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1、汽车制造工艺学 The Manufacturing Technology for automobile 主讲人： 杜飞龙 13438257071,汽车制造工艺及过程,整车四大工艺,冲压 焊装 涂装 总装,1 冷冲压,冷冲压或板料冲压是使金属板料在冲模中承受压力而被切离或成形的加工方法。 日常生活用品，如铝锅、饭盒、脸盆等就是采用冷冲压的加工方法制成。例如制造饭盒，首先需要切出长方形并带有4个圆角的坯料(落料)，然后用凸模将这块坯料压入凹模而成形(拉深)。在拉深工序，平面的板料变为盒状，其4边向上垂直弯曲，4个拐角的材料产生堆聚并可看到皱褶。,采用冷冲压加工的汽车零件有：发动机油底壳，制动器底板
2、，汽车车架以及大多数车身零件。这些零件一般都经过落料、冲孔、拉深、弯曲、翻边、修整等工序而成形。 为了制造冷冲压零件，必须制备冲模。冲模通常分为2块，其中一块安装在冲床上方并可上下滑动，另一块安装在冲床下方并固定不动。生产时，坯料放在2块冲模之间，当上下模合拢时，冲压工序就完成了。冲压加工的生产率很高，并可制造形状复杂而且精度较高的零件。,2 焊接,焊接是将两片金属局部加热或同时加热、加压而接合在一起的加工方法。 我们常见工人一手拿着面罩，另一手拿着与电线相连的焊钳和焊条的焊接方法称为手工电弧焊，这是利用电弧放电产生的高温熔化焊条和焊件，使之接合。手工电弧焊在汽车制造中应用得不多。,在汽车车身
3、制造中应用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板。操作时，2个电极向2块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点(直径为56MM的圆形)通电流加热熔化从而牢固接合。 2块车身零件焊接时，其边缘每隔50100MM焊接一个点，使2零件形成不连续的多点连接。焊好整个轿车车身，通常需要上千个焊点。 焊点的强度很高，每个焊点可承受5kN的拉力，甚至将钢板撕裂，仍不能将焊点部位分离。,在修理车间常见的气焊，是用乙炔燃烧并用氧气助燃而产生高温火焰，使焊条和焊件熔化并接合的方法。还可以采用这种高温火焰将金属割开，称为气割。气焊和气割应用较灵活，但气焊的热影响区较大，使焊件产生变形和金相组织变化，性能下降。因此，气焊在汽车制
4、造中应用极少。,3 涂装,街上来来往往、五颜六色的汽车，有的光艳，有的暗淡，看车身的色泽便可分辨出车的年龄和档次，这是涂装的作用。涂层质量的优劣直接影响人的感受和汽车的销量。 喷漆主要指汽车车身喷漆，它有个学名叫车身涂装，是指对装焊完的车身及其部件进行喷漆处理。,车身涂装是汽车的护肤美容。 现在汽车多用镀锌防锈钢板。 防腐蚀是车身涂装的基本目的，另一个目的就是装饰美化。对于不同的汽车，两者有主次之分。对于轿车，涂装以装饰性为主，要求涂层外观漂亮、色泽鲜艳、镜物清晰。对于载重汽车，涂装则重视耐久性，对装饰性要求不高。,对于普通用户买车时常遇到的便是普通漆和金属漆之分。金属漆实为带有金属光泽的漆，
5、漆里加有铝粉或珠光颜粉，喷涂到车上后，会有闪光的效果。另外，在喷涂金属漆时，要加涂一道无色清漆，以增加涂层的光亮度，所以涂金属漆的车色泽都很好。,因为汽车要适应各种气候条件，油漆层的使用寿命应接近汽车本身的寿命，所以对车身油漆的要求很高。 车身涂装均是多层涂装，涂层一般由底漆层、中间漆层和面漆层组成，各层使用不同的油漆，每个涂层要求干燥迅速，各层间结合力优良。,4 装配,装配是按一定的要求，用联接零件(螺栓、螺母、销或卡扣等)把各种零件相互联接和组合成部件，再把各种部件相互联接和组合成整车。 无论是把零件组合成部件，或是把部件组合成整车，都必须满足设计图纸规定的相互配合关系，以使部件或整车达到
