毕业设计（论文）-汽车制造工艺及经济性探究（全套图纸）.doc

毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：汽车制造工艺及经济性探究 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 车辆工程 作者所在班级： B13142 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2017年5月 北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院毕业论文摘 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 全套图纸加153893706ABSTRACTWith the development of computer and network technology， production life goes to digital，the way of travel gradually changes，people rely more on the convenience of tools，so as to improve the performance of car，this also put forward higher requirements for the production of cars. Therefore，in the production process of automobile parts，in order to improve the safety，practicality，durability of automobile，strengthen the production technology and production process of parts or assemblies，the precision and strength of parts， will directly affect the overall reliability of the automobile，and thus bring different use experience，this paper tries to analyze the existing manufacturing process，how to reduce production cost and improve the efficiency of automobile production base on the performance of parts and assembly.Keywords：Parts Precision Economy Efficiency目录第1章 绪论11.1课题的研究背景11.2国内外研究现状11.3课题的目的和内容31.3.1课题研究的目的31.3.2课题的研究内容4第2章汽车制造工艺及经济性分析52.1冲压工艺及经济性分析52.1.1冲压基本工序72.1.2冲压工艺中影响生产经济性的因素92.1.3冲压工艺的经济性分析102.2焊接工艺及经济性122.2.1具有较高经济性的焊接工艺分析142.2.2提高焊接工艺经济性的途径162.3涂装工艺及经济性分析182.3.1电泳涂装的经济性分析202.3.2涂膜的固化（干燥）工艺的经济性分析222.3.3影响涂装工艺经济性的因素222.4总装工艺及经济性分析232.4.1装配生产组织形式的经济性分析242.4.2汽车装配的两种方式242.4.3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263.1后桥壳工艺及经济性分析263.1.1后桥壳工艺与焊接接头性能分析263.1.2后桥壳工艺的经济性分析273.2HGC1050变速器的工艺及经济性研究283.2.1齿轮材料的选择原则283.2.2提高齿轮加工工艺经济性的途径293.2.3轴的工艺要求293.2.4多联齿轮加工工艺及经济性分析303.3结论31第4章工作总结和展望324.1工作总结324.2展望34致 谢35参考文献36IV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21 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达到指定范围的加工方法。