汽车由上万个零部件和分总成组成,由发动机、底盘和车身三大总成构成整车。汽车的生产特点是产量大、品种多、质量高、生产组织涉及整个社会行业。汽车制造就是对材料进行冷热加工、零件成形与装配的生产过程。图1-2所示为轿车装配与调试现场情景。
图1-2 轿车装配与调试现场情景
金属热加工工艺包括铸造、锻压、焊接、热处理、表面改性和粉末冶金等。
金属冷加工工艺主要包括金属切削、板料冲压、特种加工与成形等。
1.汽车生产过程及其组成
(1)汽车生产过程。
汽车生产过程是指将原材料或半成品通过各种加工工艺过程制成汽车零件,并将零件装配成各种总成,最后将总成通过总装配线组装和调整为整车的全过程。
(2)汽车生产过程的组成。
汽车生产过程由基本生产过程、辅助生产过程、生产服务过程及技术准备过程组成。
基本生产过程包括毛坯成形(铸造、锻造、冲压、焊装、粉末冶金)、零件机械加工、毛坯或半成品热处理、涂装、总成和整车装配等工艺过程,是产品整个生产过程的中心环节。
辅助生产过程包括动能供应、非标准设备及工装夹具等准备过程。
生产服务和技术准备过程包括运输、材料及配件采集、产品销售与服务等,形成了一个庞大的物流、信息流和协作网。
(3)汽车制造工艺过程。
工艺过程设计是产品设计和制造过程的中间环节,是企业生产活动的核心,也是进行生产管理的重要依据。
在生产过程中,直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和材料性能等,使之成为半成品或成品(汽车)的全过程即汽车制造工艺过程。汽车制造工艺过程包括毛坯成形、热处理、零件的机械加工及零部件与总成的装配等工艺过程。
2.毛坯制造工艺过程
毛坯制造工艺过程是指通过铸造、锻造等方法将合金材料制成具有一定形状、尺寸和性能的铸件或锻件的过程。图1-3所示为生产过程中典型铸、锻件的毛坯形态,其中图1-3(a)所示为刚凝固并带浇注系统的缸体毛坯;图1-3(b)所示为锻造飞边切除后的齿轮锻件毛坯和飞边。(www.daowen.com)
图1-3 铸、锻件毛坯
铸造属于金属液态成形,是将熔化后温度、成分合格的合金液浇注到与零件内外形状相适应的型腔中,待其冷却凝固(结晶)后得到铸件的生产方法,汽车曲轴、气缸体、气缸盖、变速箱壳体和铝合金车轮、铝活塞等都是铸件。
锻造属于金属塑性成形,是指合金材料受力产生不可恢复的塑性变形而成所需形状、尺寸与高性能的零件毛坯的加工方法。齿轮、连杆、十字轴和载重车前梁等都是模锻件。
冲压也属于金属塑性成形,它是把一定厚度的薄板在室温条件下受力分离,并通过弯曲、拉深、翻边、成形等变形工序而得到各式壳体与加强筋零件。汽车车身覆盖件和骨架零件大多由金属板料冲压成形。
金属焊接在汽车制造中应用很广,属于金属构件的连接成形技术。汽车车身主要通过焊接进行装配。
粉末冶金成形也属于毛坯或制品成形,其包括配料混粉、模压成形和高温烧结三大主要生产环节,属于粉末烧结成形技术。
在现代汽车制造中,通过精密铸造、精密锻造、精密冲裁、冷镦、冷挤、轧制等都可以直接成形零件制品,实现少、无切屑加工。同样也可以通过粉末冶金与注塑等方法直接得到零件制品而无须加工。
3.零件机械加工工艺过程
零件机械加工工艺过程是指在机床设备上利用切削刀具或其他工具,改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和力学、物理性质,使其成为成品或半成品的全过程。
其主要目的是提高零件尺寸精度和表面质量。机械加工对象主要集中于汽车零件的型面加工。型面加工包括平面、旋转面、孔及诸如齿轮齿面轮廓、球面、沟槽等各种表面的加工。
汽车零件制造中常采用车、钻、刨、铣、拉、镗、铰、磨、超精加工和齿轮轮齿加工中的滚齿、插齿、剃齿、拉齿以及无切屑加工中的滚挤压、轧制、拉拔等方法进行机械加工。
4.热处理工艺过程
热处理工艺过程是指用热处理方法(如退火、正火、淬火、回火、调质、表面热处理等),不改变零件形状,只改善毛坯或零件的使用性能和工艺性能,以挖掘材料性能潜力、提高产品质量、延长零件使用寿命的工艺过程。如汽车零件制造中的铸件、锻件等毛坯退火、正火;曲轴、齿轮等的调质和耐磨面的表面热处理等,调质即钢的淬火+高温回火。
5.总成及整车产品装配工艺过程
总成及整车产品装配工艺过程是指将半成品或成品通过焊接、铆接和螺栓紧固等方式连接成合件、组件、部件、分总成或装配成总成直至整车的工艺过程。
装配只是改变零件、总成或部件间的相对位置,不改变其尺寸、形状与性能,如车架、发动机、变速器等总成的装配和汽车整车的总装配等。由此,产品装配是对产品相对位置的固定与调整,故称为装配工艺过程。在生产中,若生产对象不同,则其制造、加工或装配工艺过程也完全不同。
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