汽车制造技术简介

汽车制造技术第一章绪论第一节汽车制造基本体系汽车工业史国民经济中的支柱性产业，汽车生产制造水平直接体现国家汽车工业发展程度，是显示一个国家工业发达水平的重要标志，同时能够带动和促进其它产业和社会经济的发展。一、汽车制造基本特点原材料一毛坯一加工一装配成总成专业化、标准化、和高度自动化；汽车成车生产集团化、机械化和电子化生产制造过程涉及铸造、锻造、机械加工、冲压、焊接、热处理、化工油漆、轻工纺织、电子电器（多学科、跨专业综合性的生产制造过程）汽车制造技术汽车生产过程方框图热处理铸造锻造粉末冶金烧结部件装配试验调整协作件电气系统，轮胎及其他部件总装配钢材铸铁废钢铝锭辅助材料机械加工铁粉碳粉汽车钢板冲压装配铆、焊接油漆退火正火maxau淬火回火maxau发动机变速器驱动桥转向器缸体曲轴齿轮轴汽车制造技术进展传统制造技术与现代制造技术1.传统制造技术:一般是指加工制造工艺.机械制造观铸、锻、冲焊、切割、轧制及热处理,零件的切削加工,部件、产品的装配校验等.(几何形状或物理化学性能发生变化)物料流、能量流、信息流2.现代制造技术:计算机技术、数控技术、控制论及系统制造技术的结合,形成了现代制造技术.已发展成为一个集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新型交叉学科.信息制造观市场分析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-产品销售、维修服务-回收再生产等环节.二、汽车制造基本体系1、专业化部门件生产厂2、汽车附件及零配件加工厂3、汽车总厂1）汽车板件冲压生产线2）汽车车身装焊自动生产线3）现代汽车的汽车车身涂装生产线4）整车装配生产线（汽车总装线）5）汽车检测线汽车制造技术进展第一节概述一.传统制造技术与现代制造技术信息制造观:将产品定义为:在原始资源上赋予信息与知识的产物.而将制造过程视为:赋予信息与知识的过程.传统制造技术重点在于提高和改进对原料和能源的处理能力.现代制造技术重点则在于提高信息处理能力市场分析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-产品销售、维修服务-回收再生产等环节.现代制造技术FMS,CIMS,IMS,GM柔性制造系统计算机集成制造系统智能制造全球制造现代制造技术发展过程1914年福特的流水线使产量大幅度上升1911～1912，7.8440辆流水线后：1914，30万辆/年.售价$440，成本$360.1916，降至$360，成本$345.1926，200万辆/年.每辆售价由首批的$850，下降到1923的$265,到1927年，最后一辆T型车在美国本土驶出流水线时，累计生产1500万辆。美国于1952年研制成功的第一台数控铣床,使机械制造业发生一次技术革命。现代制造技术发展过程FMS,CIMS,IMS,GM①单机自动化数控机床与加工中心(NC/MC)②计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)③柔性制造系统(FMS)汽车品种的多样小批生产④计算机集成制造系统(CIMS)⑤智能制造与全球制造(IM/GM)现代制造技术发展过程⑤智能制造与全球制造(IM/GM)信息高速公路与互联网的普及和应用,使地球变成全球经济村,制造业全球化使竞争的含义正在发生变化,通过竞争者之间的合作来创造满足用户各自需要的产品和服务,已成为当代先进的制造和服务的明显特征.智能制造系统所涉及的范围由最初的为实现一个企业内部的市场分析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-设备维护等技术环节的自动化,发展到今天的面向世界范围的整个制造环境的集成化与动态重组,也即所谓全球制造.汽车制造技术进展第一节概述二.现代制造技术是制造技术与管理的统一技术和管理是现代制造系统的两个轮子,由生产模式结合在一起,推动制造系统向前发展.在FMS,CIMS,IMS中,管理是其中的重要组成部分;在敏捷制造、虚拟制造、全球制造和精良生产中,管理的策略和方法是这些生产模式的灵魂.汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术制造系统是将原材料、半成品加工出成品,并和部分外构成品一起装配成为最终产品的一个系统。制造系统的所有活动都围绕着物流过程而进行。一般由三个子系统组成：①向物料供应商采购原材料和部分产品，半产品的物料供应子系统；②制造企业内部的物料搬运流通系统。③将成品送往消费者手中的成品运送流通系统。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术在物料搬运系统中，一般企业有三种库存过程：①加工前的库存；②加工过程的库存；③加工后的库存。伴随着这三种库存有如下物流过程：原材料及半成品的入库检验、毛坯的制造（铸、锻、冲焊、切割、轧制及热处理）、零件的加工、零件加工的在线检测和成品检验、产品装配校验等。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术现代制造系统物流技术具有如下特点：（1）强调柔性化生产过程能方便地适应零件形状和精度的改变（2）生产过程的自动化和准自动化采用适度自动化（准自动化）设备是必要的（3）生产过程清洁化节能防污（4）零件加工的高速化和精密化以适应生产周期日益缩短、产品精度不断提高的要求（5）毛坯制备的精密化采用精铸、精锻、精冲，少切削，清洁化生产（6）在线检测及质量反馈控制自动确定产品是否合格，如果不合格，则自动查找原因并指出误差源所在（7）装配过程的自动化大力采用自动装配技术可提高劳动生产率（8）库存管理的计算机化为减少各种库存，提高资金有效利用率，可在库存管理过程采用计算机技术，并可采用各种计算机控制的立体仓库和抓取物料机械手。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备柔性制造系统(FMS)：是一个电子计算机控制的制造系统，在这种系统中可同时加工形状相近的一组或一类产品。在IM（智能制造）概念下，FMS被定义为在广义上可编程的控制系统，它具有处理高层次分布数据的能力，具有自动的物流，它使IM的概念得以在车间实施，从而实现小批量、高效率的制造，以适应不同产品生命周期的动态变化。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备1.