汽车制造工程概述

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1、汽 车 制 造 工 程 概 述,汽 车 制 造 技 术 汽车生产过程方框图,热 处 理,铸造,锻造,粉末冶金 烧结,部件装配,试 验 调 整,协作件 电气系统，轮胎 及其他部件,总 装 配,钢材,铸铁 废钢 铝锭 辅助材料,机械加工,铁粉 碳粉,汽 车,钢板,冲压,装配,铆、焊接,油漆,退火 正火,淬火 回火,发动机 变速器 驱动桥 转向器,缸体 曲轴 齿轮 轴,汽 车 制 造 技 术 进 展,第一节 概述 一.传统制造技术与现代制造技术 1.传统制造技术:一般是指加工制造工艺. 机械制造观 铸、锻、冲焊、切割、轧制及热处理,零件的切削加工,部件、产品的装配校验等.(几何形状或物理化学性能发生

2、变化) 物料流、能量流、 信息流 2.现代制造技术:计算机技术、数控技术、控制论及系统制造技术的结合,形成了现代制造技术.已发展成为一个集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新型交叉学科.信息制造观 市场分析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-产品销售、维修服务-回收再生产等环节.,汽 车 制 造 技 术 进 展,第一节 概述 一.传统制造技术与现代制造技术 信息制造观: 将产品定义为:在原始资源上赋予信息与知识的产物. 而将制造过程视为:赋予信息与知识的过程. 传统制造技术重点在于提高和改进对原料和能源的处理能力. 现代制造技术重点则在于提高信息处理能力 市场分

3、析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-产品销售、维修服务-回收再生产等环节.,现代制造技术,FMS,CIMS,IMS,GM 柔性制造系统 计算机集成制造系统 智能制造 全球制造,现代制造技术发展过程,1914年福特的流水线使产量大幅度上升 19111912， 7.8440辆 流水线后：1914，30万辆/年.售价 $440，成本 $360. 1916， 降至 $360，成本 $345. 1926，200万辆/年. 每辆售价由首批的 $850，下降到1923的 $265,到1927年，最 后一辆T型车在美国本土驶出流水线时，累计生产1500万辆。 美国于1952年研制成

4、功的第一台数控铣床,使机 械制造业发生一次技术革命。,现代制造技术发展过程,FMS,CIMS,IMS,GM 单机自动化数控机床与加工中心(NC/MC) 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 柔性制造系统(FMS) 汽车品种的多样小批生产 计算机集成制造系统(CIMS) 智能制造与全球制造(IM/GM),现代制造技术发展过程,智能制造与全球制造(IM/GM) 信息高速公路与互联网的普及和应用,使地球变成全球经济村,制造业全球化使竞争的含义正在发生变化,通过竞争者之间的合作来创造满足用户各自需要的产品和服务,已成为当代先进的制造和服务的明显特征. 智能制造系统所涉及的范围由最初的为实现一个企业内

5、部的市场分析-产品设计-生产计划-制造加工-过程控制-材料处理-信息管理-设备维护等技术环节的自动化,发展到今天的面向世界范围的整个制造环境的集成化与动态重组,也即所谓全球制造.,汽 车 制 造 技 术 进 展,第一节 概述 二.现代制造技术是制造技术与管理的统一 技术和管理是现代制造系统的两个轮子,由生产模式结合在一起,推动制造系统向前发展. 在FMS,CIMS,IMS中,管理是其中的重要组成部分;在敏捷制造、虚拟制造、 全球制造和精良生产中,管理的策略和方法是这些生产模式的灵魂.,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 制造系统是将原材料、半成品加工出成品,并和部分外

6、 构成品一起装配成为最终产品的一个系统。 制造系统的所有活动都围绕着物流过程而进行。 一般由三个子系统组成： 向物料供应商采购原材料和部分产品，半产品的物料供应子系统； 制造企业内部的物料搬运流通系统。 将成品送往消费者手中的成品运送流通系统。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 在物料搬运系统中，一般企业有三种库存过程： 加工前的库存； 加工过程的库存； 加工后的库存。 伴随着这三种库存有如下物流过程：原材料及半成 品的入库检验、毛坯的制造（铸、锻、冲焊、切割、轧 制及热处理）、零件的加工、零件加工的在线检测和成 品检验、产品装配校验等。,汽 车 制 造 技 术 进

7、 展,第二节 现代制造系统物流技术 现代制造系统物流技术具有如下特点： （1）强调柔性化生产过程 能方便地适应零件形状和精度的改变 （2）生产过程的自动化和准自动化采用适度自动化（准自动化）设备是必要的 （3）生产过程清洁化节能防污 （4）零件加工的高速化和精密化以适应生产周期日益缩短、产品精度不断提高 的要求 （5）毛坯制备的精密化采用精铸、精锻 、精冲，少切削，清洁化生产 （6）在线检测及质量反馈控制自动确定产品是否合格，如果不合格，则自动查找 原因并指出误差源所在 （7）装配过程的自动化大力采用自动装配技术可提高劳动生产率 （8）库存管理的计算机化为减少各种库存，提高资金有效利用率，可在

8、库存管理 过程采用计算机技术，并可采用各种计算机控制的立体 仓库和抓取物料机械手。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 柔性制造系统(FMS)： 是一个电子计算机控制的制造系统，在这种系统中 可同时加工形状相近的一组或一类产品。 在IM（智能制造）概念下， FMS被定义为在广义上可编程的控制系统，它具有处理高层次分布数据的能 力，具有自动的物流，它使IM的概念得以在车间实施， 从而实现小批量、高效率的制造，以适应不同产品生命 周期的动态变化。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 1.数控机床(NC)

