汽车制造工艺及经济性探究.docx
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汽车制造工艺及经济性探究
开题报告
学生姓名
专业
班级
指导教师姓名
职称
工作单位
课题来源
企业自拟
课题性质
应用研究
课题名称
汽车制造工艺及经济性探究
本设计的科学依据
（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）
1、汽车制造工艺及经济性探究的科学意义和应用前景
随着现代技术的发展，越来越多的人选择购买汽车作为交通工具，汽车的产能大量提高。
而工艺规程则是限制产能的一项重要指标。
一套完整优良的工艺规程，不仅能提高汽车生产产能，还能降低生产所需的成本，工艺规程的优化，对于汽车厂商来说具有革命性的意义。
二、汽车制造工艺的国内外研究概况
1、汽车零部件制造工艺的国内外研究概况
零部件制造工艺水平的高低是汽车制造工艺水平的集中体现。
目前，国内一般分为两种生产模式，一是企业采取传统的自主生产模式，而这种生产模式往往由于缺少专业设备，零件生产的报废率偏高；其二是将零部件的生产外包给配套厂生产，如此又造成了汽车制造成本的提高。
而国外的优势在于各类数控精密加工设备的广泛应用，加工手段多样，其制造精度较高；再者是工序的细化，不仅对主体工序的严格要求，在辅助工序等在国内被认为是非必须工序，也受到极大的重视并加入到工艺流程的设计当中去。
2、汽车制造工艺冲压，焊接，涂装，总装的概况
冲压工艺的过程关系到模具的设计，需结合生产高效，技术性，安全性，经济性原则，使满足要求的零件与良好的制造工艺相结合。
从而发挥更好的经济效果。
焊接工艺是集汽车焊接材料，汽车机械，汽车质量控制等方面相集成的一项技术，广泛应用于变速箱，发动机，车身，车架，车厢等制造中，对提升制造质量有促进作用。
涂装工艺的重点在于，在低污染，低成本的前提下实现对汽车车身及其他各总成部件最有效的防护并达到最佳的美化效果。
现今的涂装技术包括漆前处理—电泳—中涂—面漆。
总装工艺是使各零件，部件，合件或总成具有规定的相互位置关系的工艺过程。
设计内容和预期成果
（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）
1、设计内容
1、建立现有工艺的数据整合；
2、对比工艺流程的设计，工序的设计；
3、进行最优工艺规程的选择及分析。
2、预期成果
1、完成各流程的对比，解析其中的差距；
2、完成论文。
拟采取设计方法和技术支持
（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）
了解汽车制造的各种工艺规程的技术要求及生产要求，并通过对比各生产厂所使用的工艺，以及工序的设计，解析其做此选择的原因。
实现本项目已具备的条件
（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）
1、可以从图书馆借阅相关的文献资料；
2、调查相关公司使用的汽车制造工艺；
3、了解各项工艺的技术要求；
4、要了解汽车制造工艺的相关知识。
各环节拟定阶段性工作进度
（以周为单位）
1-4周查阅汽车制造工艺的相关资料和文献，完成文献综述，完成外文翻译，撰写毕业设计开题报告；
5-8周收集制造工艺的数据并整合；
9-12周了解各工艺的技术要求和生产要求；
13-14周对比各工艺规程的差距；
15-16周总结毕业设计，按照规范编写论文准备答辩。
开题报告审定纪要
时间
地点
主持人
参
会
教
师
姓名
职务（职称）
姓名
职务（职称）
论
证
情
况
摘
要
记录人：
指
导
教
师
意
见
指导教师签名：
年月日
教
研
室
意
见
教研室主任签名：
年月日
摘要
随着计算机和网络技术的发展，生产生活迈向数字化，出行的方式逐渐的发生改变，人们更加依赖于工具带来的便捷，从而提高对汽车的使用性能的要求，这也对汽车的生产提出了更高的要求。
因而在汽车零部件的生产过程中，为了提高汽车的安全性、实用性、耐用性等，加强零部件或总成的生产技术与制作工艺显的尤为重要，零件的精密度与强度等，会直接影响汽车整体的可靠性，从而带来不同的使用体验。
本论文通过分析汽车零部件的制作工艺，在保证零部件性能的基础下，降低生产成本，提高汽车生产经济性。
关键词：
零件精密度经济性效率
ABSTRACT
Withthedevelopmentofcomputerandnetworktechnology，productionlifegoestodigital，thewayoftravelgraduallychanges，peoplerelymoreontheconvenienceoftools，soastoimprovetheperformanceofcar，thisalsoputforwardhigherrequirementsfortheproductionofcars.Therefore，intheproductionprocessofautomobileparts，inordertoimprovethesafety，practicality，durabilityofautomobile，strengthentheproductiontechnologyandproductionprocessofpartsorassemblies，theprecisionandstrengthofparts，willdirectlyaffecttheoverallreliabilityoftheautomobile，andthusbringdifferentuseexperience，thispapertriestoanalyzetheexistingmanufacturingprocess，howtoreduceproductioncostandimprovetheefficiencyofautomobileproductionbaseontheperformanceofpartsandassembly.
