汽车制造业的发展

汽车制造业的发展（精选8篇）

1.汽车制造业的发展 篇一

汽车再制造工程的发展与展望

介绍了汽车再制造工程的内涵,表明开展再制造工程在我国是贯彻科学发展观、构建循环经济、实现可持续发展战略的重要途径.对比了我同与国外的`汽车再制造发展情况,分析了我国汽车再制造面临的机遇与存在的问题.并对我国汽车再制造工程的发展作出了展望.

作 者：李健 侯献军 LI Jian HOU Xian-jun  作者单位：武汉理工大学,汽车工程学院,武汉,430070 刊 名：汽车科技 英文刊名：AUTOMOBILE SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号：U466 关键词：汽车   再制造工程   发展   展望  

2.汽车制造业的发展 篇二

如同其他机械行业, 几何量在汽车制造业产品生产过程的众多受控质量参数中所占比例最大, 几乎达到70%～80%, 本文以几何测量为例, 阐述检测技术伴随我国汽车制造工艺水平提升的发展轨迹。

第1阶段, 20世纪80年代中期及之前生产线上的检测手段是少量用于工件终检的通用量具和专用量规 (通止规) , 辅以配置在个别工位上的浮标式气动量仪和机械式检具。此外, 一般在企业的计量室中, 所配置的诸如万工显之类的传统仪器承担了一些检验工作量。

第2阶段, 机械式读数检具, 专用量规和单管/多管气、电量仪, 再辅以位于生产线终端的少量电感式综合检验机构成了工序间检测手段的主体。与此同时, 企业开始在计 (测) 量室配备坐标测量机, 提升了测量能力。统计过程控制 (SPC) 作为一个新概念在这时进入了中国业界, 并率先由北京吉普通过成立SPC小组尝试贯彻。但客观地说, 受到经验、硬件和认识上的种种制约, SPC主要还是停留在形式上。

第3阶段, 20世纪90年代中后期, 虽然专用止通量规还稳固地占有一席之地, 但工序间检测手段的主体已是机械式读数检具、单管/多管电子柱量仪和占一定比例的带有数据处理功能控制器的电感式 (气电式) 综合检具, 而多参数半自动和自动检验机的数量也更多, 较之第1阶段的配置更为完善。由于控制电箱还兼备一些统计分析功能, 因此能方便、快捷地获取生产线的各项统计指标, 包括反映过程能力的Cp、Cpk, 以了解各相关工序的运行水平。也有一些企业采用这样的方式:利用控制电箱保存的实测数据, 下载后借助专用统计分析软件求得反映工序运行质量的评定参数。

第4阶段, 21世纪第一个10年的中期, 呈现在人们面前的是与所采用的先进制造技术相匹配的、特点更为鲜明的检测技术, 较好地适应了当今制造业的信息化、柔性化和产品可溯源性的需求。

(1) 工序间检测的智能化模式

除必不可少的专用量规外, 所有专用检测器具包括较简单的手持式电子量规 (卡规、塞规、环规等) 的输出信号都进入了具有统计分析功能的计算机辅助测量仪, 组成了生产现场的实时监控系统, 图1所示是一个实例。测量台上除一些专用量规外, 所有检测结果都输入旁侧的计算机辅助测量仪。后者作为一类通用性很强的产品, 同时具有为适应综合检测而必须具备的数据处理功能和进行实时监控所需具备的统计分析功能。对某一项或几项被测参数, 可通过预置的方式进行统计分析, 给出评价工序运行状态的质量信息。在屏幕上不但能显示实测值, 而且能反映经数据处理后的各种统计量及有关的曲线、图形。通过切换画面可方便、迅速地获取丰富的信息。更有一些企业, 已实现了利用数据网络把信息送至车间, 甚至企业的质量控制中心。为在更大范围内实现选择面宽、功能丰富的质量管理、生产过程控制, 德国Q-DAS公司推出了商品化软件, 它除了具备对生产过程的监控、统计分析能力外, 还拥有对测量系统、制造设备和产品的评价功能。

(2) 机器视觉系统的应用

在自动识别和检测两个方面, 采用工件识别技术和机器视觉系统, 为多品种、柔性化的混线生产模式创造了条件。如为了在一条线上同时生产多种发动机的凸轮轴, 采取在二档轴颈间制作环带标志的方法, 不同的环带数和位置代表了各种类型的凸轮轴, 工件在进入某道工序之前, 线上所设置的光电视觉传感器将通过读取上述标志正确地对工件进行识别, 然后发出相应的控制信号, 用以执行不同的工作程序以进行相应的作业。机器视觉系统对工件的识别见图2。

为有效地实现产品的可追溯性, 企业采取了在重要零部件上打二维码的方式, 所包含的件号、批次和一些重要的质量信息在经过读数头识别、采集送至中央监控室的服务器后, 再结合各总成和整车上的条形码, 一旦有需要, 就可方便地查询, 可以迅速、准确地进行有针对性的质量追溯。而通过读数头对二维码的解读, 正是利用了机器视觉的图像识别功能。此外, 通过读取工件上的二维码, 依据其中的相关信息, 还可以有效地控制生产过程。例如, 轴瓦压入发动机气缸体轴承座是采用了选择装配方式, 即两者都按测量结果进行分组后再一一对应地进行压装。为了提高生产效率和杜绝错装现象, 在成品气缸体上所打的二维码中即包含了组别信息, 设置在装配线上的读数头通过自动读码和信息处理发出控制信号, 工人即可据此首先探测气缸体上缘 (准确到位的标志) 是否已到位, 然后对活塞的有无、活塞位置的正确性、活塞顶部表面的标识和字符与安装的气缸体是否一致作出判断。整个检测过程全部自动完成, 只是在出现装配错误、发出报警时才由人工干预。

利用CCD电荷耦合器件和图像处理系统, 通过采取反射方式进行诸如工件表面缺陷、连杆大头结合面破口缺损等的探测, 这一技术现也已在企业获得了成功的应用, 解决了企业中用人工目检法完全无法处理的工艺标准中的定量评定问题。

(3) 坐标测量机 (CMM) 应用范围和水平不断提高

2000年以来国内汽车发动机业界坐标测量机逐年增加的情况见图3。从图3中可清楚地看出, 除2008至2010年, 增长量有所下降外, 其他大多数年份基本都呈快速增长趋势, 验证了CMM应用范围的不断扩大。

CMM已成为移入现场的生产测量室的主体, 有的还连入生产线成为工艺过程的一部分, 直接用于在线检测。在确保精度指标的同时, 更强调其高速度、很好的柔性、很强的数据处理和适应现场环境的能力。另外, 制造厂商在注意机型和软件开发、改进的同时, 对CMM辅助设施也一样关注。事实证明, 后者对发挥坐标测量机的效能关系极大。著名的德国Leitz公司近年研制的一体化工件输送、装夹、定位系统就是典型的事例。输送小车、滑台、专用夹具成为一体, 能与测量机的工作台实现无缝对接, 在夹具上准确装夹、定位的工件由滑台送入CMM, 即可实现测量。大大节省了辅助时间, 提高了功效。图4中显示的测量机器人Sirio688的效率很高, 通过上、下料系统, 大大缩短了装夹工件的辅助时间, 尤其是减少了变换不同工件时的时间, 进一步体现了Sirio机器人作为动力总成“检测机器人”的高效率。

2 数字化检测技术与光学测量手段的发展

1995年年中, 伴随上海大众新车型“桑塔纳2000”的下线, 国内诞生了第一个装备了先进的大型坐标测量机的车身测量室。由于当时产品型面的表达还未采用CAD数模, 故CMM执行的仍是坐标测量。自上世纪90年代末到本世纪初起, 以覆盖件、车身测量为切入点, 数字化检测技术在国内汽车制造业有了快速的发展, 由此也极大地带动了其他类型工件的测量水平提升和便捷的测量软件的应用。坐标测量机逐渐成为生产测量室的主体, 并越来越多地进入车间现场, 极大地提升了企业的质量监控能力。

