汽车零件制造技术的发展趋势.ppt

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汽车零部件制造技术的发展趋势汽车零部件制造技术的发展趋势机械工业第九设计研究院机械工业第九设计研究院康来明康来明前言汽车零部件机械加工是一个多学科、多专业、汽车零部件机械加工是一个多学科、多专业、汽车零部件机械加工是一个多学科、多专业、汽车零部件机械加工是一个多学科、多专业、多环节相互关联影响的复杂生产系统。

多环节相互关联影响的复杂生产系统。

多环节相互关联影响的复杂生产系统。

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汽车零部件质量的汽车零部件质量的汽车零部件质量的汽车零部件质量的80%80%80%80%取决于制造质量。

成本取决于制造质量。

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成本的的的的70%70%70%70%取决于制造成本，而市场反应的灵敏度取决于制造成本，而市场反应的灵敏度取决于制造成本，而市场反应的灵敏度取决于制造成本，而市场反应的灵敏度50%50%50%50%也取决于制造技术。

也取决于制造技术。

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也取决于制造技术。

制造技术将直接影响到企业的生存与发展。

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制造技术将直接影响到企业的生存与发展。

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汽车零部件机械加工技术的发展趋势新世纪以来，汽车零部件制造技术发展的主要特征是：

新世纪以来，汽车零部件制造技术发展的主要特征是：

新世纪以来，汽车零部件制造技术发展的主要特征是：

新世纪以来，汽车零部件制造技术发展的主要特征是：

数控数控数控数控柔性柔性柔性柔性高效高效高效高效绿色绿色绿色绿色信息化控制与管理；信息化控制与管理；信息化控制与管理；信息化控制与管理；具体表现在：

具体表现在：

具体表现在：

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制造方法的柔性化制造方法的柔性化制造方法的柔性化制造方法的柔性化制造工艺高效化制造工艺高效化制造工艺高效化制造工艺高效化制造过程精益化制造过程精益化制造过程精益化制造过程精益化制造技术绿色化制造技术绿色化制造技术绿色化制造技术绿色化制造系统智能化制造系统智能化制造系统智能化制造系统智能化上世纪上世纪8080年代前，发动机等主要汽车零部件生产主要通年代前，发动机等主要汽车零部件生产主要通过专用机床、组合机床及自动线来获得较高生产效率和过专用机床、组合机床及自动线来获得较高生产效率和较低的生产成本。

较低的生产成本。

随着高速切削技术的应用、数控技术的发展、三坐标模随着高速切削技术的应用、数控技术的发展、三坐标模块及数控可调专机纳入自动线，提高了自动线的柔性。

块及数控可调专机纳入自动线，提高了自动线的柔性。

生产节拍由原来的生产节拍由原来的11分钟左右降至分钟左右降至0.50.5分以下，因此目前分以下，因此目前发动机、变速器等主要壳体零件产量高于发动机、变速器等主要壳体零件产量高于3030万台而品种万台而品种相对单一时，采用具有一定柔性的组合机床自动线仍然相对单一时，采用具有一定柔性的组合机床自动线仍然是最经济的选择。

是最经济的选择。

制造方法的柔性化所组成的自动生产线制造方法的柔性化为适应市场对产品要求多样性为适应市场对产品要求多样性和多变化，高效多品种的柔性和多变化，高效多品种的柔性生产方式成为现代汽车零部件生产方式成为现代汽车零部件制造的重要特征和趋势。

以高制造的重要特征和趋势。

以高速数控复合机床，自动输送系速数控复合机床，自动输送系统组成的柔性自动线（统组成的柔性自动线（FTLFTL）和敏捷柔性自动线（和敏捷柔性自动线（AFTLAFTL），），使机床调整时间大为降低。

实使机床调整时间大为降低。

实现了不同品种的混流生产。

也现了不同品种的混流生产。

也为生产线迅速扩张创造了条件。

为生产线迅速扩张创造了条件。

制造工艺高效化在单位时间内生产出更多的合格产品在单位时间内生产出更多的合格产品是制造技术追求的目标。

推动着新是制造技术追求的目标。

推动着新工艺和相应装备的开发工艺和相应装备的开发在机械加工领域生产高效化是以高速在机械加工领域生产高效化是以高速高效切削和多刀复合切削，减少机高效切削和多刀复合切削，减少机动时间，以快装、快调、快换、快动时间，以快装、快调、快换、快进，装卸工件时间与机动时间重合，进，装卸工件时间与机动时间重合，降低非机动时间为主要内容。

