汽车制造工艺课件01概论

第一章第一章 概论概论 尽管我国汽车产业的诞生时间与西方相比晚了半个多世纪，但近几十年来，国内汽车产业与国际性跨国汽车公司的全面合资、合作及汽车产业技术的大规模引进，已对我国汽车产业带来了十分深远的影响，使得我国汽车产业近乎与西方发达国家同步完成了产业结构的调整。过去汽车整车生产企业直属的汽车总成部件专业生产厂纷纷与主机厂脱离从属关系，走上了自主研发、为全行业各大汽车公司提供配套和技术服务的独立公司道路。这种转变使得汽车制造公司与汽车零部件生产企业的分工和职能发生了根本性改变，于是汽车制造工艺亦跟着发生了很大的变化。对于汽车整车制造企业，汽车制造工艺只剩下冲压成型、焊装、涂装和总装四大部分；对于汽车总成部件的生产通常根据零件的结构特征进行归类加工。第一节第一节 汽车制造业的特点汽车制造业的特点 汽车制造业的特点：大批大量生产于1908年率先在美国福特汽车公司实现，而且迅速在全球得到了广泛推广。大批大量生产方式大大节省了制造汽车的工作时间，大幅降低了汽车的生产成本，极大地刺激了汽车消费市场，带来了汽车产业的高度繁荣。但大批大量生产也给汽车产业的管理带来了极大的挑战，如：工艺流程的合理规划、工位工作量的均衡配置、生产工艺过程的有序进行、物流供应的及时配送、配套件库存的有效控制、流动资金的快速回笼等。解决问题的方法：改造生产模式改造生产模式精益生产精益生产 为了解决好因“大批大量生产方式”所带来的上述诸多问题，上个世纪50年代中期，日本汽车产业在政府的严格保护和支持下，以丰田汽车公司为代表，在对美国汽车产业管理和生产模式进行深入研究的基础上，于1961年成功地创立了旨在“以最少的投入，产出尽可能多的和最好的产品”的独特管理模式精益生产方式，并于上个世纪80年代掀起了世界汽车工业的第三个高潮。1980年，日本以1104万辆的年产量将一直占据世界汽车工业霸主地位的美国拉下了台。现代生产现代生产 美国为了重拾世界汽车霸主地位，积极吸取丰田精益生产方式的精华，结合自身的特点，更多地引入计算机服务于汽车产业的管理，演绎出“拉式流”的生产管理模式，创立了称之为“现代生产方式”的MRPII(Manufacturing Resources Planning)“制造资源计划”的和ERP（Enterprise Resource Plan）“企业资源计划”的管理模式。即一种将计算机技术、现代制造技术有机融于一体的计算机辅助企业管理系统，在合理利用资源与优化内部管理、有效控制库存与流动资金占用、缩短生产周期和降低成本、灵活快速地响应市场变化、显著提高企业竞争力与获得最大利润等方面表现出卓越的效果。我国的汽车生产模式我国的汽车生产模式 目前，我国汽车产业处在“大量生产、精益生产、现代生产”三种生产方式共存的特殊时代。对于单纯的民族汽车产业，尚停留在“大量生产方式”阶段；多数合资汽车制造业基本实现了“精益生产方式”；部分合资或独资的汽车整车与零部件生产企业已引入了“现代生产方式”。无论是“大量生产阶段”、“精益生产阶段”还是“现代生产阶段”，汽车产业“流水线”、“大批大量生产”的模式始终没有变，而且随着产业的升级，自动流水生产线的比例日益增加。一、汽车整车生产一、汽车整车生产 对于现代化的汽车整车生产企业，通常只建有四大工厂，分别对应四大典型生产工艺，即：冲压冲压焊装焊装涂装涂装总装。总装。1 1、冲压工艺、冲压工艺 冲压工艺是汽车车身制造的第一个工艺环节，它建立在金属塑性变形的基础上，在常温条件下利用磨具和冲压设备对板料施压加工，使其产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能均符合设计要求的结构件或覆盖件。冲压工艺的生产设备主要有开卷剪切自动线、冲压生产线、垛料翻转机、模具研配机及适当的其它修模设备，可以完成卷料存放、开卷、校平、剪切，落料、堆垛，冲压件的拉延、成形、整形、修边、冲孔、翻边等工艺，以及冲压件的存放及发送的整套工艺过程。