数字化检测过程见图5。从图5可见, 由工件的CAD数模能进行脱机编程, 然后经在机的程序调试和优化, 即可传递给位于现场或生产测量室里的坐标测量机, 后者据此对包括车身在内的工件进行检测。形成反映检测结果的报告并不一定需要打印, 完全可以通过网络发送, 任何需要获知这方面信息的人员都可以从自已的网络终端了解上述检测结果。坐标测量机逐渐成为生产测量室的主体, 并越来越多地进入车间现场, 这在本世纪初已成为一种趋势, 并极大地提升了企业的质量监控能力。

汽车产量与行业内坐标测量机销量的对比见图6。从图6中可以清楚地看出, 随着产量的增加, 测量机的销量也同步上升。将图6与图3做个比较即可发现, 在销出的测量机中, 发动机业界虽然占了高端品种中的极大部分, 但总体上进入零部件厂、整车厂的数量也随着汽车产量的增加而上升, 表明坐标测量机的应用已日趋普遍。

另一个发展趋势是采用一种以结构光学三维传感器为基础的高效“检测站”, 其具有突出的、无可替代的优越性, 被国内汽车企业越来越多地接受, 且在多个领域获得实际应用。汽车车身及其覆盖件 (焊接件、冲压件等) 大多数呈自由曲面状, 自20世纪90年代中、后期起, 为了提高测量效率, 尤其是为了强化对生产过程的监控, 利用先进的光学测量系统, 在车间现场实施在线检测的方式已越来越多地进入现代汽车业。被测工件首先由传输装置自动送入生产线上的测量工位, 定位传感器将工件的真实位置送入计算机控制系统中, 后者根据已编制好的测量程序, 自动控制安装在框架上众多光学三维传感器中的每一个, 对工件上的各关键部位进行检测。一般固定的传感器数量为10～30个左右, 完成测量仅需40 s左右, 效率很高。

另一种测量机器人则是激光传感器和机器视觉相结合的产物。测量部分位于机器人的顶端, 包括激光传感器和CCD图像摄取装置。对工件表面的检测采用三角测量法, 由半导体激光器发出的光经过聚焦照射在被测物的表面, 其反射光通过成像透镜, 成像于图像摄取装置的CCD面阵上, 据此对工件表面进行测量。

近几年来, 先进的手持式白光测量装置可以按照汽车厂的质量控制要求为其提供“一站式”的解决方案, 见图7。也就在这几年, 国内汽车行业中部分具有较高制造技术水平的企业开始把非接触光学测量用于机械加工的在线检测。这类仪器由红外光源、CCD感光单元和图像处理装置组成, 特别适合多品种混线生产、一次需检测大量参数及要求工件上的一些细部精确测量等场合。目前, 非接触光学测量较多地用于曲轴、凸轮轴和传动轴等零件, 其效率、精度均不低于传统的接触式电感测量, 而在对某些部位的检测能力上远远超过接触式电感测量。

3 柔性、通用测量模式的发展和强化

激烈的市场竞争和消费模式的转变, 使汽车制造业逐渐从单一品种的大批量生产方式过渡到多品种的中、小批量生产方式, 而伴随着生产工艺与装备的柔性化, 发展和强化更通用、更为柔性的测量技术则成为一种趋势。

(1) 用于在线测量的柔性检具

虽然专用检验夹具的柔性化在多年前国内外都已有厂商尝试实践, 也有过一些相关产品, 但由于种种原因, 真正用于生产实际的并不多, 而这种情况近年来有了较大的改变, 并日趋加快。不久前, 一家由留学归国人员创办的“新百利”公司推出的已获得专利技术的柔性检具得到了行业的关注, 尤其是基于可调工装和接触式、非接触式传感器的半/自动柔性检具。这类器具多数用于批量生产中的带有自由曲面的工件, 如冲压件、玻璃等。从图8传统检具的示意图可以看出, 它相当于一个比较模板, 必须位于同一基准, 这一特点决定了它与产品之间的对立性和设计、制作的复杂性。在品种较多的情况下, 不但投入大、准备周期长, 存放区域也会很大, 事实上已成为现代多品种生产方式下的一个瓶颈。而当采用“新百利”柔性检具时, 参考型面不再是图8中的实体比较模板, 乃是被测型面的CAD理论值。在由可调工装组成的检具本体上, 可以配置接触式或非接触式传感器, 也可以选用关节臂式测量仪 (又称“便携式坐标测量机”) 。图9是带非接触式传感器的柔性检具, 此时安装在固定架上的是非接触式的光学测头。在实际测量时, 检测单元 (不论哪一类) 对被测工件进行测量后获得的数据将与存在计算机内的理论值或CAD数模进行比较, 根据得到的误差作出判断。由于采用这种柔性测量技术时, 检具仅需将被测零件固定在精度要求不高的工装上, 并不需要高精度的型面、定位孔, 不用再对传统检具的精确型面进行校准, 因此在极大地提高适用性、灵活性的同时, 也大大降低了成本, 缩短了新产品的生产准备周期。

(2) 坐标测量技术在机械加工工序检测中的应用

在机械加工工序检测中, 坐标测量技术的应用日益扩大。在这方面, 多家知名测量机生产厂商, 如FARO、Hexagon和Zeiss等, 都发挥了很大的作用。关节臂测量机除了在覆盖件检测中应用外, 还能用于机械加工在线检测领域。众所周知, 如FARO公司生产的便携式坐标测量机, 之前大多用在整车、覆盖件和大型工装夹具的现场检测, 前述配合“新百利”公司的柔性检具即为实例。然而, 柔性检具用于精度较高的机械加工零件, 尤其是复杂的箱体类零件就较少。但也正因为新产品变化的速度不断加快, 而传统的专用检具不仅复杂、制作成本高且周期长, 而且越来越难以适应企业的需要。FARO所开发的小型、高精度、多功能的测量机就较好地满足了这样一种需求。图10a是以FARO关节臂式测量机为主体的柔性检具, 图10b是一台用于箱体类零件检测的专用检具。

3.汽车制造业的发展 篇三

【关键词】车身制造；现状；发展趋势

随着人民生活水平的不断提高，汽车的逐渐趋于普及，汽车工业得到了飞速发展，同时也推动了汽车制造水平的不断提高。最近几年以来，大量的工业机器人装备被引入我国汽车制造业中，这种生产线自动化的实现，是制造技术的大幅度提升，也是汽车质量提升的动力源。

一、汽车车身制造技术的现状

随着改革开放的不断深入，我国的经济实力有了很大提高，科技创新能力也有了长足发展，涌现出一大批汽车制造企业，如吉利、奇瑞、比亚迪、东风、长城、北汽、长安等，其产品在国内市场的销量逐渐提高。我国已经成为世界汽车生产第一大国。随着汽车的普及，人们对汽车的质量要求也越来越细致，为满足日益提高的需求，汽车制造业加强制造技术的研发，加快对制造技术的改造，增强人员素质培养。汽车车身制造作为汽车整车的重要部分，车身的个性化设计、多样化设计在逐渐成为汽车制造中的主导。目前，车身制造成本在整车的制造成本中比重较高，一般货车的车身质量所占的比例最少约16%，上限大约在30%；轿车和客车的车身质量所占的比例最少约40%，上限大约在60%。在实际制造中，有的可能还会稍高于上限。所以，仍然迫切需要车身制造寻找更加节约材料成本，提高美观和工作性能的创新技术。车身的改变促进汽车的更新，其生产能力的提高决定着汽车整车的生产能力，因此，在我国汽车行业中，只有通过最新制造技术的研发和应用，降低车身制造成本，才能在汽车制造业中立于不败之地。

