汽车制造四大工艺论文.docx

汽车制造四大工艺论文.docx

《汽车制造四大工艺论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车制造四大工艺论文.docx（46页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

汽车制造四大工艺论文

西南林业大学

本科毕业（设计）论文

（2012届）

题目汽车制造四大工艺的研究

教学院系机械与交通学院专业车辆工程

学生姓名贺勤政

指导教师孟利清（教授）

评阅人

2012年06月03日

汽车制造四大工艺的研究

贺勤政

（西南林业大学车辆工程专业2008级，云南昆明，650224）

摘要：

汽车被称为“改变世界的机器”。

由于汽车工业具有很强的产业关联度，因而被视为一个国家经济发展水平的重要标志。

本论文所研究的内容主要是汽车的四大工艺，冲压工艺作为四大工艺的重中之重，它影响着剩下的三大工艺，所以是本论文的重点。

焊接、涂装、总装三大工艺也是论文的重要组成部分，还有对工艺的概述作为研究汽车四大工艺的基础，因此在论文中被放到了首位。

汽车制造工艺、装备和设施是实现汽车产品设计目标和生产加工的基本方法和手段，也是实现技术创新的基础。

在汽车制造行业中，冲压、焊接、涂装、总装合为四大核心技术（即四大工艺）。

关键词：

冲压；焊接；涂装；总装；工艺

Thefourmanufactureprocessofautomobile

Heqinzheng

（VehicleEngineering2008,SouthwestForestryUniversity,Kunming,Yunnan,650224）

Abstract：

Theautomotivewasreferredtoas"themachinethatchangedtheworld".Theautomotiveindustryhasastrongdegreeofindustriallinkage,whichisregardedasanimportantsymbolofacountry'seconomicdevelopmentlevel.Mainlystudiedinthisthesisthefourprocessofautomobilestampingprocessasthefourmostimportantprocess,itaffectstherestofthethreeprocesses,itisthefocusofthispaper.Welding,painting,assemblyofthethreeprocessesisalsoanimportantpartofthepaper,aswellasanoverviewoftheprocessasthebasisforthefourprocessofautomobile,inthepaperwasplacedinthefirstplace.Thecarmanufacturingprocess,equipmentandfacilitiestoachievethedesigngoalsoftheautomotiveproductsandproductionandprocessingmethodsandmeansofachievingthebasisoftechnicalinnovation.Intheautomobilemanufacturingindustry,stamping,welding,painting,assemblytogetherfourcoretechnologies（ie,fourprocesses）.

Keywords:

stampingWeldingCoatingAssemblyprocess

第一章绪论

1.1课题背景和研究意义

随着科学的发展和社会的进步，我国汽车工业从无到有，从小到大，发展成为一个完整的工业体系。

从20世纪50年代初到20世纪80年代中期，主要生产卡车，到20世纪80年代末才开始生产轿车，轿车工业的真正发展只有二十多年的时间，因此汽车制造技术一直是我国汽车工业中的最薄弱的环节。

为提高我国汽车工业的水平和满足日益增长的人们物质生活需要，应重视汽车制造技术的研究和发展。

而汽车制造的核心就是四大工艺，所以汽车厂家想要发展，就得先把汽车制造四大工艺技术水平提高，才能在市场上有竞争力。

汽车车身制造技术主要包括四大工艺：

冲压、焊接、涂装、总装。

冲压是汽车制造工艺中十分重要的一个环节，因为它不仅决定了车身的质量，同时焊接的质量也在很大程度上取决于冲压件的情况。

冲压最重要的是保证质量和精度。

需要放置材料的回弹和开裂。

车身的冲压一般包括制作内覆盖件和外覆盖件。

目前我国整车厂的制作内覆盖件的模具一般由自己完成。

而制作外覆盖件的模具，国内不少整车厂主要外包给国外。

当前，国内的自主品牌整车厂基本都使用点焊作为焊接工艺。

在合资企业，点焊也占了焊接工艺约80%的工作量。

涂装、总装也基本上达到了先进水平，但比起北美和西欧来说，我国的工艺水平还是需要大幅提高。

在汽车制造工艺中，有很多是通过购买国外技术来生产的，从而研究汽车制造的四大工艺，有利于提高我国的汽车制造水平，在很多依赖国外技术才能完成的工艺，尤其是模具的制作等，都有望在不断的研究中解决这些问题。