6、预定的性能。,到汽车制造厂参观，最引人人胜的是汽车总装配线。在这条总装配线上，每隔几分钟就驶下一辆汽车。以我国一汽的解放牌货车总装配线为例。这条装配线是一条165m长的传送链，汽车随着传送链移动至各个工位并逐步装成，四周还有输送悬链把发动机总成、驾驶室总成、车轮总成等源源不断地从各个车间输送到总装配线上的相应工位。,5 铸造,铸造是将熔化的金属浇灌入铸型空腔中，冷却凝固后而获得产品的生产方法。 在汽车制造过程中，采用铸铁制成毛坯的零件很多，约占全车重量10左右，如气缸体、变速器箱体、转向器壳体、后桥壳体、制动鼓、各种支架等。 制造铸铁件通常采用砂型。砂型的原料以砂子为主，并与粘结剂、水等混合而
7、成。砂型材料必须具有一定的粘合强度，以便被塑成所需的形状并能抵御高温铁水的冲刷而不会崩塌。,为了在砂型内塑成与铸件形状相符的空腔，必须先用木材制成模型，称为木模。有了木模，就可以翻制空腔砂型（铸造也称“翻砂”）。 在制造砂型时，要考虑上下砂箱怎样分开才能把木模取出，还要考虑铁水从什么地方流入，怎样灌满空腔以便得到优质的铸件。砂型制成后，就可以浇注，也就是将铁水灌入砂型的空腔中，冷却后即可取出成型零件。,6 锻造,在汽车制造过程中，广泛地采用锻造的加工方法。锻造分为自由锻造和模型锻造。 自由锻造是将金属坯料放在铁砧上承受冲击或压力而成形的加工方法。汽车的齿轮和轴等的毛坯就是用自由锻造的方法加工。
8、,模型锻造是将金属坯料放在锻模的模膛内，承受冲击或压力而成形的加工方法。模型锻造有点像面团在模子内被压成饼干形状的过程。 与自由锻相比，模锻所制造的工件形状更复杂，尺寸更精确。汽车的模锻件的典型例子是：发动机连杆和曲轴、汽车前轴、转向节等。,7 金属切削加工,金属切削加工是用刀具将金属毛坯逐层切削，使工件得到所需要的形状、尺寸和表面粗糙度的加工方法。 金属切削加工包括钳工和机械加工两种方法，机械加工是借助于机床来完成切削的，包括：车、刨、铣、钻和磨等方法。,1) 车削：车床适于切削各种旋转表面，如内、外圆柱或圆锥面，还可以车削端面。汽车的许多轴类零件以及齿轮毛坯都是在车床上加工的。 2) 铣削
9、：铣床可以加工斜面、沟槽，甚至可加工齿轮和曲面等。数控铣床可以加工形状很复杂的工件，是现代化机械加工的主要机床。,3) 刨削：刨床适于加工水平面、垂直面、斜面和沟槽等。汽车上的气缸体和气缸盖配合面、变速器箱体和盖的配合平面等都是用刨床加工的。 4) 磨削：磨削是一种精加工方法，可以获得高精度和粗糙度的工件，而且可以磨削硬度很高的工件。一些经过热处理后的汽车零件，均用磨床进行精加工。 5) 钻削及镗削：钻削和镗削是加工孔的主要切削方法。,8 热处理,热处理是将固态的钢重新加热、保温或冷却而改变其组织结构，以满足零件的使用要求或工艺要求的方法。 加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢，可使
10、钢产生不同的组织变化。,热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。 退火是将钢件加热，保温一定时间，随后连同炉子一起缓慢冷却，以获得较细而均匀的组织，降低硬度，以利于切削加工。 正火是将钢件加热，保温后从炉中取出，随后在空气中冷却，适于对低碳钢进行细化处理。 淬火是将钢件加热，保温后在水中或在油中快速冷却，以提高硬度。 回火通常是淬火的后续工序，将淬火后的钢件重新加热，保温后冷却，使组织稳定，消除脆性。 有不少汽车零件，既要保留心部的韧性，又要改变表面的组织以提高硬度，就需要采用表面高频淬火或渗碳、氰化等热处理工艺。,9 汽车试验,一汽大众公司新产品轿车的试车场地,由于汽车的使用条件复杂，汽车工
11、业所涉及的技术领域极为广泛，致使许多理论问题研究得还不够充分，因此汽车工业特别重视试验研究。 汽车的设计、制造过程始终离不开试验，无论是设计思想和理论计算、初步设计、技术设计、汽车定型还是在生产过程，都要进行大量的试验。 最后，在客户购买了汽车并使用的过程中，车辆交通管理部门还要定期对车况进行测试，以确保行车安全。,不同国家甚至不同厂家的试验规范可能不同，因此在查看某种产品的试验数据时，必须弄清他们试验所依据的规程或标准。,A 汽车整车性能试验,汽车性能试验是为了测定汽车的基本性能而进行的试验。主要包括以下这些试验：,(1) 动力性能试验,对常用的3个动力性能指标，即对汽车的最高车速、加速和爬
