马再敏

摘要：现阶段，科学技术发展速度较快，各个领域的生产技术也得以不断更新，汽车生产领域更是如此。当今时代，大多数家庭均拥有汽车，因此其生产力也在不断提高。为满足民众的日常用车，应不断强化汽车生产技术的创新。在汽车底盘的生产中，可以运用较为先进的数控技术提高生产质量及效率，从而为汽车生产水平奠定基础。

Abstract： At this stage， science and technology are developing rapidly， and the production technology in various fields is constantly updated， especially in the field of automobile production. Nowadays， most families own cars， so their productivity is also increasing. In order to meet people's daily use of vehicles， we should constantly strengthen the innovation of automobile production technology. In the production of automobile chassis， more advanced numerical control technology can be used to improve production quality and efficiency， so as to lay the foundation for automobile production level.

关键词：数控技术;汽车底盘;运用

Key words： numerical control technology;automobile chassis;application

中图分类号：U472.43                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）01-0168-03

0  引言

数控技术能够有力提高生产技术的生产精度、加工质量水平及社会经济效益。当前阶段此类技术已普遍运用于各个行业。数控技术主要由两部分构成，即精密的仪器及自动化控制技术，这种方式的加工精度定位远远高于传统的加工方式，此外，数控机床的传动系统以及设备的结构刚度和热稳定性也相对较高。因此，在汽车底盘生产技术中，可以运用数控技术提升汽车底盘的生产率，满足各种车型对于汽车底盘的需求，进而促进我国汽车工业的发展。

1  汽车底盘生产与数控技术的结合发展

当前看来，数控技术正朝着智能化、高速化、五轴联动化等方向发展，与此同时，运用材料也更加先进，在汽车的生产加工行业中也多运用数控机床技术。此种技术不仅可以极大缩短加工工期，同时也可以有效提高汽车底盘生产的加工精度及质量。故而，要想实现汽车底盘生产的高速化及智能化，不仅应设法提高数控机床本身的生产速率，也要及时更新并改造数控编程等技术，通过水平更高的生产模式，大力推动汽车底盘生產技术的发展。

在汽车整车生产中，底盘是比较重要的零部件，是整车加工制造的关键性部分。该部位可以承担发动机的动力压力，以此保证汽车在行驶中的稳定性及安全性。由于汽车型号比较多，因此其底盘在配置方面也存在较大差异，故而在汽车底盘生产中应运用与之相应的生产技术。较早时期的生产中，为实现批量化生产，相关厂家单位需运用体积更大、重量更大的压力机对其进行冲压。数控加工技术一般能减少投资成本，但是其工期较长，从初设到最终投入生产的周期一般需要半年以上，在新型车的生产中具有较大的运用风险。而中小型汽车底盘的试制则仅仅可以使用摇臂钻床技术，此种技术生产效率较低，而且加工精度也偏低，还需投入较大的劳动力。随着汽车生产行业的不断发展及市场竞争的日益激烈，汽车底盘部位生产技术也有待创新，为满足这一需求，较为先进的、加工精度高、生产效率高的数控加工设备应运而生。

2  汽车底盘生产加工设计规范

在汽车底盘初期设计及生产过程中，需要进一步明确设计及生产的步骤，一般情况下包含以下几方面：首先，收集整理并汇总数据，对汽车生产的整体情况进行分析和拓展想象。与此同时应明确汽车底盘的开发模式及具体目标，并在此基础上明确生产的经济技术要求、生产模式和方案以及最终应用环境。按照我国的具体路况信息，全面分析国内外同一类型车型的底盘加工技术条件，主要包括配套车型的生产技术，以及产品实际性能、价格和生产质量等，掌握与其相关的技术标准和规范，汇总分析各类信息资料的基础上，确定车辆生产方案;其次，制定设计规范，分析并讨论设计方案，明确车辆生产的主要参数，明确汽车底盘的位置，而后编制具体的设计规范;第三，完成任务核准后，明确总体布局，主要包含计算及验证等方面，熟悉掌握各类参数，而后再将联系单发至各相关部门;第四，协调装配之间的关系，绘制合理的布局图，明确各装配间不会形成干扰;第五做好试制、测试、修改、定型等工作。完成最终设计稿后，对生产技术进行试制、试验等工作，明确设计合理、科学，而后再测量汽车的整体质量，试验确定满载质量和轴荷分布，如存在问题，就要及时修改、调整。