成型工序主要有弯曲、旋压、胀形、缩口、拉深、翻边等。表22 成型工序分类表工序名称特点及常用范围弯曲把板料弯成一定的形状卷圆把板料端部卷圆扭曲将冲件扭转成一定的角度翻孔把冲件上有孔的边缘翻出，竖立边缘翻边把冲件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘扩口把空心件的口部扩大，多用于管子缩口把空心件的口部缩小起伏在冲件上压出肋条、花纹或文字，在起伏处整个厚度都有变形拉伸把平板形的胚料制成空心件，厚壁基本不变变薄拉伸把空心件拉伸成侧壁比底部薄的工件卷边把空心件的边缘卷成一定的形状胀形使冲件的一部分凸起，呈现肚形旋压把平板形胚料用小滚轮旋压出一定的形状。（分变薄与不变薄两种）整形把形状不太确定的冲件矫正成型校平压平平板形的冲件，提高平面度压花在冲件上压出文字或花纹，只在冲件厚度的一个平面有变形2.1.2冲压工艺中影响生产经济性的因素钣金在成型过程中常见的缺陷有开裂、起皱、回弹以及表面质量问题。开裂的主要原因是由于材料在拉伸过程中，应变超过其极限，从而造成失稳所产生的。可通过减小应变，如选择合理的胚料尺寸和形状，调整拉延筋，增加辅助工艺，改善润滑条件，修改工艺补充面，修改压边面以及调整压边力；选择拉延性能好的材料；增加辅助工序。图2-2应力改变示意图起皱则是由于压缩失稳。厚度方向不稳定，当沿板料平面的应力达到一定程度后，在厚度方向产生失稳现象，从而发生钣金起皱。程度较轻的是造成表面质量问题，另外当板材与模具接触后，在应力集中处摩擦造成的表面划痕也会引起表面质量问题。拉伸零件时，表面有时会产生划痕，影响工件的表面质量,将有极大可能造成废品。其主要原因是：（1）有尖利的压伤存在于凹模或凸模表面，从而致使工件表面相应产生拉痕。（2）间隙过小或间隙不均匀，使得工件表面在拉延时被刮伤。（3）圆角表面粗糙的凹模，在拉延时工件表面也会被刮伤。（4）冲模工作表面在冲压时材料表面不清洁或混进杂物，从而压伤了工件表面。（5）当凹模、凸模硬度低时，有金属废料附着于表面上而产生黏结现象，也会使工件表面产生划痕。（6）润滑油的质量，会影响工件表面的粗糙度，当粗糙度不合格时，就成为了一种表面质量问题。图2-3应力示意图如果产生起皱，表面质量不合格，则需要对零件进行二次加工，甚至直接导致整个胚料报废，将极大增加生产成本，降低利润。为了避免起皱，可以在产品设计方面，减少拉伸深度，避免产品形状的急剧变化，增加吸皱形状；工艺上合理安排工序，优化胚料形状以及压料面等。而对于解决表面质量问题，均匀的各向拉伸显得尤为重要，以及调整胚料的流动。材料冲压成形以及修边后，由于弹性卸载，会导致局部或整体发生变形。解决回弹的问题主要有两种方法：使零件尽量多的处于塑性状态从而达到减少回弹的目的，另外一个是分析得到的回弹量，再通过修改数模形状，提前对形状回弹做出补偿，从而减少回弹引起的零件变形。2.1.3冲压工艺的经济性分析冲压工艺的经济性体现在三个方面，冲压件的成本分析，降低制造成本的措施，技术经济分析。（1）冲压件的成本分析冲压件的制造成本为：制造成本（费用）；材料费，包括原材料费、外购件费；加工费，包括工人资、设备折旧费、车间经费等；模具费。产品成本受产量的影响较大，特别是冲压生产尤为突出。在一定条件下，企业生产产品数量的增减，将会引成本中某些费用的变化，其结果使得成本发生波动。为此可将产品成本分为固定费用和变动两部分。固定费用是指在一定时期和一定产量范围内，它的总额不随产量变动而变动，它是维持生产能力而基本不变的费用。例如模具、设备折旧费，加工费中的固定工资部分和各种经费等。但是单位固定费用，也就是分摊在每个产品上固定费用却是可变的。即单位固定费用与产量成反比变化。变动费用是指它的总额随产量的增减而成比例增减，如图1-20。例如产品直接耗用的原材料费、外购件费、外协件加工费等。但就产品单位费用而言，变动费用则基本不变。冲压件生产成本是由固定费和可变费这两部分组成的，所以只要设法降低固定费用划可变费用，都能使生产成本降低，利润增加。可见企业要提高经济效益，就要在降低成本上下功夫。