第一章 概述

1.1 本课题的研究内容介绍

本课题是针对国外汽车制造技术的发展现状及趋势，主要根据汽车随时间的不断推进在制造技术上更新的论述为主。论述的主要内容包括对汽车的现代制造技术、汽车主要零部件的现代制造技术及汽车制造技术发展的新趋势概述。主要包括汽车的车身制造、车身涂装、整车装配及主要零部件的制造以及加工方法。主题是随时代的更新对国外汽车制造技术的发展的概述。

1.2 课题研究的意义

随着科学技术的飞速发展，汽车市场发生了巨大的变化。在国际汽车市场上，每个生产厂家都面临巨大的市场竞争的压力。制造厂厂家为了提高对制造行业的适应性，满足快速多变的市场需求，汽车行业的各研发部门在不断的研究和创新，在探索中寻找新的发明。各销售商也根据汽车市场的不断变化对营销策略也不断的更新和变换，为了吸引更多的顾客来买自己的产品。目前用户对汽车的要求越来越高，如对汽车的质量、性能、美观、舒适度和安全都提出了高标准的要求,但同时还要求货真价实，适合普通再普通的消费者也能买的起，这样汽车制造商将面临更大的压力来满足用户的所提的要求。

经济全球化和国际合作与分工进程的推进，合作、合资生产汽车的步伐日益加快，从而加速了汽车技术特别是汽车电子控制技术的移植与推广轿车的车型与新技术应用水平逐步与国际接轨，汽车高新技术特别是电子控制技术不胜枚举。汽车营销与维修服务也紧随国际潮流，各大品牌的“4S”企业应运而生。新的汽车产业政策、汽车贷款、汽车召回制度、道路交通安全法等制度法规定是汽车发展的助燃剂。

1.3 目前市场汽车制造技术的现况

众所周知，汽车已经成为集机械、电子、信息与控制技术与一体的机电一体化产品，同时又是具有智能信息管理系统的机器人。随着IT业的进一步发展，汽车的智能化与网络化程度将越来越高。

这实际上就是要求设计的汽车恰如其分地适合于不同的用途和不同的环境，如商务车、私家车、山村环境以及城市环境多发面的要求，并以有竞争性的成本和速度制造出来。只有这样，一个汽车制造厂才能在激烈的竞争中获得好的成绩和立足之地。所以，当对汽车制造的成本问题给予应有的考虑同时，也应该不断的探索新的变革和采用现代化高科技制造技术的可能性以便使新生产出的各种型号的汽车都能达到质量标准、生产率和多品种的目标。同时，也应满足缩短试制周期的需要。这就要求能在更短的时间内，完成全部的更为复杂的制造工艺过程。

因此，汽车发展的重点是实现制造和生产过程的智能计算机辅助工艺计划、规划、控制和完善的管理制度，并且采用全自动化的生产系统体制，以便使新的产品质量达到高度的一致性。

自动化的生产控制和质量管理系统可提供有关制造状况的最新数据，并能直接指出制造过程中所出故障的原因，以便及时的更新和完善。

 

第二章 汽车的现代制造技术

现代汽车制造技术主要包括车身制整车装配，对卡车来说，还包括车架制造。汽车车身大部分是钢制件。方向盘是深拉伸的，由机械式或液压式压力机切边身制造时，把冲压件连成一体，先做组件，然后分几个步骤做成完整的联接工作基本上用焊接。下一步是在外壳上涂上保护层和装饰层。

总装时，在喷漆后的车身内装进零部件，包括行走系统的零件和内部成品汽车要经受全面出厂检验才能发货。

2.1  冲压车间 

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：

(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

（2） 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。

（3） 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。

（4） 冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

制作冲压件的板料中，有97%是条料形式提供的。一般要分几步才能使为成品冲压件。它们是在冲压线中各床上完成的。通过机械式送料机构或机器人，把工件从一台冲床送到另一床。为使平整的仪表面板成形，常使级进模冲床。利用模具的住复进给机构，将移动，从而使循环时间缩短50%，这备占地面积小，投资少。

冲模及冲压件的质量，主要取所采用的技术手段及其使用经验。CAD/CAM技术的目的不仅是为了质量，而且也为了减少开发工作所需时间。它的内容从记录汽车车身模型的几何数据开始，经过做样件、样板和模板，确定生产工艺过程和制作加工图，直到数控加工冲压工具。

