值得学的汽车制造技术

值得学的汽车制造技术（通用5篇）

篇1：值得学的汽车制造技术

试析节能汽车的绿色汽车制造技术

摘要：以来，“环保・节能・绿色制造”作为制造业发展主题，推动着汽车产业的发展。至此，中国的汽车制造业搭建了汽车制造业技术交流平台，以通过广泛交流促进汽车产业良性发展。近些年来汽车的加速普及，给人们的生活带来了诸多便利，环境问题随之出现。汽车制造会导致能源大量消耗，成为了亟待解决的问题。通过科技创新，采用绿色汽车制造技术，推进环保节能促进汽车行业发展。该论文针对节能汽车的绿色汽车制造技术以探究。

关键词：节能汽车 汽车制造技术 绿色环保

节能减排作为中国经济发展的重要战略思想，已经被渗入到汽车制造行业中，并成为推进汽车业发展的重要指标。伴随着中国城镇化发展进程的加快，汽车需求量快速增长，根据有关统计数据显示，到，中国的汽车产量将突破3500万辆，如果中国经济进一步增长，甚至可以达到4000万辆。这样一个庞大的数字说明中国的企业产业发展前景良好。然而有关专家预测，到20为止，中国机动车对石油的消耗将达到2.5亿吨，与石油消耗总量相比，占据了3/4的比例。为了降低基础能源消耗，治理环境污染，绿色汽车制造技术应运而生，不仅缓解了能源供需矛盾的问题，还有效地改善了环境。

1、汽油机采用涡轮增压直喷技术

将涡轮增压直喷技术运用于汽油机设计中，可以确保动力性不变的情况下，使得一氧化碳的排放量有所降低，提高汽油机的能源使用效率。汽油机如果运用涡轮增压直喷技术，相比较于自然吸气发动机相比，排放量会大大降低，提高燃油的经济性。经过粗略统计，如果中国的汽车普及使用涡轮增压直喷技术的汽油机，每年所降低1/5的燃油消耗，二氧化碳的排放量可以降低超过600万吨。这个数字相当于1000万亩的森林在一年之内所吸收的二氧化碳量。

2、车身材料采用碳纤维复合材料制作技术

中国的汽车车身技术的研究着重于绿色车身制造，特别是在新能源汽车的制造上，采用了多种创新技术，以发挥节能效益。绿色车身主要采用了轻量化材料，不仅操作方便，而且成本低，可以使车身减轻自重，并降低资源消耗。因此，在车身材料的选用上，选用绿色环保材料，其所实现的节能效益不仅在于汽车本身，更在于其所发挥的可持续环保进程。现代汽车业竞争异常激烈，虽然汽车消费者逐渐增多，但是能够真正吸引消费者眼球的汽车很少。其中的一个重要原因就在于，消费者的环境保护意识增强，且消费观念也发生着改变。汽车消费者所考虑的内容不再是购买汽车的投入，更多的是考虑到汽车的耐用性和功能性。轻量化材料对于传统汽车制造技术构成了挑战，也是未来几年车用材料的重要发展趋势。随着汽车车身材料品种多样，就要选择经济适用材料，更能够体现出新型汽车的特点。

碳纤维复合材料制作技术是将纤维浸润到树脂中，使其成为半固化态材料。然后，采用手工积层，进行干燥处理。成型技术处理过程中，主要采用了热压罐加压固化技术，以获得良好的机械强度。但是，该种材料需要在低温状态下储存、运输。对于纤维复合材料的制作，也可以采用真空负压下浸润纤维技术。在汽车碳纤维复合材料制作过程中，要对树脂的用量精确控制，以降低孔隙率，确保没有气泡产生，加之均匀的厚度，轻薄的重量，使得材料的力学性能有所保证。这种技术适用于汽车门板、顶板和底盘的制作，包括发罩等等的汽车部件都可以运用碳纤维复合材料技术来完成。由于所有的产品的成型都是在封闭状态下完成的，不仅降低挥发物对人体的侵袭，而且还可以提高劳动效率。从制作成本的角度而言，碳纤维复合材料制作结构件质量轻，且可以批量生产，适用于多种车型。相比较于钢材，使用碳纤维复合材料可以使得成本降低60%，而且省去了焊接费用。

3、汽车节能零部件绿色制造技术

汽车所采用的发动机为绝热发动机、高强度合金制造涡轮增压式发动机以及燃气发动机，这些发动机具有良好的运行效果，但是燃烧温度局限在800℃以内。改用结构陶瓷，可以提升打动器热效率，使得燃烧温度超过1000℃。从密度的角度而言，结构陶瓷密度较低，仅仅为铁的一半，因此，不会对环境造成严重污染，且节约了金属材料资源，同时获得良好的节能效果。

结构陶瓷所运用的是净成形制造技术，主要制造是将陶瓷粉末材料混合到进入中，采用粉末冶金技术，应用注塑工艺注射成形。粉末注射成型技术在经济发达国家的汽车制造业已经广为应用，可以高效率地生产形状复杂的汽车零部件。诸如汽车的涡轮增压器转、同步环等等的制造都可以运用粉末注射技术。此外，被汽车制造行业广为利用的还有粉末锻造连杆技术，使连杆的质量精度可以达到2%，但是技工成本却可以解决30%之多。

4、汽车制造积极引入精密成形技术

中国的汽车制造技术适应时代的需要而蓬勃发展，而绿色汽车制造技术却相对滞后。虽然中国近些年来引进了国外先进的制造工艺，但是多数制造企业依然采用传统的切削加工方式进行汽车零部件加工。欧洲、美国和日本是汽车制造业发达国家，对于汽车零部件的制造已经普遍采用锻件技术，并逐渐向近净成形过渡。这种自动锻造线在中国的一些汽车零部件制造企业中也有所应用，但是受到设备和技术的局限，使得该技术的应用严重受到影响。这种运用冷热温锻技术对零部件进行近净成形的技术，不仅可以节约大量的钢材资源，而且还大大地提高了制造效率，在制造过程中所消耗的成本也相对降低，堪为是绿色制造技术。

中国的汽车制造技术依然普遍采用的“三高”制造模式，即“高耗能、高耗材、高污染”，不仅工作效率低，而且还会对环境造成严重的污染。将汽车锻件技术引入到汽车制造技术当中，虽然一些制造企业已经采用，但是，从锻件质量上来看，与世界锻造大国之间依然存在着很大的差距。锻件技术上，中国汽车制造技术只要使用摩擦螺旋压力机进行加工锻造，而世界锻造大国，诸如德国、日本、意大利等国家已经基本采用了热模锻压力机和电液锤等等锻造设备。

5、汽车自动变速器的运用

在汽车总成中，自动变速器是非常关键的。中国的品牌汽车所使用的自动变速器通常会依赖于进口，由于汽车设计往往与自动变速器之间缺乏和谐度，导致装车率很低。中国的自动变速器产业相对落后，导致有关零部件的制造技术长期以来都没有突破性进展，而且自动变速器的装备技术也相对落后。造成这种现象的主要原因在于自动变速器被部分跨国公司所垄断，使得中国无法获得资助研发技术，加之中国相关技术的研究人员匮乏，导致零部件设计、研制和加工都难处于落后状态。汽车装备的落后必然会影响到汽车制造业的发展，特别是目前主张节能环保技术的运用，汽车行业也大力倡导绿色汽车、节能汽车的制造，使得自动变速器的配置成为推进国际级别机车研制的重点。世界上的一些国家和地区，诸如亚洲的.日本和韩国，欧洲汽车以及美国和德国汽车等等，都已经采用了技术先进的自动变速器，使得自动挡汽车的普及率已经超过了汽车生产总量的一半以上。美国出产的汽车自动挡比例已经达到了汽车生产总量的90%以上。中国近些年来所出产的汽车虽然也采用了自动挡配置，但是相比较于国外的自动挡汽车，技术上明显落后。其中的一个主要原因就在于，中国的多数品牌汽车无法购置到适合于汽车设计的自动变速器，依赖于进口的自动变速器，就会导致自动挡与汽车设计难以匹配，且在中国的乘用车中，自动挡汽车仅仅占有所车产的汽车总量的1/3。比如，中国在汽车出产总量超过了1500万辆，其中的自动挡汽车的占有率还没有超过33%，进入到，中国汽车需求量明显增多，乘用车需求量大幅度增长，预计，乘用车销售量将超过万辆，其中中国自主品牌的汽车需求量会占有其中的六成。自动挡汽车越来越受到中国汽车消费者欢迎，在20所销售的乘用车中，自动挡汽车的需求量将超过一半以上，中国自主研制的品牌汽车如果超过500万台，那么所需要的自动变速器会超过1000万台。从自动变速器的投资来看，中国要建造可以年产超过10万台的自动变速器生产企业，能够满足现有的零部件需求，零部件制造装备的投资成本将达到3.5亿元。

6、微纳制造技术以及精密制造装备

进入21世纪，随着电子技术的崛起，汽车产业也伴随着进入到电子产品的研制领域中，形成了的第三次汽车技术革命，即汽车制造进入到汽车电子发展时期。汽车的重要零部件都是电子产品，其特点是设计精密而复杂，小型化发展。运用微纳制造技术所制造的小型微机械，被运用于汽车装配中，特别是微纳级精密制造装备，给汽车产业技术带来了新的发展途径。其中，最为难以突破的技术就是电控发动机喷油器制造技术，在精密加工领域中，柴油高压共轨喷油器已经成为了攻关项目。要使这些机械设备装备到汽车中后，使用过程中发挥应有的性能，就要对于其功能性加以完善。比如，要确保电控发动机喷油器以及柴油高压共轨喷油器在使用的过程中处于良好的运行状态，就要在制造的时候着重于研究其密封性和滑动性，设计中的配合间隙要保持在3 um左右。孔的圆柱度和轴的零件圆柱度要保持1 um，制造设备还对表面的粗糙度和锥面圆度以详细规定，要求表面粗糙度为0.05 um时，密封锥面圆度为0.5 um。电控发动机喷油器以及柴油高压共轨喷油器的加工和制造，对于零部件规格的要求很高，也是重点突破的内容，在中国的机床工业中将获得更大的发展。