（2）降低制造成本的措施降低产品成本，包括增产、节约两个方面。增产可降低产品成本中的固定费用，相对而地减少消耗，节约便能直接降低消耗，它们都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项。因此，降低成本，便是要降低以上各项费用。试制和小批量冲压生产中，降低成本的途径有，降低成本中的固定费能取得较好的经济效果，其中降低模具费，是降低成本的有效措施。除工件质量要求严格,必须采用高的正规模具外,一般情况下是采用工序口分散、结构简单、制造快速，而价格低廉的简易模具，用焊接、机械加工用钣金等方法制成。冲压生产中，工艺合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新产品工艺时进行。当产量发生变化，模具寿命短或因事故发生损坏时，由于更改产品设计而改变模具时，以及变形设备等生产条件变化时，要重新讨论（研究）产品工艺。由于工艺合理化能降低模具费、节约加工工时。降低材料费等，所以必然降低零件总成本。例如制造灯头，过去采用的方法是：落料、拉深、切边、冲孔、滚螺纹和铣槽等六道工序。而后改为落料、压卷成杯形件、压制螺纹和冲孔四道工序。由于取消了铣槽工序，材料厚度由0.5mm减至0.35mm，节约材料达56%。多个工件同时成形产量较大时，采用多件同时冲压，可使模具费、材料费和加工费降低，同时有利于成形表面拉力均匀化。图1-26是在一块毛坯上同时成形4个工作的例子。左右对称成形时，不仅可使变形均匀，改善受力状况，同时还降低了成本。自动化生产，从安全和降低成本两个方面来看，将成为冲压加工的发展方向。今后不仅大批量生产中采用自动化，在小批量生产中也可采用自动化生产。在大批量生产中采用自动化时，虽然模具费用较高，但生产率高，产量大，分摊到每个工件上的模具折旧费和加工费却比单件小批量生产时要低。从生产安全性考虑，在小批量多品种生产中采用自动化也是可取的，但自动化的经济性问题，急待研究。在自动化生产中，降低成本的手段是高速化。与高速化并行的是多列化，这样可以降低加工费和提高材料利用率。为实现压力机的高速化，需要相应解决噪音振动和延长模具寿命问题。高速压力机要求足够的刚度和精度，一般以闭式双点结构为宜，为减小噪音和振动，倾向于铸铁机身，而且运动部件要求实现平衡。为延长模具寿命，可采用高寿命的新材料，如硬质合金模具和模具表面强化处理。在冲压生产中，工件的原材料费占制造成本的60%左右，所以节约原材料，利用废料具有非常重要的意义。提高材料利用率是降低冲压件制造成本的重要措施之一。特别是材料单价高的工件，必须慎重研究。降低材料费的方法如有：在满足零件强度和使用要求的情况下，减小材料厚度；降低材料单价；改进毛坯形状，合理排样；减少搭边，采用少废料划无废料排样；单列排样改为多列排样；对称压制；多件同时成形，成形后再切开；无底拉深时，可先用带料（条料）焊接后再成形；组合排样；利用废料。2.2焊接工艺及经济性作为现代机械制造业一种必要的工艺方法，随着技术的进步，在汽车制造中不断运用到焊接过程、新材料、新方法，镀层钢板、轻金属材料的焊接问题，聚合物材料、复合材料、异种材料、特种材料对汽车焊接提出了新的挑战。机器人和自动化技术在汽车焊接过程中大大提高了汽车焊接的外观。在汽车制造中，焊接工艺能有效的节省金属材料15%到20%，减轻金属结构的自重，密封性强，同类和不同类的金属材料能有效连接，制造双金属结构。作为一个拥有许多小零件的产品，焊接能将小零件逐步的装配，从而制造出形状复杂的结构件，另一方面，在多数情况下，焊接接头甚至能达到高于母材的强度，产品质量远比铆接要好的多，但因为受热不均匀的情况出现，焊接后焊接应力和变形的产生，会导致出现裂纹。图24焊装总成示意图焊接工艺在汽车厂中有着不可替代的地位，刚性强，而焊接生产线的灵魂就是焊接工艺设计，涵盖的知识内容十分广泛，车间的工艺水平、物流、投资和预留发展，皆来自于像机械化、电控、建筑、结构、水道、计算机、通讯、电气和环保等，其生产线的工艺设备种类和数量、夹具形式、机械化输送方式、物流工位器具形式及控制模式也由此决定。在焊接生产线的开发中，焊接工艺设计占有举足轻重的地位，决定了一条焊接生产线是否具有较高的性价比。金属等固体内部原子之间的间距小，结合力牢固，所以能够保持固定的形状，要破坏这些原子间的结合力，必须向其施加足够的外力才能够达到破坏的目的，从而使金属变形或分离成两块。