二、汽车车身制造技术的特点

汽车车身制造包含汽车从设计、冲压、压铸、零部件制造工艺和焊接到工厂的物流，以及技术的创新研发等多个方面。汽车车身制造的冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和总装工艺并称为四大工艺技术。汽车车身制造技术涉及多个学科的知识，主要具有实用性、集成性和系统性的特点。（1）实用性。车身制造技术的发展是以满足人们对汽车的美观、个性化以及多样化等方面的要求为基础的，因此车身制造技术首先必须是一种实用技术，通过实用技术的提高，可以让汽车制造企业快速适应市场需求，提高市场竞争力，进而带动整个汽车制造业的发展，最终国家的综合实力也将得到进一步提高。（2）集成性。汽车车身制造涉及电子、机械、材料管理和信息等多个学科，而且随着制造技术的不断发展，各学科之间的界限已经淡化或者消失，专业之间已经相互渗透，技术的集成化已经成为一大特点，有利于推动车身制造的技术、质量的多方面的提升。（3）系统性。汽车车身制造在整车制造中不是独立存在的，它关系着整个汽车制造的多个内容，涉及了汽车产品的设计、生产过程中应用的设备、加工制造、销售维修等，是一项系统工程。其技术水平直接影响制造生产过程中信息的生成、采集、传递以及反馈、调整、物质流、能量流。

三、汽车车身制造技术的发展趋势

（1）数字化管理。汽车车身制造技术的信息化发展，主要是数字化系统的提升，目前，随着数字化工厂、CIMS概念的深入，人们已经应用了CAX（CAD，CAPP，CAE，CAM）系统、PDM系统、MPII系统、ERP系统等，对产品进行数字化的设计和仿真，自动加工，物流、资金、人力等数字化的管理。（2）智能化系统。工业机器人在汽车制造业的应用，使汽车制造技术得到了迅猛发展，制造过程中智能化系统也得到了广泛提升和应用，解决了汽车制造系统中存在的多个问题，将人工智能、模糊控制、计算机技术、管理科学等多种先进技术和科学的方法融合，其适应性非常强，友好性特别高。（3）虚拟化制造。通过虚拟设计、虚拟装配、虚拟加工，在计算机内完成汽车制造过程的仿真研发，发现问题，创新技术，有效降低了汽车成本，缩短了新产品的研发周期，产品的竞争力得到有效增强。（4）绿色化环保。随着全球环境的恶化，绿色环保制造观念也渗透到汽车制造业中，如何在保证产品的质量、成本、功能的情况下，减少污染，降低能量消耗，已经成为每一个汽车制造企业努力探索的方向。

综上所述，汽车车身制造技术的飞速发展，必须结合国情，协同集成、自主创新，共同努力，推动我国从汽车制造大国向汽车制造强国进军。

参考文献

[1]许瑞麟，朱品朝，于成哉，熊万里.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机.2011，40（5）：1～18

[2]虞耀君，马明亮，丁志华.汽车模具先进制造技术现状与行业发展趋势[J].制造技术与机床.2010（5）：1～3

[3]李克强.汽车技术的发展动向及我国的对策[J].汽车工程.2009，31（11）：1～12

4.汽车制造业的发展 篇四

摘要：2010年2月25日,国家发改委、国家工商管理总局联合印发<关于启用并加强汽车零部件再制造产品标志管理与保护的通知>.<通知>指出:汽车零部件再制造产品应在产品外观明显标注标志,对由于尺寸等原因无法标注的产品,应在产品包装和产品说明书中标注.标志仅表明该产品为再制造产品.标志在国家发展改革委确定的包括整车、零部件再制造试点企业等14家企业中率先使用.汽车零部件再制造试点结束后,将在全国推广使用.作 者：云清  作者单位： 期 刊：商用汽车   Journal：COMMERCIAL VEHICLE 年，卷(期)：2010, “”(4) 分类号： 

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5.汽车车身制造焊钳的设计研究 篇五

汽车车身制造焊钳的设计研究

针对汽车车身结构特点,介绍了用于焊接汽车车身的各种焊钳(如,长臂X型焊钳、中长臂X型焊钳、短臂X型焊钳,以及C型焊钳)的结构特点,并通过实例图片详细说明了它们应用于不同的车身结构.

作 者：唐海勇 TANG Hai-yong  作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西,柳州,545007 刊 名：企业科技与发展 英文刊名：ENTERPRISE SCIENCE AND TECHNOLOGY & DEVELOPMENT 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：U462.21 关键词：车身结构   焊接   X型焊钳   C型焊钳  

6.汽车制造中的先进安全技术 篇六

汽车制造中的先进安全技术

对于中国的汽车行业来说,是经历了大喜大悲的一年.年初,中国的汽车行业延续了高增长的.神话,201季度,汽车销量增速高达21.4%.但从年2季度开始,月度销量增速显著回落,8月份则出现42个月以来的首次同比负增长,11月份销量更是同比下滑14.6%.

作 者： 作者单位： 刊 名：自动化博览 英文刊名：AUTOMATION PANORAMA 年，卷(期)： 26(2) 分类号：U4 关键词： 

7.汽车制造技术发展研究(一) 篇七

中国是当今世界上最大的铸件生产国家, 2004年总产量2 242万t, 连续5年世界第一, 约占世界总产量的28.1%。这几年汽车行业对铸造业的要求越来越高, 即高的机械性能、薄的壁厚、轻的质量、小的体积、精的尺寸、美的外观、优良的切削性能, 因此铸造业的发展很快。

(1) 静压造型技术

静压造型技术有以下优点:铸型轮廓清晰, 表面硬度高且均匀, 拔模斜度小, 型板利用率高, 工艺装备磨损小, 铸型表面粗糙度低, 铸型型废率低。因此, 这种技术是目前最新、最先进的造型工艺, 并已成为当今的主流紧实工艺。我国几大汽车厂都己采用此技术代替冲击造型技术。

(2) 制芯技术的发展趋势

汽车铸造有3种制芯工艺:热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯。冷芯盒制芯有2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, 热芯盒制芯在减少。

(3) 铸铁熔炼技术

铸铁熔炼技术有2种主要方式:一是采用大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺;二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视, 该技术日益成熟, 其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出, 是今后发展的方向。见图1。

铸铁孕育多用带光电控制的随流孕育机。新开发出的喂丝球化方法及其与现代化检测技术相结合的SINTER CAST工艺是铸铁球化及蠕化处理的一种很有优势的工艺, 应用者日益增多。

国外金属炉料经过破碎、净化、称量后使用, 大大提高熔化效率和铁水质量。国内的天津丰田、天津勤美达、苏州勤美达等铸造厂已采用此工艺。

(4) 铝合金气缸体、气缸盖压铸成形技术

铝合金气缸体、气缸盖压铸成形的核心技术是提高净化、精炼、细化、变质等材质质量控制, 使得铝铸件质量达到一致性和稳定性。丰田汽车希望在近2年将铝制气缸体由现在的35%提高到50%。日产汽车计划在2010年前, 70%的汽油机轿车的气缸体采用铝制材料, 近100%的气缸盖及变速器壳体采用铝制材料。东风本田发动机公司、东风日产发动机分公司铝压铸车间, 采用2 500 t压铸机生产铝气缸体, 实现了国产化。

铝气缸盖成形工艺主要有2种:一是以欧美为代表的重力铸造成型工艺, 上海皮尔博格、南京泰克西等公司, 选用意大利法塔公司重力铸造机生产铝气缸盖;二是以日韩为代表的低压铸造成型工艺, 东风日产发动机分公司铝压铸车间、广东肇庆铸造公司、天津丰田铸造公司, 选用日本新东等公司低压铸造机生产铝气缸盖。