12、坡性能进行实际试验。 最高车速试验的目的是测定汽车所能达到的最高车速。 加速试验一般包括起步到给定车速以及从给定初速加速到给定车速两项试验内容。 爬坡试验包括最大爬坡度与爬长坡两项试验。爬长坡试验主要用来检查汽车能否通过坡度为710、长10km以上的连续长坡，试验中不仅要记录爬坡过程中的换挡次数、各挡位使用时间和爬坡总时间，还要观察发动机冷却系统有无过热，供油系统有无气阻或渗漏等现象。,(2) 燃料经济性试验,通常做道路试验或做汽车测功器(亦即转鼓试验台)试验。 汽车测功器能控制大部分的使用因素，重复性好，能模拟实际行驶的复杂情况，能采用各种测量油耗的方法，还能同时测量废气排放。,(3) 制动
13、性能试验,汽车制动性能的优劣直接关系到汽车行驶的安全性，用制动效能和制动效能的稳定性评价。 常进行制动距离试验、制动效能试验(制动踏板力和制动减速度关系曲线)、热衰退和恢复试验、浸水后制动效能衰退和恢复试验等。,(4) 操纵稳定性试验,用转弯制动试验评价汽车在弯道行驶制动时的行驶方向稳定性； 用转向轻便性试验评价汽车的转向力是否适度； 用侧向风敏感性试验来考察汽车在侧向风情况下直线行驶状态的保持性； 用抗侧翻试验考察汽车在为避免交通事故而急打方向盘时汽车是否有侧翻危险； ,(5) 平顺性试验,平顺性主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的，所以又叫做乘坐舒适性。 其评价方法通常根据人体对震动的生理感
14、受和保持货物的完整程度确定。典型的试验有汽车平顺性随机输入行驶试验和汽车平顺性单脉冲输入行驶试验，前者用以测定汽车在随机不平的路面上行驶时，其震动对乘员或货物的影响；后者用以评价汽车行驶中遇到大的凸起物或凹坑冲击震动时的平顺性。,(6) 通过性试验,一般在汽车试验场和专用路段上进行该试验。,(7)安全性试验,安全性试验项目很多，而且耗资巨大，特别是碰撞安全试验，除正面撞车试验外，近来还增加侧面撞车试验。可以进行实车撞车试验，也可以进行模拟试验或撞车模拟计算；但不少国家规定新车型必须经过实车撞车试验，以验证其撞车安全性。,在撞车试验中需用假人(又称人体模型)进行试验，对人体模型的要求是：其质量、
15、尺寸分布，主要骨骼关节和动作等尽量逼近真人，又要容易测定各部位的加速度、载荷和变形；人体模型价格较高，因此也要求具有高的耐用性。,B 汽车零部件试验,尽管汽车零部件种类繁多，其试验通常是性能、强度、耐久性等内容。 发动机是汽车中最重要的总成，其性能试验主要有功率、怠速、空转特性、负荷特性、起动、机械效率、多缸工作均匀性、排放和噪声等试验。 对发动机的重要零部件(如曲轴、连杆、活塞等运动件和缸盖、缸体等固定件)应进行强度试验，整机和重要部件常需进行耐久性试验。,为了缩短试验时间，通常强化试验条件，如在额定工况、全负荷最大扭矩工况、超负荷超转速工况下运转。 耐久性试验前后要全面测量尺寸和性能，以便
16、评价磨损情况和动力性、经济性、排放等指标的稳定程度。,汽车试验场,汽车试验场，亦称试车场，是重现汽车使用过程中遇到的各种道路条件和使用条件，进行汽车整车道路试验的场所，为满足汽车的试验要求，汽车试验场将实际存在的各种道路经过集中、浓缩、不失真地强化形成典型化的道路。 汽车试验场的主要试验设施是集中修筑的各种试验道路。,1 高速环形跑道,按一定的规律铺上各种石块的汽车试验道路。高速环形跑道是平面形状，长度约4 - 8km，多数采用两端圆形路和中间直线路的形状，也有椭圆形或其他形状；设有3-5条车道。这种跑道的设计最高车速通常在200KM/h以上，可供汽车长时间持续高速行驶，以考验汽车的高速性能和零部件的可靠性。,2 高速直线跑道,高速直线跑道是水平直线路，长度约2.5 - 4 km，可供汽车作动力性、制动性和燃料经济性试验。为了节省建设费用，许多试验场将高速直线跑道设置在高速环形跑道的直线部分，两者结合使用。,3 可靠性、耐久性试验道路,模仿汽车使用寿命中在各种好路和坏路上行驶的情况，在汽车试验场内，除了