而从物理本质上来看，要是两个金属构件连接到一起，就是要使金属表面上的原子彼此接近到金属晶格的距离。按焊接工艺特点分类，可分为熔焊、压力焊、钎焊。熔焊：在高温等的作用下，致使连接处的金属在熔化状态下完成的焊接方法。压力焊：在一定压力下完成的焊接方法。钎焊：用低于母材熔点的金属作为钎料，将焊件和钎料加热到母材熔点和钎料熔点之间的温度，致使钎料呈液态而润湿母材，填充接头间隙并与母材互相扩散而实现焊接的方法。图25车身制造中常用的焊接方法及典型应用实例 车身具有刚性差的特点，因此，使用多点定位夹紧的装焊夹具在装焊过程中是必不可少的，焊接处的贴合和相互位置才能得以保证。在设计制造过程中，车身通常被分为若干个分总成，各分总成又由若干个合件组成，合件又可拆分为零件。而焊接的顺序是由零件到合件，再由零件和合件焊装成分总成，继而形成车身总成。2.2.1具有较高经济性的焊接工艺分析点焊（spot welding）：焊件装配成搭接接头，并压紧在俩电极之间，利用电阻热融化母材金属，形成焊点的电阻焊的方法。图2-6点焊示意图其控制部分由一台微电脑控制箱为主要部分。具有存储和输出数据的功能，控制着点焊机的所有参数需要对参数进行设定时，可以通过外接数据编程器实现，来实现理想的焊接效果。变压器一般为水冷式变压器，能够使电压稳定在23.8V。工作部分由通水电缆和焊钳构成，其中焊钳是直接用于生产的操作工具。点焊的板厚一般小于1.6mm，板厚大于3.2mm的，基本不会去采用点焊。点焊接头的设计，通常采用搭接接头和折边接头，由等厚度或不等厚度的两个或两个以上的工件组成。还应考虑电极的可达性，方便抵达焊接部位。边距、搭接量、点距、装配间隙和焊接强度也应作为设计时主要考虑的几个因素。无论是点焊、缝焊或凸焊，工件的表面清理工作都是必不可少的，保证接头质量的稳定。一般有机械清理和化学清理两种。机械清理方法中，常用的有喷砂、喷丸、抛光、用纱布或钢丝刷等。不同的金属和合金，采用的清理方法不同。铝及其合金对表面清理的要求十分严格，由于它们对氧的化学亲合力极强，即使是刚清理过的表面，也会很快被氧化，形成氧化铝薄膜。因此在焊前，其清理后的表面允许保持的时间是有严格限制的。一般用化学方法去除铝合金的氧化膜，将工件放进碱性溶液中去油和冲洗后，在正磷酸溶液中腐蚀。在溶液中腐蚀的同时，需要对其进行纯化处理，以此减缓新膜的形成速度和填充新膜孔隙。其中重铬酸钾和重铬酸纳是工业上最为常用的纯化剂。在除氧化膜的同时，不会对工件表面造成过分腐蚀。然后进行冲洗，再在硝酸溶液中进行亮化处理后，再次冲洗。再在温度为75摄氏度的干燥室中干燥，活用热空气吹干。这样便可在焊前保持72h。也可采用机械方法清理铝合金。如用电动或风动的钢丝刷等。为了保护工件表面的光洁，钢丝刷的钢丝直径最好不超过0.2mm，长度大于于40mm，刷子与工件之间的压紧力不超过15到20N，进行焊接的时间应控制在清理后的2到3小时内。为了保证焊接质量的稳定性，就目前而言，国内的汽车制造厂，一般在化学清理后，焊接前会用钢丝刷清理工件搭接的内表面。在两个铝合金工件的两电极之间的总阻值R应在其清理后马上得到准确的测量。在清理镁合金的时候，化学清理的方法较为普遍，一般先经腐蚀，然后在铬酐溶液中进行纯化，在表面会形成致密的氧化薄膜，它具有稳定的电气性能，能在空气中裸露较长时间，性能也不会发生改变。等等，不做赘述，总体说来，处理方法与其化学性质有很大的关系，需要根据不同的材料，在焊接前进行相应的焊前处理，焊接的效果才能到达最佳效果。而对于有镀层的钢板，可以不用特殊清理直接进行焊接，除少数例外。带有磷酸盐涂层的钢板，其表面电阻较高，会导致在低电极压力下，焊接电流无法通过，必须采用较高的电极压力进行焊接。汽车车身所使用的大部分材料都为低碳钢，其含碳量小于0.25%，电阻率较为适中,对焊机功率的要求不是很高；形成结晶的温度区间较窄，高温强度低，热膨胀系数小，开裂倾向小；塑性温度区比较宽，在不使用大电极压力的情况下就能获得所需的塑性变形；微量元素与碳的含量较低，又因为没有高熔点氧化物，淬火组织或夹杂物的产生极少，甚至没有。这类钢具有良好的焊接性，其焊接电流，电极压力和通电时间等工艺参数具有较大的调节范围。在点焊淬火钢时，由于其冷却速度极快，硬脆的马氏体组织随之产生，裂纹也会在应力较大时产生。