7、节能汽车采用新型绿色汽车驱动电机微控制器

汽车主要消耗的能源是石油，作为不可再生资源，正面临枯竭。因此，在流行色汽车制造技术中，要积极采用节能技术。随着电动汽车被不断地研制出来，节能机车驱动电机控制成为重点研究项目。比如，富士通体就发布了32位显存嵌入式控制器，该产品可以对电动汽车的驱动电机发挥控制功能。其控制功能对混合式动力汽车能够发挥很好的作用。

嵌入式控制器安装有电动汽车专用的计算机电路，对于R/D转换器所检测到的电角度检测出来之后，可以直接运算正弦值和余弦值。电动机所反馈回来的信息主要由硬件所生成。如果电动机的驱动控制需要高转矩相应，则需要一些外设功能。将外设设功能的器件内置，可以使系统运行的成本大大降低，而且还能够实现高速反馈控制，使得电动机的能量消耗有所降低，电动机运行效率大大提高。

为了提高电动机运行效率，且使能量消耗有效降低，就要利用内置外设的方法，将在FPU内置在高性能CPU内核中，其中的的专用浮点运算单元可以对于生成的信息进行处理，并进行PID控制运算。除此之外，为了降低整体系统成本，可以通过对电动机的CPU有效控制，以对于系统以有效控制。

8、结语

综上所述，现代的汽车生产模式已经趋向于柔性化方向发展，如果依然采用传统的机械制造技术，很难满足汽车行业发展需求，而且不符合目前的节能环保理念。随着绿色汽车制造技术的兴起，中国要推进汽车行业向前发展，就要引进先进的汽车节能技术，以对于扩展汽车市场发挥作用。

参考文献：

[1] 杨孝纶.电动汽车技术发展趋势及前景[J].汽车科技，(6)：10-13.

[2] 王兴兴，胡艳峰.我国节能汽车发展前景简析[J].汽车实用技术，(5)：7-8，63.

[3] 陈长年.节能汽车的绿色汽车制造技术[J].汽车工艺与材，(4)：41-44.

[4] 朱海霞.轻量化材料是绿色汽车的关键核心技术[J].汽车与配件，2013(2)：4.

[5] 刘小旦，周林，程晓民.绿色节能制造技术――液压成形研究现状及发展[J].浙江科技学院学报，，21(3).

篇2：值得学的汽车制造技术

专 业: 汽车典型零件制造技术 班 级: 13级 姓 名: 刘湾 学 号: 201316021032

2016 年 4 月 7 日

二、铣削与镗削

三、钻削、铰削和扩孔

四、磨削

五、齿形加工

任务二汽车制造中的机械加工工艺

一、机械加工工艺规程的设计

二、工件的定位与基准

三、机械加工工艺路线的制订

四、加工余量、工序尺寸及其公差的确定

五、尺寸链的原理与应用

项目三汽车轴套类零件的加工

任务一汽车曲轴的加工

一、汽车曲轴的结构特点及材料

二、曲轴加工的技术要求

三、曲轴加工分析与工艺过程

篇3：汽车制造技术发展研究(二)

现代汽车技术的发展对汽车防护性电镀提出了更加严格的要求,汽车零件的防护性电镀由原来单一的镀锌钝化工艺,向耐蚀性能更好,而且具有耐热、低氢脆性、良好加工性能和环保性能的锌合金镀层及无铬达克罗工艺发展。在镀层的耐腐蚀性能大幅度提高的同时又提出了镀层耐热性能、摩擦因数的要求,以适应现代汽车发动机的工况环境及满足现代汽车装配技术发展的需要。

(1)达克罗防护性电镀

镀锌工艺已跟不上现代汽车严酷的使用环境与苛刻的质量要求,一批耐蚀性能更好,耐热、低氢脆性、良好加工性能的锌合金镀层,如电镀Zn-Ni、Zn-Fe、Zn-Ti、ZnC o、Z n-S n在现代汽车上获得应用。Zn-Al、Zn-Mg合金镀层的耐腐蚀性能更加优良,作为汽车钢板的镀层正在研究开发中。

达克罗技术曾被誉为“彻底消除污染的高新技术”、“绿色电镀”。“达克罗”其实是一种水性无机涂料施工工艺——将零件浸涂或喷涂由片状锌粉、铝粉、醇类、增粘剂、Cr O3、Zn O、H3BO3等组成的p H值在3~4的浆液。通过320℃的烘烤,在高温下浆液中的氧化性物质与锌粉、铝粉及基体金属发生钝化反应,生成Cr2O3胶体,将锌粉、铝粉及基体金属连接成一体,成为金属表面的防护膜。吸附在膜层表面的腐蚀介质要腐蚀掉基体金属表面几十层经过钝化的片状锌粉、铝粉,对基体金属产生腐蚀,是十分困难的;而且达克罗涂层中还存在约2%的未反应完全的Cr O3,在发生腐蚀时具有自动修复钝化膜的机能;对于钢铁而言,达克罗涂层中的锌粉具有电化学保护作用。因此,达克罗涂层具有优良的耐腐蚀性能。因为达克罗涂层中含有未反应完全的Cr6+,在潮湿的环境里,膜中的Cr6+会溶出,既污染环境又丧失自钝化能力,使涂膜的耐腐蚀性能下降。

(2)NDS无铬达克罗防锈系统(NDS Geomet)——交美特工艺

交美特工艺是改进的达克罗工艺。用水性无机交联剂代替Cr O3,实现环保的目的。与常规有机涂层不同,具有膜层薄、致密度高、耐热性能优良、对基体不但有机械保护作用,还有电化学保护作用。因此,交美特——锌系无铬达克罗涂层具有良好的防锈性能。但体系的稳定性与耐腐蚀性能不如有机体系。

(3)Magni无铬达克罗防锈系统(Magni Coating System)——美加力工艺

美加力是一种水性富锌/铝防锈涂层。涂层由无机富锌底层和有机富铝面层组成。完全不含六价铬、无环境污染问题。涂料安定性好,可以存放6个月左右不会变质。涂层含有润滑成分,具有满足耐高温、标准件低膜厚、高防护及扭矩拉力的需求。是具有双金属防蚀保护且可提供多种颜色的面涂。如果配合纳米面涂,可以进一步满足耐酸雨、化学品和标准件扭矩拉力的需求。

(4)德尔康防锈系统(DorkenCoating System)

德尔康公司原是美国Magni集团公司的子公司。德尔康防锈系统基本是美国Magni公司的早期产品或改进版。主要为有机体系,对有尺寸配合要求的零件膜层的厚度与摩擦因数方面不易控制。Magni在紧固件、供油系统、消声器上都有应用实例。加工成本比较:达克罗为2~3元/kg;交美特无铬达克罗为4~5元/kg;Magni565为3元/kg左右。

传统的镀锌钝化工艺正在被耐腐蚀性能、环保性能更好的锌合金电镀、无铬达克罗工艺所代替。

我国汽车企业已开始采用锌合金电镀、无铬达克罗工艺,但不够普及。无铬达克罗工艺用材料还处在研发阶段。

7 汽车零件热处理技术

热处理是产品获得所要求的强韧性、耐磨性、抗疲劳性能的主要技术手段,热处理质量是产品实现使用性能的可靠性、耐久性、安全性的重要保证。几年来,随着我国汽车工业产品技术的大量引进,热处理技术水平有了全面提升和快速发展。市场的竞争使企业更加重视产品热处理质量,各种先进的热处理技术在汽车零件热处理生产中得到广泛应用。

(1)渗碳齿轮钢

富康、奥迪、捷达、桑达纳等轿车以欧洲广泛采用的Cr钢、MnCr系列齿轮钢为主,如16Mn Cr5、2 0 M n C r 5、2 7 M n C r 5等。从日本引进的车型,如日产、丰田、五十铃,其汽车齿轮钢大多采用SCr420H、SCM420H、SCM822H等Cr钢、Cr-Mo系列钢。对承受冲击载荷较大的齿轮,选用Ni-Cr-Mo渗碳齿轮钢。对汽车渗碳齿轮钢的冶金质量要求,除了一般的强度、塑性和韧性外,还对钢的淬透性、淬透性带宽、纯净度和晶粒度提出了特别的要求。国外对渗碳钢的淬透性要求很窄,对同一批材料要求在4HRC以内。

钢的纯净度主要指钢的氧含量,反映了钢中的氧化性夹杂物含量。研究表明,20Cr Mn Ti钢,氧含量从130×10-6降至23×10-6,齿轮弯曲疲劳强度提高了119%,接触疲劳强度提高了143%。齿轮钢的纯净度(氧含量)要求小于20×10-6,国外齿轮钢氧含量可以控制在15×10-6以下。

齿轮钢由于在高温下长期渗碳,对齿轮钢的晶粒度也提出了较高的要求。细晶粒钢能够保证齿轮在长时间高温渗碳时奥氏体不易长大,渗碳后直接淬火也可以得到强韧性良好的渗层组织和心部组织。一般齿轮钢的晶粒度要求小于6级。

(2)齿轮渗碳热处理

这几年,国内汽车齿轮生产企业大量引进了国外先进的热处理生产装备,如上海汽车齿轮总厂、北京华纳汽车齿轮厂、陕西汽车齿轮总厂、大同齿轮厂等单位分别引进了易普森(Ipsen)和爱协林(Aichelin)、Surface公司的密封箱式多用炉、转底炉和连续渗碳生产线,一汽、二汽也同期引进了美国Holcroft公司的双排无罐炉渗碳生产线,使国内渗碳热处理工艺装备技术水平有了显著提高。几年来,围绕引进装备关键技术的国产化工作,进行了许多技术攻关。如氧探头和多通道碳势控制系统;加热元件和辐射管的成形及制造技术;可变时基调功器的应用技术;程序控制和计算机集散管理技术等。目前,国内辐射管制造技术、氧探头制造技术、多通道碳势控制技术、计算机控制及集散管理技术已达到一定的水平。国内自行设计、制造的单、双排无罐炉渗碳自动线,其控制系统具有20世纪90年代世界先进水平。

(3)调质热处理

汽车紧固件调质热处理技术的发展主要有以下几方面。

a.炉型。由于震底炉长期使用中存在震底板变形,零件在炉内布料、加热不均,淬火质量散差大,同时振动噪声大、环境差,震底炉已逐渐退出生产线。网带炉、铸链炉得到普遍应用。

b.碳势控制技术的应用。碳势控制技术在保护气氛调质生产线上得到普遍应用。炉内碳势控制精度可达到±0.03%,保证了零件淬火后的表面质量。

c.计算机技术的应用。通过计算机能够按照工艺设定自动完成工件的生产全过程,记录、保存工件生产中的各种工艺参数,具有完善的故障诊断、显示、安全警示及连锁功能。快速淬火油和水基淬火介质得到应用,保证了高强度螺栓件的热处理内在质量。水基淬火介质的应用解决了零件淬油不硬,淬水开裂以及零件淬火变形的生产问题。

