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1、 机制专业导论论文题 目：汽车制造行业中的新技术 新工艺及大三大四专业选课 系 别：机械工程系专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 姓 名： 学 号： 完成日期：2013年4月18日 前言汽车与人们生活生产息息相关，汽车在人类社会中扮演着越来越重要重要的角色。随着汽车工业的高速发展和竞争的不断加剧，采用先进的设计理念、应用新材料及先进制造技术，降低生产成本、提高生产效率已经成为业内人士的共识。 而汽车制造中那些新技术新工艺往往是汽车行业变革的核心，引导着汽车行业一步一步地向前迈进，也推动了我们的汽车变得更加舒适智能。我想向大家介绍一些新技术（如：车身新技术、底盘新技术、车联网）以及新工艺（如
2、：汽车焊接新工艺、汽车液压成形工艺、JFE智能冲压成形技术）。如有不对之处，望读者予以指出。目 录1. 前言 22. 汽车制造中的新技术 43. 2.1汽车车身新技术 42.1.1车身新材料 4 2.1.2车身新结构 62.1.3接缝接合新技术 82.2底盘新技术 92.2.1悬架新技术 102.2.2 汽车转向控制新技术 102.3车联网开启交通新时代 113 汽车制造中的新工艺 123.1汽车焊接新工艺 123.2汽车液压成形工艺 143.3 JFE智能冲压成形技术 154.我的大学三、四年级选课 152.0汽车制造中的新技术 2.1汽车车身新技术2.1.1车身新材料1)钢钢料无疑是最为常
3、用的材料。采用各种新型的钢合金使用在各自需要的方位处。a）深冲成形钢，深冲成形钢没有特别的强度要求。但这种结构钢件由于它的几何形状复杂，要求它的成形度很高，就不可能使用高强度的钢。顶棚的外板就是实例。顶棚成形量相对来讲不是很大，好像看来适于使用高强度的钢。但顶棚边角是成形的关键部位。（看图1）。在车身制造中使用普通方法和工装可以很容易对这种材料进行焊接。还有一些件使用这种材料，例如，车底板和行李厢底板。图1 E60 车顶棚外板b）IF类钢对于非常复杂造型的零部件，不但要求深冲也需要拉延，有不同的冲延深度，就要使用这种IF类的材料。这种类型的钢的结构是晶格无间隙，是在铁素体的中间晶格内没有了碳和
4、氮的原子，这就使这种合金钢表现出非常低的碳和氮的含量，表现了非常好的成形能力和可焊性。这种钢典型使用是在深冲拉延件，它的冲延深度有时不是完全一样的，汽车侧面框架。如图2。图2 侧面框架c）各向同性的钢料大多数使用拉延法制成的成形的构件的钢材都是各向同性的材料，在深冲的各个方位上的厚度减少量是它的判断标准。这种钢不是在其宽度上流变，而是在其厚度上。这种钢的加工方法普通，可以焊接和钎焊。例如，在车身上的C柱加强件就是有这种钢制造的。图3 C柱的加强件d）烘烤硬化BH钢很难成形的构件，在制造过程中还应该能够提高强度的时候就常常使用这种BH型钢材。除了在冷作过程中提高强度以外，这种钢料在车身通过油漆的
5、烘干炉的流程里面，在20分钟和170度的温度下，可以提高强度大约40N/mm2。通过在合金成分内加上磷以及使碳成分老化来实施这种效果。BH钢本身的屈服限是180-300N/mm2,，最大抗拉强度是500N/mm2，A80拉伸延伸率为30。图4 : E60 车门外面板2) 铝a）铝镁合金对于不是外面板的复杂冲压板件来讲，使用铝镁合金制造。调整合金内的镁含量的多少，Al-Mg铝镁合金可具有非常好的成形特性。但在深冲成形后在外表面上可看见像火烧的点痕和细的条纹，只使用在承受一般载荷的结构件。铝镁合金主要使用范围是车内部件，例如，汽车的正面内壁板或是支撑件。2.1.2车身新结构宝马E60车身结构是车身
