第一章概論

盡管我國汽車產業的誕生時間與西方相比晚了半個多世紀，但近幾十年來，國內汽車產業與國際性跨國汽車公司的全面合資、合作及汽車產業技術的大規模引進，已對我國汽車產業帶來了十分深遠的影響，使得我國汽車產業近乎與西方發達國家同步完成了產業結構的調整。過去汽車整車生產企業直屬的汽車總成部件專業生產廠紛紛與主機廠脫離從屬關系，走上了自主研發、為全行業各大汽車公司提供配套和技術服務的獨立公司道路。這種轉變使得汽車制造公司與汽車零部件生產企業的分工和職能發生了根本性改變，于是汽車制造工藝亦跟著發生了很大的變化。對于汽車整車制造企業，汽車制造工藝只剩下沖壓成型、焊裝、涂裝和總裝四大部分；對于汽車總成部件的生產通常根據零件的結構特征進行歸類加工。第一章概論盡管我國汽車產業的誕生時第一節

汽車制造業的特點

汽車制造業的特點：大批大量生產于1908年率先在美國福特汽車公司實現，而且迅速在全球得到了廣泛推廣。

大批大量生產方式大大節省了制造汽車的工作時間，大幅降低了汽車的生產成本，極大地刺激了汽車消費市場，帶來了汽車產業的高度繁榮。但大批大量生產也給汽車產業的管理帶來了極大的挑戰，如：工藝流程的合理規劃、工位工作量的均衡配置、生產工藝過程的有序進行、物流供應的及時配送、配套件庫存的有效控制、流動資金的快速回籠等。解決問題的方法：

改造生產模式第一節汽車制造業的特點汽車制造業的特精益生產

為了解決好因“大批大量生產方式”所帶來的上述諸多問題，上個世紀50年代中期，日本汽車產業在政府的嚴格保護和支持下，以豐田汽車公司為代表，在對美國汽車產業管理和生產模式進行深入研究的基礎上，于1961年成功地創立了旨在“以最少的投入，產出盡可能多的和最好的產品”的獨特管理模式——精益生產方式，并于上個世紀80年代掀起了世界汽車工業的第三個高潮。1980年，日本以1104萬輛的年產量將一直占據世界汽車工業霸主地位的美國拉下了臺。精益生產為了解決好因“大批大量生產方式”現代生產

美國為了重拾世界汽車霸主地位，積極吸取豐田精益生產方式的精華，結合自身的特點，更多地引入計算機服務于汽車產業的管理，演繹出“拉式流”的生產管理模式，創立了稱之為“現代生產方式”的MRPII(ManufacturingResourcesPlanning)“制造資源計劃”的和ERP（EnterpriseResourcePlan）“企業資源計劃”的管理模式。即一種將計算機技術、現代制造技術有機融于一體的計算機輔助企業管理系統，在合理利用資源與優化內部管理、有效控制庫存與流動資金占用、縮短生產周期和降低成本、靈活快速地響應市場變化、顯著提高企業競爭力與獲得最大利潤等方面表現出卓越的效果。現代生產美國為了重拾世界汽車霸主地位，積我國的汽車生產模式

目前，我國汽車產業處在“大量生產、精益生產、現代生產”三種生產方式共存的特殊時代。對于單純的民族汽車產業，尚停留在“大量生產方式”階段；多數合資汽車制造業基本實現了“精益生產方式”；部分合資或獨資的汽車整車與零部件生產企業已引入了“現代生產方式”。

無論是“大量生產階段”、“精益生產階段”還是“現代生產階段”，汽車產業“流水線”、“大批大量生產”的模式始終沒有變，而且隨著產業的升級，自動流水生產線的比例日益增加。我國的汽車生產模式目前，我國汽車產業處在一、汽車整車生產

對于現代化的汽車整車生產企業，通常只建有四大工廠，分別對應四大典型生產工藝，即：沖壓焊裝涂裝總裝。一、汽車整車生產對于現代化的汽車整車生產企業1、沖壓工藝

沖壓工藝是汽車車身制造的第一個工藝環節，它建立在金屬塑性變形的基礎上，在常溫條件下利用磨具和沖壓設備對板料施壓加工，使其產生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能均符合設計要求的結構件或覆蓋件。

沖壓工藝的生產設備主要有開卷剪切自動線、沖壓生產線、垛料翻轉機、模具研配機及適當的其它修模設備，可以完成卷料存放、開卷、校平、剪切，落料、堆垛，沖壓件的拉延、成形、整形、修邊、沖孔、翻邊等工藝，以及沖壓件的存放及發送的整套工藝過程。1、沖壓工藝沖壓工藝是汽車車身制造的第一開卷平整沖壓生產線開卷平整沖壓生產線2、焊裝工藝

焊裝工藝是汽車制造中應用范圍最廣的工藝之一，但談到汽車制造四大工藝中的焊接工藝，則通常是特指在汽車車身制造過程中將經沖壓成型的汽車車身結構件和覆蓋件，用焊接加工的方式將其組合成不可拆卸的具有完整功能的結構件或汽車白車身的加工工藝過程。