开卷平整开卷平整冲压生产线冲压生产线2 2、焊装工艺、焊装工艺 焊装工艺是汽车制造中应用范围最广的工艺之一，但谈到汽车制造四大工艺中的焊接工艺，则通常是特指在汽车车身制造过程中将经冲压成型的汽车车身结构件和覆盖件，用焊接加工的方式将其组合成不可拆卸的具有完整功能的结构件或汽车白车身的加工工艺过程。在当今汽车制造公司的焊装车间，焊装生产线大多为柔性设计，且机械化、自动化程度通常都很高。焊焊装装生生产产线线3 3、涂装工艺、涂装工艺 对于轿车生产企业来说，涂装车间通常是自动化程度最高、生产环境要求最严格的场所。涂装生产设备多采用轻钢结构、全面封闭、强制性通风换气、自然光照及局部人工照明的采光方式。涂装工艺主要由前处理、电泳线、密封底涂线、中涂线、面涂线、精修线及其烘干系统等组成。全线工件输送系统多采用空中悬挂和地面滑橇相结合的机械化输送方式。电泳电泳输送输送喷防震隔热胶喷防震隔热胶喷面漆喷面漆4 4、总装工艺、总装工艺 总装是汽车制造过程中最后的一个工艺环节，对于当今的轿车生产厂家，总装线的采用柔性生产方式，以适应多车型、多品种的混流生产。汽车总装工艺包括物流、输送、装配、下线检测等多个生产环节。机械件装配机械件装配内饰件装配内饰件装配总装输送总装输送下线检测下线检测二、总成部件生产二、总成部件生产 汽车总成部件的生产所涉及的工艺内容多而复杂，为了便于阅读理解，常按照工艺特点将其分为毛坯制造、机械切削加工、少无切削加工、表面强化处理、复合材料加工等。1 1、毛坯制造、毛坯制造 毛坯制造中的铸、锻、焊三大工艺在机械制造行业常将其统称为金属材料的热加工，其工艺特点是通过加热的工艺手段将各种不同的金属材料转换成形状、尺寸符合后继工艺过程要求的零件毛坯。锻造锻造铸造铸造焊接焊接2 2、机械切削加工、机械切削加工 汽车中有大量高精度的功能件和运动部件，其中绝大多数需要通过机械切削加工的方法达到形状和尺寸的精度要求。汽车发动机和变速器零部件的加工是机械切削加工中最典型的代表。发发动动机机生生产产线线变速器生产线变速器生产线3 3、少无切削加工、少无切削加工 少无切削加工：机械制造过程中用精确成形方法制造零件的工艺。传统的机械制造工艺最终大多采用切削加工方法制造有尺寸、形状与位置精度要求的零件，生产过程中坯料质量的30左右变成了切屑。这不仅浪费大量的材料和能源，而且占用大量的机床和人力。采用精密成形工艺，工件不需要或只需要少量切削加工即可成为高精度的汽车零件，可大大节约材料、设备和人力。少无切削加工工艺包括精密锻造、冲压、精密铸造、粉末冶金、工程塑料的压塑和注塑等，其中注塑成型在汽车零部件制造中占有十分重要的地位。为了减轻汽车的重量、减低汽车整车成本，汽车上用到了大量的塑料件，如仪表台、车身内饰、汽车保险杠等。事实上，汽车上还有相当数量的总成部件（如储油罐、汽车空调系统等）主要由塑料制成。注塑生产线注塑生产线4、表面强化处理 表面强化处理有表面机械强化和热处理强化二种不同的类型，为了提高汽车零部件的使用寿命、实现汽车的轻量化，几乎所有的汽车零部件都需进行表面强化处理。喷喷丸丸与与喷喷砂砂处处理理热热处处理理5 5、复合材料加工、复合材料加工 为保证汽车有良好的乘坐舒适性，车内用到了大量的消音隔热件，如排气管隔热板、车顶隔热层、发动机隔音隔热层等。汽车上几乎所有的隔热隔音件都是用的复合材料，图1-15是某汽车隔热隔音件的压制生产线。图1-15 车用复合材料部件的生产线第二节第二节 汽车产业结构的演变与发展汽车产业结构的演变与发展 汽车产业在100多年的发展历程中，已经历了手工生产、大量生产、精益生产和现代生产等四个阶段。每一次生产阶段的更替，不仅带来了生产方式及生产工艺的大变革，而且还带来了产业结构的大调整。下面简要介绍汽车产业结构的演变过程。一、手工生产阶段的汽车产业结构一、手工生产阶段的汽车产业结构 在早期的手工生产阶段，由于汽车产品自身的不完善，且人们缺少制造汽车的成熟技术和生产经验，汽车的产量低、价格十分昂贵。