(4)感应热处理

感应热处理具有以下特点。a.根据产品性能要求只对零件表面或局部加热,实施表面或局部强化,因此是一种节能热处理。b.生产过程污染少,是清洁热处理。c.感应加热时间短,速度快,有利于淬火组织的细化,获得耐磨性、抗扭转弯曲疲劳性能俱佳的强化效果。d.感应淬火装置可以方便地安装在流水生产线上,便于生产管理,减少物流成本。e.生产节拍快、效率高,能够实现完全自动化。

实施感应淬火的汽车零件主要是传递动力扭矩的汽车轴类零件,如曲轴、半轴、花键轴、传动轴、凸轮轴以及各种销轴类零件。此外,东风汽车公司从建厂起,对汽车钢板弹簧也全部采用了感应加热-成型-淬火技术。东风汽车公司、一汽集团的感应热处理零件,按质量计算已占到全部热处理零件的50%以上。就应用范围而言,我国感应热处理技术在汽车生产中的应用在国际上处于先进水平。

横向磁场矩形感应器的应用是感应热处理技术上的一大突破。从此彻底解决了阶梯轴类零件连续加热出现的淬火质量问题。采用横向磁场矩形感应器一次大功率对汽车半轴表面和圆角同时实施加热淬火,不但大大节省了电能,而且生产节拍由6 min降至40 s,生产效率提高了数倍。对横向磁场和纵向磁场加热淬火的半轴性能进行比较,结果前者抗弯、扭疲劳强度比后者高10倍以上。东风汽车公司成功研制出集零件上下料、整体加热、淬火、自热回火、自动校直的汽车半轴专用淬火机床,该线由微机自动控制,具有故障诊断和报警等功能,已稳定投入生产应用多年。

此外,东风公司自行研制的康明斯6BT发动机气缸盖进、排气门座高频淬火自动装置布置在气缸盖加工自动线上,与冷加工保持同步,其产品淬火质量达到美国康明斯公司同等水平。一汽开发的轿车转向齿条电阻加热专用机床在生产中也稳定投入使用。

除了常规的轴类零件的感应加热淬火外,现正在研究开发低淬透性钢和限制淬透性钢用于汽车转向蜗杆、十字轴、万向节等零件的感应淬火技术及汽车齿轮零件的双频感应淬火技术等。

十几年来,感应电源也有了迅猛发展。现在,美、英、日、德、西班牙等工业发达国家生产的SIT、1GBT、MOSFET全固态晶体管电源已达几十种,产品规格齐全,体积小,电能转换效率可达92%,功率、频率可以覆盖整个感应加热的领域。机械式中频发电机组已遭淘汰,晶闸管中频电源得到广泛应用,电子管式高频电源也逐步被晶体管电源所取代。感应淬火机床正朝柔性化、自动化、智能化控制方向发展。具有零件识别、能量控制、工艺参数显示及故障诊断、显示、报警的感应淬火装置在生产中逐步得到应用。

(5)节能热处理

热处理是能耗巨大的工艺之一,从能耗指标来看,我国与工业发达国家仍存在较大的差距。1999年我国热处理平均单位能耗为1 000k W·h/t,专业化、规模化程度较高的汽车工业其热处理单位能耗一般为500~750 k W·h/t,而欧美等工业发达国家仅为300~450 k W·h/t,日本仅323 k W·h/t。

热处理节能措施和技术主要有:实现更高程度的专业化、规模化生产是降低热处理单位能耗的重要保证;采用新型节能筑炉材料,如陶瓷纤维材料、矽酸钙板、红外炉内涂料等,可以大大减少炉衬蓄热量,降低炉壁热损耗,节能效果可达10%~20%;与电加热相比,采用燃气加热具有更高的加热效率。日本中外炉公司对两种热源热效率对比得出,采用燃气辐射管加热,能源利用率可达70%,而采用电加热方式,其热能利用率仅35%~40%。鉴于此,日本的炉子公司在热处理连续生产线的加热区采用燃气加热,在保温区采用电加热,充分发挥了燃气加热和电加热的优点。国内部分企业和炉子公司也开始重视燃气加热技术的研究和应用,在我国天然气资源丰富的地区,这一技术将会得到推广应用。

热处理生产过程中的余热利用是热处理节能的重要途径,如采用燃气辐射管加热时,利用排出的废热预热混合空气,可节约15%~20%的燃料;等温退火炉利用毛坯在中冷过程中发出的余热来预热前室毛坯;调质线利用淬火槽的热油预热清洗机的清洗液;利用炉顶直列式反应罐产生的吸热式气体可直接通入炉内,节省了独立发生器的工作能耗,直生式气氛更是将原料气与空气混合直接通入工作炉内,不但节省了中间能耗,而且原料气消耗可节省2/3,具有显著节能效果;利用锻坯件余热,实现锻后余热等温退火,锻后余热淬火工艺。一汽锻造厂的齿坯热处理即实现了锻后余热等温退火工艺,其节能效果十分显著。

亚温淬火工艺、低温化学热处理代替浅层渗碳和碳氮共渗、局部表面硬化处理代替整体强化等,这些技术的应用不但具有显著的节能效果,对减小零件热处理变形也十分有益。

非调质钢由于钢中加入了微量强碳化物形成元素(V、Nb、T等),在锻造及锻后控冷过程中产生析出强化及晶粒细化作用,其强韧化性能可以达到调质钢的水平,且省去了调质热处理工序,减少大量能耗并具有良好的加工性能,受到国内外许多汽车厂家的重视。日本在非调质钢的研究及应用方面更是走在世界的前面,如日本三菱汽车公司的转向系统及传动系统所采用的热锻调质件几乎全部采用了非调质钢;日产汽车公司90%的曲轴采用非调质钢制造。东风汽车公司采用非调质钢制造连杆、康明斯发动机曲轴、花键轴、前梁等,一汽采用非调质钢制造中重型载货车的前梁、曲轴等。国产非调质钢的质量稳定性有待进一步提高。

(6)清洁热处理

a.真空热处理。现在(6~8)×105 Pa高压气淬真空炉已经在国内工、模具热处理方面得到广泛应用,模具的真空热处理具有表面质量好、光洁、变形小、无污染等显著特点。国外已发展到气淬压力可达(20~40)×105 Pa的真空炉,气淬可达到油淬甚至水淬的硬化效果。真空低压渗碳,高压气淬生产线已经在欧洲汽车工业和航空工业领域得到应用。德国Ipsen公司、ALD公司和法国ECM公司在该领域处于技术领先地位。Ipsen公司开发的乙炔作为渗碳剂的真空渗碳专利技术,解决了以往真空渗碳所存在的积炭、结焦及形状复杂构件渗碳不均的问题,是真空渗碳技术的重大突破,真空渗碳因此会在生产中得以更快、更好的应用。真空低压渗碳具有原料气消耗极少、零件变形小、热处理质量好、零件表面光洁、无污染的显著特点,是真正意义上的清洁热处理,是未来可预测的对环境友好的主导工艺之一。

b.离子化学热处理。离子化学热处理,特别是离子渗氮工艺已经在汽车零件、模具表面强化方面得到广泛应用。我国朝柴、玉柴、文登柴油机厂、潍坊内燃机厂等厂家大量采用离子渗氮工艺处理发动机曲轴。离子渗氮工艺还应用于凸轮轴、机油泵通道板、排气门、正时齿轮等零件的表面强化处理,可显著提高零件表面的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性能。对冷冲模、热锻模、压铸模采用离子氮化,对提高其表面耐磨性、抗热疲劳性能均有显著效果。离子复合强化工艺,如曲轴离子渗氮+圆角滚压、凸轮轴感应淬火+离子渗氮、凸轮轴冷激+离子渗氮等在生产中也得到应用。离子S-N-C、N-C-O多元渗和离子渗金属工艺在部分厂家也得到较好的应用。随着离子强化装备可靠性的不断提高和工艺技术的不断发展,相信离子复合渗和离子渗金属工艺在金属表面强化处理,特别是对各类模具表面的强化方面会得到广泛应用。

c.其他清洁热处理技术。对热处理工艺排放的无害化技术处理是清洁热处理技术发展的重要内容。加拿大NITREX公司对气体软氮化的废气处理就是无害化处理的成功例子。在淬火介质方面,美国好富顿公司正在研究采用植物油代替矿物油,一是认为植物油是可再生资源,二是植物油对环境无害。合成淬火剂的应用也大大减轻了淬火介质对环境的影响。在清洗技术方面,开发无污染高效清洗剂是清洁技术发展的重要方面。

(7)相关技术

传感技术与计算机技术是热处理智能化的基础。在传感技术方面,除温度传感和现在比较成熟的可控气氛所用的氧探头外,未来会重点开发可分别用于气体渗氮和氮碳共渗的氮势传感器;低压渗碳、离子渗碳和直生式气氛条件下的碳势传感器;可在线准确反映、检测零件表面硬化层的硬度分布传感器;可在线准确检测、显示零件表层应力分布的应力传感器。在控制技术方面,未来的热处理技术除了更加重视热处理工艺过程的自动控制外,将会不断建立、完善针对不同材料、产品结构和性能要求,为实现产品最佳质量要求的热处理工艺过程控制的自适应系统;零件淬火冷却过程的计算机模拟技术;针对炉子结构设计建立的气氛和温度场的计算机模拟技术。

8 无损检测技术

无损检测是在不损坏试件的前提下,以物理或化学方法为手段,借助先进的技术和设备器材,对试件的内部及表面的结构、性质及状态进行检查或测试的方法。

无损检测技术包括无损探伤、无损检测、无损评价。无损探伤是早期阶段的名称,其含义是探测和发现缺陷。无损检测是当前阶段的名称,其内涵不仅仅是探测缺陷,还包括探测试件的一些其他信息,例如结构、性质、状态等,并试图通过测试,掌握更多的信息。而无损评价则是即将进入或正在进入的新的发展阶段。无损评价包含更广泛、更深刻的内容,它不仅要求发现缺陷,探测试件的结构、性质、状态等,还要求获取更全面、更准确的综合信息,例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向,缺陷部位的组织、残余应力等。结合成像技术、自动化技术、计算机技术,与材料力学、断裂力学等知识的综合应用,对试件或产品的质量和性能给出全面准确的评价。

