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1、车辆工程专业导论,第四章 认识车辆工程学科前沿技术,鲁植雄 教授, QQ：1607357229,主要内容,第一章 认识车辆工程专业：2学时 第二章 认识车辆工程行业：2学时 第三章 认识车辆工程专业的平台：4学时 第四章 认识车辆工程学科前沿技术：4学时 第五章 车辆工程专业的学习方法：2学时 第六章 车辆工程专业的考研与就业：2学时,课程性质：专业必修、1个学分、16学时,本章主要讲授内容：,第四章 认识车辆工程学科前沿技术,第一节 汽车节能技术 第二节 汽车减排技术 第三节 汽车安全技术 第四节 汽车智能化技术 第五节 汽车NVH控制技术 第六节 汽车先进制造技术,随着经济与社会的发展，人
2、们对汽车的使用性能和环保提出了更高的要求。汽车传统的机械装置已经无法满足这些需求，以电子和信息技术为核心的汽车工业技术革新、技术发明层出不穷，新能源、新材料、电子技术、计算机技术与汽车融为一体的现代汽车技术应运而生。世界汽车技术的发展趋势可以用“节能、环保、安全、智能”八个字来概括。 本章主要介绍汽车节能、减排、安全、智能化、NVH、先进制造等新技术，以了解汽车工程学科的一些前沿问题。,第四章 认识车辆工程学科前沿技术,一、汽车铸造技术 二、压力加工技术 三、焊接技术 四、汽车零件热处理技术 五、汽车涂装技术 六、汽车装试技术,本节主要内容,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进
3、制造技术,汽车制造技术随着汽车工业的发展而发展，同时带动了汽车工业的革命，推动了汽车工业的发展。在铸造、压力加工、焊接、热处理、涂装、电镀、检测、试验等方面均展现出了许多新技术。 世界汽车制造技术的发展方向，是轻量化材料制造技术，数字化制造技术，柔性化、自动化生产方式以及计算机集成制造系统。,第六节 汽车先进制造技术,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,一、汽车铸造技术 汽车铸件向高性能、薄壁、轻质、精尺寸、优良切削性能方向发展，铸造生产过程向清洁、废物再生、高效、节能、节材、环保的绿色铸造方向发展。我国几大汽车厂都已采用静压造型技术代替冲击造型技术；壳芯制芯、冷芯盒制芯发展较快，热芯盒制芯在
4、减少；中感应电炉熔炼工艺技术发展较快，大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺在减少；轿车用铝合金缸体、缸盖压铸成形技术快速发展，镁合金变速箱壳、变速箱罩盖、气门室罩盖、转向盘骨架等已在一些产品上使用；球墨铸铁、蠕墨铸铁、奥贝球铁、高强度易切削灰铸铁仍是铸件的最基本材料，提高其性能，减少其废品率仍是今后研究的方向。绿色铸造技术已被广泛重视，节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料和工艺已在大型企业广泛采用。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,铸造（Casting）是一种金属热加工成型技术，是通过将金属熔炼至熔融状态，浇注入预先制定好形状的铸型模具中，
5、冷却凝同后获得具有一定形状、尺寸的金属制品（铸型）的成型方法。在汽车制造工业中，铸造工艺用于生产发动机缸体、离合器盖等部件。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,（一）静压造型技术 造型技术是指将制芯放入砂箱中，采用一定方法使型砂紧实，从而得到所要铸造的零部件的型腔的铸造工艺，他是铸造流程中的重要一环。 静压造型技术就是通过气流预紧实作用对型砂进行初步紧实，然后通过液压压头对型砂进行最终紧实，其多触头压头由液压提供压力，压力固定，故称之为静压造型。该方法造型可使型砂紧实度高，适合自动化程度高，工艺复杂的铸件造型。 静压造型主要有以下特点：,第四章 认
6、识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,（1）铸件的拔模斜度小。相比于其他造型工艺，采用静压造型的铸件的拔模斜度可以设计在2以内。 （2）噪声小、振动小。由于不是使用振动紧实，所以在生产过程中产生的振动小、噪声也小，对机器的地基要求也不高。 （3）铸型可利用有效面积高。因为静压造型的特殊工艺，使砂箱中的砂粒能够进入模型的各个角落和缝隙，且紧实度高，所以一个砂箱通常可以同时放置多个模型，提高了生产效率和砂箱的利用程度。 （4）使用的砂量少。由于采用静压工艺后，整个铸型从上到下的强度基本都处于较高值，所以不需要很高的砂层来保证底部的铸型有足够的强度。,第四章 认识车辆
7、 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,因此，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。我国几大汽车厂都已采用此技术代替冲击造型技术。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,（二）制芯技术 现在国内外铸造行业的制芯技术一般都采用湿砂，基本有3种工艺，即热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯。 冷芯盒制芯有两个特点：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
8、少。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,（三）熔炼技术 熔炼技术是指在金属铸造过程中将金属原料熔炼成金属液以用于浇铸的技术。目前国内外铸造熔炼技术主要有两种工艺，一种是大型热风除尘冲天炉与大型有芯工频保温炉双联法（以下简称“双联法”）工艺，一种是采用中频感应电炉熔炼工艺。采用双联法不仅具有高效率、低成本的优点，而且能降低约30%的能耗，同时，采用双联法能够稳定铁水化学成分、不间断地提供铁水以满足铸造自动线对铁水的需求，还可以为熔炼工序出现短时故障或造型填充工序对铁水需求出现波动时提供一种柔性连接，保温炉容量为熔化炉容量的1.52.0倍。,第四章 认