Keywords：
PartsPrecisionEconomyEfficiency
目 录
第1章绪论1
1.1 课题的研究背景1
1.2 国内外研究现状1
1.3 课题的目的和内容3
1.3.1 课题研究的目的3
1.3.2 课题的研究内容4
第2章 汽车制造工艺及经济性分析5
2.1 冲压工艺及经济性分析5
2.1.1 冲压基本工序7
2.1.2 冲压工艺中影响生产经济性的因素9
2.1.3 冲压工艺的经济性分析10
2.2 焊接工艺及经济性12
2.2.1 具有较高经济性的焊接工艺分析14
2.2.2 提高焊接工艺经济性的途径16
2.3 涂装工艺及经济性分析18
2.3.1 电泳涂装的经济性分析 20
2.3.2 涂膜的固化（干燥）工艺的经济性分析22
2.3.3 影响涂装工艺经济性的因素22
2.4 总装工艺及经济性分析23
2.4.1 装配生产组织形式的经济性分析24
2.4.2 汽车装配的两种方式24
2.4.3 影响汽车总装经济性的因素25
第3章典型零件的工艺经济性分析26
3.1 后桥壳工艺及经济性分析26
3.1.1 后桥壳工艺与焊接接头性能分析26
3.1.2 后桥壳工艺的经济性分析27
3.2 HGC1050变速器的工艺及经济性研究28
3.2.1 齿轮材料的选择原则28
3.2.2 提高齿轮加工工艺经济性的途径29
3.2.3 轴的工艺要求29
3.2.4 多联齿轮加工工艺及经济性分析30
3.3 结论31
第4章 工作总结和展望32
4.1 工作总结32
4.2 展望34
致谢35
参考文献36
第1章绪论
1.1 课题的研究背景
从20世纪50年代初到80年代，我国的汽车工业从无到有，直至发展成为一个完整的工业体系，从最初的以生产卡车为主，到后来生产轿车，由此也可看出，我国的轿车工业，其真正的发展时间只有二十多年，也就不难发现，汽车制造技术是我国汽车工业中最薄弱的环节。
重视汽车制造的技术研究和发展，才能有效提高我国汽车工业的水平，从而满足人们日益增长的物质需求。
为求发展汽车工业的水平，就不得不先提高汽车制造的核心：
冲压、焊接、涂装、总装。
从而才能提高我国生产制造的汽车在全球市场上的竞争力。
冲压工艺不仅决定了车身的质量，焊接的质量很大程度上取决于冲压件的质量和精度。
需要考虑到材料的回弹和开裂。
目前我国整车厂内覆盖件的模具已能够自主完成，而外覆盖件的模具大部分仍需依赖国外的生产厂家。
焊接工艺方面，国内的自主品牌基本都使用点焊，即使在合资企业中，点焊也占据约80%的焊接工作。
涂装、总装的工艺水平，相比起北美和西欧等地的厂家，我国的工艺水平仍有很大的提升空间。
目前国内的厂家大多通过购买国外技术实现生产，虽然有许多工艺需要依赖国外的技术才能完成，但是也能通过这个途径，学习和研究，不断提高我国的汽车制造水平，尤其在模具的制作方面，有望在不断的研究中，提高国内模具的制作质量和效率。
另一方面，国外在计算机应用方面的广泛普及，极大的带动了汽车行业的发展，以及零件的制作精度。
数控机床的使用，不仅能提高生产效率，还能提高产品的合格率，降低生产过程中由于废料造成的成本提高的问题，也减少了人员操作失误所带来的损失，但是同时也提高了工厂对于工人的素质要求。
1.2 国内外研究现状
2005年以来，我国汽车行业每年投资超过1000亿元RMB，2007年总产量达888.24万辆，生产能力超过1000万辆。