常规的无损检测方法有磁粉检测、涡流检测、渗透检测、射线检测、超声波检测。通常称为五大常规方法。

(1)磁粉检测

铁磁性材料和试件被磁化后,由于不连续性的存在,使试件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在试件表面的磁粉颗粒,形成用目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置、形状和大小。这几年利用磁场进行探伤的方法已不局限于磁粉,磁力探伤的实时成像,漏磁场的计算机自动识别等一些先进的检测方法正在开发和研制中,真正意义上的全自动探伤在今后会应用到生产中,以适应自动化的大工业生产。

(2)涡流检测

涡流检测是以电磁感应原理为基础。金属材料在交变磁场作用下产生涡流,根据涡流的大小和分布可检出金属材料的缺陷,或用以分选材质、检测硬化层(或镀层)的厚度、工件的尺寸及材料某些物理性能等。随着涡流检测技术的发展,这几年在材料分选、硬度分选及其他性能检测上得到了广泛的应用,而不仅仅局限于探伤检测。涡流检测的设备比磁粉探伤设备投资相对要大一些,但在一些特定的条件下,涡流探伤有它的优越性。现在的涡流探伤多数和电磁检测硬度构成联合的检测线在生产上应用。近年来,国内外都在研制和广泛使用各种电磁分选设备,特别是在汽车行业中应用更为广泛。国外60%以上汽车用标准件都经过电磁分选。有的检测线则是探伤与分选联合的自动检测线。

(3)渗透检测

渗透检测在汽车生产中应用多数是作为磁粉检测和涡流检测的一种补充。一些形状非常复杂的零件如变速器壳体、气缸盖等,特别是一些有色金属零件,用磁粉探伤和涡流探伤都是无法实现的,而此时渗透探伤则显示出它特有的优越性。渗透检测根据渗透剂的种类可分为着色渗透和荧光渗透两种形式。而在生产线应用的多为荧光渗透。近年来,随着PC机和计算机的使用,半自动和全自动的渗透探伤线也在汽车生产中得到了应用。

(4)射线检测

利用射线与物质的作用,获得被检测对象的透视图像,常用于检测试件内部的宏观几何缺陷。射线检测主要是用X射线,传统的X射线探伤检测是X射线照相的方法,这种方法很难实现100%的在线检测,只能是对一些零件进行质量抽查,对生产工艺起到一定的控制作用。近年来,随着X射线实时成像技术的应用,使X射线检测真正地应用到了汽车生产中,X射线实时成像系统是将X射线透照工件后,由图像增强器接收,转化为可视图像,再由CCD摄像机摄取图像,送至监视器和计算机图像处理系统。X射线实时成像系统在汽车生产中的应用是十分广泛的。各种钢铸件、铝压铸件,如铝气缸盖、进排气管、各种壳体等都非常适合用该系统进行100%的在线检测。

(5)超声波检测

超声波检测常用来检测材料或零件的内部缺陷,也可用于检测材料的组织结构等,如超声波探伤、超声波测厚、超声波检测球墨铸铁球化率等。在汽车行业,超声波探伤主要是用来检测铸、锻件的内部缺陷。它主要是应用于一些大型铸件、焊缝等的内部缺陷检测,如车轮焊缝、镶圈活塞、转向轴对接焊缝等。超声波探伤在汽车行业的应用相对其他行业较少。这几年,随着数字式超声波仪器的使用,使用超声波检测更具有灵活性,其设备小巧、轻便,非常适用于现场的质量抽查与检验。用超声波声速法进行球墨铸铁的球化率检测,球化率是球铁质量的一个重要的指标,对球化率进行100%无损检测十分重要。

(6)发展趋势

无损检测设备和仪器的智能化和自动化,即在传统的无损检测手段基础上,应用先进的技术使检测水平提高,从而提高检测精度和检测速度,大量采用数值仿真与数值模拟可以完全地排除人为干扰,并自动准确和迅速地将被检测对象的大量信息综合起来进行分析,得到动态图像显示,近年来不断发展的频谱分析系统即为此项技术。开发新的无损检测手段,随着检测项目的增加,需要不断地开发新的无损检测方法。各种无损检测方法的综合运用也是无损检测技术发展的一个方向,如激光全数检测系统,该系统将激光尺寸测量、硬度电磁分选、涡流探伤等综合用于检测零件的各项指标。

9 在线检测技术

生产过程信息化实质上是检测技术、计算机技术和网络技术的融合和综合应用,而作为信息采集和处理的主要手段,检测技术又是基础。在这样的背景下,为适应现代汽车制造业的发展需要,检测技术的地位和作用日显重要。检测技术在制造过程中的应用,有一个演化过程。从早期的最终检验、单一判别,在经历了强化工序间检测以提前发现质量隐患后,又发展到近期的通过较完善的在线检测、统计分析,实施对动态工序的监控。但在商品经济的紧逼下,制造过程面临更高的要求,于是出现了智能化、网络化的监控模式。以下是一些典型实例。

(1)发动机机加工在线检测的智能化模式

发动机工序间所有专用检具的检测结果都输入旁侧的计算机辅助测量仪。计算机辅助测量仪作为一类有很强通用性的产品,同时具有为适应综合检测而必须具备的数据处理功能和进行实时监控所需具有的统计分析功能。后者可对某一项或几项被测参数,通过预置的方式进行统计分析,给出评价工序运行状态的质量信息。在屏幕上不但能显示实测值,而且能反映经数据处理后的各种统计量及有关的曲线、图形。通过切换画面不但可方便、迅速地获取丰富的信息,更能利用数据网络把信息送至车间,甚至企业的质量控制中心。德国Q-DAS公司(数据处理及系统技术公司)推出了商品化软件,它除了具备对生产过程的监控、统计分析能力外,还拥有对测量系统、制造设备和产品的评价功能。Q-DAS公司的软件现已得到国内外众多汽车厂家的欢迎,事实证明,它在促进实现和完善批量生产条件下的信息化制造过程发挥了很大的作用。

(2)整车装配线集中监控系统

现代轿车装配线上的检测、控制环节很多,除反映整车性能状况(如加注、电气、前束、灯光、制动、排放等)的诸多参数在后续“检测线”上测试外,还有很多自动、半自动螺栓拧紧设备,它们在受控状态下完成装配作业,同时可给出表明装配质量的扭矩值、转角值。数据处理——对每一工位的数据按日、周、月、年等进行CP K、合格率、平均值和方差等的运算,能通过图形显示及打印;数据查询——根据整车或发电机代码、出厂日期等查询所有的数据并打印等功能。完善的在线检测手段对监控工序运行和产品制造质量提供了重要的保证,但建立中央集控系统更提升了一个层次。其意义不仅在于大大增强了对工艺过程的监控力度,更重要的是实现轿车制造中的可追溯性。

(3)坐标测量机(CMM)

无论在整车生产还是在零部件生产过程中,坐标测量机的使用范围和应用水平都在不断提高。这几年关节式测量仪发展很快,关节式测量仪又称便携式坐标测量机,它为繁琐的现场测量提供了一条便利的途径,前几年首次进入国内汽车行业后,其使用价值渐为用户所认识。由于构件材料一般选用航空铝合金或高强化碳素纤维,故质量很轻,携带方便。美国Cimcore公司则在不久前开发了Gridlok技术,其原理是在较大区域分布一些圆锥定位体,通过激光测量仪确定它们的位置并将其坐标值储存。在软件的支持下,只要在分布定位座的区域里,即可进行准确的测量和获得完整的图形报告。操作工利用便携式坐标测量机对位于生产现场的大型夹具进行测量,见图7。

(4)齿轮自动检测

长期以来,齿轮的自动检测都停留在双面啮合测量状态,无法评价齿轮的轴向精度指标(如齿向误差),因此有着很大的局限性。而近年基于新原理开发出的新颖检测设备解决了在生产现场对批量齿轮的轴向精度指标的自动测量问题。新原理是被测工件与标准齿轮作无侧隙啮合滚动时,同时测量中心距的变化量和轴线偏摆量;通过对多路测量信号进行处理,同时获取齿轮的径向综合误差和轴向误差(如齿向误差、齿轮锥度等)信息。目前,国外一些厂商已推出产品,国内也已出现根据汽车齿轮厂用户实际需要开发出的相应设备,正在试运行,它能检测齿向偏差、功能齿厚等6项指标,效率达到5 s/件,不但能实现100%快速自动检测,还具备统计分析功能。

(5)激光非接触式粗糙度仪

不久前,推出了一种完全为现场使用而开发的激光非接触式粗糙度仪。它无可动部件,无探针,也不需要预先设置,操作和使用极其简单、方便。在距离被测表面2.5 mm处进行非接触测量时,耗时仅为0.5 s,因此可实现工件粗糙度的快速检测。这种仪器既可作为便携式仪器使用,又可与机床、自动线配合对工件表面进行动态测量或对自动线上零部件的指定位置做100%的检测,真正发挥了在线检测的作用。

(6)双相机移动式三坐标测量系统

该系统将CCD相机与摄像测量技术相结合,采用了一种独创的“智能化目标光源探测法”。被CCD相机探测到的光源(LEDS)嵌在光笔——测杆/探针上,通过三角测量法可准确地测出触点处的空间坐标,见图8。整个测量系统无可动部件,具有相当于CMM的功能,但量程大、精度高,使用简单、灵活,特别适合车间现场对大型覆盖件、车身的检测,以及通过测量为大型工装的修正、调整提供依据。

(7)结构光学三维传感器测量系

车身骨架、大型覆盖件这类被测工件首先由输送机构推入生产线上的测量工位,定位传感器将工件的真实位置送入计算机控制系统中,后者根据已经编制好的测量程序,自动控制每一个在框架上的三维光学传感器,对工件上的各关键部位进行检测。一般固定的传感器数量有10~30个,完成测量仅需20 s左右,见图9。