1.2国内外汽车制造工艺现状

1.2.1国外汽车制造工艺概述

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。

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。

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。

日本的涂装技术水平已是世界先进行列了。

1.2.2国内汽车制造工艺概述

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。

1.3课题研究的主要内容和框架

一、课题的主要内容

课题针对汽车产业模式由过去的企业内部配套转换为现在的社会化配套这一重要特点，以汽车整车制造为中心，重点介绍了汽车整车制造的冲压、焊装、涂装和总装四大工艺。

1.冲压工艺：

冲压是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件（冲压件）。

2.焊接工艺：

冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。

在汽车车身制造中应用最广的是点焊，焊接的好坏直接影响了车身的强度。

3.涂装工艺：

涂装有两个作用，第一、车防腐蚀，第二、增加美观。

涂装工艺过程比较复杂，技术要求比较高。

主要有以下工序：

漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺等，整个过程需要大量化学试剂处理和精细的工艺参数控制，对油漆材料以及各项加工设备的要求都很高。

4.总装：

总装就是将车身发动机变速器仪表板车灯门等构成整辆车的各零件装配起来生产整车的过程。

5.工艺：

即加工产品的方法（手段、过程）。

是利用生产工具对原材料、毛坯、半成品进行加工,改变其几何形状、外形尺寸、表面状态和内部组织的方法。

二、课题研究的框架

课题首先研究汽车制造四大工艺的现状、国内外发展水平、差距等，从而确定该课题的研究方向；然后对工艺进行了解、学习，以备对汽车四大工艺的深入研究和开发;其次，分别对汽车四大工艺的概念、与发展进行展开讨论、开发，其中冲压是尤为重要的一道工序，课题将会对其重点进行介绍；最后对课题的总结与展望。

第二章汽车制造四大工艺概述

2.1汽车的生产过程及其特点

汽车的生产是一个复杂的过程。

汽车是由许多零件、部件、总成等装配而成的。

将原材料制造成产品的全部过程，包括原材料的运输、保管，毛坯制造、机械加工及热处理，部件装配及调试，产品的质量检验、调试、涂装及包装、储存等。

如图2-1所示汽车生产过程。

图2-1汽车生产过程简

汽车的生产过程虽然可通过过程简图集中表达出来，但在实际生产中，它是一个社会化的生产过程，是由若干不同的专业化生产厂（车间）合作完成的。

为了经济地、高质量地、高效率地提供汽车生产所需要的零、部件，这些专业化工厂（车间）按产品的协作原则组织生产、分工合作。

如生产一台发动机，首先是铸造、锻造厂（车间）将各种特性不同的原材料加工制造成毛坯，然后经过机械加工、热处理厂（车间）制造成合格的零件，再结合利用其他专业技术的产品，如火花塞（汽油机）、燃油泵（柴油机）等各种附件，总装厂（车间）进行部件装配和总成装配，最后经过调整试验达到要求的性能指标成为一台质量合格的发动机。

一个完整的汽车生成过程，除了上述生产厂外，还应包括为生成准备和为生成服务的有关部门如原材料及半成品供应；产品品质检测；工夹具、刀具制造、管理和准备；设备维护等部门。

2.2工艺基础

所谓工艺，即加工产品的方法（手段、过程）。

是利用生产工具对原材料、毛坯、半成品进行加工,改变其几何形状、外形尺寸、表面状态和内部组织的方法。

而工艺规程则是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等地工艺规定（文件）。

指导工人操作和用于生产、工艺管理的各种技术文件。

是企业组织生产计划生产和进行核算的重要技术参数，也就是工艺文件。

还有为达到加工产品预期的技术指标，工艺过程中选用和控制的有关量，如电流、电极压力等，即工艺参数。

还有很多工艺内容，如工艺装备是产品制造过程中所用的各种工具的总称。

包括刀具夹具模具量具检具辅具钳工工具和工位器具等。

而工艺卡片（或作业指导书），其实是按产品的零件的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。

他以工序为单元,详细说明产品（或零、部件）在某一工艺阶段的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备。

包括冲压工艺卡片、焊接工艺卡片、油漆工艺卡片、装配工序卡片。

其它的物料清单（BOM），外协件明细表，材料消耗工艺定额汇总表，零部件转移卡。

材料消耗工艺定额明细表填写产品每个零件在制造过程所需消耗的各种材料的名称、牌号、规格、重量等的一种工艺文件。

工艺管理内容包括：

产品工艺工作程序、产品结构工艺性审查的方式和程序、工艺方案设计、工艺规程设计、工艺定额编制、工艺文件标准化审查、工艺文件的修改、工艺验证、生产现场工艺管理、工艺纪律管理、工艺标准化、工艺装备编号方法、工艺装备设计与验证管理程序、工装的使用与维护、工艺规程格式、管理用工艺文件格式、专用工艺装备设计图样及设计文件格式。