3  汽车底盘电控系统集成控制

3.1 子系统冲突

3.1.1 动作耦合及影响

汽车正常行驶中，ABS系统和ESP系统未开启，仅仅ASS系统发挥作用，就可以调节汽车的稳定度。只有一个系统发挥作用，子系统间就不存在动作耦合及影响。如果车辆处于直线制动状态时，ABS系统和防抱死系统起作用;如果车辆要转弯时，ESP系统就会动作;ASS系统、ESP系统以及ABS系统均能够在车辆转弯、增减速或者制动时发挥作用。如若两个或者多个子系统同时起作用，就会相互耦合和影响，由于弯道制动包括直线制动和转弯两种工况，下面分析该工况下的系统耦合及影响。

汽车正常运行中，ASS系统处于运转状态，通过悬架调整车辆状态，保持平衡;如若驾驶人员把方向盘打出特定角度，ESP系统就会自行调整转向力，使车辆弯道行驶中保持平稳，而系统自动检测到转向角度较大后，就会控制偏航角度。ASS系统的重要作用之一便为转变侧倾刚度，从而影响质心侧滑角和横摆角速度。如若行驶过程中遇到障碍物，就需立即制动，这时ABS系统就会控制车辆的制动系统。ABS系统运转后，汽车会产生一定的俯仰角度，从而影响汽车悬架系统的力度分布，转变悬架系统的振动状态，使悬架的振动加速度和角度发生转变，改变汽车的悬挂系统。

3.1.2 控制执行器的影响

汽车的ASS系统主要通过调节非簧载质量与簧载质量间的功率以确保车辆平稳运行。ABS系统则主要通过增加或减少制动力调整系统的制动来控制其动作，以防止发生车轮抱死现象。ESP系统主要以制动器为执行系统，通过适度调节制动力使车轮制动，从而实现对汽车横摆力矩及质心侧偏角的合理控制，防止车辆失去控制。ABS系统和ESP系统均以制动器为主要执行机构，但是两个子系统的输入方式及控制目标完全不一样，就极易导致两个子系统间发生诸多矛盾。如果发生矛盾，那么在布线的状态下，车辆性能就会失去控制。甚至在更加严重的情况下，由于子系统间的互相作用，造成车辆行驶不稳定，进而引发交通事故。

3.1.3 系统冗余

如果汽车的各子系统间只是简单的组合使用，各个单元单独控制，则ABS系统和ESP系统均应及时获取车速信息，而后上述两子系统均应通过各自的制动控制系统，传达制动信号，从而导致传感器以及线束冗余。

3.2 汽车俯仰角及动位移的控制

如若汽车有俯仰，可以通过调节前后悬挂系统的垂直力来控制。同样，动态位移也可以通过调整悬挂系统的垂直力来控制。

俯仰控制时，如若车身处于俯仰状态，则悬架系统的驱动力会因路面激励因素而不断地正负变化。此时，左前、右前悬挂系统的向上驱动力应增大，向下驱动力应减小;左后和右后悬架系统向上驱动较少，向下驱动较多。如果车身倾斜，前左右悬挂系统的向上驱动力应减小，向下驱动力应增大;左右后悬架系统增加了向上驱动，减少了向下驱动，增加或减少的比例需要按照实际俯仰度来确定。

控制动态位移时，为避免车辆跳跃过大，当动态位移在允许范围内时，ASS系统的悬架作动力保持不变。而如若动态位移增加，则应以动态位移的方向为基准。如若正方向过大，则悬挂系统向下的驱动力应增大，向上的驱动力应减小;如若负方向过大，则应相对减少悬挂系统向下的驱动力，增大向上的驱动力。与其相同的是，增加或减少的比例需要按照实际动态位移的偏差程度来确定。