(8)激光跟踪坐标测量技术

此技术近年来进入了汽车制造业,实现此项技术的激光跟踪测量仪由结构紧凑的跟踪头和控制器组成,前者的核心是一个安装在回转水平轴上的激光头,采用高稳频的氦氖激光器。当将一个普通的目标靶,如一个小钢球放在激光束的前面,仪器的检测系统将采用三维跟踪模式,产生X、Y、Z位置坐标值。它的最大测量距离为35 m,最大跟踪速度为3 m/s,分辨率1μm,系统精度25~50μm。由于仪器采用绝对测量模式,通过激光束锁定光学目标后立即测量,因此用途很广且效率高。可用于汽车厂大型工件检测及工装夹具的安装调整。美国API公司和FARO公司都已有商品化产品,国内也有应用。

(9)机器视觉技术

“机器视觉”又称图像检测技术,它具有非接触、高速度、测量范围大、获得的信息丰富等优点。通过CCD摄像头与光学系统、数字处理系统的结合,可实现不同的检测要求。精密测量是机器视觉一个重要的应用领域,由光源发出的平行光束照射到被测对象的检测部位上,其边缘轮廓经过显微光学镜组,成像在摄像机的面阵CCD像面上,计算机进行图像处理后获得被测对象边缘轮廓的位置。如果使被测对象产生位移,再次测量其边缘轮廓位置,则两次位置之差便是位移量。若被测对象的两条平行的边缘轮廓能处于同一幅图像内,则其二者位置之差即为相应尺寸。应用在汽车电子产品中的接插件、刀具预调测量、工件表面缺陷检测等领域中。

10 汽车装试技术

近年来,国内外主要汽车公司在汽车及总成的装试领域都加大了技术投入和技术创新力度,在装试技术、生产组织和信息管理、物流技术等方面有了较大进步。发展的特点是综合利用现代化高新技术;发展的趋势是柔性化、灵捷化、智能化和信息化。体现在以下这些装配技术中。

(1)虚拟装配

产品虚拟装配可以做到根据产品设计的形状特征、精度特征及产品的装配要求,三维真实地模拟产品的装配过程,以检验产品的可装配性。虚拟装配后要进行干涉检查,以检验零件间是否发生干涉或超过了定义的间隙限制。

福特汽车公司已经将虚拟装配技术应用到新车型的开发之中。系统的硬件设备采用SGI图形工作站、大屏幕显示器、数据手套和头盔等。通过头盔的定位装置跟踪用户头部运动位置,从而改变显示器中的虚拟场景,浏览货架上的零件;通过数据手套检测手的各种动作,实现对虚拟场景中零件的抓取、移动、装配等动作,从而可充分发挥人的主动性、创造性,实现产品装配的最优过程。目前,虚拟装配工具软件有,UGS公司的UG Product Vision、PTC公司的Division Mock Up、IBM公司的Enovia Porta DMU等。

在江西江铃齿轮股份有限公司JC515T1型汽车的变速器开发中,以Pro/Engineer作为虚拟装配体系的软件平台,以Pro/Toolkit作为二次开发工具,开展了较为系统的、全面的虚拟装配技术的应用研究。

(2)模块和模块化装配

各汽车产品生产商在标准的主模块上开展工作,在不同场所设计、制造,局部装配的模块再汇集起来进行最终装配。

美国德尔福公司已实现了按座舱、底盘制动、车门、前端、集成空气/燃油这5种模块进行供货。

神龙公司的东风-雪铁龙和东风-标致品牌系列轿车在产品设计和工艺设计时已采用了模块化的设计思想。沿总装配线布置有仪表、动力、底盘、车门等几大总成模块的分装线。还有一些模块在供应商处装配好后直接供货。

上海大众汽车公司Passat轿车是国内首先采用模块化设计和装配的产品之一。延锋伟世通已采用JIS方式向上海大众与上海通用提供座椅模块,同时很快将为上海通用与上海大众提供座舱模块装配业务,未来将实现五大核心业务的系统开发与模块供货。

(3)AGV技术

AGV(Automated Guided Vehicle)是自动导引小车的英文缩写。根据美国物流协会定义,AGV是指具有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶的运输小车,同时还具有编程装置、安全保护装置及各种移载功能。据报道,“奔驰”汽车公司已采用AGV进行汽车的“定制化生产”,满足多品种(配制),小批量的生产模式,这无疑将成为未来汽车制造的发展方向。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司开发的AGV及其控制系统采用激光导航技术,保证了AGV快速运行、精确定位,实现了工作区域内全方位自由行走、自动安全避让等功能。从1992年开始已大规模应用于汽车装配柔性生产系统,实现了发动机、后桥、燃油箱等部件的动态自动化装配。如一汽小红旗总装生产线发动机和后桥的AGV装配系统、金杯客车制造公司发动机、后桥、燃油箱的AGV装配系统等。

(4)BOM技术

BOM顾名思义就是物料清单,也就是通常所说的产品结构。所谓物料,就是指为了产品销售,所有需要列入计划、控制库存、控制成本的一切物的统称。它的范围包括原材料、配方成分、配套件、标准件、毛坯、副产品、在制品、产成品甚至是设备备件、工艺装备或某些能源,是组成BOM的最基本元素。在汽车生产过程中,不同阶段的BOM的内容是不同的,它所起的作用也不同。在研发阶段,BOM就是产品结构;在生产组织阶段,B O M不仅是产品结构,还是材料定额、工时定额等,体现出企业的生产能力。模块化BOM主要应用于多系列、多产品装配制造。根据汽车的功能,把汽车划分成若干个模块,每个模块由若干个零部件组成,零部件分为基本件、特征件和可选件。

(5)多品种混流装配

在装配生产线上,根据有供应链计划器编排出的生产计划、生产排程与排序,通过识别RFID标签中的信息,完成混流生产。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的,用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、发动机型号还有轮胎式样等要求。这样一来,汽车装配流水线上将要装配上百种式样的宝马汽车、如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司就在其装配流水线上配有RFID系统,他们使用可重复使用的射频卡,该射频卡上可带有详细的汽车所需的所有要求,在每个工作点处都有读写器,这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。

(6)螺纹紧固件装配

国外先进的汽车装配企业在螺纹紧固件的装配中都采用了先进的装配工具,可以实现高精度的扭矩或扭矩+转角、屈服点等参数控制,保证了汽车及部件螺纹紧固件的装配质量。如美国CEP(Columbus Engine Plant,哥伦布发动机工厂)在装配车间内有3条生产线,能力为100台/班,设计可达240台/天,目前产量为45台/班。采用12~15人的团队(team)管理方式。各工位上均有图解及文字说明。所用的螺纹紧固件拧紧工具均为电动,不采用气动,以保证精确的拧紧力矩。

11 结束语

这几年,在我国轿车产业大量引进产品的同时,带来了全世界最先进的汽车制造技术,它包括装备、工艺、材料、管理,更可喜的是聪明的中国人完全掌握了这些全世界最先进的汽车制造技术。可以说,我国轿车制造技术已达到了国际先进水平,为我国下一步自主发展轿车事业打下了一个很好的基础。但是大量的先进装备、材料仍依靠进口,这就给我国的装备制造业、材料行业带来了很大的发展空间。当我国自主轿车制造产业用的装备和材料绝大部分能实现国产化的时候,我国自主轿车的性价比将会有更强的竞争力。

节能、降排工作在大型汽车制造企业普遍做得比较好,但在为大型汽车制造企业配套的小型汽车零部件制造企业做得比较差,随着国家法规的提升,这些企业应该加快前进步伐。

篇4：丰田汽车模具制造技术

一． 丰田模具设计与制造部门概况

丰田汽车公司中与冲压模具设计制造有关的部门主要有两个，其中负责模具设计的是第八生产技术部，负责模具制造的是st部（st

为冲模的英文缩写）。它们都直属于总公司，生产技术1-8部属于生产准备部门，冲模部（st部）属于工机制造部门。

1．第8生产技术部

其主要职责是模具设计和冲压设备准备，加上它所属的计划、生产准备、部属等科室共有将近350人。

其中与模具设计有关的技术室有三个，它们是由从事的产品件类型来划分的：

部门

职责

人员

一室

车身周边件模具设计

（车门、机盖、后行李厢盖）

约70人

二室

主车身件模具设计

（侧围、翼子板、顶盖等）

约75人

三室

底板、梁架件模具设计

（地板、发动机舱等）

约30人

每个室又分为冲压工艺与模具结构设计两个组。

专业化分工是丰田模具设计部门工作的特点

a． 模具设计内容细分

丰田把模具设计分成三个工序：工序设计、模面设计和结构设计，分工明确，分别由专门人员负责。工序设计主要完成工序草图、dl图设计、作详细的模具设计任务书、模面构想等，人员专业化分工细微各个室只负责一类产品件，每个人在一定时间内负责同一

个件，甚至是同一类模具。由于丰田每年开发的新车可达十种，这就是说，可能有的人在一年内画十套非常相似的前车门外板拉延

模，其专业化程度可想而知。

b.模具的社会大分工

日本的模具制造专业性分工很强，丰田虽然自己的模具制造能力很强，但它并不是什么模都干。比如，整车所有件的冲压工艺和模

具的整车协调，他自己都负责，但模具设计和制造他只干车身内外覆盖件，地板和梁架件全部到定点厂家外协。不但丰田如此，国

外的大汽车公司所属模具厂无不如此，比如日本大发公司模具厂，甚至只做侧围、翼子板、顶盖等有限的几种外覆盖件。这可以看

作是一种发展趋势，在韩国、台湾甚至是专业模具厂家也是向只做几种件的更专业方向发展。

2．模具制造部（st部）

丰田st部负责模具制造和新车整车模具的协调，并一直到大批量生产之前的冲压生产准备。

st部构成：

科室

责任

人员

技术室

生产技术开发、生产计划、89人

生产准备、设备计划

nc课

nc编程、检查

175人

实型课

验具、实型制造

142人

机械课

机械加工

173人

钳工课

钳工、装配

237人

调试课

试模、调试

204人

总共 1020人

主要数控加工设备：

构造面加工数控铣床 39 台

型面加工高速、五轴五面铣 15 台

新型一体化加工设备 6 台

其他小件加工设备 31 台

总计 92 台

从人员和生产能力上看，st 部都算得上是世界上最大的汽车模具厂之一。

3．丰田的模具设计和制造能力

模具设计与制造能力： 每年大约可开发10个轿车整车模具；

模具产量（标准套）约2000套/年

内制率60%（外协40%）

主要产品中： 模具占80% 验具占7% 其他占13%

全年完成模具制造成本预算近200亿日元

人均模具产量 2 标准套/人。年 模具制造成本（不含设计）约600万日元/套

工时成本（平均）约1万日元/小时

整车模具设计制造周期 12个月

（由车身设计完成至新车批量生产）

其中包括整车全部模具设计周期 5个月

制造周期 5个月

调试周期 6个月

由此可见，丰田一年的轿车生产能力大约500万辆（日本国内部分约占50%），是中国大陆轿车产量的十倍，而模具设计制造能力也

超过我们全国汽车模具生产能力的数倍。丰田的整车模具制造周期，远远短于我们的一般单套模具制造周期，它的标准单套模具制

造周期为三至四个月，在我们看来还是一个梦想。我们的模具质量水平与丰田相比相差更远。

4．丰田一般模具制造周期

丰田把模具的制造计划标准化，根据模具的复杂程度可分为短周期、标准周期和长周期三种。

现以单套模具的设计制造周期（拉延模，标准周期）为例：

冲压工艺

20天 模具设计

20天 模面设计

8天 nc编程

15天 实型制作

7天 铸造

12天 机加工

9天 钳工装配

7天

单套拉延模总周期 62天 其中制造周期 52天

以上周期包括模具的设计、制造直至模具初次试模完成为止。如果再考虑产品件各序模具的总周期，单个制件各序模具的总周期，要在拉延模的基础上再加22天（包括模具调试，但不包括整车调试），总共84天。

