汽车行业制造中的新工艺新技术

汽车制造行业中的新工艺新技术随着科学技术进步及人民生活水平的不断提高，汽车制造行业发展迅速，汽车工业不仅代表着一个国家的工业化程度，还在国民年经济中具有不可动摇的地位。进入21世纪，汽车正改变着人们的生活方式和消费理念，为占领未来的汽车市场，许多公司把各种先进的新技术、新设备、新材料、新工艺广泛应用于汽车工业中，采用新技术、新工艺有很多技术上的优势，可以提高材料利用率，减少零件制造工序，降低生产成，使汽车业日趋自动化、电子化、低碳、节省资源、绿色环保。1.液压拉深技术传统的拉深模由刚性凸模、压边圈和凹模构成，拉深过程中，凸模底部材料几乎不发生塑性变形，坯料的主要变形区是凸缘区。该区域材料在周向压应力和径向拉应力作用下发生塑性变形并被逐渐拉入凹模内转化形成筒壁。液压拉深技术是在原理和方法上不同于传统拉深方法的一种新技术，它包括液压深拉深和液压正拉深2种传统刚性拉深模的局限性：在传统的拉深过程中，极限拉深系数主要受到筒壁传递拉应力能力的限制，拉深时筒壁所受拉应力超过极限拉应力时，将产生拉裂现象。此外，传统的刚性拉深工艺在减少拉深工序，降低模具成本，提高拉深件尺寸精度和表面粗糙度以及适应多品种小批量生产等方面受到一定限制，而液压拉深技术在这些方面则表现出较明显的优势。液压拉伸磨具结构：液压深拉深模在下模设置压力介质容器作为液压腔，并用于紧固凹模。液压容器与压机的压力调节装置相连，用一个夹紧环将凹模固定在液压容器上，同时环上开有槽。可将泄漏的液体排放出去。上模则由拉深凸模和压边圈构成，压边圈上装有1个溅油环，用来收集泄漏的液体。液压深拉深模具结构如图：液压深拉深成形方法主要包括：机械液压拉深法、动态机械液压拉深法和径向加压机械液压拉深法。在基本状态下压机是打开的，液压容器内充满液体。坯料放在凹模上后压机闭合，压边圈压紧坯料。开始成形。拉深凸模进入液压容器，液压容器内液体产生压力。成形过程中板料始终紧压在凸模上。由与液压容器相连的调节系统根据工件不同拉深深度调节液压容器内的压力液压深拉深成形的优点：成形过程中拉深凸模通过压入液压容器产生向各个方向作用的压力，并将要成形的坯料始终紧压在凸模表面，加大了凸模与坯料之间的附着摩擦。使拉深力大为提高，而且成形件精度较高，还有利于减少回弹。此外。由于板料不是在刚性圆角上进行拉深。而是被通过间隙的液体压力拉深，因而成形件应力分布均匀。表面质量高。同时，因为成形工序减少。使模具费用减少，成本降低。ffil液压深拉深模具结构1.压力弁质2.液压容器3,压边圈4.压边滑块5.滑块6.拉源凸模7.凹模M压力调节装置9.压机工作台2.管状内高压成形技术以汽车上的排气管为例，传统工艺采用整体铸造和薄钢板成形两种方法，制造出来的零件表面质量差、尺寸精度无法保证、零件多、成本多、焊缝多。内高压成形技术在加工几何形状复杂的空心件方面具有明显的技术和经济优势。内高压成形技术优点：运用内高压成形技术不仅能制作几何形状复杂的构件，零件重量轻，而且加工的零件是整体，不仅没有焊缝，可以减少腐蚀，而且成形零件精度高；此外，由于冷作硬化能提高成形零件的刚性，零件在发生碰撞时更有优势。管状内高压成形原理及模具结构:内高压成形技术是一种冷成形工艺，可用来加工管坯等尺寸形状复杂的空心件。在密闭的模具内通过水压从管子内侧使金属管膨胀。模具由上、下模组成。通过压机行程以及油缸托架高度决定装模高度，依据行程或压力可调节轴向缸调节密封压头使管坯密封，然后进一步推动管坯两端使其镦粗。模具结构示意图：3.热成形技术图33.热成形技术图3内肉氏成形模结构示窟囹3.下棋块2密封压头3.上模块4.滑块曜极5.定位块6,上模座7.辅向缸8.托架9.下模庞10.工件11.工作台垫叔采用热成形技术的优越性：热成形技术最早应用于航天、航空等领域，近些年来，为减轻零部件重量，提高车身防撞能力，大量新材料也开始应用到汽车制造中。这些新材料强度高、性能优越，但有一个共同的特点，那就是在常温下，材料的塑性变形范围很窄，所需成形力大、易开裂，回弹严重且成形困难，但在高温条件下就大不相同。例如，钛合金钣金件只有在一定的高温(550〜750°C)下，其成形性能才能充分发挥；应用热成形工艺加工硼合金钢不仅可以大幅提高材料可成形性，降低成形力，而且成形零件强度、精度高，回弹小，特别适合生产超高强度防撞梁和B柱加强板。