(5) 镁合金成型技术

镁合金是汽车减轻质量的理想材料, 镁合金压铸件可以代替一些复杂的结构件。如仪表板骨架由几十个件经冲压、焊接而成, 质量约10 kg, 若改为镁合金压铸件, 质量仅为4 kg。欧、美国家镁合金压铸件产量以每年25%的速度增长。东风汽车和一汽铸造公司正在开发承担国家科技部的重点科技攻关项目, 如变速器壳、齿轮室罩盖、气门室罩盖、转向盘骨架等已是镁合金压铸件。上海乾通汽车附件有限公司已生产出轿车镁合金变速器外壳压铸件。

(6) 半固态压铸成型技术

半固态技术发源于美国, 因此在美国这一技术已经基本成熟, 处于全球领先地位, 被称之为21世纪最有前途的材料成形加工工艺。我国半固态金属加工技术起步较晚, 始于20世纪70年代后期。目前, 半固态金属成型技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形, 对高熔点黑色金属的应用较少, 这是今后研究的方向。

(7) 薄壁高强度灰铸铁件技术

大功率柴油机气缸体要求硬度为170～228HBS、气缸盖要求硬度为179～235HBS。灰铸铁的材质牌号还在不断提高, HT300已用于气缸体、气缸盖的生产, 有的产品可能要达到HT350。国内汽车铸造厂在材料工艺、熔炼工艺、造型制芯工艺、模具制造工艺、检测技术等方面作了大量工作, 并将这些技术应用在轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖等铸件上, 但废品率较高。

(8) 蠕墨铸铁技术

蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度, 和灰铸铁类似的防振、导热能力及铸造性能, 有好的塑性和耐热疲劳性能, 可以解决大功率发动机气缸盖的热疲劳裂纹问题。欧宝公司的研究表明, 同样功率的发动机气缸体如果采用蠕铁, 壁厚可以由原来的7 mm减为3 mm, 铸件质量可减轻25%。蠕墨铸铁的蠕化处理范围很窄, 核心技术是采用合适的生产技术与相应的蠕化剂。东风汽车公司铸造厂, 已批量生产蠕墨铸铁排气管、变速器壳体。一汽的无锡柴油机分公司已大批量生产蠕铁气缸盖。上海圣德曼铸造有限公司为上海大众生产中硅钼蠕铁排气管。

(9) 球墨铸铁技术

由于球墨铸铁具有高强度、高韧性和低价格, 所以在汽车市场上仍有很大发展。球铁主要有四类产品。一是铸态珠光体、高强度 (QT700-2、QT740-3) 的载货车和轿车曲轴;铸态铁素体、高伸长率 (QT400-18、QT440-10) 的汽车排气管和桥壳底盘类铸件。二是保安类铸件, 铸态生产轿车转向节的材质技术条件十分严格, 铸件要求零缺陷, 100%的无损检测。三是耐热球铁件, 高硅钼、中硅钼、高镍球铁, 该材质生产的排气管件, 有很好的抗高温性能。四是奥贝球铁, 该材质特有的性能成为铸造业的焦点, 这是一种很有开发应用潜力的材料, 主要用于生产曲轴、齿轮、拖钩等产品。

(10) 绿色铸造技术

铸造行业要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料。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。先进工艺国家废砂排放量降到10%以下, 旧砂的再生利用技术在欧洲、日本等地区得到广泛应用。哈尔滨东安汽车发动机公司已引进意大利的热法再生设备。一汽铸造公司已引进日本技术, 热法再生和机械再生结合, 处理芯砂和型、芯砂的混合砂。

(11) 我国汽车铸造业面临的问题和对策

铸造企业规模偏小, 厂点散 (全国2万多个) , 从业人员多 (达120万人) , 效益低下 (厂均铸件500 t/年) , 只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9～1/4。我国已从国外进口自动造型线210多条, 还有国产造型生产线250多条, 这些生产线主要集中在汽车、内燃机件的大批量生产企业中。许多铸造企业还处于20世纪五、六十年代的技术装备水平。我国铸造企业的研发与创新能力和国外比差距较大, 全球有30多项重大的铸造发明中没有一项是中国的。铸造企业工程技术人员和技术工人严重断层, 研发人员匮乏。

铸造企业应向专业化方向发展, 要尽量生产同类大小、同类壁厚、同类材质、同类复杂程度的铸件。

2 压力加工技术

压力加工技术向着高效、自动、减轻汽车质量、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、新设备。

(1) 精密锻造技术

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, 变速器的同步环、结合子, 轿车前驱动的滑动套、球笼、行星轮等件国内也已实现了精密锻造生产。但结合子等零件的模具还在进口。

国内已经具有用辗环工艺生产齿坯, 用楔横轧工艺生产变速器的轴, 用摆辗工艺生产齿轮的新技术、新设备。特别是楔横轧设备、技术我国处于国际领先地位。摆辗设备还落后于国外。

(2) 内高压成形技术

内高压成形技术是近年来在国际上迅速发展起来的一种轻量化结构件制造技术, 内高压成形结构件比冲压件减重20%～35%, 成形的空心轴类件比实心轴减重30%～50%。内高压成形技术的关键在于, 一是合模压床, 二是高压源, 三是加载和送料的匹配, 四是管端的密封。合模压床目前普遍采用液压机, 为内高压成形过程提供合模力。

国外在轿车生产上大量使用内高压成形技术。除了管类零件内高压成形外, 发展起来一种板材焊接后形成中间空腔, 再内高压成形的技术, 突破了管料截面变形极限的限制, 为制造复杂空心零件提供了广阔的空间。见图2、图3。

一汽集团公司技术中心开发出了具有自主知识产权专利技术的合模压床, 同时开发出了管内增压系统, 目前正在进行中型载货车桥壳内高压成形技术的开发工作。哈尔滨工业大学开发出了内压400 MPa、合模力10 MN、水平推力1.5 MN可加工长度1 000 mm的内高压成形机, 并开发出轿车副车架、轿车后轴纵臂等零件的内高压成形技术。燕山大学等科研机构也开发出了轻型车后桥壳等内高压成形技术。尽管如此, 国内目前还不具备批量生产内高压成形零件的技术能力。

(3) 管类零件成形

实心零件空心化, 管类零件精密成形是汽车减重节能的一个重要发展方向。国外空心管类件应用量越来越大, 一些变速器轴、拖车车轴、浮桥车轴逐渐采用空心轴。装配式凸轮轴国外已开始大量应用。同时, 管类件也出现了一些新的成形工艺, 如德国的GFU公司开发的旋转镦锻技术, 可以成形许多常规工艺难以实现的零件。一汽技术中心开发的精密成形的转向轴管零件已用于捷达车和其他一些车型。国内要加快轴类零件空心化研究和应用。

(4) 空气弹簧封装技术

空气弹簧由于减振效果好, 弹簧的行程可以控制等优点, 逐渐在客车甚至载货车上应用。原来空气弹簧主要依赖进口, 目前国内已经有多家企业生产空气弹簧。一汽技术中心也开发出了空气弹簧的橡胶配方和独特的封装技术, 加工出的空气弹簧台架试验达到306万次, 已经达到国际行业300万次的标准。

(5) 模具制造

2004年, 我国的模具产值突破530亿元人民币, 2005年达到610亿元人民币, 排名世界第三。目前, 车身模具企业已遍布全国, 形成一定规模的有50多家, 年产值1 000万～5 000万元的企业占一半。

车身模具企业向专业化发展, 有的专门制造整体侧围模具, 有的专门生产四门模具, 有的专门生产地板及结构件模具。模具向多工位自动化和级进模的方向发展。

(6) 冲压设备

目前, 世界上冲压成形的大型压床向两个方向发展。一是大型多工位压力机;二是侧重于柔性生产的大型压力机生产线, 配以自动化上下料机械手。近几年来, 这些压力机经过不断发展包含了以下关键技术:自动换模系统、功能完善的自动监控系统和良好的人机操作界面、高生产效率所必需的高行程次数、高质量冲压件所必需的高精度。美国、日本、德国汽车公司多工位压力机占有较高的比例。国内大汽车厂的走向和世界相同。

