现代汽车制造技术论文.pdf

作者：史现（1991- ） ，08 级本科生， 学号：081958，专业方向：发动机。Email: shixian0039 现代汽车制造技术现状及发展趋势 摘要：摘要：本文结合汽车制造技术的产业发展重要性，从汽车制 造技术管理方面、设计方面、制造工艺方面、自动化方面做 了剖析了中国汽车现阶段制造技术的发展现状，并提出了相 应的未来发展趋势预测。本文指出，信息化对制造技术的进 步的推动作用越来越重要，各方面的精密加工也具有一定的 进步空间。另外，本文针对敏捷制造技术又做了相关介绍。 关键词：关键词：汽车 制造技术 现状 发展趋势 （英文摘要略） 0 前言前言 20 世纪 80 年代以来，计算机和网络技术的迅 速发展和普及，不仅改变了人类社会的技术特征， 也对人类的社会、经济和文化等方面产生了深远的 影响。一方面，随着经济的发展和人们生活水平不 断提高，追求多样化、新颖化成为社会风尚，人们 对消费品的要求也越来越高，希望产品有自己的特 色。另一方面，随着信息时代的到来，制造业面临 的环境也不断改变，更加难于预测，人们需求的多 样化也迫切要求汽车制造企业生产出顾客化的产品， 并促使汽车制造企业竞相采用更加先进的制造技术， 以便在最短的时间内、以最好的质量、最低的成本 和最优的服务来开发出适应市场需求的新产品，在 激烈的市场竞争中谋得生存与发展。正是在这一大 环境下，现代汽车企业的制造技术必须获到突飞猛 进的发展，以适应不断变换的市场和消费者对汽车 越来越高的个性化要求。汽车是技术含量很高的产 品，现代汽车更不单单是纯粹的技术产品，而是现 代汽车新技术和先进的管理模式相结合的结晶。 现代汽车制造技术的发展包括了方方面面的发 展，例如新型制造技术的发展，刀具工艺的发展， 激光焊接技术的发展，材料科学技术的发展，网络 技术的发展等等，这些发展变化不胜枚举，为了抓 住汽车制造技术本质的发展趋势，本文将从现代汽 车制造技术的宏观角度来阐述其发展历程，现状以 及未来发展趋势。这里的汽车制造技术不是一般单 指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含 了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务 等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及 到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等 多个领域，并逐步融合与集成。 从专业角度讲，汽车制造技术是汽车设计图纸 （或三维数模） ，通过一系列的工艺方法和装备，变 成符合设计图纸及数模全部技术要求的汽车商品的 全过程。它包含原材料状态的选择、毛坯制造、成 形加工、切削加工、表面涂饰、装配试验、检测、 输送、生产线布置、物料供应等多学科、多专业的 关联度极广、相互影响极为密切的复杂系统。它直 接关系到产品的质量、可靠性、成本和竞争力。汽 车质量的 80%取决于制造质量，汽车成本的 70%来 源于制造成本，汽车产品市场需求反应灵敏度也有 50%以上取决于制造技术。制造技术水平的高低直 接决定了汽车生产企业在市场竞争中的生存与发展。 纵观全球汽车工业的发展，汽车制造技术和汽车产 品技术是推动汽车产业前进的两个缺一不可的轮子。 从某种意义而言， 汽车制造技术这个轮子更为重要， 因为它涉及面更广，涉及技术更复杂，加权值也就 更高。先进的汽车产品技术、创新的汽车产品设计 师需要通过制造技术，在制造出的产品上来体现。 因此汽车制造技术是汽车产品技术创新的重要支撑、 汽车产业发展的动力。在中国汽车行业内外一致强 调要由大到强，要走自主创新、自主发展，要走向 世界时，更应该重视我国汽车制造技术的现状和发 展，而现实的状况并不令人宽慰。加强汽车制造技 术的开发与提升已刻不容缓。 1 现代汽车制造技术发展规律现代汽车制造技术发展规律 汽车工业是一条从产品研发、生产制造、销售 服务的完整产业链，制造技术是这条产业链上重要 的一环。回顾世界汽车工业和我国汽车工业发展的 历史，不难看出汽车制造技术的发展是紧紧地和汽 车工业发展连在一起的。 20 世纪 50 年代苏联援建第一汽车厂，汽车制 造大量流水生产概念和方式首次引入我国，采用了 大量的专用设备、组合机床和自动半自动生产线。 我国装备行业通过仿造、测绘，开始制造汽车生产 装备，带动了我国装备工业的发展。 自主建设的第二汽车厂，是用“聚宝”方式将 分散在各行业中适合汽车制造的先进制造技术聚集 起来，通过试验和移植用于二汽，同时吸收国外部 分适合我国国情的先进汽车制造技术，由装备制造 厂自主开发出大量实现这些新技术的设备，如气缸 体大平面拉削工艺及设备，各种壳体、轴类机械加 工及检测自动线，微震高压造型线，工频炉熔化工 艺和设备，大型机械锻压机生产线，开卷落料自动 线，保护气体渗碳淬火工艺和设备等，已达到当时 世界商用车制造的先进水平。 