3.3 汽车的集成控制

3.3.1 大体控制结构

依据相关分布式集成控制的理论可知，构造各个子系统间的协调联动机制，以此减少各子系统间的相互作用力，从而防止发生系统间的冲突及矛盾，保证汽车的运转性能，故而对于集成控制来说，属于核心内容。

对象层主要ESP系统、ASS系统及ABS系统等子系统组合而成，其对应各自的执行器;而执行层主要由ESP系統、ASS系统以及ABS系统的电控系统组合而成，其对应各子系统各自控制方式;协调层主要作用为进行信息传递，为总体判断提供各子系统的具体状态。总体系统依据各子系统的实际状态完成判断后，通过调度器传递至各个子系统的协调员。最后，促使各子系统通过执行协调器判断出具体控制，该流程循环往复。

3.3.2 总判器的判断机制

建立并完善汽车机械的判断机制主要是为了协调各系统间存在的矛盾，以保障汽车在运转过程中能够始终处在最优状态。

在汽车的运行过程中，ASS系统独立运作，可以确保汽车始终处于稳定状态，此时就应保证该子系统调控参数处在理想值状态，而调控参数主要有悬架系统动挠度及垂向加速度等项。

在汽车的制动过程中，需要ABS系统以及ASS系统一起作用，保证汽车行驶安全，防止车轮抱死时，应确保汽车的滑移率接近最佳状态。为尽量避免ABS系统启动引发车身俯仰，防止其对于前后悬挂系统的悬架力分布具有较大影响，也需要严格控制俯仰角，将其控制在最小范围内。不仅如此，为防止车轮动载荷降低造成地面制动力降低，应严格控制动位移使其在合理范围内，从而使汽车能够实现良好接地作用。

在行驶时，如遇突然转弯，则ESP系统以及ASS系统就会同时启动，以保证汽车行驶的稳定性。与此同时，偏航率和质心侧偏角应在理想范围内。为防止过弯时ESP系统的突然抱死状态，ABS系统也要介入调整，与此同时，为防止汽车轮胎的不稳定对于ABS系统动作的影响较大，就应控制汽车的动态位移始终在合理范围内，以此确保汽车的接地性。

在汽车同时处于转弯及制动状态时，以上三个子系统同时运行，确保高汽车行驶安全性及稳定性。最重要的便为保证横摆角速度与质心侧偏角均处于允许范围内，此外就是要避免发生车轮抱死，使滑移率处在最优值的周围。

按照目标，将判断规则明确如下：

①如若汽车行驶过程中，其转向角及制动踏板力同时为0，那么ASS系统就会启动，但是ESP系统以及ABS系统就会处于暂停状态，此时，主要控制汽车的悬架系统的动态偏转和振动加速度。

②如若汽车行驶过程中，其转向盘的角度为0，但是制动踏板力大于0时，车辆就会处于直线制动的状态，此时ASS及ABS系统启动，ESP系统就会暂停，驾驶人员需密切观察汽车的俯仰角及动位移的变化，并且将控制滑移率作为首要目标，并保证俯仰角与动位置都处于允许范围内。

③如若汽车行驶过程中，其转向盘的角度大于0，但是制动踏板力等于0时，说明汽车在转弯过程中，ESP与ASS系统同时启动，但是ABS系统不启动，其主要目标便为控制横摆角速度，并要防止汽车发生车轮抱死的现象，并且促使动位移始终在合理数值范围内。

④如若汽车行驶过程中，转向盘角度及制动踏板力同时不为0时，车辆就会使转向及制动力共同作用，上述三个子系统也会同时启动。此时便应控制滑移率、偏航率和质心侧偏角，而且要保证车辆的俯仰角度处于合理范围内。

3.3.3 优先级设置

为防止ABS系统和ESP系统共同作用时同时收到执行器干扰，要首先遵循安全至上的基本原则，系统优先级明确为：防止车轮抱死，而后控制重心侧偏角和偏航率。

3.3.4 冗余降级

为防止汽车系统的冗余降级，可运用CAN总线来进行通讯，以此确保汽车的各类实时信息可以通过传感器输送至总控制系统。而后再获取合理的控制参数，并将指令发送出去，最后将控制命令传送至机械执行器。