目前, 最先进的压床采用伺服电机, 吨位从50 t、250 t、500 t, 现在已发展到1 000 t伺服电机压床, 这种伺服电机控制的压床可以实现压床速度和工作行程的自由数字控制。已经受到多家著名汽车公司的重视, 并进行了批量订货。这种压床的应用可以进一步减少零件的冲压工序, 提高零件的精度。

3 切削加工技术

汽车机械切削加工技术已经由过去传统的专机生产, 流水线生产、自动线生产, 发展到今天的以柔性技术为特点的生产线生产。高效、精密, 柔性化, 自动化是汽车机械切削加工技术变化的趋势。高速加工技术、敏捷制造技术、智能化加工技术、绿色加工技术等都将得到快速发展。切削加工技术进步主要有以下几个方面。

(1) 切削工艺

气缸体、气缸盖等零件的大平面加工采用密齿铣刀进行高速切削。零件孔的加工大多采用了高速切削和铣削螺纹孔工艺。曲轴加工方法采用内铣、车拉、外铣的先进工艺及设备。车拉工艺具有更好的加工柔性, 可加工曲轴主轴颈、连杆轴颈、法兰和皮带轮轴颈。而且还可同时加工轴颈的外圆、轴肩、圆角或沉割槽, 结合曲轴的高速外铣可大大节省加工时间。

我国汽车制造业越来越广泛地采用高速切削技术, 如上海大众汽车厂发动机生产线, 一汽大众轿车发动机、传动器生产线, 东风神龙发动机生产线等汽车制造厂都采用了大量的先进刀具和测量工具。但是由国内提供的先进工具还不足10%。当前, 我们工具行业应该利用“高速切削技术”发展的大好时机, 全面提升工具技术水平, 以适应我国制造业发展的形势。

(2) 刀具技术

目前, 全球工具厂家都在竞相围绕现代汽车制造技术进行全面更新换代, 以此来满足高速加工、柔性加工的要求。机夹可转位刀具朝着多功能、高性能、高效率、高复合性方向快速发展, 高速金刚石面铣刀, 内冷却式孔加工刀具, 枪钻、枪铰、U钻、复合钻、高效加工内螺纹铣刀等已被广泛使用。其刀具材料、刀具结构、冷却方式、刃沟钻尖形式和端齿形式, 柄部结构、切削刃负荷都得到充分改善, 适应了高速切削的要求。

刀具新材料进入了优质、耐磨、高效的实用新阶段。高性能高速钢、钴高速钢、粉未高速钢、细颗粒和超细颗粒硬质合金材料已被普遍采用。超细晶粒硬质合金适合应用于大多数的钻削和铣削加工, 如硬质合金丝攻、立铣刀等。

各种涂层, 硬质合金、陶瓷和金属陶瓷、超硬刀具材料立方碳化硼 (CBN) 、聚晶立方碳化硼 (PCBN) 、聚晶金刚石 (PCD) 、技术的发展是21世纪初刀具材料发展的主流。高速钢刀具及硬质合金刀具均可通过涂层来提高刀具的使用性能。涂层刀具对改善产品加工质量, 提高生产效率和降低刀具使用成本都十分明显。

20世纪80年代, 我国主要工具厂, 如汉中工具厂、成都工具厂、哈尔滨工具厂、东风公司量、刃具厂纷纷从国外引进了阴极电弧等离子沉积 (Cathodic Arc Plasma Deposition) 表面涂层技术。从此, 表面涂层技术在生产中得到迅速推广应用。目前, 汽车轴齿零件加工所用的齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀、切齿刀、圆盘拉刀等全部采用了氮化钛涂层处理。钻头、丝锥、可转位刀片也部分采用了涂层处理。刀具涂层处理后, 与未涂层处理的刀具比较, 其耐用度普遍提高了2～5倍, 切削速度提高了1～2倍, 被加工零件表面粗糙度改善了0.5～1.0级。

世界知名夹具生产厂家和专业化程度较高的切削刀具生产厂家分别推出了高精度液压夹头、热装夹头、三棱变形夹头、内装动平衡机构刀柄、扭矩监控夹头等新型产品, 其夹紧精度高、定位精准、传递扭矩大、结构性能好、外形尺寸小, 且安全可靠。

我国要将夹持技术、数字控制技术、动态控制技术、动平衡技术的研究应用作为重点, 要将开发新型刀柄和夹头作为高效、精密、自动化刀具发展的重要组成部分, 以促进刀具系统技术的发展。

工具行业必须改变传统的服务方式, 建立开发工具“系统供应”、为用户提供“整成解决方案”的新型服务方式。

(3) 汽车齿轮制造技术

齿轮是汽车的核心传动部件, 其加工质量的优劣对总成乃至整车的振动噪声以及可靠性会带来直接影响, 有时会成为制约产品水平提高的关键因素。近几年, 无论是圆柱齿轮还是螺旋锥齿轮其制造技术水平在加工机床、检测手段、计算分析技术等方面都取得了长足进步, 其核心推动力是计算机数字技术的快速发展, 主要表现为装备和工艺两个方面的重大技术创新与应用。国内齿轮行业随着汽车制造业的发展, 通过大量引进高端设备其加工能力接近国际先进水平。

国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列, 目前也已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床, 但国产齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距, 目前国内齿轮加工行业的精加工, 特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等, 美国格里森公司、德国克林贝格公司 (含原瑞士奥利康) 的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位。

数控技术的快速发展使齿轮制造设备发生了革命性的变化。传统齿轮特别是螺旋锥齿轮加工机床由于关联运动多且传动链长使得机床结构相当复杂, 多轴数控技术的引入不但简化了机床结构, 也使机床精度和刚度在设计上获得了极大的优化空间, 同时使加工能力拓宽和柔性功能增强。

预先修正补偿是将热处理、使用中齿轮受力等因素造成的变形量, 在加工中预先进行补偿。预先修正补偿量的确定过去全凭试验测量, 现在可以采用计算机数值模似与试验测量相结合, 大大缩短了新产品开发周期。预先修正补偿包括热处理变形预先修正补偿、结构和装配误差的预先修正补偿、噪声和寿命的预先修正补偿、工况载荷的预先修正补偿。不管齿轮加工设备进步到什么程度, 针对齿轮在加工、使用中造成的变形进行预先修正补偿是齿轮工作者永恒的研究课题。

4 焊接技术

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法, 在汽车制造中得到广泛应用。汽车的发动机、变速器、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中, 点焊、凸焊、缝焊、滚点 (凸) 焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法, 由于点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大, 自动化程度高, 高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点, 所以对汽车车身薄板覆盖零部件特别适合, 因此在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%, 其他焊接方法只占25%。

(1) 电阻点 (凸) 焊技术

电阻点焊工艺是一种高效的焊接方法, 广泛应用于汽车制造中。其应用场合主要有白车身、储气筒、油底壳、减振器等焊接总成。例如, 在一辆Passat车身上有电阻焊焊点5 892个。

目前, 汽车制造厂商所采用的阻焊设备的次级输出主要以工频交流和直流两种, 其额定功率一般在63 kVA以上, 最高的达400 kVA或更高, 电能消耗较大;阻焊控制器大部分为天津陆华科技开发公司生产的WDK或HW系列控制器和少量的KD7和KD9型控制器。在点焊过程中, 如果能保证焊点的100%合格, 每台车身可减少焊点数量约200点, 即可节约成本约80元。点焊质量的可靠性和一致性非常重要, 该项技术受到国内外学者的广泛关注和研究。