20 世纪 80 年代汽车工业进入了技术引进、合 资建厂的阶段。汽车产能得到快速增长，一批具有 世界先进制造技术水平的轿车生产基地建成投产， 使我国汽车制造技术和装备水平又一次快速提升， 同时也学习和实践了先进的汽车工厂设计与建设方 法。当时，在合资企业谈判中，我们一再坚持关键 设备进口，一般设备争取国产或和国内设备厂联合 制造，但由于国外制造技术的提升速度大大快于我 国装备行业发展的速度，一些先进制造技术所需的 装备，国内仍不能提供，因此国内设备对汽车工业 的装备率有所下降。 进入 21 世纪，面对全球化竞争，国外装备行业 纷纷进入中国市场，控制核心技术，工厂规划和设 备全球招标成为法定规则，特别是汽车行业制造技 术进入了以数字化制造为特征的新阶段，高要求的 新装备进口大幅增长，国内装备行业无法依赖贸易 保护，只能提高自主创新能力和核心竞争力，做强 做大。 汽车装备行业的振兴规划已上升到战略层面。 2 现代汽车制造技术发展过程及现状现代汽车制造技术发展过程及现状 现代汽车制造已经从过去的传统制造渐渐转变 到 先 进 制 造 技 术 AMT(Advanced Manufacturing Technology)。它是在传统制造的基础上，不断吸收 机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等 方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检 测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实 现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动 态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的 总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总 称。 1.1 管理方面管理方面 工业发达国际广泛采用计算机管理，重视组织 和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生 产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并 行工程（CE）等新的管理思想与技术。我国只有少 数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型 企业仍处于经验管理阶段， 如一汽、 二汽、 上汽等。 1.2 设计方面设计方面 工业发达国家不断更新设计数据和准则，采用 新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术 （CAD/CAM），大型企业开始无图纸的设计和生产。 我国采用 CAD/CAM 技术的比例还有待进一步提高。 1.3 制造工艺制造工艺方面方面 工业发达国家较广泛地采用高精密加工、精细 加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光 加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合 加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在 开发、学习之中。 1.4 自动化技术方面自动化技术方面 汽车上的现代制造自动化技术方面大致包括以 下三方面： 1.4.1 数控(NC, Numerical Control)阶段 这是告别传统机械是加工技术的第一步，是伴 随着数控机床和数控加工中心所成长起来的。数控 的出现给汽车制造带来了革命性的变革，其先进的 自检能为，长期工作的可靠性，以及向着高速，高 精度发展的特点，使得汽车制造的生产效率大大提 高。同时也使汽车制造技术具有更强的通讯能力， 加强了图象编程和显示功能。 1.4.2 柔性制造系统 （Flexible Manufacturing System） 阶段 为了适应客户需求多样化的要求，20 世纪 70 年代以来又有一批新技术涌现出来，并很快应用到 汽车制造领域中。 这一阶段的发展是随着 CAD， CAM， 机器人制造技术， 成组技术 （GT， Group Technology） 等先进技术的诞生和应用而发展起来的。FMS 技术 就是在这些先进技术基础上，为了满足客户越来越 多样化的需求而诞生的。它使汽车制造企业适应了 客户和市场的需求变化，兼顾了生产效率和生产的 灵活性，使汽车企业在生产上具有一定的“灵活性” （flexibility） 。它的诞生不仅使人的劳动强度大大降 低， 同时使产品设计更加可靠， 产品质量得到保证。 1.3 计 算 机 集 成 制 造 (Computer Integrated Manufacturing System)阶段 计算机集成制造系统(CIMS)产生于 20 世纪 80 年代，它是集产品设计、产品制造、企业经济管理 于一体的制造系统。 