小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。

2.2  车身制造

车身的制造技术离不开焊接技术的辅助，而焊接的特点是被焊接工件变形的极小，零件的装配间隙很小，对零件和工装的精度要求较高。过去，在多点焊接工厂内，按车型焊接车身被看作是最经济的制造方法。但是，现在出现了采用柔性系统的方式，利用工业机器人进行点焊。该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。如今，德国大众公司也已在AudiA6、、Passat等车顶采用了此项技术；欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。另外，车身(架)激光焊可以提高车身强度、动态刚度。奔驰公司首先在C级车后立柱上采用了激光填丝焊接；事实证明，把按车型号进行定位焊接和柔性焊接结合起来的方法是非常有效的。在这种设备上焊接的车身，尺寸精度高于全部采用工业机器人的车身焊接线。这种技术的优点是：

①生产各种车型的柔性大。在同一条线上，可以同时焊接几种不同车型系列。整个产品系列都可达到最大生产率，从而避免了生产个别车型系列时生产能力的过剩。

②生产未来车型的柔性大。当生产新车型时，大部分设备仍可继续使用。只有传送系统和焊接工位需要改动。

③改变产量的柔性大。通过增加工业机器人，可使循环时间进一步缩短，所花的时间和资金都很少。

④投资少。与普通技术相比，对一种车型而言 ，采用柔性车身生产设备所需费用约少20%。在车身生产的各种工步之后，由中央测量站实施质量控制。两个专门用于测量的工业机器人按照规定的检查程序，扫描检测整个车壳。测出超差的分析结果直接转换成焊接设备的修正参数。此外，设备的工作能力还反映消除次品所需的时间。采用电子诊断系统有助于分析次品产生的原因，把有关次品的信息用一般维修人员都懂的语言显示在屏幕上。

a.焊装特点

第一是柔性化。该线可以通过Pr mium和 Midium的全系列的宽、窄2300mm、2100mm），长、短（卧铺、单排），高、低（2400mm、2000mm）等不同车身的柔性混流焊接。其主线由地板线和车身总装线组成，整条线上共有20多台焊接机器人。机器人可以根据不同的车身，抓取不同零件上线，换上焊钳进行点焊。由于车身结构要求，有的焊钳规格很特殊，对这些特殊超大型焊钳，机器人运作十分灵活。

第二是智能化。全线由电脑控制，对每台焊接车身都输入电脑控制中心，由控制中心将指令传到各工位，包括大总成分装，机器人和夹具按指令自动调整到位达到可识别零件、错误报警等。

第三是合理和环保。大总成线和总装线之间，无储存区间，生产线布置十分紧凑，完全做到了一个流生产。焊接生产区内噪音低，每把焊钳上都有除烟尘管道。吊挂轨道轻便灵活，大总成上线自动化、半自动化装置，切实最大限度考虑了作业人员操作条件的优化，充分体现出以人为本的设计理念。

b.内饰装配特点

雷诺卡车车身的内饰装配零部件多工作量大，装配线是U型线。为了减轻总装线的压力，分装区较大，形成模块式装配。例如，顶蓬分装区把成型顶蓬和顶灯等零部件都装好，再进入内饰线装配；气路分装及测试，是把气管按需截断和接头、三通等全部接好，经过测试通过，再进入内饰线装配；仪表板分装区，把仪表板上的各类仪表、线路、开关等零部件全部装好，经过测试通过，再将仪表板这组模块一次装进驾驶室。

车门分装工艺比较特殊。涂装后的车身一进入内饰线，首先把左、右车门卸下通过空中悬链，送到车门分装区，装配门锁、玻璃升降器等零部件；装配完成后，再通过空中悬链送到内饰线头，把车门重新装在原来的那台车身上。据介绍，这种-工艺的好处是既保护车门外表质量，避免装配中的磕碰变形，又使车身的装配空间增大，有利于作业者和装配器具的运动。

2.3车身涂装

涂装材料、涂装工艺、涂装设备、涂装管理是汽车涂装的四大要素，相互之间相辅相成，促进了涂装工艺和技术的进步与发展。21世纪被称为面向环境的新世纪，环境保护倍受全球关注，并已成为人类最迫切研究的课题。汽车车身及其零部件的涂装是汽车制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。因此，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。

 近十多年来，涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用，减少废水、废渣的排放，降低成本，优化汽车生产过程等几个方面。由于涂装材料的进步，车身涂层体系的设计也有了革命性的进展，几种典型的新涂装体系及新技术已经或即将用于工业生产。我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平，有些企业在新涂装线上采用了一些当今国际先进水平的新设备。几种新的车身涂装工艺。