点焊和缝焊电极的使用寿命直接影响着汽车制造成本和焊接质量, 在镀层钢板的焊接中尤其严重。点焊电极材料主要包括:铬锆铜、弥散强化铜、铍青铜等。弥散强化铜合金材料, 其常温和高温下硬度、导电率均优于铬锆铜材料。采用弥散强化铜电极其使用寿命是铬锆铜电极的2～4倍。但其成本高于铬锆铜材料。在国内汽车制造厂主要采用铬锆铜电极, 有少部分合资公司采用弥散强化铜电极。但主要依赖进口。为了提高电极的使用寿命, 国内外学者正在研究涂层电极的应用, 据报道其使用寿命与常用的铬锆铜电极相比可提高5～6倍, 并且成本也较低。

目前, 电阻焊机大量使用交流50 Hz的单相交流电源, 容量大、功率因数低。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流焊机和IGBT逆变电阻焊机, 可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。同时, 还可进一步节约电能, 利于实现参数的微机控制, 可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他难焊金属的焊接。另外, 还可进一步减轻设备质量。

由于国产的逆变点焊机的性能还不能满足使用要求, 现在国内的逆变点焊机主要依赖进口。在载货车车身制造中, 所采用的材料为08Al和镀锌板, 采用常用的点焊机即可。但在轿车车身制造中, 随着铝镁合金的使用量不断增加, 只有采用逆变点焊机才能获得较好的点焊质量。

(2) 弧焊技术

在汽车制造中, 大量采用弧焊工艺, 主要以MIG/MAG焊为主, 焊接电源主要采用晶闸管电源和逆变电源。目前, 焊缝跟踪形式有机械跟踪、电弧跟踪、CCD摄像、激光跟踪等方法。机械跟踪方法较容易实现, 精度相对较低;电弧跟踪、CCD摄像的精度相对较高, 对执行元件的控制精度要求较高。效果比较好的是用激光视觉传感器系统, 它能够自动识别焊缝位置, 在空间中寻找和跟踪焊缝, 寻找焊缝起、终点, 实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。轿车底盘零件的焊接使用焊缝自动跟踪技术, 电弧、电压跟踪传感, 该系统具有寻找焊缝起始点、终点及弧长参考点功能, 焊接过程中根据弧长的变化, 用电弧传感器控制电压自适应控制。对于轿车底盘零件采用大量的薄板搭接焊缝, 因无法寻找弧长参考点而不能应用这种方法。

高效弧焊技术。脉冲GMAW (P-GMAW) 、双丝MIG/MAG焊 (TwinWire, Tandem-Wire) 等代表了当前在汽车制造中应用的高效、高速焊接新工艺。这两种焊接方法与机器人相配合, 能充分体现高效化焊接的特点, 实现了机器人系统在空间的可达性和焊接速度之间的协同及完美组合。在Audi A8全铝合金车身框架结构的管状型材和接合点的焊接中, 均大量地采用了P-GMAW的工艺。双丝MIG/MAG焊有2种基本形式:一种是双丝焊接工艺 (Twin—Wire) , 2个焊丝都是采用同样的焊接参数;另一种是Tandem-Wire, 采用2个独立的喷嘴和2个独立的电源, 每个电弧有自己独立的焊接参数。机器人的铝合金脉冲MIG焊及Tandem的焊速分别为60～80cm/min、180～210 cm/min。由此看来, 大力发展双丝焊接工艺并与焊接机器人配合可大大提高生产效率。

(3) 摩擦焊技术

该焊接工艺为固态焊接, 焊缝热影响区相对较窄, 晶粒细小, 焊缝质量较易控制, 制造成本相对较低。半轴以焊代锻, 以摩擦焊代替CO2气体保护焊, 可以降成本。传动轴、万向转向节叉等零件均为CO2气体保护焊, 其生产效率相对较低, 若采用摩擦焊工艺, 不需填充任何辅助材料, 有利于作业环境的改善且减少污染。

在汽车零部件规模化生产中, 摩擦焊技术占有较重要的地位。据不完全统计, 美国、德国、日本等工业发达国家的一些著名的汽车制造公司, 已有百余种汽车零件采用了摩擦焊技术。国内济南重汽已实现铸钢桥壳和轴头的摩擦焊接。国内推广应用摩擦焊技术势在必行。

(4) 激光焊接

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小, 零件的装配间隙很小, 对零件和工装的精度要求较高。由于国内汽车零件的精度较低, 重复精度较差, 对激光焊工艺的推广应用带来了一定的难度。目前, 在国内汽车制造中应用激光焊工艺的只有少数几个合资公司, 如上海大众、一汽大众等。由于激光焊能量密度高, 焊接深度/宽度比高, 其焊接质量比传统焊接方法高。在汽车工业中, 激光技术主要用于车身焊接、坯板拼焊和零件焊接。车身激光焊接工艺主要用于车顶焊, 其应用可以减噪和适应新的车身结构设计。Volvo公司是最早开发车顶激光焊接技术的厂家。如今, 德国大众公司在Audi A6、Golf A4、Passat;宝马公司的5系列;Opel公司的Vectra等车型均采用了此技术。欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。车身激光焊可以提高车身强度及动态刚度。

(5) 激光拼焊板

激光拼焊板可减轻车身质量, 降低成本, 减少零件数量, 提高安全性。此项应用最早源于Audi 100的底板拼焊, 目前已推广到几乎各大汽车公司。国内自首家激光拼焊板企业——武汉蒂森克虏伯公司在武汉成立以来, 由一汽集团公司、上海宝钢集团公司、日本住友商社联合投资1.8亿元建设的一汽宝友板加工配送公司于2004年12月16日竣工投产。一汽宝友公司是目前国内最大的激光拼焊板加工中心, 由瑞士引进的激光焊接自动线可为汽车公司提供剪切、落料、激光拼焊板及相关服务。该公司在几年内将形成1 000万件激光拼焊板的生产能力。一汽奥迪A6的前地板、上海大众的POLO轿车中央通道零件、上海通用的前门内板、广州本田ODYSSEY多功能轿车的前门内板等均使用进口拼焊板进行冲压。上海宝钢为了研究激光拼焊板技术, 引进了激光拼焊板生产设备。国内基本上掌握了拼焊板的变形特点和使用规则。

(6) 齿轮及传动部件激光焊

齿轮及传动部件采用激光焊代替电子束焊, 可减少变形、提高生产率。20世纪80年代末, 克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进9台6 kW CO2激光器, 用于齿轮激光焊接, 生产能力提高40%。90年代初, 美国三大汽车公司已投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司开始研究利用激光焊接代替电子束焊接。德国军用载货车的轴头和桥壳采用激光焊接。Volvo和大众公司用激光焊接塑料燃料箱;许多厂家利用激光精细焊接发动机上的传感器。

(7) 焊接机器人技术

焊接机器人是本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高、柔性程度极高的焊接设备。具有多用途功能、重复精度高、焊接质量高、抓取质量大、运动速度快、动作稳定可靠等特点。焊接机器人是焊接设备柔性化的最佳选择。据2001年的统计, 全国共有各类焊接机器人1 040台, 76%在汽车制造企业。早在20世纪70年代末, 上海电焊机厂与上海电动工具研究所合作研制出4轴直角坐标焊接机械手, 成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。这几年, 焊接机器人的数量增加很快, 如一汽的“捷达”车身焊装车间, 13条生产线的自动化率达80%以上;上海“汇众”采用焊接机器人143台;东风商用车车身厂总装线采用了6台点焊机器人, 3台自动焊机;一汽商用车车身厂10万辆新品驾驶室主焊线采用了21台点焊机器人, 点焊自动化率达95%;东风车身厂6万辆新品驾驶室总装线采用了10台点焊机器人, 自动化率60%。与发达国家相比差距仍较大, 法国雷诺汽车公司与日本日产汽车公司都采用了全机器人的驾驶室焊装线, 即驾驶室的装配、涂胶、点焊全部由机器人完成。

