先进制造学最终版

1、江西理工大学论文题目：我国汽车制造业先进制造技术与生产运作模式的研究所属系别 专业班级 姓名 学号 指导教师 撰写日期 2015 年 05 月摘 要面对21世纪知识经济的挑战、国际竞争日趋激烈，许多国家开始制定了意在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、建立竞争优势的先进制造技术。中国的入世，促使中国汽车工业将于国际汽车厂商同台竞技。如何“与狼共舞”并在竞争中壮大，这是我国汽车工业面临的严峻课题。本文主要是通过对先进制造技术核心内容和生产运作模式发展演变的分析，揭示先进制造技术与生产运作模式的互动关系。中国汽车制造业的发展目标是通过自主创新、掌握核心技术，使中国从一个制造大国向产业强国迈进。把握

2、世界汽车制造技术发展动态、关注世界汽车制造技术的发展趋势，可及时为企业发展决策提供信息。实践证明，最先进的技术不一定是最适用或最好的技术，只有那些用成本最低、环境污染最小的方式生产出满足产品质量要求的制造技术才是最好的。 关键词：汽车制造，先进技术，运作模式 目 录1 引言2 先进制造技术实例2.1 汽车铸造技术11. 静压造型技术12. 制芯技术的发展趋势13.铸铁熔炼技术12.2 压力加工技术21. 精密锻造技术22. 内高压成形技术22.3 切削加工技术21. 切削工艺32. 汽车齿轮制造技术32.4 焊接技术41. 电阻点焊技术42. 激光焊接53 生产运作模式的发展和演变的动因 3.

3、1 经济全球化6 3.2. 汽车全球化趋势6 3.3 行业重组、联合兼并7 3.4市场需求的变化74总结9参考文献10 33 第一章 引言随着信息技术的不断发展，汽车制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，从传统的制造工艺发展起来。在汽车工业中，几乎所有的先进制造技术都在汽车制造过程中得到了应用。它们体现在汽车产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程。汽车先进制造技术使汽车生产优质、高效、低耗、清洁。第二章 先进制造技术实例2.1 汽车铸造技术中国是当今世界上最大的铸件生产国家，2004年总产量2 242万t，连续5年世界第一，约占世界总产量的28.1%。6这几年汽车行

4、业对铸造业的要求越来越高，即高的机械性能、薄的壁厚、轻的质量、小的体积、精的尺寸、美的外观、优良的切削性能，因此铸造业的发展很快。1. 静压造型技术造型技术静压造型技术有以下优点：铸型轮廓清晰，表面硬度高且均匀，拔模斜度小，型板利用率高，工艺装备磨损小，铸型表面粗糙度低，铸型型废率低。因此，这种技术是目前最新、最先进的造型工艺，并已成为当今的主流紧实工艺。我国几大汽车厂都己采用此技术代替冲击造型技术。2. 制芯技术的发展趋势汽车铸造有3种制芯工艺：热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯。冷芯盒制芯有2个特点：一是硬化速度快，初始强度高，生产率高；二是砂芯尺寸精度高，可满足生产薄壁高强度铸件的砂芯。制

5、芯技术有以冷芯盒技术为主的发展趋势。目前，我国几大汽车厂这三种制芯工艺并存，壳芯制芯、冷芯盒制芯发展较快，热芯盒制芯在减少。3. 铸铁熔炼技术铸铁熔炼技术有2种主要方式：一是采用大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺；二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视，该技术日益成熟，其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出，是今后发展的方向。7铸铁孕育多用带光电控制的随流孕育机。新开发出的喂丝球化方法及其与现代化检测技术相结合的SINTER CAST工艺是铸铁球化及蠕化处理的一种很有优势的工艺，应用者日益增多。国外金属炉料经过破碎、净化、称量后使用

6、，大大提高熔化效率和铁水质量。国内的天津丰田、天津勤美达、苏州勤美达等铸造厂已采用此工艺。2.2 压力加工技术压力加工技术向着高效、自动、减轻汽车质量、降低成本等方向发展， 从而产生了精密锻造技术、内高压成形技术、管类零件成形技术、伺服电机压床等新技术、新设备。 1. 精密锻造技术为了降低成本，节省能源，近几年汽车零件的精密锻造技术发展很快， 后桥的行星齿轮、半轴齿轮， 变速器的同步环、结合子，轿车前驱动的滑动套、球笼、行星轮等件国内也已实现了精密锻造生产。但结合子等零件的模具还在进口。国内已经具有用辗环工艺生产齿坯，用楔横轧工艺生产变速器的轴， 用摆辗工艺生产齿轮的新技术、新设备。特别是楔横