9、： 它的最重要的功能主要有如下几点： 数控代码信息处理； 逻辑功能处理； 几何（运动学的）功能处理； 实际刀位和机车状态的采集； 刀具误差的修正和换刀。 在NC机床中，核心是程序控制器。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 2.计算机数控机床(CNC)： (CNC)系统完成的控制功能与(NC)机床相同。现代CNC控制系统往往包含一台微型计算机或多处理机体系结构，它们都具有高度柔性。 CNC系统主要的特点有： 由于微型计算机应用，减少了硬件，增加设备的可靠性； 不依赖硬件而独立使用，可用于不同种类的机床； 要改变扩展功能比较容易； 后置处理以软件方

10、式实施； 编码转换器允许采用不同编码的数控程序（EIA或ISO）； 可以监测和修正刀具磨损； CNC系统与用户界面友好。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 3.直接数控(DNC)：Direct Numerical Control DNC系统的基本功能主要有: 零件程序管理； 零件程序分配； DNC系统通信结构有3种: 点对点型； 现场总线型; 局域网型。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 3.直接数控(DNC)：Direct Numerical Control DNC可称之为直接数控，也可称之为

11、分布式数控，它是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统（简称CAPMS）集成的纽带，是机械加工车间自动化的又一种方式，相对FMS来说，DNC是投资小，见效快，可大量介入人机交互，并具有较好柔性的多数控加工的集成控制系统。（Fanuc 和 Siemens),汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 4.柔性制造系统(FMS)： 是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 各种定义的描述方法虽然不同，但它们都反映了FMS应具备下面

12、一些特点： 两台以上的数控机床或加工中心以及其它的加工设备。包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。 一套能自动装卸的运储系统。包括刀具的运储和工件原材料的运储。具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘交换工作站等。 一套计算机控制系统。包括主控计算机系统、监控系统、通信系统等。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 一.加工自动化及设备 4.柔性制造系统(FMS)： 从FMS的软件内容看，它主要包括： FMS的运行控制； FMS的质量保证； FMS的数据管理和通讯网络。 从FMS的功能看，它必须是： 能自动进行零件的批量生产； 简单地

13、改变控制指令、便能制造出某一零件族的任何零件； 物料的运输和储存必须是自动的（包括刀具、工装和工件）； 能解决多机条件下的零件混合加工，且无须额外增加费用。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 二.精密、超精密及纳米加工技术 精密加工技术 实现微米级（形状尺寸误差0.1 1 m，表面粗糙度Ra 0.03 0.3 m) 超精密加工技术 实现亚微米级（精度0.01 0.1m，表面粗糙度Ra 0.005 0.03m) 纳米加工技术 实现纳米级（精度小于0.001 m，表面粗糙度小于Ra 0.005 m),汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 三.物流

14、系统及辅助过程自动化 1. 制造过程的集成往往离不开物流系统的自动化，是计算机集成制造系统的重要组成部分物流系统及其自动化，是实现待加工零件的自动运输、需使用的刀具自动配置和调度的关键设备和硬环境。自动物流系统中的运输设备一般有工业机器人、自动导向小车、有轨小车、悬挂式机械手、自动传输链等;存储设备一般有中央立体仓库、中央刀具库、托盘交换站、公用托盘架,(也称平面仓库)和刀具暂存架(或箱)。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 三.物流系统及辅助过程自动化 2.物流系统的组成： 原材料、半成品、成品所构成的工件流。 刀具、夹具所构成的工具流。 托盘、辅助材料、备件等所

15、构成的配套流。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第二节 现代制造系统物流技术 三.物流系统及辅助过程自动化 3.搬运机构及自动物料搬运： 目前比较实用的有3种：传送带、运输小车（有轨和无轨）和搬运机器人。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第三节 现代制造生产管理技术 一.现代制造系统管理技术的研究内容和技术特点 现代化管理技术可以为我国企业提供如下的生产模式、管理技术、 设计技术和制造技术： 物料需求计划（MRP）， 制造资源（MRP）， 企业资源规划的管理模式（ERP）， 看板生产（适时生产JIT）， 精良生产， 支持产品开发的各种计算机辅助技术 CAD、CAPP 、CAE 、CAM等， 并

16、行工程和虚拟制造， 系统集成、优化以及企业经营过程重组（BPR）， 敏捷制造， 计算机集成制造系统（CIMS）等。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第三节 现代制造生产管理技术 二. CIMS的管理技术 1. CIMS的基本概念和构成 基本概念：通过生产、经营各个环节的信息集成，支持了技术集成，进而由技术的集成进入技术、经营管理和人、组织的集成，使物流、信息流、资金流集成并优化运行，以此提高企业的市场竞争能力与应变能力。 构成：通常应有管理信息系统、产品设计与工程自动化系统、制造自动化（柔性自动化）系统、质量保证系统、计算机网络和数据库系统。,汽 车 制 造 技 术 进 展,第三节 现代制造生产管理技术 二. CIMS的管理技术 1. CIMS的基本概念和构成 构成：通常应有管理信息系统、 产品设计与工程自动化系统、 制造自动化（柔性自动化）系统、 质量保证系统、 计算机网络、 数据库系统。,汽 车 制 造 技 术 进 展,