Как производят автомобили: описание процесса

Отрасль обеспечивает 2,5 % ВВП и до 5% дохода в государственный бюджет, производит 31% продукции отечественного машиностроения, потребляет 35% стали и 75% резины, производимых в стране. Для проектирования и создания автомобилей необходимо наличие высококвалифицированных кадров и ресурсов, мощная инженерно-техническая и промышленная базы.

Производством автомобилей в России занимается более 250 крупных, средних и малых предприятий и организаций, тесно связанных с металлургической, химической, электротехнической и электронной отраслями. Непосредственно в российском автопроме работает 800 тысяч человек, еще с отраслью автомобилестроения связано более 5 млн работников смежных отраслей, поставляющих сырье, полуфабрикаты, шины, роботы и другие комплектующие.

Современные автомобили оснащены электроникой, трансмиссией, системой безопасности, которые разрабатываются и производятся отдельно, а комплектуют автомобиль на производственной линии. В зависимости от типа и назначения транспортного средства время его производства занимает от нескольких дней до нескольких месяцев.

Типы автомобильных заводов

По масштабам производства и специализации существует несколько типов автозаводов:

• крупные, выпускающие сотни тысяч автомобилей в год и обслуживающие глобальный рынок;
• специализированные, производящие определенный тип автомобильной техники – грузовики, микроавтобусы, мотоциклы, скутеры, гоночные спортивные автомобили, суперкары;
• малые, выпускающие редкие и эксклюзивные модели.

Крупные энергоемкие предприятия располагают цехами по производству двигателей, электронных систем, пластиковых компонентов, шин, экранов, сидений и других комплектующих, но в основном часть оборудования поставляется с других производств. Комплектующие поступают на автопредприятие в необходимом количестве в соответствии с производственным планом и «точно в срок», чтобы не загружать складские помещения.

Крупноузловая и мелкоузловая сборка

На автомобильных предприятиях нашей страны ведется в основном крупноузловая сборка (DKD и SKD). Она предполагает меньшее число деталей, которые необходимо дособрать на заводе. Есть еще CKD – это более локализованное мелкоузловое производство машин. То есть авто придет на промышленную площадку полностью разобранным. Кроме того, СKD часто предусматривает сварку и окраску. 

13 мая 2024 года состоялось значимое событие в российском автомобилестроении. Автозавод «Москвич» перешел на производство автомобилей по технологии полного цикла. С января 2024 года на заводе локализованы процессы сварки,  антикоррозионной защиты, окраски, сборки и контроля качества. 

Другие автопроизводители так же стремятся переходить на новый формат. Так, «АвтоВАЗ» планирует углублять уровень локализации производства машин Lada на бывшем заводе Nissan в Санкт-Петербурге. Мелкоузловая сборка (CKD) на данной промышленной площадке будет начата с 2025 года.

Материалы, используемые в автомобилестроении

Современный автомобиль на 75% состоит из металла. Для кузова используются листы из углеродистой или легированной стали, алюминия или его сплавов. Блоки цилиндров, картеры сцепления, коробки передач и многие другие составляющие внутреннего оснащения изготавливаются из чугуна. Многие комплектующие детали производятся с использованием меди, никеля, хрома, олова, магния, титана, цинка и других цветных металлов, которые не поддаются коррозии, обладают пластичностью, высокой электро- и теплопроводностью, отличной прочностью и малым удельным весом. Из них изготавливаются поршни, подшипники, заклепки, вкладыши двигателей.

Кроме металлов в производстве участвуют резина, армированный пластик и термопластик, полимеры, термоактивные смолы, стекловолокно, защитные, ламинированные, закаленные стекла для создания лобовых, задних, боковых окон. Производители используют определенные материалы для адаптации автомобиля к конкретным функциям и назначению.