最后的工艺设计过程分为策划（产品定义）-产品设计和开发（产品数据）-过程设计和开发-产品与过程确认-生产-（持续改进）。

2.3汽车制造的四大工艺组成及其过程

汽车制造四大工艺是：

冲压、焊接、涂装、总装。

其制造过程如下：

钢板——冲压——车身——涂装——总装

汽车生产第一工艺：

冲压工艺

1、开卷工序；

2、冲压工序：

钢板——车门、引擎盖等各种零件；

3、检验工序：

用油石打磨检验，钢板——冲压——车身——涂装——总装。

汽车生产第二步：

焊接工艺

1、地板组装；

2、总组左侧围、右侧围、顶盖；

3、顶盖总组；4、车身总成；

5、ACS焊点检测（在线检测）；

6、三坐标质量抽检：

车身VIN号，相当于身份证，制造时间、生产序号、生产单位、车型。

汽车生产第三步：

涂装工艺

1、前处理、烫洗、脱脂、表调、磷化、水洗等13道处理油污；

2、电泳区、电泳烤箱、电泳漆膜；

3、涂胶；

4、中涂、上涂喷漆线喷漆室水溶性环保漆与溶剂性油漆底漆、色漆、罩光漆、电泳漆、中涂烤箱、面漆区、上涂烤箱；

5、质量检查、光泽仪、厚度仪、PBS分组库。

汽车生产第四步：

总装工艺

1、内饰线：

主线束、地板线束、发动机线束、控制线束、ABS泵、真空助力泵、刹车踏板、油门踏板、顶内饰、前震器、仪表总成、后备箱内饰；

2、底盘线；

3、最终线：

座椅；最终内饰模块：

零部件和子系统的总成、仪表板供应线；

4、OK线：

加注设备；

5、检测线：

机器人、四轮定位、灯光、制动、淋雨、外观；

6、路试：

一区凹凸路、二区凹凸路、S路、室内静态检查、直线行驶跑偏、ABS钢板制动、PDI售前检测。

第三章汽车车身冲压、焊接工艺

3.1冲压技术在汽车制造业中的地位

汽车制造中有60～70%的金属零部件需经塑性加工成形，冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。

如车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件，还有大量的汽车零部件，如发动机的排气弯管及消声器、空心凸轮轴、油底壳、发动机支架、框架结构件、横纵梁等等，都是朝冲压成形技术正向精密、多功能、高效节能、安全清洁的生产方向发展，冲压工件的制造工艺水平及质量，在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响。

所谓　冲压工艺性是指冲压件对工艺品的适应性，即所设计的冲压件在尺寸大小、尺寸精度与基准、结构形状等是否符合冲压加工的工艺要求。

而且现代汽车制造大量使用卷料、薄壳式整体车身结构的高强度钢板与镀锌钢板，都要求应用冲压新工艺。

现代冲压成形发展和研究的重大课题包括有：

（１）模块式冲压及其控制：

（２）新材料及复合材料冲压加工新工艺；　

（３）特种冲压成形技术；　

（４）计算机模拟冲压成形及虚拟试模技术；　

（５）模具制造技术：

（６）冲压成形过程自动监控及失稳机理分析等项。

冲压加工成形技术是影响汽车车身制造水平的关键因素之一，美国专家曾在一条汽车装配线上对50多个个案进行实地分析表明，造成车身尺寸误差变动的诸多原因中，冲压件本身尺寸造成的积累误差占23%，其主要原因是传统的基于经验和原有低水平工艺基础上的模具设计与制造。

3.2冲压工艺的特点及冲压工序的分类

冲压是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件（冲压件）。

冲压工序按加工性质的不同，可以分为两个大类型：

分离工序和成形工序。

3.2.1冲压工艺的概念及特点

冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。

冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。

冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程技术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。

冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。

冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。

冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。

与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。

主要表现如下。

1.冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

2.冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

3.冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

4.冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

因此，冲压生产是一种优质、高产、低消耗和低成本的加工方法。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。

所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。

材料、模具和冲压设备是冲压工艺的三大要素。

为了获得质优价廉的冲压件，必须具备优质的板料、先进的模具和性能优良的冲压设备。

此外，还应根据板料的成形特点和变形规律，制订合理的工艺程序并适时对模具或冲压设备进行技术改进。

3.2.2冲压工序的四个基本工序

冲压加工中为满足冲压零件的形状、尺寸、精度批量、原材料性能等不同方面的要求，所采用的工序也不同。

下面介绍冲压工序分类。

（1）冲压基本工序

冲压基本工序有四种：

冲裁、弯曲、拉深、局部成形工序。

冲裁工序：

使板料实现分离的冲压工序。

弯曲工序：

将板料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。

拉深工序：

将平面板料变成各种开口空心零件，或把空心件的形状、尺寸作进一步改变的冲压工序。

局部成形工序：

此外用基本工序综合产生的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序称为局部成形工序，包括翻边、胀形、校平和整形等。