9、识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,而随着电子技术的发展，中频电炉迅速发展，并有取替正广泛应用的工频电炉的趋势，它是将工频（50Hz）转变到中频（30010000Hz）进行工作的。 由于中频电炉熔炼技术具有清洁、环保、节能、高效、安全等优势，所以是今后熔炼技术的主要发展方向。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,（四）绿色铸造技术 现代的汽车铸造技术为了缩短生产周期、优化铸造生产过程，将计算机技术运用到铸造行业中，计算机技术的应用大大提高了产品的开发质量、减少了很多工作量，现在大量应用在铸造行业中的计算机技术主要是快
10、速原型技术、计算机仿真、三维建模和数控技术等，从产品开发、产品铸造到后期检测，都可以采用相应的计算机技术进行模拟和研究分析，使产品的性能得到提高，使生产过程向自动化发展。 由于铸造行业是高耗能的产业，传统生产过程中会产生大量的污染，所以，现在的铸造行业也向着绿色铸造的方向发展，提高生产原料的利用率、降低废品率、采用节能低污染的生产方法。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,对于树脂，要降低游离甲醛和游离酚等有害物质的含量；逐步加大冷芯盒技术应用，以减少树脂砂对环境的影响；降低热芯盒、壳芯砂的固化温度，制芯工艺由热芯盒法向温芯盒法转变，以节约能源；我国
11、汽车铸造厂每年消耗新砂近千万吨，所以旧砂的再生利用技术势在必行。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 一、汽车铸造技术,二、压力加工技术 压力加工是利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工。 压力加工方法主要有：轧制、锻造、挤压、拉拔、冲压、旋压等。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技术,压力加工技术向着高效、自动、减轻汽车重量、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
12、设备。后桥的行星齿轮、半轴齿轮，变速箱的同步环、结合子，轿车前驱动的滑动套、球笼、行星轮等件国内已实现了精密锻造生产。但结合子等零件的模具还在进口。楔横轧设备技术我国处于国际领先地位。国外在轿车上大量使用内高压成形技术，国内内高压成形技术目前还没有达到批量生产能力。大型模具企业已接近国际先进制造水平，但模具精度和调试周期还有差距。大吨位伺服电机压床国际上已被汽车行业批量使用，我国还是空白。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技术,（一）精密锻造技术 精锻成形技术即近净成形技术，是指零件成形后，仅需要少量加工或不再加工，就可以用作机械构件的成形技术，即制造
13、接近零件形状的工件毛坯。较传统成形技术减少了后续的切削量，减少了材料、能源消耗、加工工序，显著提高生产效率和产品质量，降低生产成本，提高产品的市场竞争能力。 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，变速箱的同步环、结合套，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。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技术,1.摆动碾压技术 摆动碾压（简称摆碾）是一种盘类零件毛坯塑性成形的新工艺，属于精密锻造成型工艺，采用连续局部加载成型。在汽车变速器齿轮加工中得到广泛应用。 2.碾环技术 辗环技术是借助
14、辗环机（环轧机）对环状毛坯进行局部连续塑性加工，使环状毛坯的外径和内径都扩大，壁厚减小，内、外侧面成形或接近成形的锻造工艺。可由此获得无接缝环状零件，常用于齿轮环、曲轴环、法兰环、车轮等的加工。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技术,3.楔横轧技术 楔横轧技术的基本工作原理是将加热后的具有圆形截面毛坯送入同向运动的带有楔形凸起的模具中，使毛坯在模具的带动下旋转，毛坯发生径向压缩变形和轴向延伸变形从而得到成形工件。楔横轧技术是阶梯轴类零件塑性成形的新工艺，是现代先进的制造技术。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技
15、术,（二）冲压技术 冲压常与锻造合称“锻压”，与锻造类似，它也是一种塑性变形加工方法。传统的冲压工艺一般是在压力机和模具的作用下使板材或管材等发生塑性变形并与多余的材料发生分离，获得所需形状和尺寸的工件的加工方法。通常所讲的冲压都指冷冲压，因为传统的冲压都是让材料在室温状态下进行冲压成形的。 冲压是汽车制造产业中最基本也是最重要的金属加工方法之一。据统计，平均每辆车上的所包含的零件中，有约60%的金属零件依靠冲压成形，如车身上的各种覆盖件、车门内板、地板、车身支撑、结构加强件、发动机排气管、油底壳、车梁等都是用冲压工艺生产的。,22,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术
16、 二、压力加工技术,随着汽车的发展，人们对汽车在安全、环保、外观、轻量化等方面的要求越来越高，于是出现了高强度钢板、超高强度钢板、铝合金材料等新型材料，铝合金材料在比强度、吸能效果、轻量化方面的表现都优于合金钢，一些高档汽车的车身冲压件都开始越来越多地应用铝合金进行生产了。新材料在提高汽车的性能的同时，也推动着冲压技术向前发展。与此同时，出现了一些相应的冲压新技术，如激光拼焊、热冲压成形、内高压成形、液压拉深等。,第四章 认识车辆 工程学科前沿技术,第六节 汽车先进制造技术 二、压力加工技术,1.激光拼焊技术 激光拼焊是采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。 激光拼焊板已广泛应用于汽车制造业，采用激光拼焊板工艺不仅能够降低整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且可以减少外围加强件数量，简化装配步骤，同时使车辆的碰撞能力、冲压成型率和抗腐能力提高。此