因此那时的汽车只是富足家庭享用的奢侈品，普通老百姓无力问津。这便决定了汽车整车的制造只能是利用一些简陋的设备和工具，由少数具有机械加工技能的技术工人来完成全部零部件的加工和整车的装配。如1903年，在亨利福特创立的福特汽车公司里只有十余种简单的车床和钻床，公司的全部员工不足20人。尽管当时能够买得起汽车的家庭很少，而且汽车的各项性能都远不如现代的汽车好（噪声大、速度低、舒适性、安全性、操控性均较差），但人们普遍渴求拥有比传统交通工具的性能更优的汽车产品。这是促使汽车产业向大量生产方式转变的原动力。二、大量生产阶段的汽车产业结构二、大量生产阶段的汽车产业结构 二十世纪初，福特在伊利惠特尼发明汽车“标准化部件”的基础上发明的“汽车流水生产线”的建成，宣告汽车大批量生产阶段的开始。大量生产方式最重要的特点是单一车型的产量非常之大，福特的“T型车”、大众的“甲壳虫”，其累计产销量远超过了1000万辆。在汽车大量生产时代，国际性大型汽车制造公司（通常将其称为主机厂或整车厂）都下设若干多个汽车总成部件的专业配套厂。汽车整车及所有总成部件的设计开发、专业配套厂的生产装备及工艺设计统一掌握在汽车制造公司手里。汽车整车厂和各专业配套厂的生产线都是“刚性”的，一条生产线生产一种车型，每当要对汽车产品进行更新换代，都需要停产相当长的时间以对生产线进行改造。大量生产方式的突出优点是：在一个相对封闭的汽车生产环境下，各生产单元在一个相对较长的时期内只生产同一种或少数几种车型及与之配套的总成、部件。由于生产高度专业化，因此生产工艺在一定的时期内相对固定，生产组织比较简单，产品质量稳定且易于控制。汽车制造公司的主流生产设备是各种不同类型的组合机床。这种产业结构和生产模式在美国的汽车公司持续了近60年。三、精益生产阶段的汽车产业结构三、精益生产阶段的汽车产业结构 精益生产方式是日本丰田汽车公司于上个世纪50年代开始研究并逐步创立，于1961年在该公司全面推行。但“精益生产方式”的称谓却是美国学者D鲁斯在1990年发表的改变世界的机器一书中首次提出。精益生产方的支柱是准时化生产（Just in Time，简称“JIT”）和自动化（Jidoka）。“杜绝一切形式的浪费”是精益生产方是的核心。1 1、准时化生产、准时化生产 准时化生产是指仅在需要的时候，才为所需的地方按所需的数量和质量生产所需的产品。准时化生产大大缩短了生产周期，避免了各种浪费，消除了大量的库存，从而降低了财务和仓储费用。同时还避免了因需求变化所带来的大量旧型号产品的积压和贬值。准时化生产将销售商、制造商、供应商看成一个有机整体，采用看板管理方式作为联结三者的纽带。2 2、自动化、自动化 精益生产方式中的自动化是指一种自动异常检测控制系统，即：生产系统能够自动检测出不良品，一旦出现不良品便立即停止工作，从而阻止不良品的盲目生产。3 3、杜绝一切浪费、杜绝一切浪费 杜绝一切浪费是提高生产率最简单、最迅速，且不花钱的方法。精益生产方式告诉我们，过去在汽车制造公司的那些“正常的、必要的、不可避免的、甚至是看不出来”的浪费，其实是最可怕的和最大的浪费。在生产过程中，将前述所有的浪费都找出来，并逐步采取措施坚决地予以消除。精益生产方式的突出特点：柔性生产，实现高质量、多品种、多批次、高效率、高效益的生产；建立市场调查、产品开发、工艺设计、质量管理、生产协作、销售服务、人才培养等整套生产管理体系；充分利用精益生产方式“反应灵、变化快”的优势，鼓励全员参与技术革新和发明创造，及时将新技术的成果用于产品设计和生产工艺的改造。精益生产阶段，汽车产业结构的突出特点是逐步推行柔性生产线，以满足消费者个性化的要求。四、现代生产方式四、现代生产方式 自上个世纪80年代，追求“个性化”的消费者越来越多，汽车产业靠“单一产品打天下”的时代已成为历史。单一汽车产品的累计产销量能够达到100万辆者已是一种奇迹。汽车消费市场的这一重要变化使得“大量生产方式”所特有的“大而全”式的公司内部高度专业化协作生产的众多优点逐渐变成劣势。