降低非机动时间为主要内容。

制造工艺高效化众所周知，在切削三要素中，最活跃、影响最大的是切削众所周知，在切削三要素中，最活跃、影响最大的是切削速度，研究表明，在常规切削时，切削速度越高，切削温速度，研究表明，在常规切削时，切削速度越高，切削温度就越高，切削力也越大，但当切削速度超过某一临界速度就越高，切削力也越大，但当切削速度超过某一临界速度后（其值随被加工材料不同而不同）切削温度不再随切度后（其值随被加工材料不同而不同）切削温度不再随切削速度提高而上升，反而下降，此时大量切削热被切屑带削速度提高而上升，反而下降，此时大量切削热被切屑带走。

单位切削力也开始下降。

这为高速切削的应用提供了走。

单位切削力也开始下降。

这为高速切削的应用提供了理论依据。

新型刀具材料与刀具结构的开发，适合高速切理论依据。

新型刀具材料与刀具结构的开发，适合高速切削设备，如高速加工中心、各种高速数控机床及复合机床、削设备，如高速加工中心、各种高速数控机床及复合机床、高速磨床的问世，以现代电子控制为核心的自动化发展，高速磨床的问世，以现代电子控制为核心的自动化发展，一批以高速高效为核心的新工艺的采用，使得生产效率得一批以高速高效为核心的新工艺的采用，使得生产效率得到很大提高。

如采用陶瓷刀具，粗镗轿车发动机缸孔的切到很大提高。

如采用陶瓷刀具，粗镗轿车发动机缸孔的切削速度削速度800m/min800m/min，镗一个缸孔的切削时间仅为，镗一个缸孔的切削时间仅为33秒，采用秒，采用CBNCBN砂轮高速磨削，磨削速度达到砂轮高速磨削，磨削速度达到120m/sec120m/sec，磨削效率比，磨削效率比传统方法提高传统方法提高1-21-2倍。

倍。

表1汽车主要零件加工的切削用量水平零件材料零件材料加工内容加工内容刀具材料及形式刀具材料及形式切削速度切削速度V（m/min）每分每分钟进给量量Sm（mm/min）合金合金铸铁粗粗铣涂涂层硬硬质合金合金盘铣刀刀12020011001600精精铣CBN刀片刀片盘铣刀刀30070015004500粗粗镗陶瓷刀片陶瓷刀片镗刀刀8002400精精镗涂涂层硬硬质合金合金镗刀刀200650精精镗CBN镗刀刀5007507001500钻孔孔涂涂层内冷硬内冷硬质合金合金钻头100150500800磨削磨削CBN砂砂轮72009000表1汽车主要零件加工的切削用量水平零件材零件材料料加工内加工内容容刀具材料及形式刀具材料及形式切削速度切削速度V（m/min）每分每分钟进给量量Sm（mm/min）铝合金合金粗粗铣涂涂层硬硬质合金合金盘铣刀刀500800精精铣PCD刀片刀片盘铣刀刀2500350020004500镗孔孔PCD刀片刀片镗刀刀300550钻孔孔涂涂层硬硬质合金内冷合金内冷钻头200250600800钢磨削磨削CBN砂砂轮72009000车削削涂涂层硬硬质合金合金150180钻孔孔涂涂层硬硬质合金内冷合金内冷钻头5070滚齿涂涂层高速高速钢滚刀刀90140制造工艺高效化刀具是切削工艺系统中最主要的组成部分，在很大程度上决定生产效率、加工精度及表面粗糙度的高低。

据统计采用高速高效切削，生产效率可提高20-30%，由此制造成本可降低15-20%，而刀具费用只占制造成本的3%-4%，降低30%的刀具费,制造成本只降低1%。

因此采用先进刀具实现高速高效切削是降低生产成本的最有效途径之一。

制造过程精益化n精益生产就是以最少的资金、人员、场地和时间，获得最大的产出、最低的成本和最小的消耗。

n精益化涉及生产过程的方方面面，包括制造工艺的选择，（比如连杆的涨断工艺；曲轴轴颈的车车拉、高速外铣；CBN砂轮高速磨削及点磨工艺；高速复合镗削；干式高速滚齿，螺纹孔铣削攻丝复合工艺等等）生产流程的优化，减少生产过程的在制品，实现零库存，寻求最短捷顺畅的物流路线，产品质量零缺陷，和保持设备状态优良等等。

n精益化也是一个不断优化不断提高的过程。

制造过程精益化验证制造过程精益化，要用产品劳动量、劳动生产率、单位面积产量、产品材料及能源耗量、物流费用、车间环境指标、安全事故率、单位产品投资、投资利润率、流动资金周转次数等技术指标来考量nn以以少少污污染染、少少排排放放、资资源源再再利利用用为为主主要要内内容容的的绿绿色色制制造造是是汽汽车车制造的重要发展方向。