7、轧设备、技术我国处于国际领先地位。摆辗设备还落后于国外。2. 内高压成形技术内高压成形技术是近年来在国际上迅速发展起来的一种轻量化结构件制造技术，内高压成形结构件比冲压件减重20%35%，成形的空心轴类件比实心轴减重30%50%。内高压成形技术的关键在于，一是合模压床，二是高压源，三是加载和送料的匹配，四是管端的密封。合模压床目前普遍采用液压机，为内高压成形过程提供合模力。国外在轿车生产上大量使用内高压成形技术。除了管类零件内高压成形外，发展起来一种板材焊接后形成中间空腔，再内高压成形的技术,突破了管料截面变形极限的限制，为制造复杂空心零件提供了广阔的空间。一汽集团公司技术中心开发出了具有自主

8、知识产权专利技术的合模压床，同时开发出了管内增压系统，目前正在进行中型载货车桥壳内高压成形技术的开发工作。哈尔滨工业大学开发出了内压400 MPa、合模力10 MN、水平推力1.5 MN可加工长度1 000 mm的内高压成形机，并开发出轿车副车架、轿车后轴纵臂等零件的内高压成形技术。燕山大学等科研机构也开发出了轻型车后桥壳等内高压成形技术。尽管如此，国内目前还不具备批量生产内高压成形零件的技术能力。2.3 切削加工技术1. 切削工艺气缸体、气缸盖等零件的大平面加工采用密齿铣刀进行高速切削。零件孔的加工大多采用了高速切削和铣削螺纹孔工艺。曲轴加工方法采用内铣、车拉、外铣的先进工艺及设备。车拉工艺

9、具有更好的加工柔性，可加工曲轴主轴颈、连杆轴颈、法兰和皮带轮轴颈。而且还可同时加工轴颈的外圆、轴肩、圆角或沉割槽，结合曲轴的高速外铣可大大节省加工时间。我国汽车制造业越来越广泛地采用高速切削技术，如上海大众汽车厂发动机生产线，一汽大众轿车发动机、传动器生产线，东风神龙发动机生产线等汽车制造厂都采用了大量的先进刀具和测量工具。但是由国内提供的先进工具还不足10% 。当前，我们工具行业应该利用“高速切削技术”发展的大好时机，全面提升工具技术水平，以适应我国制造业发展的形势。2. 汽车齿轮制造技术齿轮是汽车的核心传动部件，其加工质量的优劣对总成乃至整车的振动噪声以及可靠性会带来直接影响，有时会成为制

10、约产品水平提高的关键因素。近几年，无论是圆柱齿轮还是螺旋锥齿轮其制造技术水平在加工机床、检测手段、计算分析技术等方面都取得了长足进步，其核心推动力是计算机数字技术的快速发展，主要表现为装备和工艺两个方面的重大技术创新与应用。国内齿轮行业随着汽车制造业的发展，通过大量引进高端设备其加工能力接近国际先进水平。国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列，目前也已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床，但国产齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距，目前国内齿轮加工行业的精加工，特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司

11、的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等，美国格里森公司、德国克林贝格公司（含原瑞士奥利康） 的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位。数控技术的快速发展使齿轮制造设备发生了革命性的变化。传统齿轮特别是螺旋锥齿轮加工机床由于关联运动多且传动链长使得机床结构相当复杂，多轴数控技术的引入不但简化了机床结构，也使机床精度和刚度在设计上获得了极大的优化空间，同时使加工能力拓宽和柔性功能增强。预先修正补偿是将热处理、使用中齿轮受力等因素造成的变形量，在加工中预先进行补偿。预先修正补偿量的确定过去全凭试验测量，现在可以采用计算机数值模似与试验测量相结合，大大缩短了新产品开发周期。预先修正补偿

