIGM机床的优势主要为：人造大理石制成的龙门式结构床身，具有 最佳的坚固性和稳定性， 出色的阻尼特性， 有效地吸收高速运动时的冲击力； 所 有轴使用直接驱动技术， 提供极高的动态性能； 预拉伸的滚珠丝杠保证高加工精 度；STEP TEC 42000转的电主轴为高速切削提供坚定保障； 大开度工作门提供 最佳的视野，方便操作人员观察加工过程和上下工件； 可连接自动托盘交换系统， 实现24小时连续无人自动加工。德国STAM斯塔玛机床的优势主要为：德国斯塔玛（STAMA拥有全世界独一无 二的双主轴铣车加工中心制造技术， 20年前便已开发出世界上首台双主轴加工中 心。机床的床身稳定性良好， 经过革新的零组件确保了清晰明朗的机床结构和高 机械功能，结构设计合理，可提供超高的铣削功率、高精度和强劲的动力。 600 系TWIN设备的其它优点还在于操作简单，且其带有 2个固定铣刀杆的主轴承稳定 性非常高。2、精密锻造生产线（1）精密锻造生产线简介精密锻造成形技术是指零件成形后， 仅需要少量加工或不再加工， 就可以用 作机械构件的成形技术， 即制造接近零件形状的工件毛坯。 精密锻造成形技术较 传统成形技术减少了后续的切削量，减少了材料、能源消耗、加工工序，显著提 高生产效率和产品质量，降低生产成本，提高产品的市场竞争能力