4  汽车底盘生产运用数控技术的主要策略

4.1 焊接机器智能化

当前阶段，计算机技术发展速度较快，自动化技术、数控技术及智能化技术发展势头也较为迅猛。在汽车底盘加工制造过程中，可以运用焊接机器智能化来提高该部位的焊接质量、加工精度，尽量降低劳动力等成本投入。此外，智能化设备能够在客观环境较为恶劣的条件下使用，避免恶劣环境对于人体造成不必要伤害，此种方式不仅能够提升技术质量，也降低了工期及成本投入，有益于产品效益的总体提高。焊接智能化机器主要由两部分构成，第一部分为智能机器人，第二部分是相关设备，主要用于机器的控制。一般情况下，焊接设备设施主要应用弧焊及点焊等工艺设施，由焊枪、焊接电源及送丝机等组成。智能化焊接机器的传感系统，主要涵盖视觉传感器及控制装置等设施。在汽车底盘生产加工中，就可以运用焊接机器人。此外，汽车的大部分零部件均会使用到焊接技术，例如座椅骨架、导轨以及消声器等。以丰田汽车为例，该品牌汽车底盘生产线的焊接技术主要为点焊，应用点焊智能化机器开展焊接加工工序。该项技术能够大力提升汽车底盘部件的生产效率及焊接质量，能够有效替代电弧焊，不仅如此，最新推出的低高度点焊机器人，可以有效用于汽车下方部件的焊接。焊接机器人可以同时与高位机器人进行组装，开展车身的其他部位的同步焊接，最大程度缩短焊接生产线。而其他汽车制造单位所生产的SUV、皮卡等车型的悬架、减震器、副车架等零部件一般应用MIG焊接工艺，汽车底盘中的重要部件则运用冲压焊接，该技术要求板厚度控制在1.5-4mm之间，运用搭接、角接等技术形式，对于质量要求也远高于其他技术。

4.2 纵梁数控冲孔加工

与传统加工技术相比，纵梁数控冲孔加工技术具有自动化、柔性化等优势特征，此项技术能够大力提升汽车的生产力。现如今，随着制造领域加工技术的进一步发展，市场竞争也更加激烈，汽车底盘的加工制造技术也实现了创新，其中，纵梁数控冲孔加工技术普遍运用于底盘加工制造中。在该部件生产流程中，应用此类数控技术，首要任务便为做好相关准备工作，即计算机编程自动化，而后在相关控制程序内输入自动化流，准备工作完成后，应用电磁吸盘进行纵梁自动上料程序，此时就要注意工件的自主定位工作，应运用夹钳夹料，以及精密程度较高的齿轮将材料运送到X轴定位，然后再对Y轴进行定位。运用过滤式冲孔到下料部位，最后再应用吸盘进行自动下料，从而自动排出废料。

启用自动编程软件的创意来源是相关公司开发的PROCAM软件。该系统通过首次、二次开发，能够进一步满足数控冲床的硬件需求，且此种技术还具有无死角加工的优势，其主要工作原理为过滤冲，即为不用改变材料的传输方向，只要源源不断向上传送就行。在总体的操作流程中，能够直接应用AutoCAD软件的图形，也可以应用其他软件制作DXF或者其他格式的图形，能够使其在最小误差范围内开展自动化加工。在数控技术方面，也能够应用先进的西门子数控技术，该项技术性能丰富，开发性能极强，集成化程度较高。此外，该项技术还具有较强的通讯功能，支持与计算机的网络连接，从而实现远程操控诊断，通过优化调整方案，减少调整时间。除此之外，该系统也可以实现中英文语言切换，方便运用人员的操作。液压系统方面，采用德国哈雷液压系统，该数控系统不仅可以根据报警更换滤芯，还具备基本的维护性能，延长设备的使用期限。

5  结束语

总而言之，现阶段随着数控技术在各个领域的普遍应用，特别是制造业发生了较大变化。该项技术运用于汽车底盘生产时，可以运用数控技术进一步提高生产的质量的效率，且确保底盘的生产质量，不断减少成本的投入，全面提高汽车整体的生产效益，进而带动整个行业的进步和发展。

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