（2）分离工序和成形工序

根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。

分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。

分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等，其目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如表3.1所示。

表3.1分离工序分类

工序

名称

特点及常用范围

工序

名称

特点及常用范围

切断

用剪刀或冲模切断板材，切断线不封闭

切口

在坯料上沿不封闭线冲出缺口，切口部分发生弯曲，如通风板

落料

用冲模沿封闭线冲切板料，冲下来的部分为冲件

切边

将冲件的边缘部分切掉

冲孔

用冲模沿封闭线冲切板料，冲下来的部分为废料

剖切

把工序件切开成两个或几个冲件，常用于成双冲压

成形工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度冲压件的加工工序。

成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压、胀形、缩口等，目的是使冲压毛坯在不被破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的冲压件形状。

有关冲压工序的详细分类与特征，见表3.2所示。

表2成形工序分类

工序名称

特点及常用范围

工序名称

特点及常用范围

弯

曲

把板料弯成一定的形状

拉

深

把平板形坯料制成空心冲件。

壁厚基本不变

弯

曲

卷

圆

把板料端部卷圆。

如合页

拉

深

变

薄

拉

深

把空心冲件拉深成侧壁比底部薄的工件

扭

曲

把冲件扭转成一定角度

卷

边

把空心件的边缘卷成一定形状

翻

孔

把冲件上有孔的边缘翻出竖立边缘

胀

形

使冲件的一部分凸起。

呈凸肚形

翻

边

把冲件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘

旋

压

把平板形坯料用小滚轮旋压出一定形状（分变薄与不变薄两种）

成

形

扩

口

把空心件的口部扩大。

常用于管子

成

形

整

形

把形状不太准确的冲件矫正成形，如获得小的半径r等

缩

口

把空心件的口部缩小

校

平

压平平板形冲件以提高其平面度

起

伏

在冲件上压出肋条、花纹或文字，在起伏处的整个厚度上都有变形

压

花

在冲件上压出文字或花纹，只在冲件厚度的一个平面上有变形

在实际生产中，为了提高生产效率和产品质量，往往以复合工序的形式出现。

如落料冲孔、落料拉伸、修边冲孔工序等。

（3）冲压件的两种变形类型

冲压工序件的类型虽然很多，但从板料的变形角度看，可以概括为两种基本类型。

1）压缩型压应变的绝对值最大，板料压缩，厚度增厚。

当作用在板料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，板料的成形主要是靠压缩变形和厚度实现的。

压应力成分愈多，数值愈大，材料的缩短与厚度的增加越严重。

压缩类变形的极限是材料在压应力作用下的失稳起皱。

如拉深时凸缘起皱就属于压缩型。

2）伸长型拉应变的绝对值最大，板料伸长，厚度减薄。

工件上某点叠加拉应力分力愈多，数值愈大，材料的伸长和减薄也愈严重。

这类变形称为伸长类变形，如翻孔、胀形、内凹外缘翻边。

伸长类变形的极限是材料在拉应力作用下失稳破裂，如拉深时筒壁破裂。

3.3冲压车间设备与材料

3.3.1冲压车间设备

设备压力机属于精、大、稀设备。

一、冲压车间（奇瑞）设备简介：

现冲压车间使用的都是济南第二机床厂生产的闭式四点压力机，其中有：

A线：

1600T双动压力机1台；900T单动压力机6台

B线：

1300T双动压力机1台；800T单动压力机4台；630T单动压力机1台

C线：

1000T双动压力机1台；630T单动压力机5台。

10线：

2000T双动压力机1台；1000T单动压力机4台。

20线：

1300T双动压力机1台；630T单动压力机4台。

30线：

1300T双动压力机1台；630T单动压力机4台。

40/50线：

630T压力机4台；400T单动压力机4台。

主要设备压力机为立式上传动全钢结构。

主要由机身、滑块、移动工作台、气垫、微调系统、传动系统、润滑系统、空气管路系统、电气控制系统等部分组成。

双动压力机适用于大型薄板件的压延、成形、压弯等工序，单动压力机适用于薄板件的浅拉深、成形、弯曲、校正、冲裁等各种冷冲压工艺。

压力机电气控制系统采用日本欧姆龙生产的PC机，昭和公司生产的电子凸轮开关。

实现双回路控制。

电气安全技术采用了光电保护、设备的安全性和可靠性达到了国内先进水平。

桁车主要由大车运行机构、小车运行机构、起升机构（卷扬）等组成。

带空调的驾驶室，操纵控制实现了联动控制。

其中50/10T行车变速系统为变频调速（4台），3台10T桁车，1台电磁吸盘、吊钩两用10T桁车同叉车、电动平车一起共同负担冲压车间模具及货物的起吊、运输、转移工作。

开卷校