以上天数均为工作日（节假日除外），换算为日历日大约为20天等于一个月，也就是单套模具制造周期三至四个月。

丰田的模具制造也是按照准时化生产方式进行的，全部倒排计划，计划到每一个工作日，不提前投产，避免增加在产模具。我们的

倒排计划往往是为赶工期，人为的压缩工期。而丰田的倒排计划，是为了在必要的时候生产出必要的产品，避免提前投产造成生产

过剩的浪费。

二． 丰田模具制造技术

近十年来本人曾在日本多家模具制造厂进行过较为深入的学习和考察，先后累计时间达6个多月。对比以后发现，丰田的模具技术在

日本的模具厂家中也是十分突出的，无论是能力、效率及技术都不愧为世界一流水平。通过对丰田的了解我们可以看到，世界汽车

模具制造技术正在向这些方向发展：计算机前的操作逐步代替现场操作，以高精度加工代替人的手工劳动，模具的设计、制造高度

标准化，单件生产方式向流水线式生产方式发展等等。结合我们国内的模具制造情况，丰田在以下一些地方与我们有很大的不同，值得我们很好的借鉴。

1． 冲压工艺设计

a． 精细模面设计

我们常说的模具设计实际上分为三个部分：冲压工艺设计、模面设计和结构设计。这三种设计的内容和侧重点是完全不同的，丰田 的工作流程为先有冲压工艺设计然后指导模面设计和模具结构设计，分别由不同的人来做，专业分工很明确。传统的冲压工艺设计

采用工序图或是dl图，它的模面设计是非常粗略的，以这样的图纸指导下的工艺造型，必须在后序靠人工修整、制造工艺祢补，造

成模具制造的人工钳修量很大、周期延长。丰田在设计阶段通过计算机的曲面造型，完成模面的精细设计。比如：针对进料量不同

设计各种拉延筋，同一套模不同部位的拉延筋截面不同，防回弹、过拉延处理，最小压料面设计，凸凹模不等间隙设计等等。精细

模面设计的结果，可以极大的减少型面加工，减少钳修，减少试模工时，它的作用非同小可。

对比之下，国内的模具设计还停留在结构设计阶段，模面设计没有受到很好的重视，模面实际上是靠后天完成，模具设计的落后造

成了制造的落后，也就毫不奇怪了。

b．板料成型分析技术应用情况

丰田公司从5-6年前，开始应用有限元法做计算机模拟板料成型分析，主要应用的解算软件为美国的dyna3d，他们经过了近三年的努

力才达到实用水平。目前，丰田建立了一个整车身各种典型件的分析结果库。对一个新车型的件，如果成型性没有太大的变化，只

是参考原工艺不做分析，只有特殊的新造型才做板料成型分析。丰田的新车要做样车，对造型特殊的件除了做板料成型分析外一般

还要做简易模进行验证。因此，丰田人认为目前板料成型分析还不是一件必需的、简单的事，无论是周期还是成本都有很大代价。

本人认为，丰田的车型开发量很大，车型之间变化不大、类似件很多，又积累了丰富的人的经验，板料成型分析确实用武之地不多，建立一个分析结果库是一个好方法（日本富士模具公司也是这么做的）。反观国内现状，一方面模具厂专业分工很低，各种件都

会遇到，难有现成经验，似乎更需要板料成型技术。另一方面，技术水平低支持环境差（如：板料参数、摩擦系数等难掌握），模

具厂应用起来，要达到实用（不讲效果、不计代价的研究不算）也是非常困难的。即使是成立专业分析公司，考虑用户数量、周期、价格等因素，恐怕也曲高和寡。目前，这项技术在国内的实际应用效果还难有定论。

c． 模面设计经验积累机制

丰田的设计部门除手工勾画草图以外，设计已全部计算机化，一般设计人员除一台工作站外还有一台笔记本电脑。但，真正创造性 的设计还是靠人脑，特别是靠人的经验积累。丰田特别强调经验积累机制：只有集体的经验不能有只属于个人的经验，比如：资料 的统一管理，草图设计的小组讨论，图纸的多部门集体审核，设计标准、规范的经常性增改等等。经验积累机制是丰田能够不断提

高模面精细设计的主要手段。比如：模具加工完成之后，一般模具型面不用研合，刃口不必对间隙，钳工只负责安装，在初次试模

时也不能随便修调模具，调试模具有模面设计人员在场，初次试模缺陷需要记录下来。最后的休整结果，象拉延筋、拉延圆角变动、对称件的不对称现象等，还要进行现场测量。这些资料的积累、整理、分析、存档，都是模面设计的经验积累，并随时加入到下

一次的设计中去。

丰田的模具设计和调试过程，真正做到了是一个闭环制造系统，借助于这种自我完善的经验积累机制，模具的设计越来越精细，越

来越准确。

d． 间隙图设计

在丰田，模面设计实际上是由曲面造型和nc编程两部分共同完成的，为了传达和描述模面设计思想，就产生了除dl图、模具图之外 的第三种图---间隙图也叫质量保证图。

间隙图本人在以前还没有见识过，这可能是丰田的一种创造。模具的设计不是单纯为了设计出一种机器，能够完成它一定的动作就

完了（这只能叫作结构设计），模具设计的最终目的是为了保证它所压出的产品件是合格的高质量的，间隙图就是这样一种专为保

证产品件质量的图。质量保证图中，主要包括这样几项内容：模具实际符型面区域、各个符型区域的间隙值、工艺要求的模面变化

情况、拉延圆角的变化、各种模面的挖空等等。凡是无法通过曲面造型实现的模面设计，都通过间隙图的传达，依靠nc编程的设计

来实现，在这里nc编程也不再是单纯的实现模具结构的加工，它实际上也参与到模面设计中来了。因此，间隙图的应用也是精细模

面设计的一种必然。

e． 大规模生产对模具的影响

丰田的生产规模是世界一流的，它在模具设计如何适应大规模生产的要求方面具有丰富的经验。

提高材料利用率：对于大批量汽车生产来说，提高板料的利用率是模具设计的第一大事。只要把材料利用率提高几个百分点，模具 的成本就可乎略不计了。如果一套模具40万人民币，只相当于100吨钢板的价格，以寿命50万件计算，平均每件节约0。2kg钢板，就

足可节约出这套模具费用了。

减少冲压工序：模具设计的趋势是，零件的合并，左右对称件合模，前后顺序件合模等等，原来几个件合成一个件，不同的件合在

一套模，模具越来越大，单件工序大大减少，整车模具数量越来越少，这对降低冲压的成本起关键作用。例如：丰田把整车制件的

模具系数，由过去的3点几降到2左右。

冲压自动化：为适应冲压线完全自动化，模具必须考虑机械手上下料，废料的自动排出，气动、自动和传感装置普遍采用等等。

模具的快速装换：冲压线的换模时间，也成为一个模具设计必须考虑的问题。如：拉延模完全以单动代替双动，模具自动卡紧，换

模不换气顶杆等等。

2． 模具结构的设计和加工

设计有两种目的：一个是面向设计本身，一个是面向制造。设计者在画图过程中逐步完善自己的设计思路，图画完了，自己也清楚

了，因此图纸首先要设计者自己看得方便，并使设计的工作效率高。另一方面，设计要面向制造，以提高生产效率为最终目的。

我们应当认识到不同的生产工艺流程决定了图纸的表达形式。传统的模具总装图加零件图的形式，适应的是非框架结构的模具生产

。采用大型数控铣加工以后，模具总成图成为更好的形式。在全面应用cad设计之后，如果生产方式没变，那么二维设计和总图设计

也不会变，只是把图板换成了屏幕和键盘。我公司在97年曾一度改二维设计为三维实体设计，然而效果并不好，设计效率降低、生

产上也没有得多少实惠。

丰田在cad三维实体设计与制造紧密相配合方面为我们提供了比较成功的经验。

3.a． 实体设计

丰田的模具设计已全部采用三维实体设计，应用的软件为enginner。

模面设计与结构设计的分开：丰田把模具结构设计与模面设计完全分开的，前者是实体设计，后者仍然是曲面设计。在结构设计中

模面部分只是示意性的，可用于实型加工，不能用于模具加工。这种分工大大简化了模具实体设计，这种简化对三维实体设计的成

败很重要。

取消二维图纸：尺寸标注大约占绘图工作量的40%，丰田不绘制传统意义上的二维图纸，也就完全省去了这一部分的工作量。取而代

之的是根据各工序需要，给出必须的三维立体简图，和标注必要尺寸的平面简图。如果从三维设计出发，最终得二维图的结果，那

把一个三维实体转变成符合人看图习惯的二维图，将是非常费时、费事的，设计出的实体变得毫无价值，这显然违背了实体设计的

初衷，丰田的成功之处就是没有这么做。

搭积木和编辑式设计：三维实体设计采用搭积木式设计，依靠三维标准件和典型结构库，使模具结构极大的标准化，变二维绘图构

思为三维立体布置。同时大量借用已有的相似模具结构，经过简单编辑、修改，完成新模设计。这对设计者来说，是观念上的一场

革命，如果还墨守成规，先画平面图再生成立体型，那三维设计的优势就成了负担，效率太低了。

干涉检查：在二维设计中，往往设计者并没有真正的建立起三维的模具形象，对复杂的空间问题只能靠断面图，一旦经验不足，考

虑不周，空间干涉就再所难免。三维实体设计最直接的好处，就是非常直观方便的干涉检查，甚至可以作运动干涉分析。以往二维

图设计时的一个老大难问题，在实体设计面前迎刃而解。

实体设计中的删繁就简：实体设计直接面向制造，它所设计的繁简因加工需要而定，完全不必考虑人的看图习惯。比如：铸件的倒

角，在加工中凹角靠刀具完成，凸角靠人工修整，所以，设计中就不必做了；又如：标准件，完全是采购件，在设计中也可以变成

示意性的简单几何体等等。还有许多设计工作，实际上是靠后序的工艺规范完成的，如螺钉孔位置，镶块形状等。因加工需要而设

计是最经济的设计。

半自动设计：丰田在实体设计的基础上，对拉延模等一些结构典型而标准化比较高的模具，已经开发出具有一定功能的辅助程序，做到半自动设计。比如：拉延模结构设计一般都交给，新手、女职员来完成，设计一套模全部工作也用不了一周时间。