动力总成制造工厂中大部分为机械加工设备，主要精加工设备为欧美及日本等国产品，齿轮加工设备国产机床占了大半江山，沈阳机床集团，北京机电院、北京第三机床厂等已经为一些汽车厂提供了立式加工中心生产线，东风汽车有限公司的设备制造厂也为东风本部，东风康明斯、东风本田、神龙汽车公司及其他国内汽车发动机及总成厂提供了大量的专用机床生产线，中小型加工中心。
目前数千台国产数控车床在汽车行业应用并获好评，大连机床集团并购INGERSOLL公司后，近几年为汽车发动机工厂提供了上百台高速加工中心组成的自动线，这些汽车厂家与机床厂家联手开发制造工艺及装备，其生产线的工艺技术及装备部分接近同期世界先进水平。
但大部分机械加工设备的刀具（高精度的磨具）及数控元器件依赖进口，提高了投资成本，对汽车制造的经济具有极大的抑制作用。
总体来说，我国机械加工设备与世界先进水平还有不少差距，主要表现在以下方面。
（1）硬件：
主要是数控机床无法满足汽车对精度、精度保持性、可靠性、寿命的需要。
（2）软件：
缺乏将工艺系统、物流系统、信息系统集成为制造单元或流水生产线的技术。
（3）自主创新：
我们基本没有制造技术自主创新体系，在现代发动机制造技术，高速加工技术中，由高级复合化机床组成的制造单元等方面差距很大，对现代汽车制造装备特别强调。
国内主要轿车工厂引进国外高速加工机床及刀具情况 目前，国内汽车发动机及总成工厂大多引进欧美及日本等国厂商的数控生产自动线，处于国际上世纪90年代中后期水平，应用了较多，较突出的高速加工技术（高速加工机床及高速加工刀具技术）。
众所周知，汽车已经成为集机械、电子、信息与控制技术与一体的机电一体化产品，同时又是具有智能信息管理系统的机器人。
随着IT业的进一步发展，汽车的智能化与网络化程度将越来越高。
这实际上就是要求设计的汽车恰如其分地适合于不同的用途和不同的环境，如商务车、私家车、山村环境以及城市环境多发面的要求，并以有竞争性的成本和经济性制造出来。
只有这样，一个汽车制造厂才能在激烈的竞争中获得好的成绩和立足之地。
所以，当对汽车制造的成本问题给予应有的考虑同时，应该不断的探索新的变革和采用现代化高科技制造技术的可能性以便使新生产出的各种型号的汽车都能达到质量标准、生产率和多品种的目标，且提高生产经济性，达到节能减排的目的。
满足缩短试制周期的需要，在更短的时间内，完成全部的更为复杂的制造工艺过程，提高生产效率。
因此，汽车发展的重点是实现制造和生产过程的智能计算机辅助工艺计划、规划、控制和完善的管理制度，并且采用全自动化的生产系统体制，以便使新的产品质量达到高度的一致性，提高汽车制造经济性。
自动化的生产控制和质量管理系统可提供有关制造状况的最新数据，并能直接指出制造过程中所出故障的原因，以便及时的更新和完善，改善汽车制造经济性。
目前世界各国都在不断研制各种冲压性能良好的板料，研制出高效率、高精度和高寿命的大型复杂模具，使冲压生产模具工业进入了一个崭新阶段。
在先进的工业国家，冲压生产与模具工业受到了高度重视，例如美国和日本，模具工业的年产值已超过机床行业，成为重要的产业部门。
在焊接方面，作为一个新兴的焊接技术，激光焊接开始逐步为整车企业所使用。
因为激光焊接的焊接部分是线而不是点焊的焊点，因此激光焊接具有更高的平整度和强度。
同时激光焊接具有有利于汽车的轻量化和经济性。
而涂装、总装工艺，从各国发展情况来看，北美和西欧的汽车涂装、总装工艺处于世界先进水平，许多新的涂装技术和总装技术均首先应用于汽车生产中，对于提高汽车制造经济性起到极大的推动作用。