通常采用电极间焊后回火的双脉冲点焊的方法来消除淬火组织、改善接头性能，双脉冲中第一个电流脉冲为焊接脉冲，第二个为回火处理脉冲，使用这种方法时应注意，两脉冲之间的间隔时间一定要保证使焊点冷却到马氏体转变点Ms温度以下，保持适当的回火电流脉冲幅值，避免焊接区的金属重新超过马氏体转变点而引起二次淬火。电阻焊的材料为不锈钢、高温合金时，工件表面保持高度清洁显得十分重要，因此这些金属在运输、存放和加工过程中常常用抗蚀油保护。在涂油表面未被车间的赃物或其它不良导电材料所污染的情况下，油膜极易被挤开，接头的质量不会受到杂质影响。因为油、尘土、油漆的存在，能增加硫脆化的可能，从而使接头产生缺陷。清理方法可用激光、喷丸、钢丝刷或化学腐蚀，而对于特别重要的工件，有时用电解抛光，但这种方法复杂而且生产率低。缝焊是将工件装配成搭接或对接接头，并置于两滚轮电极之间，滚轮加压工件并转动，连续或断续送电，形成一条连续缝焊的电阻焊方法。工作时，相邻焊点部分互相重叠，密封性更好。蛋缝焊分流现象严重，焊接相同厚度的工件，其焊接电流为点焊的1.5到2倍。一般只适用于焊接厚度小于3mm的钣金结构，如油箱等。图2-7对焊示意图对接电阻焊按焊接过程不同分为电阻对焊和闪光对焊。电阻对焊操作简单，工件装配成对接接头，端面紧密接触，利用通电的电阻热，使工件加热至塑性状态，断电后迅速施加顶锻力完成焊接，这样的加工方法加工出来的产品接头比较光滑，但是对工件端面的焊前加工和清理的要求较高，加工和清理不当，容易造成端面加热不均匀的情况，夹杂氧化物，焊接质量不易保证。适用于端面简单，强度要求不高，直径小于20mm的工件。闪光对焊工艺是使端面逐渐移近，达到局部接触，加热接触点，使之融化并达到一定的温度范围，然后断电施加顶锻力、清理毛刺完成焊接。这种工艺对工件端面的焊前清理要求不高，一部分杂质会随闪光火花带出，另一部分随金属液体挤出，具有夹渣少，质量高的特点。但是这种加工方法损耗的金属较多，需要工件留出较大余量。2.2.2提高焊接工艺经济性的途径表- 焊接方法汇总焊接方法主要接头形式焊接位置钢板厚度/mm可焊材料生产率应用范围焊条电弧焊对接、搭接、T形接、卷边接全位置焊320碳素钢、低合金钢、铸铁、铜及铜合金中等偏高静止、冲击、震动载荷下工作，补焊铸铁件缺陷和损坏的构件气焊对接、卷边接全位置焊0.53碳素钢、低合金钢、铸铁、铜、铝及其合金低耐热性、致密性、静载荷、受力小的薄板结构，补焊铸铁件及损坏的构件埋弧焊对接、搭接、T形接平焊4.560碳素钢、低合金钢、铜及铜合金高各种载荷下，成批生产、中厚板长直焊缝和较大直径环缝氩弧焊对接、搭接、T形接全位置焊0.525铝、铜、镁、钛及钛合金、耐热钢不锈钢中等偏高致密、耐腐蚀、耐热的焊件二氧化碳焊对接、搭接、T形接全位置焊0.825碳素钢、低合金钢、不锈钢很高致密、耐腐蚀、耐热的焊件电渣焊对接立焊40450碳素钢、低合金钢、不锈钢、铸铁很高焊接大厚度的铸件、锻件等离子弧焊对接全位置焊0.02512不锈钢、耐热钢、铜、镍、钛及钛合金中等偏高用一般方法难以焊接的金属及合金对焊对接平焊小于等于20碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝及铝合金很高焊接杆状零件电阻点焊搭接全位置焊0.53碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝及铝合金很高焊接薄板壳体缝焊搭接平焊3碳素钢、低合金钢、不锈钢很高焊接薄壁容器和管道钎焊搭接、套接平焊碳素钢、合金钢、铸铁、铜及铜合金高用其他焊接方法难以焊接的焊件，对强度要求不高的焊件通过分析不难发现，在焊接这块降低成本的途径有两种，其一是材料，其二是焊接工艺的设计，焊接方法的选择。材料设计到材料的选择以及保护，适当的材料能够减少加工工序，有效减少工作量，如淬火钢，容易在应力较大的情况下产生裂纹，韧性不够强，且会产生淬火组织，需要再加工消除淬火组织，有引起二次淬火的可能性，对生产工艺的精确度要求较高，相比而言，低碳钢的优点就尤为明显，具有焊接性能好，工艺参数的可调节参数范围较宽，不产生淬火组织等特点，能有效降低生产成本，提高焊接经济性。对于工艺设计而言，一方面需针对材料而言，而另一方面，焊接的设备以及焊接方法的选择是提高经济性的有效途径，焊接机的使用寿命，焊接机的维护，还有焊接机的焊接性能，这都是影响焊接工艺的经济性的重要指标。