b．实型数控加工

实体设计的第一个用途，就是铸件泡沫实型完全采用数控加工。丰田的实型模是用一整块矩形泡沫数控加工出来的。实型的数控化

加工生产，就是通过对实体模型的工艺编辑（如：加工面贴加工余量，模型分层编辑等），再经过数控编程，泡沫毛坯下料，数控 加工，人工粘接和修整等几道工序完成的。在丰田，实型的生产员工，已完全从手工制作转变到大量的数控编程上来了，现场的简

单人工粘接和修整工作，由临时工所充当。实型的数控化生产直接得利于实体设计，而又提高了铸件的精度，为后序的精细加工带

来极大的优势。

c．构造面数控加工

模具构造面就是模具型面以外的机加工面，如：导向面、镶块安装面、螺钉孔、其他需加工面等等。这些在丰田也都是靠编程，数

控加工出来的。实体设计为模具的构造面数控编程加工带来了可能。构造面加工编程化，可以大大提高机加工效率，减少现场的人

为操作失误，提高加工的自动化程度。当然要做到这一点，除实体设计之外，还要作许多工作，如：自动对刀、刀具管理、加工参

数、编程经验等等，这方面我们与丰田的差距就更大，没有这些基础，构造面的编程加工是不可能的。

丰田通过实体设计真正做到在模具结构上的cad/cam一体化，也只有一体化，取消绘制二维图的束缚，实体设计才显示出的它的价值，两者应该同步发展相宜得彰，这就是丰田为我们提供的经验。

d． 高精度加工

模面的加工是模具加工的重点，丰田在近年来大力发展高精度模面加工技术，取得了让人耳目一新的成果。

4.型面的高精度加工

型面高精度加工主要体现在这样几个方面：提高模面加工精度、提高加工到位程度、实现模面的精细设计。高精度加工除机床精度

和刀具的管理外，主要是靠编程技术的改进来实现的。

加工方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工，精加工走刀移行密度达到0。3mm，同时改垂直刀为30度角的高速加工等等方法，以提高加工精度。

同时在凹角清根、凸圆角加工到位、控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小符型面方面都要加工到位，以实现模面的精细加 工。

5.二维刃口的高精度加工

丰田的二维刃口镶块加工，采用在专用的镶块加工流水线上，单块加工成活，加工精度可以达到按销定位装配，合模无须对间隙的

程度。当二维刃口整体加工时，也采用在线测量的方法来保证凸凹模的合模间隙，二维刃口的高精度最大的好处是能保证制件的修

边毛刺得到很好的控制。

6.高精度加工的效果

丰田通过高精度加工，使模具精度达到了模面的少钳工、无钳工化的目标。丰田的标准计划中，由机加工完成之后到第一次试模之

间，只有七个钳工工作日，它基本是钳工装配时间，而没有钳工修磨工时。在丰田，模具一经加工完成，基本上不用修圆角、不用

开间隙、不用修清根，不对刃口，不研合，甚至拉延模的型面都不用去刀痕、不推磨，唯一的钳修就是用油石推磨拉延凸圆角和压

料拉延面。而且第一次试模，无须修模的试压制件合格率都达到80%以上。如果不是亲眼所见难以让人置信，这就是精细模面设计和

高精度加工的威力。

4． 其他技术

a． 模具材料

丰田的拉延模材料主要采用球墨铸铁而不是目前国内流行的合金铸铁。球墨铸铁焊接性能、可加工性能好、耐磨性能和表面淬火硬

度都比较理想，而成本比合金铸铁要低得多了。修边刃口材料，选用型材镶块而不是符型的铸钢，主要是因为铸钢成本要高得多。

最值得注意的是，丰田现已经大量采用基体与刃口一体化的特殊铸铁材料作修边模，使模具的机加工成本大为降低。请注意这里的

刃口既不堆焊，也不是钢材，铸铁整体刃口只经表面火焰淬火，直接用于几十万次寿命的薄板料修边模。而且这种铸件的成本还不

高。b． 表面处理

丰田的拉延模型面的表面处理，要求较高的采用电镀，其它模，翻边、修边刃口镶块基本上采用火焰淬火。日本目前没有采用离子

渗氮技术，据丰田人讲，也有试用的考虑。对厚板料长寿命的刃口材料，丰田采用具有自己专利的特殊钢材，也是火焰淬火。而先

加工成型，后整体淬火的方法，由于淬火带来的变形只能靠人工修整，在丰田没有见到使用。

c． 模具生产中的检验

模具是单件生产，保证质量是一件非常困难的事，国内的模具厂大都配备大量的专职工序质检人员，这严重影响生产效率，但质量

把关效果还不佳。丰田是怎么做的呢？

工序检验：丰田人认为产品的质量在源头，设计、工艺、编程、机床、刀具才是质量真正的保证，质量是生产出来的而不是检查出

来的，因此，模具各序之间没有专职检验，只有自检和互检，质量的把关靠得是每一个生产者。

型面检测：模具的型面也基本没有测量检验。大量的型面检测，如测拉延圆角，拉延筋的修正量，曲面的光顺度等主要是为了模面

设计积累经验，而不是为了检验模具质量是否合格。

制件检测：丰田的产品件检查，主要靠三维测量机进行自动数值检测，但他们也做验具，验具只起产品件定位支撑的作用。因此验

具结构简单，没有强制卡紧装置，他们的产品件检测几乎是处于自由状态下的检测，这对产品件的符型性是一个非常严格的要求。

三． 技术发展动向

前几年我们看到发达国家的汽车模具行业似乎在萎缩。因为，当时认为模具生产离不开人的手工劳动，发达国家具有工资成本高、没有人愿意干这一行等因素，模具行业大有向第三世界转移的趋势。通过丰田的发展，我们有了一些新的认识，模具生产越来越依

赖高科技，完全可以把人工劳动降到很低，汽车对模具生产的需求最重要的是高质量和短周期，在大规模汽车生产中，模具本身的

成本远远不如模具的使用成本更重要。从这一点上看，目前我们的模具生产不具什么优势，这种工业转移也不会成潮流，这十多年

来，我们通过硬件的技术引进得到的技术进步，并没有祢补上因人家更加努力的追求技术进步而带来的新的差距。换个角度说，如

果汽车模具行业真的向第三世界转移的话，那一定是个夕阳产业，目前汽车模具在车身材料没有突破性变化的情况下，还是有一定 的发展空间和需求的。

1． 重点发展计算机技术

丰田模具制造技术发展的重点，在于突出计算机的应用，越来越多的人从生产现场转移到计算机前。实体设计加上数控编程，取代

了人工实型制作和机床操作。精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修，高精度加工取消了模具的研合、修配。现在数控编程

人员已超过了现场操作工人，数控编程的工时费用，超过了机床的加工工时费50%，编程的周期超过了机加工周期。计算机技术应用 的发展，目前没有降低模具成本，但模具生产已从依赖人的技巧转向数控化的自动、半自动化生产，这种高精度和无人化加工，使

模具和产品件的质量有了极大的提高，生产周期大大缩短，计算机技术使模具制造技术又达到了一个新的高度。相比较就可以看出，国内目前的计算机应用还比较初级，并不是我们的机床和软件不行，而是在应用的基础技术上有很大的差距，即使是把丰田的技

术全搬来，真正做到那种效果，也不是一件容易的事。

2． 消灭钳工

原来我们认为，模具这种单件生产、型面复杂的产品，离开手工是不可能的，而丰田提出要消灭钳工。消灭钳工是一种目标，主要

是指极大减少或完全避免修磨和调整钳工（装配钳工还是要的）。正如我们在前面所介绍的，目前丰田的这一目标已基本实现，除

修磨拉延面和拉延凸圆角外，推磨、修模和调配钳修，已大部分属于异常或祢补设计、制造的缺陷，不再是一件必要的和正常的工

作。

我们举个例子，拉延模型面的光洁度历来是我们强调的质量标准，过去为达到这一点主要是靠钳工推磨。为减少或不推磨，就要减 少铣削刀痕余量，有人主张采用垂直型面加工的五轴铣床，也有采用数控型面磨。这些丰田也都采用过，但实践证明，五轴机床成

本高、效率低，编程十分困难，效果也十分不理想。最后，丰田采用高速、小移行的三轴铣削加工方式，得到高精度型面，把圆角

人工推磨，而其他型面干脆不修磨，模面带刀痕拉延。结果证明，虽然模面谈不上光洁度（还带刀痕呢），但即使是表面质量要求

很高的轿车外板件，除制件内表面有一些拉痕外，对有用的制件外表面没有任何不良影响，就是需要电镀的那些模面，也同样是带

刀痕电镀。据说德国和美国有些汽车模具厂也早已废除了型面推磨。这对那些追求模具表面光洁度的人来说，真是命运开了一个大

玩笑。同样，对型面凹角采用清亏，立面加工采用30度头防让刀，用不等间隙控制制件成型压力等等各种方法，现在凸凹模的配合

精度，使研合和钳修失去意义。

因此，某种意义上的消灭钳工，不再是一个梦。当然，在国内，目前一个模具厂怎样说服用户接受这种带刀痕的模具还是一个大课

题。

3． 一体化加工

丰田的机加工车间现场，有三种数控加工线：第一种是由几台床身可互换的数控机床组成的加工线，一条线里包括底面加工、卧铣、粗铣、精铣各种机床，配套分工明确，工件换机床时不必重新装卡找正，这条流水线大约是80年代的产品。第二种是带立体仓库 的无人职守的揉性加工机群，这是90年代初的产物。第三种是近年才投入使用的粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工中心。