在制造的各个领域都得到快速发展。

制造的重要发展方向。

在制造的各个领域都得到快速发展。

nn在机械加工及试验领域，发展采用的绿色制造技术主要有：

在机械加工及试验领域，发展采用的绿色制造技术主要有：

高速干式切削技术高速干式切削技术微量冷却润滑技术微量冷却润滑技术水基冷却液代替切削油水基冷却液代替切削油中常温清洗中常温清洗设备配置全防护装置及带水设备配置全防护装置及带水（油雾粉尘）吸收过滤装置（油雾粉尘）吸收过滤装置采用装配式凸轮轴、粉末冶金锻造连杆采用装配式凸轮轴、粉末冶金锻造连杆及胀断工艺，精化毛坯，发动机总成冷试验等等。

及胀断工艺，精化毛坯，发动机总成冷试验等等。

制造技术绿色化MQL技术技术制造技术绿色化高速干式切削是不采用冷却液进行高速切削的工高速干式切削是不采用冷却液进行高速切削的工艺方法。

在高速切削中采用微量冷却润滑液的油艺方法。

在高速切削中采用微量冷却润滑液的油雾冷却润滑工艺也属干式切削范畴。

一般称雾冷却润滑工艺也属干式切削范畴。

一般称“准准干式切削干式切削”。

机床技术、刀具技术的发展，使高速干式切削的机床技术、刀具技术的发展，使高速干式切削的推广应用成为可能。

推广应用成为可能。

干式切削的优点：

干式切削的优点：

生产效率高生产效率高生产成本低生产成本低环境污染少环境污染少资源消耗少资源消耗少制造技术绿色化表表-汽车零件湿式加工的单件制造费用分析汽车零件湿式加工的单件制造费用分析被加工零件被加工零件刀具刀具费用费用与冷却液与冷却液有关有关的费用的费用其它产其它产生费用生费用缸盖缸盖（铝合金铝合金）4.0%16.8%72.9%变速箱体变速箱体（铝合金铝合金）2.4%11.8%85.8%奥地利奥地利krause公司为宝马发动机厂设计的发动机缸体线，由于缸孔加工中采用公司为宝马发动机厂设计的发动机缸体线，由于缸孔加工中采用MQL技术，技术，缸孔在精加工后，可无需进行清洗而直接进行缸套压装，减少了清洗机数量，并使能源和缸孔在精加工后，可无需进行清洗而直接进行缸套压装，减少了清洗机数量，并使能源和设备运行费用节省了设备运行费用节省了11%。

德国德国Honsel公司每天生产公司每天生产680个发动机缸盖的生产线上，个发动机缸盖的生产线上，NC控制的微量润滑技术使工艺控制的微量润滑技术使工艺过程保持清洁；加工每个缸盖平均只消耗过程保持清洁；加工每个缸盖平均只消耗2.95毫升的冷却润滑油，仅无需清洗或是有限的毫升的冷却润滑油，仅无需清洗或是有限的清洗，就提供了可观的效益。

清洗，就提供了可观的效益。

在湿式加工中，需要使用大量切在湿式加工中，需要使用大量切削液浇注在切削区，以起到冷却、削液浇注在切削区，以起到冷却、润滑作用。

润滑作用。

湿式加工的缺点：

湿式加工的缺点：

湿式加工的缺点：

湿式加工的缺点：

增加了制造成本。

增加了制造成本。

对环境危害大。

对环境危害大。

对操作工人存在健康危害。

对操作工人存在健康危害。

nn电子智能化信息化技术已经进入到现代汽车制造的各电子智能化信息化技术已经进入到现代汽车制造的各个领域，成为汽车制造的脉络与神经。

个领域，成为汽车制造的脉络与神经。

nn以电子计算机及强大软件支撑的虚拟设计、虚拟制造以电子计算机及强大软件支撑的虚拟设计、虚拟制造在汽车和动力总成的设计和工艺性验证中得到越来越在汽车和动力总成的设计和工艺性验证中得到越来越多的应用。

多的应用。

nn虚拟制造技术是对工艺各相关因素在工艺过程中的相虚拟制造技术是对工艺各相