Производство автомобилей

Создание технически сложного устройства – автомобиля – это сложный и многоступенчатый процесс, состоящий из нескольких этапов:

• дизайна кузова и салона, разработки чертежей, определения материалов для производства;
• литья деталей, изготовления кузова, сборки;
• проверки всех материалов и узлов на совместимость;
• тестирования и контроля качества перед запуском в серийное производство.

В состав автомобиля входят основные части – двигатель, кузов и шасси, крылья, капот, а также рулевая и тормозная системы и система питания, электрооборудование и трансмиссия, отвечающая за передачу и распределение крутящего момента между двигателем и колесами.

Штамповка деталей кузова

Цехом штамповки деталей кузова располагают заводы полного производственного цикла.

Конструкция кузова состоит из днища, лонжерона (силового элемента по всей длине), стойки, крыши, дверей, капота, крышки багажника, моторного отсека, бампера. Все части кузова между собой взаимосвязаны. Автомобиль состоит из более 400 деталей, выполненных методом холодной штамповки листового металла толщиной от 0,6 до 1,2 мм, который претерпевает пластическую деформацию, в результате чего меняются его форма и размеры.

Детали с точными размерами штампуются на промышленных мощных прессах, оснащенных штампами определенной формы с матрицами и пуансонами. Элементы после штамповки не требуют дополнительной механической обработки.

Сварка

Детали из штамповочного цеха (или со склада) к местам сварки в определенном порядке транспортируются по конвейеру. Одни из огромных роботизированных «рук» собирают детали в узел, другие сваривают их между собой. Ручная сварка практически исключена или применяется для простейших операций.

В зависимости от природы металла, конструкции соединения деталей и условий их дальнейшей эксплуатации применяются разные виды сварки: горячим газом, высокочастотная, контактная, ультразвуковая, лазерная, плазменная. Линии сварки с роботизированными сварочными горелками могут производить сварку сразу для нескольких моделей.

После сварки на кузов навешивают двери и другие подвижные элементы – переднюю и багажную крышку. Будущий автомобиль отправляется в цех покраски.

Антикоррозийная обработка и покраска

Автоматизированный процесс окраски состоит из нескольких этапов:

• Рама и стальные панели покрываются защитным слоем цинка, обеспечивающим защиту от коррозии. Цинкование проводится электролитическим, гальваническим или горячим способом путем погружения в ванну с расплавленным цинком. Толщина цинкового слоя от 5 до 10 мкм.
• Распылением специальных растворов проводится очистка и обезжиривание поверхности, следом проводится ополаскивание и сушка для удаления следов масел и жира.
• Образование кристаллического слоя металло-фосфатов достигается путем погружения кузова в ванну с растворами солей фосфора, этот процесс в дальнейшем обеспечит идеальную грунтовку и дополнительную антикоррозийную защиту.
• Катафорезная грунтовка (электрофорез) на внешних и внутренних поверхностях проводится для создания равномерного слоя краски толщиной 20 мкм, защищающего от окисления.
• Ополаскивание и помещение в сушильную камеру, где при 180 градусах происходит отвердение слоя.
• Места нахлестки панелей, фальцы стыков, канты, сварочные швы уплотняются герметиком из полиуретановой массы высокой вязкости.
• На днище кузова и подколесные ниши наносится специальный грунт из лака высокой вязкости, который послужит защитой от ударов камней и сколов.
• Цвет, глянец со спецэффектом и прочность обеспечивает лакокрасочный слой, нанесенный электростатическим методом.
• Для скрытых полостей кузова используют мастику для защиты салона от внешнего шума.
• На финише проводят полировку и обработку воском для придания яркости окраски и блеска, что обеспечивает эстетический вид и защиту от внешних факторов.

Сборка автомобиля

В сборочном цехе крупных предприятий автомобиль собирается на автоматизированной линии. С помощью роботов устанавливаются в основном тяжелые агрегаты. Далее устанавливается двигатель, происходит соединение кузова и шасси, монтируется навесное оборудование, собирается подвеска, устанавливаются фары, окна, механизм рулевого управления.