第一种加工线，它的单机就是我们目前使用的数控机床，但机床为多工作台式，它的不重新装卡找正方面效率很高，而我们还基本

上停留在单机作业的水平上，很值得我们借鉴。对于揉性加工机群，虽然很先进，但操作起来很困难，准备工作和时间很长，如果

没有很大量的精加工任务，使用起来并不实用，就是在丰田也是如此，看来这不是一个成功的方向。一体化加工中心是目前正在发 展的最新技术，它的优点是，集各种机床优点之大成，除底面加工之外，一次装卡，粗、精、卧，高功率、高精度、高速面面俱到，十八班武艺样样精通，加工效率很高。缺点是机床成本很高，需要环境要求也很高，用它来粗活、重活一起干时是不是很经济呢

？还不得而知。但，无疑这是一个很理想主义的技术，代表着数控加工技术的发展，应引起我们的注意。

小结：丰田的技术告诉我们：好的模具应该是设计出来的；模具也可以流水线生产；高新技术应用是模具制造技术发展的动力；国

内汽车模具业与世界先进水平相比还有较大差距，如果我们不努力，这种差距不是缩小，而是会拉大。

通过上文，我们只是把在丰田公司所看到的一些印象深刻的、与国内对比性比较强的东西简单罗列在一起，并不全面也不细致，希

望这些材料能给同行以思考。

我们感到我们与世界先进水平的差距是一种很大的压力，面对世界经济一体化的潮流，你如果不是世界上最好的，你可能在国内也

站不住脚。国内的汽车模具厂家不是很多，但却吃不饱，我们高质量模具的市场被周边国家和地区的模具厂占领了，我们不向世界

篇5：值得学的汽车制造技术

课程代码：020242024

课程英文名称：

Intelligent

Manufacturing

of

Vehicle

课程总学时：24

讲课：24

实验：

0

上机：0

适用专业：车辆工程

大纲编写（修订）时间：2017.9

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

本课程是车辆工程专业的一门专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解工业4.0智能制造在汽车生产中的应用，通过相关章节的学习，使学生能够掌握汽车智能制造理论、智能制造工艺、智能制造设备、智能管理系统等方面的知识，使学生能够学习到汽车生产制造中的前沿思想和技术，紧紧的把握汽车生产制造的发展方向。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

通过本课程的学习使学生掌握智能制造在汽车生产过程中的应用，包括：智能制造在机械加工、冶金及塑料成型的应用；智能制造在发动机箱体、连杆、曲轴及装配中的应用；智能制造在底盘悬架、轴类、制动系统、车轮及装配中的应用；智能制造在车身冲压、装焊、涂装中的应用；智能制造在总装中的应用。重点掌握制造设备、工艺及其管理系统。使学生能够掌握工业发展的前沿知识，具备将前沿技术与汽车实际生产过程相结合能力。

（三）实施说明

1．教学方法：以讲授教学为主，包括对主要原理和理论的讲解，对重点和难点问题，采用实例教学、启发式教学，增强学生对知识点的理解和记忆，并增加学生的互动环节，如分组讨论并进行讲解，课堂提问等形式，调动学生的积极性及课堂的参与度。

2．教学手段：结合本课程内容特点，以多媒体教学为主，通过电子讲义展示智能制造相关的内容、视频及图片，使学生能够直观的学习工业4.0的智能制造，避免教材内容晦涩，不直观的缺点，提高课堂信息量及学生学习效率。

（四）对选修课的要求

本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有：汽车构造，汽车理论，汽车制造工艺学。

（五）对习题课、实践环节的要求

对课堂所讲授的重要知识点，在课堂上安排习题或者思考题，增强学生的思考能力和解决问题能力，通过对习题或思考题的讲解，增强学生对知识的理解和记忆。

（六）课程考核方式

1．考核方式：考查

2．考核目标：重点考核学生对智能制造的理解及智能制造在汽车生产中的应用。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括课堂表现、出勤情况等）占30%，期末成绩占70%(期末成绩以小论文或者课堂测试的方式进行)

按优、良、中、及格、不及格五等级给出最终成绩。

（七）参考书目

《智能制造》，国家制造强国建设战略咨询委员会编，电子工业出版社出版，2016

《智能制造之路：数字化工厂》，陈明等编，机械工业出版社，2016

《智能制造：关键技术与企业应用》，谭建荣等编，机械工业出版社，2017

《汽车制造工艺及装备》，丁柏群等编，中国林业出版社，2014

二、中文摘要

课程围绕汽车智能制造的相关知识展开，涵盖了智能制造在汽车发动机、底盘零部件、车身制造、总装等方面的应用，通过课堂讲解及演示，使学生学习智能制造在汽车未来生产中的应用，提高学生对智能制造的认识和理解。

三、课程学时分配表

序号

教学内容

学时

讲课

实验

上机

汽车智能制造概论

汽车零件智能制造基础

2.1

机械加工

2.2

冶金及塑料成型

汽车发动机智能制造

3.1

箱体类零件制造

3.2

连杆、曲轴制造

3.3

发动机装配

汽车底盘智能制造

4.1

底盘零部件制造

4.2

底盘总成装配

车身智能制造

5.1

车身冲压

5.2

车身装焊

5.3

车身涂装

汽车智能总装

合计

四、大纲内容

第1部分

汽车智能制造概论

总学时2学时

讲课

2学时

实验0学时

上机0学时

具体内容：

1）汽车智能制造背景和内涵

2）汽车智能制造基础

3）汽车智能制造的发展路径

重

点：

汽车智能制造基础设备，自动化在汽车行业的应用，信息化在汽车制造中的应用

难

点：

汽车智能制造的理论基础

习题内容：

如何描述智能化技术？

第2部分

汽车零件智能制造基础

总学时4学时

讲课

4学时

实验0学时

上机0学时

第2.1部分

机械加工（讲课

2学时）

具体内容：

1）智能制造在铸造、锻造中的应用

2）智能制造在冲压、焊接、切削中的应用

重

点：

智能铸造系统，智能切削技术的设备及加工过程

难

点：

智能切削技术的原理

习题内容：

智能切削技术可以应用于汽车哪些零部件的加工？

第2.2部分

冶金及塑料成型（讲课

2学时）

具体内容：

1）智能制造在冶金中的应用

2）智能制造在塑料成型中的应用

重

点：

智能化设计在钢铁冶炼中的应用，3D打印技术在塑料成型中的应用

难

点：

钢铁冶炼中管控架构及物理架构

习题内容：

智能化钢铁冶炼有哪些优势?

第3部分

汽车发动机智能制造

总学时6学时

讲课

6学时

实验0学时

上机0学时

第3.1部分

箱体类零件制造（讲课

2学时）

具体内容：

1）数控技术在箱体加工中的应用

2）柔性生产线在箱体加工中的应用

重

点：

柔性生产线的组成，数控技术加工箱体的具体方式

难

点：

柔性生产线的原理

习题内容：

柔性生产线与传统生产线的主要区别?

第3.2部分

连杆、曲轴制造（讲课

2学时）

具体内容：

1）智能制造在连杆加工中的应用

2）智能制造在曲轴加工中的应用

重

点：

曲轴、连杆加工中的智能制造设备，工艺及流程

难

点：

曲轴线自动监控管理系统的基本原理

习题内容：

连杆的智能制造设备有哪些特点？

第3.3部分

发动机装配（讲课

2学时）

具体内容：

1）发动机装配线智能管理

2）发动机装配线智能设备

重

点：

发动机混流装配线的智能管理，智能检测装配系统

难

点：

发动机混流装配线管理策略

习题内容：

发动机装配线智能设备有哪些？

第4部分

汽车底盘智能制造

总学时4学时

讲课

4学时

实验0学时

上机0学时

第4.1部分

底盘零部件制造（讲课

2学时）

具体内容：

1）智能制造在悬架中的应用

2）智能制造在轴类中的应用

3）智能制造在制动系统中的应用

4）智能制造在车轮、轮胎中的应用

重

点：

减振器，弹簧的智能加工，轮胎的智能加工

难

点：

制动系统的智能加工

习题内容：

悬架智能加工设备有哪些？

第4.2部分

底盘总成装配（讲课

2学时）

具体内容：

1）底盘总成装配的自动化生产

2）底盘总成装配的智能设备

重

点：

底盘总成装配自动化流程，底盘总成装配主要设备及原理

难

点：

自动化生产的基本原理

习题内容：

智能制造如何应用在底盘总成装配过程中？

第5部分

车身智能制造

总学时6学时

讲课

6学时

实验0学时

上机0学时

第5.1部分

车身冲压（讲课

2学时）

具体内容：

1）计算机辅助冲压技术

2）模具智能制造工艺

重

点：

计算机模拟技术，计算机虚拟技术

难

点：

模块式冲压技术基本原理

习题内容：

计算机控制技术是如何提高冲压质量的？

第5.2部分

车身装焊（讲课

2学时）

具体内容：

1）焊接机器人

2)

装焊生产线

重

点：

装焊机器人组成及分类，装焊机器人在装焊线的应用

难

点：

装焊生产线机器人布局策略

习题内容：

装焊生产线机器人一般如何布局？

第5.3部分

车身涂装（讲课

2学时）

具体内容：

1）智能涂装材料及工艺

2)

涂装生产线智能控制

3）涂胶机器人

4）喷涂机器人

重

点：

水性涂装材料，柔性运输系统，生产线能耗控制

难

点：

涂装生产线的实时监控

习题内容：

智能生产线如何对能耗进行控制？

第6部分

汽车智能总装

总学时2学时

讲课

2学时

实验0学时

上机0学时

具体内容：

1）总装自动化

2）物流系统智能控制

重

点：

总装自动化设备及生产线布局，数字化物流配送系统及其设备

难

点：

数字化物流的信息监控原理

习题内容：