数控机床(NC)：它的最重要的功能主要有如下几点：①数控代码信息处理；②逻辑功能处理；③几何（运动学的）功能处理；④实际刀位和机车状态的采集；⑤刀具误差的修正和换刀。在NC机床中，核心是程序控制器。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备2.计算机数控机床(CNC)：(CNC)系统完成的控制功能与(NC)机床相同。现代CNC控制系统往往包含一台微型计算机或多处理机体系结构，它们都具有高度柔性。CNC系统主要的特点有：①由于微型计算机应用，减少了硬件，增加设备的可靠性；②不依赖硬件而独立使用，可用于不同种类的机床；③要改变扩展功能比较容易；④后置处理以软件方式实施；⑤编码转换器允许采用不同编码的数控程序（EIA或ISO）；⑦可以监测和修正刀具磨损；⑧CNC系统与用户界面友好。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备3.直接数控(DNC)：DirectNumericalControlDNC系统的基本功能主要有:①零件程序管理；②零件程序分配；DNC系统通信结构有3种:①点对点型；②现场总线型;③局域网型。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备3.直接数控(DNC)：DirectNumericalControlDNC可称之为直接数控，也可称之为分布式数控，它是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统（简称CAPMS）集成的纽带，是机械加工车间自动化的又一种方式，相对FMS来说，DNC是投资小，见效快，可大量介入人机交互，并具有较好柔性的多数控加工的集成控制系统。（Fanuc和Siemens)汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备4.柔性制造系统(FMS)：是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。各种定义的描述方法虽然不同，但它们都反映了FMS应具备下面一些特点：①两台以上的数控机床或加工中心以及其它的加工设备。包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。②一套能自动装卸的运储系统。包括刀具的运储和工件原材料的运储。具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘交换工作站等。③一套计算机控制系统。包括主控计算机系统、监控系统、通信系统等。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术一.加工自动化及设备4.柔性制造系统(FMS)：从FMS的软件内容看，它主要包括：①FMS的运行控制；②FMS的质量保证；③FMS的数据管理和通讯网络。从FMS的功能看，它必须是：①能自动进行零件的批量生产；②简单地改变控制指令、便能制造出某一零件族的任何零件；③物料的运输和储存必须是自动的（包括刀具、工装和工件）；④能解决多机条件下的零件混合加工，且无须额外增加费用。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术二.精密、超精密及纳米加工技术精密加工技术实现微米级（形状尺寸误差0.1～1μm，表面粗糙度Ra0.03～0.3μm)超精密加工技术实现亚微米级（精度0.01～0.1μm，表面粗糙度Ra0.005～0.03μm)纳米加工技术实现纳米级（精度小于0.001μm，表面粗糙度小于Ra0.005μm)汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术三.物流系统及辅助过程自动化1.制造过程的集成往往离不开物流系统的自动化，是计算机集成制造系统的重要组成部分物流系统及其自动化，是实现待加工零件的自动运输、需使用的刀具自动配置和调度的关键设备和硬环境。自动物流系统中的运输设备一般有工业机器人、自动导向小车、有轨小车、悬挂式机械手、自动传输链等;存储设备一般有中央立体仓库、中央刀具库、托盘交换站、公用托盘架,(也称平面仓库)和刀具暂存架(或箱)。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术三.物流系统及辅助过程自动化2.物流系统的组成：①原材料、半成品、成品所构成的工件流。②刀具、夹具所构成的工具流。③托盘、辅助材料、备件等所构成的配套流。汽车制造技术进展第二节现代制造系统物流技术三.物流系统及辅助过程自动化3.搬运机构及自动物料搬运：目前比较实用的有3种：传送带、运输小车（有轨和无轨）和搬运机器人。汽车制造技术进展第三节现代制造生产管理技术一.现代制造系统管理技术的研究内容和技术特点现代化管理技术可以为我国企业提供如下的生产模式、管理技术、设计技术和制造技术：物料需求计划（MRP），制造资源（MRPⅡ），企业资源规划的管理模式（ERP），看板生产（适时生产JIT），精良生产，支持产品开发的各种计算机辅助技术CAD、CAPP、CAE、CAM等，并行工程和虚拟制造，系统集成、优化以及企业经营过程重组（BPR），敏捷制造，计算机集成制造系统（CIMS）等。汽车制造技术进展第三节现代制造生产管理技术二.CIMS的管理技术1.CIMS的基本概念和构成基本概念：通过生产、经营各个环节的信息集成，支持了技术集成，进而由技术的集成进入技术、经营管理和人、组织的集成，使物流、信息流、资金流集成并优化运行，以此提高企业的市场竞争能力与应变能力。构成：通常应有管理信息系统、产品设计与工程自动化系统、制造自动化（柔性自动化）系统、质量保证系统、计算机网络和数据库系统。汽车制造技术进展第三节现代制造生产管理技术二.CIMS的管理技术1.CIMS的基本概念和构成构成：通常应有管理信息系统、产品设计与工程自动化系统、制造自动化（柔性自动化）系统、质量保证系统、计算机网络、数据库系统。汽车制造技术进展第三节现代制造生产管理技术二.CIMS的管理技术2.CIMS的基本哲理构成四个方面：集成性、整体性、信息观、最优性。汽车制造技术进展集成平台和管理软件的开发：①通信服务提供分布环境透明的通信服务,使用户和应用无需关心具体的操作系统和应用程序所处的网络线,而以透明的函数调用或对象服务方式完成它们所需的通信要求。汽车制造技术进展集成平台和管理软件的开