После следует установка электропроводки, ремни и подушка безопасности, антиблокировочная система ABS, предотвращающая блокировку колес автомобиля при его торможении и для сохранения устойчивости. В завершении сборочного процесса монтируются элементы интерьера салона – ковровое покрытие, сиденья, задняя полка, дополнительное оборудование и аксессуары.

Резервуары автомобиля заполняют бензином, маслом, тормозной жидкостью, в систему охлаждения заливают антифриз.

Тестовая зона

Все собранные автомобили отправляются на тестовую площадку, где проверяется их внешний вид, качество лакокрасочного покрытия и установки навесных деталей. Проверяются функциональные характеристики двигателя, тестируется трансмиссия, ходовая часть и тормозная система, приборы, электронная система и автоматика, выравниваются колеса, регулируются фары, в «водяной» камере проверяется герметичность уплотнения.

Машину испытывают на специальном треке. Такие «дороги» с разными препятствиями имеются на каждом автозаводе. После всех проверок инспектор делает заключение о годности автомобиля и запуску серийного производства и продаже. Для этого разрабатывается маркетинговое и рекламное продвижение, определяются рыночные (розничные) цены.

Технологии, используемые на автозаводах

Отрасль автомобилестроения развивается согласно требованиям рынка. Производятся автомобили новых марок, повышаются требования к материалам и дизайну, делается упор на повышение прочности, уменьшение массы технического средства и расхода топлива, растет конкуренция среди заводов изготовителей. В условиях быстро меняющихся требований рынка возникает необходимость в производстве конкурентоспособной продукции.

На некоторых крупных российских автозаводах действуют производственные стандарты, которые направлены на снижение негативного воздействия на окружающую среду и переход на экологичное производство электромобилей. Производством транспортных средств – кроссоверов, минивэнов, работающих на электрических двигателях, занимается компания «Мотор Инвест», электрическую Газель выпускает завод ГАЗ, электрокары – завод «Автотор».

Такие заводы, как АвтоВАЗ, Aurus в Татарстане, «Москвич», УАЗ и другие крупные предприятия автопрома используют в производстве новые технологии:

• Роботизированные системы, способные работать 24/7, выполняют сборку и сварку компонентов деталей, монтаж, покраску. Роботы обеспечивают высокую точность и скорость выполнения работ и увеличивают производительность.
• Система автоматической логистики оптимизирует производственные процессы. Манипуляторы, автоматические конвейеры, транспортерные линии перемещают компоненты и детали с учетом точного времени, уменьшают риск их повреждения, повышают эффективность производства.
• Система управления качеством включает автоматическую систему контроля, мониторинга, анализа данных. Это помогает выявлению дефектов на ранней стадии, их своевременному устранению, сокращению количества брака.

Применение современных технологий повышает эффективность производства, качество и надежность автомобилей и уменьшает их стоимость.

Производство автомобилей – сложный многоэтапный процесс. Самым трудным для автопрома был 2022 г., когда были введены западные санкции, прекращены поставки импортных комплектующих, от которых в большей степени зависела отрасль, нарушены логистические цепочки, а рынок заполонили китайские бренды. Пришлось искать альтернативных поставщиков, разрабатывать свое оборудование, в том числе двигатели, трансмиссию, элементы электроники. Благодаря повышению степени роботизированных операций и другим новейшим технологиям отечественный автопром постепенно преодолевает кризис и наращивает объемы производства.

В 2023 г. производители автомобилей в России увеличили его на треть. Согласно проекту федерального бюджета, в ближайшие три года на поддержку автопрома должны направить свыше 83,5 млрд рублей. В 2024 году программа льготного автокредитования составит 12,3 млрд рублей, на 500 млн рублей больше, чем годом ранее. К 2026 году эта сумма вырастет почти до 20 млрд рублей. Сейчас на российском рынке доля отечественных автомобилей составляет 35%, китайских – 51% и 14% – из дружественных стран.