它引入了 CAD、 CAM 集成技术、 计算机辅助工艺计划(CAPP)、决策支持系统(DSS)、 管理信息系统(MIS)、物料需求计划(MRPI)、制造 资源计划(MRP 一)、信息技术(IT)和仿真技术等先 进技术。CIMS 具有全盘自动化、最优化、智能化、 分布式通信网络等特征，它是柔性制造单元(FMC)、 柔性自动线(FML)及先进管理模式的集成系统，是柔 性、效率与先进管理的理想结合，使企业更加适应 当今汽车市场的风云变幻。 现在世界上绝大多数汽车大国和汽车企业都处 在自动化技术的第二和第三发展阶段。 表一表一 现代汽车制造技术发展现状现代汽车制造技术发展现状 发展方面 实例 管理 准时生产、 敏捷制造、 精益生产、 并行工程 设计 计算机辅助设计技术（CAD/CAM） 制造工艺 高精密加工、精细加工、微细加 工、微型机械和微米/纳米技术、 激光加工技术、电磁加工技术 自动化技术 数控、柔性制造系统、计算机集 成制造 2 未来汽车制造技术的发展趋势未来汽车制造技术的发展趋势 随着以信息技术为代表的高新技术的日新月异， 随着汽车市场需求个性化与多样化的演变，未来汽 车产业发展的重要特征是向全球化、网络化、虚拟 化方向发展，未来汽车先进制造技术发展的趋势是 向精密化、柔性化、虚拟化、网络化、智能化、敏 捷化、清洁化、集成化及管理创新方向发展。汽车 产业发展对先进制造技术 （AMT） 的需求越来越强烈。 2.1 信息技术对汽车先进制造技术的发展起着越来信息技术对汽车先进制造技术的发展起着越来 越重要的作用越重要的作用 信息化是当今社会发展的趋势，信息技术与传 统制造技术相结合，将使汽车制造业的生产方式发 生革命性变革。 信息技术促进着设计技术的现代化； 成形与加工制造的精密化、快速化、数字化；自动 化技术的柔性化、集成化、智能化；整个制造过程 的虚拟化、网络化、全球化。汽车先进生产模式的 发展，如网络化制造、并行工程、精益生产、敏捷 制造、虚拟企业与虚拟制造，也无不以信息技术的 发展为支撑。 2.2 汽车设计技术的不断现代化。汽车设计技术的不断现代化。 现代汽车设计技术的主要发展趋势：一是设计 方法和手段的现代化。二是新的设计思想和方法不 断出现， 如并行设计， 面向“X”的设计 DFX(Design For X)，健壮设计(Robust Design)，反求工程技术 等。 三是向全寿命周期设计发展。 第四， 设计过程、 快速造型和设计验证，由单纯考虑技术因素转向综 合考虑技术、经济和社会因素。 2.3 汽车成形技术向精密成形或称净成形的方向发汽车成形技术向精密成形或称净成形的方向发 展。展。 展望 21 世纪， 制造工件的毛坯正在从接近零件 形状(Near Net Shape Process)向直接制成工件即 精密成形或称净成形(Net Shape Process)的方向发 展。精密铸造技术、精密塑性成形技术、精密连接 技术等精密成形技术将获飞速发展。 2.4 汽车加工技术向着超精密、超高速以及发展新汽车加工技术向着超精密、超高速以及发展新 一代制造装备的方向发展一代制造装备的方向发展 目前，超精加工已实现亚微米级加工，并正在 向纳米加工时代迈进，加工材料由金属扩大到非金 属；超高速切削用于铝合金的切削速度已超过 1600 米/分，铸铁为 1500 米/分，可以近 10 倍地提高加 工效率并提高加工件的性能。 2.5 汽车制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性汽车制造工艺、设备和工厂的柔性和可重构性 将成为汽车企业装备的显著特点将成为汽车企业装备的显著特点 汽车个性化需求和不确定的市场环境，使得制 造资源的柔性和可重构性将成为 21 世纪汽车企业 装备的显著特点。先进的制造工艺、智能化的软件 和柔性的自动化设备、企业的柔性发展战略，构成 未来汽车企业竞争的软、硬件资源。 3 敏捷制造敏捷制造(Agile Manufacturing)技术技术 面对竞争日趋激烈和需求不断变化的国际市场， 汽车制造企业的生存与发展将取决于其响应客户需 求的敏捷能力。敏捷制造(AM)技术提出后，被认为 是全面提高制造企业竞争能力的21世纪制造策略。 敏捷技术与企业(Agile TechnologyEnterprise) 以灵活应变为目标，基于柔性技术、知识化熟练工 人及创新的管理机制。其基本原理是采用标准化和 专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布 式结构连接各类企业，构成所谓的虚拟公司 (Virtual Company)，甚至全球制造（Global Manufacturing)环境，以竞争合作为原则，在虚拟 制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公 司进行快速生产，最大限度地满足客户需求。AM采 用动态优化，并行处理生产过程中的各种问题，也