12、包括热处理变形预先修正补偿、结构和装配误差的预先修正补偿、噪声和寿命的预先修正补偿、工况载荷的预先修正补偿。不管齿轮加工设备进步到什么程度，针对齿轮在加工、使用中造成的变形进行预先修正补偿是齿轮工作者永恒的研究课题。2.4 焊接技术1 电阻点焊技术电阻点焊工艺是一种高效的焊接方法，广泛应用于汽车制造中。其应用场合主要有白车身、储气筒、油底壳、减振器等焊接总成。例如，在一辆Passat车身上有电阻焊焊点5 892个。目前，汽车制造厂商所采用的阻焊设备的次级输出主要以工频交流和直流两种，其额定功率一般在63 kVA以上，最高的达400 kVA或更高，电能消耗较大；阻焊控制器大部分为天津陆华科技开发

13、公司生产的WDK或HW系列控制器和少量的KD7和KD9型控制器。在点焊过程中，如果能保证焊点的100%合格，每台车身可减少焊点数量约200点，即可节约成本约80元。点焊质量的可靠性和一致性非常重要，该项技术受到国内外学者的广泛关注和研究。点焊和缝焊电极的使用寿命直接影响着汽车制造成本和焊接质量， 在镀层钢板的焊接中尤其严重。点焊电极材料主要包括：铬锆铜、弥散强化铜、铍青铜等。弥散强化铜合金材料，其常温和高温下硬度、导电率均优于铬锆铜材料。采用弥散强化铜电极其使用寿命是铬锆铜电极的24倍。但其成本高于铬锆铜材料。在国内汽车制造厂主要采用铬锆铜电极，有少部分合资公司采用弥散强化铜电极。但主要依赖进

14、口。为了提高电极的使用寿命，国内外学者正在研究涂层电极的应用，据报道其使用寿命与常用的铬锆铜电极相比可提高56倍，并且成本也较低。目前，电阻焊机大量使用交流50 Hz的单相交流电源，容量大、功率因数低。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流焊机和IGBT逆变电阻焊机，可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。同时，还可进一步节约电能，利于实现参数的微机控制，可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他难焊金属的焊接。另外，还可进一步减轻设备质量。由于国产的逆变点焊机的性能还不能满足使用要求，现在国内的逆变点焊机主要依赖进口。在载货车车身制造中， 所采用的材料为08Al和镀锌板，采用常用的点焊机即可。但在轿

15、车车身制造中，随着铝镁合金的使用量不断增加，只有采用逆变点焊机才能获得较好的点焊质量。2. 激光焊接激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，零件的装配间隙很小，对零件和工装的精度要求较高。由于国内汽车零件的精度较低，重复精度较差，对激光焊工艺的推广应用带来了一定的难度。目前，在国内汽车制造中应用激光焊工艺的只有少数几个合资公司，如上海大众、一汽大众等。由于激光焊能量密度高，焊接深度/宽度比高，其焊接质量比传统焊接方法高。在汽车工业中，激光技术主要用于车身焊接、坯板拼焊和零件焊接。车身激光焊接工艺主要用于车顶焊，其应用可以减噪和适应新的车身结构设计。Volvo公司是最早开发车顶激光焊接技术的厂家。如

16、今，德国大众公司在Audi A6、Golf A4、Passat；宝马公司的5 系列；Opel公司的Vectra等车型均采用了此技术。欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。车身激光焊可以提高车身强度及动态刚度。 第三章 生产运作模式的发展和演变的动因 随着客户对产品个性化越来越高的要求，原来以大批量生产为特点的市场日益被分割成许多更加专业化的市场。世界经济日益全球化，人们比以往任何时候都要更加重视组织管理的效率和人在生产中的地位和作用。企业拥有的内部资源和外部环境的变化，不断推动企业探索适合自身经营发展的生产运作模式。下面我们分析企业内外条件的变化如何促进生产运作模式的发展。1 经济全球化

17、20世纪90年代后期的经济全球化具有高度的流动性、集约化、垄断性和渗透性等特点。经济全球化的“治作俑者”是跨国公司，其推行者也主要是跨国公司和国际金融机构。据统计，当前，全世界跨国公司年销售额高达14万亿美元，几乎是全球出口贸易额的2倍。这些公司控制了世界生产的40%、国际一般贸易的50%-60%、国际技术贸易的60%-70%以及对外直接投资的90%。这一类跨国公司同时也是世界技术创新的主体和领先者，其掌握了世界80%以上的新技术、新工艺的专利权，控制着80%左右的尖端技术开发和30%的国际技术转移，垄断着国际技术贸易。在经济全球化的情况下，跨国公司可在整个世界范围内组织调配资源，以先进生产方