日本的涂装技术水平已是世界先进行列了。
1.3 课题的目的和内容
1.3.1 课题研究的目的
在汽车市场上，各生产厂家都面临巨大的竞争压力。
用户对质量、舒适度和安全都提出了高标准的要求，同时还要求货真价实。
这实际上就要求设计的汽车恰如其分地适合于不同的用途，并以有竞争性的成本和速度制造出来，只有这样，一个汽车厂才能在激烈的竞争中获胜。
所以，当对成本问题给予应有的考虑时，也应该探索革新和采用现代化制造技术的可能性，以便使新生产出的各种型号的汽车都能达到质量标准、生产率和多品种的目标。
同时，也应满足缩短试制周期的需要。
这就要求能在更短的时间内，完成全部的更为复杂的制造工艺过程。
因此，发展的重点是实现制造过程的计算机辅助工艺计划、控制和管理，并采用自动化的生产系统，以使产品质量达到高度的一致性。
自动化的生产控制和质量管理系统，可提供有关制造状况的最新数据，并能直接指出制造故障的原因。
在我国汽车制造业前期投产的生产线，企业为降低投资成本，自动化程度并不高。
而现在，很多企业都逐步选用了机加工自动化生产线。
机加工自动化生产线生产不仅可以提高产品生产率，缩短生产周期，提高产品质量，更直接提高企业的经济效益。
因此，特别是在汽车零部件生产线领域应用广泛，如：
发动机，变速箱，差速器等关键零部件的生产。
自动化的方式有很多种，其中采用机器人代替人来进行上下料，甚至做一些辅助工作以及物料转运的工作，是自动化和经济化最好的方式之一，特别适合于一些比较复杂的零件的加工，因此在汽车零部件加工中的应用也越来越多。
如果工件包括两三个工序，就可以将这几个工序放在一起由一个机器人进行上下料作业，组成一个完整的自动化生产单元；如果工件的加工节拍较长，还可以为机器人辅设轨道，机器人在轨道上运行，让一台机器人为更多的机床服务，从而节省自动化的成本。
1.3.2 课题的研究内容
汽车制造工艺是一类较为特殊的生产工艺，它主要针对汽车覆盖件的薄钢板进行加工。
使用模具进行覆盖件的成形；使用焊接设备进行钣金件的焊接，从而获得满足碰撞法规要求的安全车身；使用涂装设备对覆盖件进行表面处理，进而获得耐用和美观的车身；使用总装设备对构成整车的部件、零件进行装配，最后得到一辆完整的车。
针对汽车的整车与零部件制造工艺的特点，从实际出发，力求跟踪汽车制造工艺技术的最新进展。
相关基础理论介绍以及目前国内外工艺技术水平的概述。
国内汽车制造四大工艺，已逐步进入世界先进水平。
在冲压方面，液压成型逐渐开始研究。
目前国内，冲压模具的设计和制作开始广泛使用CAE软件进行仿真分析。
目前国内一些合资整车企业开始采用激光焊接技术。
像上海大众的帕萨特就使用到了激光焊接。
由于激光焊接的成本还比较高，目前主要使用于车身B柱、关键结构件、车门门框等部分。
我国从20世纪80年代初开始在一汽、二汽和济南汽车厂引进了国外的汽车涂装技术，油漆厂也配套引进了汽车漆制造技术。
进入20世纪90年代，轿车合资企业和涂料合资企业的建立，使我国汽车涂装技术及涂料技术也达到了世界先进水平。
汽车总装配是汽车全部制造工艺过程最后的一道工序，汽车总装配就是把经检验合格的各种零件、部件和总成，按规定的技术条件和质量要求连接组合成整车，并经严格的检验程序，确认其是否合格的生产工艺。
而目前国内已全部应用了机器人操作，基本上实现了全自动化，几乎可以赶上其它先进国家的水平了。
第2章 汽车制造工艺及经济性分析