在国内, 点焊机器人上所配备的焊钳均为气动焊钳, 焊接时冲击力较大, 由于工件的重复精度较差, 电极处于凸缘边缘时, 焊钳易滑出, 严重时会损坏被焊工件。另外, 电极磨损量的监控反馈的精度较差, 影响焊接质量。在国外, 已逐步采用伺服焊钳, 来提高焊接质量。

(8) 铜散热器硬钎焊技术

20世纪90年代以后, 由于新型铜硬钎焊散热器比铝散热器的制造成本更低, 铜硬钎焊散热器具有钎焊速度快、导热性好、强度和刚度大、材料的回收和再生产利用率高等铝制散热器不可替代的优点, 为硬钎焊散热器小型化设计奠定了基础。但是, 铜硬钎焊炉的温升率高, 冷却速度必须严格控制, 对钎焊炉的精确控制要求较严。目前, 东风公司铜散热器的焊接采用了软钎焊工艺, 其焊缝的高温强度较低, 特别是在重型车上, 焊缝的密封性较差。一汽将在新型载货汽车上试用铜硬钎焊散热器。目前, Astro Air公司生产的铜硬钎焊散热器系统已经在公共汽车、载货车和其他工程设备中得到应用;日本NAJICO公司于2000年10月开始全面生产管带式铜硬钎焊散热器。

5 汽车涂装技术

汽车涂装不仅在减少涂装公害方面实现了跨越, 在降低涂装成本、提高涂装质量等方面发展也很快。某些新的技术概念已经开始了工业化应用, 汽车涂装技术多元化的时代已经到来。近几年, 我国汽车产销量已经跃居世界前几位, 国际几大汽车集团在我国的生产规模迅速扩大, 本土汽车产业也呈现跳跃式发展, 在合资汽车生产的拉动下, 主流厂家汽车涂装水平已经跻身国际先进行列。

(1) 新材料应用

以减少有机挥发物含量 (VOC) 和有害重金属为代表的环保型漆前处理材料和环保型涂料不断得到推广应用。在欧美, 新的涂装生产线已经全部普及应用环保型材料。在国内, 国外独资及合资的涂料生产企业在国内具备了加工生产水性中涂和水性面漆的能力。欧、美、日等国的汽车合资企业和我国几大汽车公司新的车身涂装生产线已经考虑应用水性中涂及水性面漆的可能性, 有的已经开始应用水性中涂和水性面漆底色。总体上就车身涂装而言, 前处理及底漆应用各国水平基本相当。中涂和面漆, 北美高固体分涂料、粉末涂料较普及, 水性涂料近几年也开始应用。欧洲水性涂料应用较普遍, 烘干规范和溶剂型完全相同。金属和塑料通用的水性底色开始应用、底色喷涂和罩光漆之间不需要红外烘干和冷却, 可以降低设备和生产运行成本;2K高固体分溶剂型应用比较普及, 适应VOC排放要求的同时, 抗擦伤性能进一步提高;粉末罩光漆应用不断改进, 已经成熟, 将进一步推广。日本水性涂料应用刚刚起步, 高固体分涂料和粉末涂料应用较少。中国涂料应用水平主流与日本相当, 但有些小汽车厂相对落后。目前, 车身涂装降低VOC效果最显著的是水性面漆底色的应用。

为适应减少能源消耗和简化涂装工艺, 降低涂装成本的需求, 在过去的几年中, 低温低渣长寿命前处理药剂、低温固化涂料、UV固化涂料、耐UV电泳涂料、可多涂层湿碰湿喷涂的涂料和将中涂与面漆合一 (Monocoat) 或将中涂与金属底色合一 (Premium Primer) 的涂料也得到发展和应用。例如, 日本对低温低渣长寿命前处理药剂、低温固化涂料等的应用比较普遍, 溶剂型多涂层湿碰湿涂料的应用也比较领先。欧美在水性多涂层湿碰湿涂料、单涂层面漆 (Monocoat) 和高效中涂 (Premium Primer) 、二次电泳涂料、UV固化罩光涂料、耐UV电泳涂料及自泳漆在汽车零部件上的应用开发等方面处于国际领先水平。低温前处理药剂、低温固化电泳漆和溶剂型三喷一烘涂料在我国已有应用, 但大部分仍使用传统的材料。

Henkel公司开发了基于氧化锆的转化膜不含法规限制的重金属和磷酸盐, 不产生残渣, 适用于多种金属处理, 不用加热, 在某些情况下可减少工序。目前, 这种转化膜的性能已经很接近锌盐磷化膜了, 此技术目前可以替代铁盐磷化, 在未来几年内将可替代锌盐磷化及工业化应用。NIPPON PAINT的新色数字化概念, 是基于通用型颜料和色浆, 借助于数字化和网络技术, 不但可以大大缩短新颜色面漆的开发周期, 而且可使新车生产到售后修补整个体系的新颜色在质量一致的前提下实现完全统一, 将使根据汽车用户需要立即供应新色面漆成为可能。PPG和Henkel公司都相继开发了可满足汽车车身要求的卷板前处理和防腐涂料, 使应用预涂钢板制造汽车车身成为可能, 这将大大简化汽车车身制造工艺, 可使汽车车身涂装实现零排放。

(2) 粉末喷涂工艺

粉末喷涂突出的优点是:无VOC排放, 无喷漆废水产生, 材料利用率高 (98%以上) , 喷漆室空调新鲜空气用量低, 运行费用大幅度降低。以前粉末喷涂的换色及回收粉的循环使用是个难题, 现在已经有圆满的解决方案。德国BMW公司自1997年以来, 应用粉末喷涂工艺已经累计生产100万辆, 他们已经陆续在德国和美国的工厂进一步普及。最近, 性能更好的UV固化粉末清漆应用技术也已经趋于成熟, 优良的抗擦伤性能和卓越的流平性, 可使清漆厚度从现用的55～60μm减少到30～35μm, 不但可以克服上一代粉末清漆必须厚涂的问题, 而且UV固化工艺效率比加热固化提高了数十倍。

(3) 二次电泳及耐UV电泳工艺

传统的车身电泳工艺必须在底漆上涂中涂层后才能涂面漆。二次电泳工艺是第二层用电泳替代中涂, 可节省费用48%, 减少漆渣和VOC排放。但在已有的典型工艺涂装线上无法直接应用, 所以没有很快推广。在开发了耐UV厚膜电泳涂料后, 使电泳和中涂合二为一成为可能, 目前耐UV电泳工艺在印度尼西亚已经应用于经济型轿车的涂装。

(4) 一体化及无中涂工艺

一体化涂装 (Integrated Coat) 工艺是采用与面漆同色的功能层替代中涂, 功能层与面漆底色湿碰湿喷涂, 在面漆线上完成, 生产过程简化, 省去了中涂烘干线。在此基础上, 又有无中涂工艺 (Primerless Paint System) 得到应用, 该工艺进一步简化, 将前述的功能层与面漆底色合一, 彻底取消了中涂线, 与耐UV电泳工艺比可以节省电泳漆40%。无中涂工艺涂层厚度最低, 材料消耗最少。DC公司Bremen工厂的一条线于2003年1月转换为无中涂工艺, VW、BMW、AUDI、FIAT等公司也已经开始或准备应用此工艺。我国有的汽车厂也在装饰性要求不高车身上不用中涂, 而没有对使用的底漆或面漆做任何改进, 这是以牺牲质量为代价的降成本, 不能称其为应用了无中涂工艺。