18、式组织企业生产实现资源配置最优化，从而获取最佳经济效益和尽可能高的利润额。2 汽车全球化事实表明，在经济全球化的发展潮流中，汽车（业）全球化是其最重要的推动力之一，在世界各大产业中，汽车工业是最早开始实施全球化战略且如今全球化程度最高的产业之一。20世纪60年代，日本汽车工业迅速崛起，在基本满足国内市场需求之后，便全力开拓国际市场，相继在美、欧、亚、拉美等地区设立汽车生产厂和子公司，构建一套完整的销售和服务体系。后起国家中发展汽车工业较快的韩国也积极推行国际化战略，并取得成效。如日本马自达公司的玛雅塔敞逢车，车型设计在美国加利福尼亚完成，样车在英国制造，主要零部件在日本采购，组装在墨西哥，销售

19、市场主要定于美国。9就整个世界跨国公司而言，近年来国际技术联盟增多，核心技术领域建立研发合作企业增多，从而促进了技术开发的全球化。汽车跨国公司更是如此，联合技术开发得也越来越多，技术知识扩散、转移和利用的速度及强度大大提高。汽车设计、研发与生产的全球化趋势日益明显。为使开发的产品更符合当地市场的需要和更便于利用当地的人力、物力及技术资源，并与“市场和用户在哪里，就把工厂建到哪里，就地生产，当地销售”的战略相配套，愈来愈多的公司将技术开发机构（当然主要是适应性开发和设计）扩散到世界各地，汽车业的生产方式也不断适应全球化的趋势。3 行业重组、联合兼并 21世纪世界汽车工业竞争格局初现端倪，从20世

20、纪80年代中后期以来，尤其是进入90年代，世界汽车工业兴起新一轮更大规模的资产重组、联合兼并浪潮。汽车工业经过20世纪90年代，资产重组、联合兼并，世界汽车工业己基本形成6大企业集团（或战略联盟）、3大独立自主公司的格局。在中、中重和重型载货汽车制造领域，欧洲企业处于支配地位，七、八家大型企业（联盟）基本垄断了世界中、重型载货汽车市场。与整车厂家资产重组、联合兼并形势相辅相成的，是汽车零部件企业之间的资产重组也十分活跃。在20世纪80年代末期至90年代末期的10年间，世界汽车零部件公司的营业额翻了一番，但企业数量却从3万家减至不足1万家。在此阶段，这些大公司的实力和规模迅速提升，在一定程度上甚

21、至可以说达到了与整车企业可以“分庭抗争”的局面，拥有很强的研发和装配能力。以平台共享、集中采购为手段，寻求产品成本最小化的资产重组，联合兼并，使汽车公司更加重视精细生产，大规模定制和敏捷制造等先进生产方式的开发与运用，以取得竞争优势。4 市场需求的变化第一次石油危机以前，世界范围的产品需求和供给迅速增长。在这一时期，市场对产品有充分的需求。产品的开发、生产、销售主要由最早生产这类产品的少数企业控制。产品数量增长快、产品品种较少、生命周期长是这一时期的特点。为了适应这些特点，制造企业通过采用专用设备和自动生产线来提高生产率，满足市场需求。第一次石油危机后，世界市场对产品需求呈饱和趋势。企业为了赢

22、得竞争必须按用户不同要求进行新产品开发和生产，从而使产品品种不断增加，形成了市场多变的特点。现代企业生存与发展环境的特点是多方面的，如果从产品角度考察，主要表现在以下几个方面：产品生命周期明显缩短。一方面由于市场对产品的需求不断变化，另一方面也由于技术发展为产品更新提供了可能，从而使产品生命周期越来越短。现在，很多企业已经开始追求“一样一件生产”(One of a kindproduction)。产品成本结构发生了变化。由于设备的改进和自动化程度的提高，使直接劳动成本在总成本中比重不断降低，而间接劳动（包括管理决策人员和非生产人员的劳动）成本和原材料、外购件的成本比重不断增加。产品交货期缩短。缩短从订货到交货的时间是赢得竞争的重要手段。美国不少企业，如AB公司(Allen-Brandry)宣称其交货期为24小时。10在这样的环境下，汽车制造企业是否能正确把握市场，及时开发并组织生产适合市场要求的新产品就成为企业成败的关键。企业外部条件与以及对未来趋势的判断，促使经营者考虑自身的生产方式与变化的外部环境相适应。第四章 总结这几年，在我国轿车产业大量