汽车制造工艺是一类较为特殊的生产工艺，它主要针对汽车覆盖件的薄钢板进行加工。
使用模具进行覆盖件的成形；使用焊接设备进行钣金件的焊接，从而获得满足碰撞法规要求的安全车身；使用涂装设备对覆盖件进行表面处理，进而获得耐用和美观的车身；使用总装设备对构成整车的部件、零件进行装配，最后得到一辆完整的车。
针对汽车的整车与零部件制造工艺的特点，从实际出发，力求跟踪汽车制造工艺技术的最新进展。
相关基础理论介绍以及目前国内外工艺技术水平的概述。
国内汽车制造四大工艺，已逐步进入世界先进水平。
在冲压方面，液压成型逐渐开始研究。
目前国内，冲压模具的设计和制作开始广泛使用CAE软件进行仿真分析。
目前国内一些合资整车企业开始采用激光焊接技术。
像上海大众的帕萨特就使用到了激光焊接。
由于激光焊接的成本还比较高，目前主要使用于车身B柱、关键结构件、车门门框等部分。
我国从20世纪80年代初开始在一汽、二汽和济南汽车厂引进了国外的汽车涂装技术，油漆厂也配套引进了汽车漆制造技术。
进入20世纪90年代，轿车合资企业和涂料合资企业的建立，使我国汽车涂装技术及涂料技术也达到了世界先进水平。
汽车总装配是汽车全部制造工艺过程最后的一道工序，汽车总装配就是把经检验合格的各种零件、部件和总成，按规定的技术条件和质量要求连接组合成整车，并经严格的检验程序，确认其是否合格的生产工艺。
而目前国内已全部应用了机器人操作，基本上实现了全自动化，几乎可以赶上其它先进国家的水平了。
2.1 冲压工艺及经济性分析
生产冲压是所有工序的第一步。
将钢板在切割机上裁剪出合适大小的板料，用于加工的板料厚度一般小于6mm。
一般先进行冲孔、切边之类的简单加工，随后进入冲压成形工序。
每个工件都拥有独自的模具，只要把模具装到冲压机床上即可冲出各种各样的工件，模具的作用非常之大，模具的质量将直接决定生产出来的工件的质量。
冲压乃是一种金属加工的方法，建立在金属塑性变形的基础上，利用冲压设备和模具对裁剪之后的板料施加压力，从而使板料产生塑性变形或者分离，以获得一定形状、尺寸和性能的冲压件。
冲压工序按加工性质的不同，可分为两大类型：
分离工序和成形工序。
冲压工序的四个基本工序：
冲裁、弯曲、拉深、和局部成型。
汽车覆盖件的冲压工艺，一般情况下都由拉深、修边冲孔、翻边三个基本工序组成；部分零件需要落料或冲孔，或者是多次修边、冲孔或翻边，有的工序可以进行合并，从而减少加工时间。
因此，对于一个汽车覆盖件来说，要确定其冲压工艺，就必须具体的分析该零件的形状、结构、材料和技术要求，结合生产和生产设备等条件，才能最终确定。
冲压是一种在常温下对材料进行的冷变形加工，也叫冷冲压或板料冲压，是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，属于材料成型技术。
其中冲压所使用的模具简称冲模，是将金属或非金属批量加工成所需冲件的专用工具，起到的作用至关重要，直接影响着冲压的批量生产，和先进冲压工艺的应用。
其中冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料共同组成了冲压加工的三要素，与其他技术相比，冲压加工在技术和经济方面都具有独特的优点：
其一，模具决定了冲压件的尺寸与形状精度，且冲压件的表面质量不会受到破坏，冲压质量稳定，而且模具具有较长的使用寿命，不需要经常更换，能有效降低成本投入，提高经济性。