从焊接中去考虑的话，焊接接头结构破坏是多起源于焊接接头区，这些都要与焊接材料的选用，结构的是否合理，结构工艺如何都息息相关，同时于接头设计也有一些直接的关系，所以说我们要主要到焊接接头的设计，同时要根据焊接工艺的原则性来做焊接工艺的调整。图-焊接接头的三种形式焊接接头遵循的原则：（1）处理焊接接头的时候应要尽量的简单，焊缝的金属其量能少则少，不应将最大的截面设置为焊接接头，如此能有效防止接头出现焊接缺陷的情况出现，焊接缺陷问题的发生，会影响到焊缝局部区域应力集中的问题。（2）进行焊接接头设计的时候，焊接的工作量要尽量往少的的方向设计，相对而言，更方便于制造和检验一些构件产品。（3）对于焊接构件焊缝外形结构的要注意连续性同时要注意接头的圆滑。（4）要做好角焊缝接头，要特别重视于焊脚的尺寸设计和选用，因为焊脚尺寸关系到焊缝的承载面积，同时还是因为焊脚材料是与焊脚的尺寸是成正比的，注意好以上两点相对可以减少不必要的麻烦，处理焊接来说更加方便。（5）对于焊接强度的残余应力问题，要注意焊接强度的影响，对于焊缝和母材在正常工作的时候要注意塑性和变形的能力，要注意接头的强度。2.3涂装工艺及经济性分析汽车工业的高速发展，使得作为汽车生产与维修重要环节的涂装工艺，也在各方面快速发展。汽车涂装的目的是为了增加美观以及保护物体表面，避免太阳光线、热、盐分、药品、雨水等的腐蚀作用，还有耐热、耐油、防污等功能。涂装工艺相对而言，其工艺过程较为复杂、技术要求较高。主要有漆前预处理、底漆、喷漆工艺、烘干工艺等，其过程需要精细的工艺参数控制和大量的化学试剂处理。作为各公司的技术秘密，涂装工艺的发展受到限制，技术无法快速发展，相互促进，极大程度上影响着经济性的提高。涂装前处理工艺的目的包括提高涂料附着力，涂层的使用寿命得到延长；为涂层创造一定的基础条件，保证涂层的平整、美观；提高被涂物和涂层的防腐蚀能力。涂装工艺的严谨性，对于涂装前处理也提出了严格的要求，从而提高了生产成本，抑制汽车制造的经济性的提高。涂装前的预处理、涂层固化、涂料的涂布三个步骤构成了涂料的涂装工艺。喷涂又由上涂、中涂、下涂组成，一般为三次或三次以上，下涂防止生锈、腐蚀，中涂在底漆之上，起填充基层的作用，增加厚度至可以上涂的程度，为上涂做平滑基础的准备。上涂则主要起到了美观以及防止太阳光线、盐分等的腐蚀损坏作用。为了适应在各种气候条件下，而车身的漆膜不发生劣化和锈蚀，又要保持美观，严格的要求着汽车的涂装质量。电泳底漆、中涂、面漆3C3B(3Coat3Bake)体系是目前较为典型的轿车车身涂装工艺。有焊缝密封和底板防护涂层的喷涂在电泳底漆和中涂之间，保证了车身的密封、降噪声和防锈，且面漆后内腔喷涂防锈蜡。汽车车身的表面涂层属于一级装饰精度，除了要求无细微的杂质、擦伤、裂纹、起皱、起泡及肉眼可见的缺陷，还应该具有美丽的外观，光亮如镜或光滑的表面，并且具备足够高的机械强度。而底面涂层主要起保护作用，除了具备优良的防锈性和防腐蚀性，还应有较强的附着力；为了提高耐用性，使用数年也不会出现锈蚀或脱落等现象，全部或局部刮涂机械强度高、附着力好的腻子。目前喷漆存在的缺陷有一下几种，漏喷、涂层太薄（单层涂装厚度低于10um），产品清洗不到位，刮灰不到位，喷涂后的产品桔皮和砂皮比较严重，线条不直及线条不明，喷涂完成后存在许多气泡。本身的生产成本高，另一方面由于技术不过完善，生产过程中易出现问题，产品出错率相对较大，生产效率无法提高。低成本的涂装技术已经进入了实用阶段，如二次电泳工艺，采用1020um具有防腐、导电性和泳透力极高的特性涂层，第二层35到40um，电泳具有零VOC、无泳透力、外观卓越、抗紫外线、看石击的特性的涂层，以此来完全替代中涂。这样的电泳工艺，依靠自动化施工，一次合格率高，稳定可靠，而且材料的利用率高，能有效减少材料成本的投入，以及传统中涂的涂渣和VOC的排放，另一方面，该工艺的投资设备少，减少了维修频次，可观的提高了涂装工艺经济性。汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫前处理技术；二是涂装的施工工艺。表面处理主要包括清除工件表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等