车身的喷涂利用的是静电高速回转喷雾装置，涂敷厚层腻子和表面涂漆，这种装置的利用率达到80%。通过跟踪系统和沿着车身移动的工业机器人，对发动机盖、行李箱盖、门槽和车轮拱圈喷漆。采用这种技术，可使喷漆间的穿堂风大为减少。因此，原来用于干燥室处理废气的空气净化设备，在这里也能应用。工业机器人也可用于汽车下底盘的聚氯乙烯保护涂层和发动机隔板的聚氯乙烯封焊。

今天，塑料在汽车外皮上的应用已越来越多。研制出的一些材料和工艺已能用在一般的车身喷漆工艺过程中。在这些塑料上静电喷漆时，必须提供导电的底漆。

为了优化生产过程，现在用计算机来仿真喷漆车间的复杂过程。在这种系统的帮助下，就可决定中间存储区的容量，也可分析缺陷和评价新过程的组成。仿真系统是改造制造部门的得力手段。

2.4  整车装配

大多数被装配的零件刚度都不大，所以装配时就要求完成复杂而多样的运动。由于用户的要求极不相同，加之对采购要求很高，所以，迄今总装配的自动化发展很慢。不过，在不同的车型设计和生产工艺的条件下，实现约30%的自动化还是可行的。如果想提高机械自动化程度，就必须改进汽车设计。例如主要零件和部件特定的性能，规定的连接方向必须始终如一，装配时必须容易接近汽车。

将来的总装配应包括配有连续传动的手动工作站。这些传送线与在规定的时间内移动的自动装配线相结合，汽车就能基本上由预装配零部件装成。预装配站的布置要能保证物流畅通而有效。

今后的发展方向是对传感器控制的工业机器人系统的研制。该系统能完成复杂的任务，包括发现很小的偏差，同时还能准确地测量出力的大小。利用传感器可使控制功能实现自动化。因而，不仅可迅速而可靠地进行全面的肉眼检查，还可在例行检验中获得正确的结果，而在过去这取决于检验人员的主观判断。随着科技的发展，目前汽车的实物的静态评审：1 检查整车的外观是否合格, 如表面划痕、油漆脱落、锈蚀等。2 检查各零部件的装配是否规范和符合设计要求 。3 各相互运动件间的间隙是否合理或各件之间是否有干涉现象整车的装配是否符合设计要求 。4 前轮定位(或四轮定位)是否符合设计要求。5 螺栓的拧紧力矩检查,是否符合要求。6 灯光的检验 。7 外形尺寸的检测 。8 驾驶淋雨的密封性。

以下为雷诺商用汽车公司整车装配制造工艺情况。

整车装配线是地拖链和板式链相结合，空中为一排活动自如的吊挂轨道小车，构成了一个较大的X、Y、Z三维活动空间，可适应较大范围的空间操作。线两边基本看不到立于地面的平衡吊。扭紧工具主要用气动定扭扳手，气管埋于地下或走在空中，装配线两边显得空旷无障碍物，工人操作和取件很方便。

分装用的设备自动化程度较高。发动机与变速器的对接有专用的工作台，每台发动机分装完后都有一台专用小车拉到装配线旁吊装上线，发动机吊装采用双电动葫芦布置为一前一后，具有很好的柔性，适用于各类发动机。储气筒分装有一条自动运转的分装线。车架翻转也采用的是链条空中翻转，链条不是闭环，开口部分使用的是尼龙编织带连接，翻转时，柔性尼龙带挂着车架，翻转是通过尼龙带带动钢弹簧实现的，比较顺畅，没有冲击。车身驾驶室是在地面上线，驾驶室座在雪橇上，送到指定位置，由一台液压吊具将驾驶室吊起，放在装配线的底盘上。后桥分装用的装配平台是柔性的，装配台的开档距离可以调整，每一台车的车架开档不一样，根据车架装配传过来的数据，对开挡尺寸调整，使分装好的前、后桥总成与车架一一对应，保证了装配顺利。

轮胎和油箱的上线都不是链条式悬挂。油箱是用装油箱的工位器具送到装配线上。油箱的种类较多，除大、小不同外，材质也不一样，每辆车都是根据订单要求装配不同的油箱。轮胎则是用叉车放到装配线上，轮胎存放地在装配线两边占了较大的一块面积。

各类油和介质的加注全部采用抽真空自动定量加注。发动机废气排放检测是在整车下线处的单独房间里进行，房间里只能容下一辆车，检测时前后自动门关上，将采集废气管套在消声器排气口上抽废气检测。

零部件都是原包装直接送至装配线上，有些尼龙软管就在装配线旁生产，软管、线束也进行分装包扎好，复杂的还要套上一根塑料管才往车上装，各类线束显得很整齐。