6、前部使用了“减重型铝质前车”，在大批量生产时候就混合使用了钢铝材料。图5 E60白车身 (图内黄色代表钢材料，兰色代表铝材料)白车身由下面几部分组成：车身前部（GRAV），车身侧面框架和顶棚，侧面板前部，车身底部，车身后部，“减重型铝质前车”GRAV1）车身前部（GRAV）GRAV的主要优点是前部车身的重量减轻；车桥的负荷分批和车的行驶特性进一步优化。 1.弹簧减震支座 2.发动机架 3.支架正面板 4.连接板外 5.横梁正面板 6.正面板 7.A 柱内支板图 6 E60GRV结构2）车身侧面框架和顶棚，A柱加固板在A柱内，在上面和下面有两块水平加固板。它提高了车在碰撞时的强度。1 上板， 2
7、 下板图7 A柱内的加固板车架空心腔内加固板在侧面骨架空腔内和以前一样安放涨压空腔加固板（成形件）。在E60 车内有22块这样的板块，它降低了车的内部噪声。这些空腔和鼓的道理是一样的，如果空腔的空间越小的话，它从内部发射出的的噪声就越小。1.A柱外涨压空腔加固板 2.门槛前方外侧涨压空腔加固板 3.B柱外涨压空腔加固板4.门槛后部涨压空腔加固板 5.C柱外下方的涨压空腔加固板 6.C柱外涨压空腔加固板图 8 空心腔内加固板1 A柱内部涨压空腔加固板 2 门槛前方内部涨压空腔加固板3 B柱内部涨压空腔加固板 4 门槛后部涨压空腔加固板图 9 空心腔内加固板2.1.3接缝接合新技术在宝马E60车身
8、钢件区里面使用了各种接缝接合方法，例如Mag式焊接方法, Mig式钎焊接合, 激光焊接，点焊接合以及卷边接合。在车身的铝件区和钢铝过渡区，大多数是采用冲铆接合和焊贴接合方法。另外在车身前面的铝件区由于它的电磁性能也使用MIG惰性气体保护焊。在铝制的外部面板的构件使用卷边和全压边的接合方法。1）钢件接合技术a)点焊粘贴接合点焊粘贴接合有三个明显优点。首先，由于接合方式是面接触受力状况改善，使车身的刚度提高；刚度的提高也改善了车身降低噪声的效果；整个表面的粘合和密封的效果的改善，提高了防腐的能力。使用的粘合材料是1K环氧化物粘合剂，这种粘合剂的优点在于有很高的机械强度，而且可以实施自动化的工艺操作
9、。b)MIG钎焊MIG钎焊，即这种惰性气体保护焊和一般焊接的区别在于，使用的材料是青铜焊丝，它和要粘焊的基底材料不互熔，但却有非常高的粘合强度，有时甚至能够高于基底材料的强度。由于使用的温度较低，对锌覆盖层的影响小一些。由于钎焊料和基底材料之间的不同的电化学电位，在粘焊的部位内有良好的防止腐蚀的能力。2)铝件接合技术冲铆拼合技术是纯正的机械加工方法，过程里面没有加热。要拼合的构件采用冲铆接合。这种方法不需要预先钻孔。在冲铆过程中冲铆的两个平面都要露出来以便加工。在E60车身上面采用半孔铆接。把冲铆件放入冲压工装内，把铆钉冲进上面板件内，把下面件的铆钉头铆死。为了防止腐蚀，铆钉表明也要专门的覆盖
10、护层。1.冲头 2.固定台 3.冲铆件 4.接合件 5.铆钉A.和固定台一起夹紧 B.打进冲头 C.打穿上件 D.空间封闭 E.拉回冲头图. 38:冲铆过程鉴于车前面的铝制部件都是使用冲铆拼合的方法彼此连接的，在车前面内部的电导参数要给明，这和焊接的参数不一样，特别是对于快速老化的连接方位更是重要。前车的所有的部件彼此之间连接处都要用Mig的短焊缝连接一下，这种焊缝被称之为防电磁的EMV焊缝。3)钢件和铝件的接合技术钢和铝之间会形成电解，会使铝件损伤。所以在钢件和铝件的接合的时候一定要注意在缝隙内有没有电解质。在E60 车身钢件和铝件的连接处采用拼贴和冲铆相接合方法。这时粘合剂不但起着密封的作