目前广泛采用热成形工艺的材料包括硼合金钢、钛合金、镁合金等热成形的特点：在热成形过程中，由于热应力的存在，材料极易产生裂纹，通常可以采用通过增加工序，将总变形量化小分解到各成形工序的方法加以解决；起皱可以在增加工序的基础上，通过过渡结构来消除。但是增加工序不仅要增加模具数量，而且每道工序后坯料表面会因氧化和温度不均等原因使模具滑动面之间极易卡死，故热成形模具结构应尽可能简单。热成形工艺的缺点：热成形工艺作为一种新型、特殊工艺也有其自身的缺点。除了热成形零件后续加工难度大，热成形工序并入现有冲压车间困难外，与普通金属模具相比，由于受模具材料强度选择、热处理工艺制定方法、高应力集中、模具表面温度频繁升高和降低以及模具型腔表面高温软化加剧磨损等因素的影响，热成形模具经常会出现塑性变形失效、疲劳失效和冷热疲劳失效等问题，降低了模具使用寿命。感应加热新技术、新工艺感应加热优点:（1） 没有对流和传导的加热过程，在工件的内部直接加热，加热速度快。（2） 减少了工件在加热过程中的氧化和脱碳。（3） 节约能源，不需要炉中加热时所需的加热炉的预热和升温，可随时开始和停止加热，在非工作周期不需要保持加热炉的温度。（4） 加热时间短，生产效率高，有效地减少了工艺成本。（5） 可实现零件的局部加热。（6） 设备的机械化、自动化程度高，占地面积少，可实现与自动化生产线的共线生产。（7） 工作环境清洁、安全、噪声小，属于环境友好型生产方式。（8） 设备的故障率低，维护、维修、保养成本低。由于感应加热技术具有上述诸多优点，在现代汽车制造中广泛用于铸造加工中的黑色金属及各种有色金属的熔炼，压力加工中的毛坯透热，零件热处理中的淬火、回火、正火及退火，焊接加工中的焊前预热、焊后的焊缝去应力退火、有色金属的钎焊，部件装配过程中过盈配合零件的热装配、金属制件与塑料件的热合成，粘接涂胶过程中的感应加热烘干及固化，以及表面防护中的非金属粉末热涂覆等。汽车齿轮仿形双频感应淬火技术：使用一个感应器，一套频率分别为10〜15kHz和200〜400kHz的双频感应加热电源，功率根据齿轮的尺寸和模数大小确定，采用同时加热的方式，即在同一个感应器内通有上述两种频率的交变电流，两种低高频率电流功率的比例为3/7左右，比功率一般在15〜20kW/cm2,根据零件的尺寸和模数通过试验确定，在极短的时间内（0.2〜1.5s）完成齿根、齿面和齿根的加热过程，并立即喷水进行冷却，完成淬火过程，同样得到有效硬化层仿形分布淬火的效果。汽车齿轮仿形双频感应淬火技术优点是，加热时间短，生产效率高，零件的淬火变形小，设备的占地面积少，生产环境清洁无污染，机械化、自动化程度高，可与其他加工设备共线生产。汽车焊接新技术激光焊接技术激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工仵就会在几毫秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺。激光焊接的特点：是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深网宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高。但是，如向保证激光焊接的质量，也就是激光焊接过程监测与质量控制是一个激光利用领域的重要内容，包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器，通过电子计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。焊缝自动跟踪技术焊接机器人缺少对工件的自适应能力，效果比较好的是用激光视觉传感器系统，它能够自动识别焊缝位置，在空间中寻找和跟踪焊缝、寻找焊缝起、终点，实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。但这种方法不太适合轿车底盘零件的焊接，因轿车底盘零件机器人系统的夹具允许机器人工作空间范围很小，根本不允许焊枪头上再有附带激光跟踪头焊接。为此仅可使用的焊缝自动跟踪技术为电弧电压跟踪传感，该系统具有寻找焊缝起始点、终点以及弧长参考点，焊接过程中根据弧长的变化，用电弧传感器控制电压自适应控制。这种方法也只能应用于角接接头形式，对于轿车底盘零件大量的薄板搭接焊缝，因无法