(5) 钢板和塑料制品一体涂装

车身的外饰件及部分覆盖件往往使用高分子材料, 由于传统的塑料涂装和金属涂装差异很大, 一般不在同一条线上进行, 这样经常出现同一辆车不同材质零件的面漆出现色差的问题, 多种控制色差的方法都不能彻底解决。欧美一些汽车公司在某些车型上应用可耐200℃的塑料翼子板可在电泳前或中涂前安装到白车身上完成中涂面漆一体喷涂。我国有的汽车合资企业已经与国外同步应用此技术。另有一种技术路线, 是开发可低温 (80～90℃) 固化的高性能中涂和面漆, 不但可以达到上述目的, 同时可以取消保险杠涂装线, 降低烘干能耗, 减少CO2排放。日本处于探索试验阶段。

(6) 模内复膜 (Insert Film) 技术

采用复膜技术制造的塑料覆盖件可直接装配。戴姆勒-奔驰公司在法国汉巴赫的SMART工厂已经应用这项技术, 车身金属结构可简化到只有底板和框架, 这样大大简化车身涂装工艺, 在降低涂装成本的同时, 使涂装的VOC排放达到7 g/m2左右。该技术在汽车内饰件 (如仪表板等) 装饰方面也可广泛应用。

(7) 新运输机设备

可使被处理车身旋转的新型多功能穿梭机 (Vario-Shuttle) 、滚浸运输机 (Ro-Dip) 和倒挂升降运输机诞生后, 在解决了这些问题的同时兼具传统运输机的所有优点。多功能穿梭机可单独控制升降和翻转轨迹, 可改变处理时间, 具有在一条生产线上实现多品种不同工艺的功能, 完全符合自动化柔性涂装生产的要求, 见图4～图6。

应用新型运输机可以使前处理及电泳装置槽体长度缩短, 容积减少, 这样不仅减少了首次投槽材料量, 同时降低了槽液搅拌和温控能耗, 而且可使装置长度大大缩短, 减少车间面积占用和设备投资, 减少涂装车身在线时间和数量。

(8) 多功能喷涂机器人

随着机器人技术的进步, 多功能喷涂机器人 (Vario-Robot) 得到应用, 显示出其功能方面的突出优点。不仅使标准的自动喷涂段喷杯数量由9支减少到6支, 标准喷漆室宽度由4.6 m减少到3.8 m, 可节能17%。旋转雾化技术已发展形成了3种模式, 即传统型、软喷型和硬喷型。采用软喷型和硬喷型更适合面漆底色喷涂, 可实现完全旋杯底色喷涂, 消除空气雾化喷涂的色斑和涂层不均问题, 同时喷涂传递效率提高30%左右。弹匣式旋杯系统 (VOLTAGE BLOCK SYSTEM) 把涂装机械人和传统的输漆系统彻底分离, 相当于将中转涂料罐和输送管做成独立一体化的涂料罐 (弹匣) 。此系统的突出优点是:水性涂料直接带电进行涂装, 提高了材料的利用率;同时适用于溶剂型涂料和水性涂料;只要增加弹匣即可实现临时的小批量颜色涂装;换色时只要更换弹匣即可, 在短时间内即可完成;因为换色时不需要清洗弹匣, 涂料和溶剂损失为零;换色时只需要清洗喷杯, 与其他系统相比, 清洗溶剂消耗减少93%以上, 更有利于节省资源;机械人手臂不再需要搭载换色阀和涂料泵送系统, 设备简洁易维护。但在安全性、设备维护保养和一次性投资方面与外部接电方式相比没有优势。欧洲大多采用外部接电模式, 弹匣旋杯系统在日本已经得到应用。

(9) 电泳过程参数及烘干室废气浓度控制

美国D u P o n t公司采用S P C (Statistical Process Control) 方法的监视、控制技术, 完美地改进电泳过程, 达到提高质量、降低成本的目的。电泳过程的槽液固体分、槽液温度、槽液pH值、槽液电导率、槽液液位、槽液颜基比、去离子水电导率、阳极液电导率、UF渗透率、冲洗液固体分、排放液固体分、膜厚等都可以采取这种方法精确控制。PPG公司开发了烘干炉NOx测量方法, 试验发现电泳烘干炉中NOx含量影响电泳漆膜的性能、颜色和表面张力, 随着NOx含量增高, 漆膜颜色趋于变绿和黄色且表面张力增大, 影响中涂或面漆对底漆的附着力。

(10) 对我国涂装技术发展建议

中国汽车涂装车间设计及制造水平近10年进步很快, 涌现出一批专业的涂装设备及机械化运输设备厂家。尽管综合能力还有较大的差距, 但可设计和承建大型涂装车间的专业公司已经可以与国外专业涂装公司同台竟标, 并显示出相当的竞争优势, 国产的自动涂装机已经开始实际应用。在自动化技术应用方面基本与世界先进水平保持同步。滚浸运输机、多功能穿梭机、多功能喷涂机器人等都已经得到应用。

要推广专业化分包管理。专业化分包管理是汽车厂的涂装车间由汽车厂、涂料厂、涂装设备厂或专门的管理公司共同管理。最近几年, 我国各大汽车厂纷纷以各自的方式进行简化管理的尝试, 其收效显著, 相信“专业化分包管理”会进一步得到推广。

涂装材料不但要在涂装过程中少、无三废排放, 而且在施工性能和涂膜性能上都有很大的提高, 使涂装工艺进一步简化, 能耗进一步降低。某些精确的工艺控制技术和节能环保技术开始应用, 并将进一步普及。完全可按工艺要求设计动作程序的运输设备和多功能涂装机械人的推广应用, 使车身涂装彻底告别了涂装设备对工艺的制约。中国汽车涂装技术的应用与国际水平的差距在不断缩小。几大汽车公司新的涂装线已经或接近达到国际水平。汽车涂料生产以国外技术国内生产为主, 汽车涂装生产线关键配套装备主要依赖进口。所以, 中国汽车涂装及涂装相关行业自主水平要与国际接轨还有较长的路要走。

(未完待续)

8.汽车制造业的发展 篇八

付于武（中国汽车工程学会理事长）：当下，“互联网+”第三次工业革命，德国工业制造4.0，甚至第四次工业革命等这些概念铺天盖地的大量信息以爆炸的态势增长，面对这样的机遇和挑战，汽车行业要做的首先是安静下来，认真地分析、踏实地做事，勇敢地实践。未来10年对中国节能和新能源汽车的发展至关重要。

瞿国春（中国工信部装备司副司长）：中国新能源汽车部分关键核心技术的缺失影响了新能源汽车形成完整的工业体系和开发能力。官方将进一步加大对关键材料和零部件研发的支持，并促进新技术在传统动力系统上的应用。在技术标准方面，对于行业亟需、但短期内又无法形成国家或行业标准的，将支持先行制定“团体标准”，以引导行业发展。

郭孔辉（中国工程院院士、吉林大学汽车工程学院名誉院长）：中国市场需求的多样性决定了需要发展多层次的电动车。应首先发展百姓买得起，使用方便的小型电动汽车，同时根据市场需求发展不同层次电动车。

李骏（中国工程院院士、一汽集团技术中心主任）： 2020到2025整车综合减重应该达到9%和18%，汽车轻量化的技术创新途径是材料，设计和工艺同步技术创新。汽车低碳化技术总体布局的油耗目标是2015～2025年，平均油耗要降低42%；企业油耗达标所需新能源汽车产量占比超过20%，并通过整车平台、动力系统平台和储能技术三个层面的创新解决新能源汽车的成本和使用方便性问题；智能网联汽车实现基础设施配套与升级，交通效率提高50%，交通事故减少80%，并由此进一步减少二氧化碳排放10%。

李克强（教育部长江学者特聘教授、清化大学汽车工程系主任）：在互联网时代的今天，汽车未来三大技术变革应该是：电动化、智能化、网联化。