11、用，也起着对接合方位的增强强度的作用。使用的粘合剂是1K环氧基的粘合材料。这种粘合剂的优点是高强度，可以方便使用自动化的工艺过程。 2.2底盘新技术越来越多的新电子控制设备被应用于汽车上。其中许多新的底盘控制技术设备在汽车的安全性、动力性、操作稳定性等方面起着重要的作用。在汽车底盘中采用的新技术主要有主动悬架、四轮转向、四轮驱动、防抱死制动、牵引控制等。2.2.1悬架新技术（1） 主动悬架阻尼器控制系统（ADC）ADC（有时也称为连续性阻尼控制系统CDC）由电子控制单元、CAN、4个车轮垂直加速度传感器、4个车身垂直加速度传感器和4个阻尼器比例阀组成。根据汽车的运动状况及传感器信号，电子控制单
12、元计算出每个车轮悬架阻尼器的最优阻尼系数，然后对阻尼器比例阀进行相应的调节，自动调整车高，抑制车辆的变化等，使汽车的悬架系统能提供更好的汽车舒适性、安全性和稳定性。为此，让汽车车轮的动载振幅和车身垂直加速度尽可能小。（2）主动横向稳定器（ARC）当汽车进行弯道行驶时，离心力会对汽车车身产生一个侧倾力矩。主动侧倾稳定杆有两种不同的结构形式：一种是将被动侧倾稳定杆从中间分开，通过一个旋转马达把稳定杆的左右两部分连接起来。旋转马达能让左右两部分进行相对转动，旋转马达的转矩可以调节。另一种是在被动稳定杆的一端安装一个差动液压缸机构。差动液压缸机构一端与稳定杆连接，另一端与同车轮的横向摆臂连接，差动液压
13、缸机构两端的距离可以调节。主动横向稳定器示意图如图23所示。图23、主动横向稳定器示意图ARC的工作原理是主动让稳定杆的左右两端作垂直方向的相对位移，平衡车身的侧倾力矩，使车身的侧倾角接近零，提高了舒适性。由于汽车前后两个主动稳定杆可以调节车身的侧倾力矩的分配比例，从而可调节汽车的动力特性，提高了汽车安全性和机动性。2.2.2汽车转向控制技术（1） 后轮转向系统（RWS）RWS能主动让汽车两后轮的横拉杆相对于车身作侧向运动，使两后轮产生一转向角。RWS是由电子控制单元、传感器和执行机构等组成。其执行机构有整体式和分离式两种。整体式是指汽车两后轮的横拉杆由同一个执行机构调节；而分离式则指汽车两后
14、轮的横拉杆由两个不同执行机构来调节。对于整体式RWS执行机构，用一个横拉杆位移传感器就能确定两后轮的转向角。但分离式RWS执行机构需要至少两个位移传感器。由于分离式RWS执行机构的元件多，两后轮的控制和协调比较复杂，现在研发更多的是整体式RWS执行机构。整体式RWS执行机构又分液压式和机电式两种。图22、机电式RWS执行机构（2） ESP（或者ESP plus）由于ESP系统在对轿车的行驶状态进行干涉时，只是通过对单个车轮施加制动来调节轿车的行驶稳定性。这时由脉冲制动力引起的轿车振动，乘员能够感觉到。ESP能够识别转向轮与地面之间的附着系数。如果汽车在路面两侧附着系数不同的对开路面上制动时，它朝着路面附着系数较大的一侧转动的趋势，即出现所谓的“制动器拉动”现象，在这种情况下，ESP能够通过转向轮朝路面附着系数较小的一侧作些适当的转向转动，以平衡“制动器拉动”的趋势。2.3 车联网开启交通新时代如今，在我国多数大中城市里，拥挤的交通已令人们感到疲惫不堪，不断增长的交通事故给人们的生命安全带来威胁。如果我们可以利用每天上下班途中的时间做任何喜欢的事情，并且每天可以多陪伴家人15分钟；如果每个家庭可以增