其二是利用冲压加工，可以获得其他加工所不能或难以制造的薄壁、质轻、尺寸范围较大、形状较复杂的零件，加之冲压加工时的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度都具有较高的参数。
其三是不产生切削碎料，材料消耗较少，且在常温下就能完成，不需要其他加热设备，冲压件的生产成本较低，省料，节能。
其四为生产效率高，操作方便。
由于冲压工艺是依靠冲模和冲压设备实现加工的，压力机的普遍行程次数基本能达到每分钟几十次到数百次，甚至在千次以上，且每次冲压行程基本保证了一个冲件的产生。
而现如今的压力设备，基本实现机械化和自动化，操作十分简便，能够达到快速的批量生产的目的。
对于厂家而言，为了获得质优价廉的冲压件，往往需要有优质的板料、先进的模具和性能优良的冲压设备。
再依据板料的成型特点和变形汇率，可以对工艺程序以及模具与冲压设备进行合理的技术改进，以达到更高的经济性。
2.1.1 冲压基本工序
图2-1冲压基本工序
分离工序是使冲压件与板料沿设计要求的轮廓线相互分离的工序，并获得一定断面质量的冲压加工方法，其中包括修剪、切口、切边、落料、冲孔等工序。
根据被加工材料的形态和受力情况进行划分。
在分离工序中，剪裁主要在剪床上完成，落料和冲孔又合称为冲裁。
冲裁是使坯料按封闭的轮廓进行分离的工序。
落料时，冲落的部分为成品，而余料为废料，冲孔则是为了获得带孔的冲裁件，其中冲落部分是废料。
冲裁变形。
冲裁是使材料分离，从而得到一定的形状和尺寸。
冲裁时，板料的变形和分离过程，对冲裁件的质量有很大的影响。
其过程可分为三个阶段：
弹性变形、塑性变形、断裂分离。
凸凹模间隙。
凸凹模间隙不仅极大程度上影响冲裁件的断面质量，也影响模具的使用寿命、卸料力、推件力、冲裁力以及冲裁件的尺寸精度。
间隙过大，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙会向里错开一段距离，因此光亮带会小一些，剪裂带和毛刺较大；间隙过小，材料中的拉应力减小，压应力增大，裂纹的产生受到抑制，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙会向外错开一段距离，导致上下裂纹不能很好的重合，从而导致毛刺增大。
只有当间隙控制在合理的范围时，上下裂纹才能基本重合于一线，产生的毛刺也最小。
间隙对卸料力、推件力也有着明显的影响。
间隙越大，则卸料力与推件力越小。
冲裁件断面质量的要求越高，选取间隙值应越小。
对于冲裁件断面质量无严格要求的，应尽可能加大间隙，这样有利于提高冲模的使用寿命。
为得到光滑面，消除断面粗糙度和斜度，应该对冲裁件进行修整，每边修整量应为0.05-0.12mm。
修整后获得的表面粗糙度应该为0.4-0.8、IT6-IT7。
表2—1分离工序分类表
工序名称
特点及常用范围
切断
用剪刀或冲模切断板料，切断线不封闭
落料
沿封闭线冲切板材，冲落部分为冲件
冲孔
沿封闭线冲切板材，冲落部分为废料
切口
于胚料上沿不封闭线冲压形成缺口，切口部分发生弯曲
切边
切除冲件的边缘部分
剖切
将一个冲压件切成两个或多个冲件，多用于成双冲压
成型工序是保证冲压件在不破裂的条件下，变形应力达到屈服极限之后，有相应的塑性变形发生，从而使零件的形状和尺寸
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