在當今汽車制造公司的焊裝車間，焊裝生產線大多為柔性設計，且機械化、自動化程度通常都很高。2、焊裝工藝焊裝工藝是汽車制造中應用范圍焊裝生產線焊3、涂裝工藝

對于轎車生產企業來說，涂裝車間通常是自動化程度最高、生產環境要求最嚴格的場所。涂裝生產設備多采用輕鋼結構、全面封閉、強制性通風換氣、自然光照及局部人工照明的采光方式。

涂裝工藝主要由前處理、電泳線、密封底涂線、中涂線、面涂線、精修線及其烘干系統等組成。全線工件輸送系統多采用空中懸掛和地面滑橇相結合的機械化輸送方式。3、涂裝工藝對于轎車生產企業來說，涂裝車電泳輸送噴防震隔熱膠噴面漆電泳輸送噴防震隔熱膠噴面漆4、總裝工藝

總裝是汽車制造過程中最后的一個工藝環節，對于當今的轎車生產廠家，總裝線１００％的采用柔性生產方式，以適應多車型、多品種的混流生產。汽車總裝工藝包括物流、輸送、裝配、下線檢測等多個生產環節。4、總裝工藝總裝是汽車制造過程中最后的一機械件裝配內飾件裝配總裝輸送下線檢測機械件裝配內飾件裝配總裝輸送下線檢測二、總成部件生產

汽車總成部件的生產所涉及的工藝內容多而復雜，為了便于閱讀理解，常按照工藝特點將其分為毛坯制造、機械切削加工、少無切削加工、表面強化處理、復合材料加工等。二、總成部件生產汽車總成部件的生產所涉及的1、毛坯制造

毛坯制造中的鑄、鍛、焊三大工藝在機械制造行業常將其統稱為金屬材料的熱加工，其工藝特點是通過加熱的工藝手段將各種不同的金屬材料轉換成形狀、尺寸符合后繼工藝過程要求的零件毛坯。1、毛坯制造毛坯制造中的鑄、鍛、焊三大工鍛造鑄造焊接鍛造鑄造焊接2、機械切削加工

汽車中有大量高精度的功能件和運動部件，其中絕大多數需要通過機械切削加工的方法達到形狀和尺寸的精度要求。汽車發動機和變速器零部件的加工是機械切削加工中最典型的代表。2、機械切削加工汽車中有大量高精度的功能發動機生產線發變速器生產線變速器生產線3、少無切削加工

少無切削加工：機械制造過程中用精確成形方法制造零件的工藝。傳統的機械制造工藝最終大多采用切削加工方法制造有尺寸、形狀與位置精度要求的零件，生產過程中坯料質量的30％左右變成了切屑。這不僅浪費大量的材料和能源，而且占用大量的機床和人力。采用精密成形工藝，工件不需要或只需要少量切削加工即可成為高精度的汽車零件，可大大節約材料、設備和人力。少無切削加工工藝包括精密鍛造、沖壓、精密鑄造、粉末冶金、工程塑料的壓塑和注塑等，其中注塑成型在汽車零部件制造中占有十分重要的地位。為了減輕汽車的重量、減低汽車整車成本，汽車上用到了大量的塑料件，如儀表臺、車身內飾、汽車保險杠等。事實上，汽車上還有相當數量的總成部件（如儲油罐、汽車空調系統等）主要由塑料制成。3、少無切削加工少無切削加工：機械制造過注塑生產線注塑生產線4、表面強化處理

表面強化處理有表面機械強化和熱處理強化二種不同的類型，為了提高汽車零部件的使用壽命、實現汽車的輕量化，幾乎所有的汽車零部件都需進行表面強化處理。4、表面強化處理表面強化處理有表面機械強噴丸與噴砂處理熱處理噴熱5、復合材料加工

為保證汽車有良好的乘坐舒適性，車內用到了大量的消音隔熱件，如排氣管隔熱板、車頂隔熱層、發動機隔音隔熱層等。汽車上幾乎所有的隔熱隔音件都是用的復合材料，圖1-15是某汽車隔熱隔音件的壓制生產線。圖1-15車用復合材料部件的生產線5、復合材料加工為保證汽車有良好的乘坐第二節

汽車產業結構的演變與發展

汽車產業在100多年的發展歷程中，已經歷了手工生產、大量生產、精益生產和現代生產等四個階段。每一次生產階段的更替，不僅帶來了生產方式及生產工藝的大變革，而且還帶來了產業結構的大調整。下面簡要介紹汽車產業結構的演變過程。第二節汽車產業結構的演變與發展汽車產一、手工生產階段的汽車產業結構

在早期的手工生產階段，由于汽車產品自身的不完善，且人們缺少制造汽車的成熟技術和生產經驗，汽車的產量低、價格十分昂貴。因此那時的汽車只是富足家庭享用的奢侈品，普通老百姓無力問津。這便決定了汽車整車的制造只能是利用一些簡陋的設備和工具，由少數具有機械加工技能的技術工人來完成全部零部件的加工和整車的裝配。如1903年，在亨利·福特創立的福特汽車公司里只有十余種簡單的車床和鉆床，公司的全部員工不足20人。

盡管當時能夠買得起汽車的家庭很少，而且汽車的各項性能都遠不如現代的汽車好（噪聲大、速度低、舒適性、安全性、操控性均較差），但人們普遍渴求擁有比傳統交通工具的性能更優的汽車產品。這是促使汽車產業向大量生產方式轉變的原動力。一、手工生產階段的汽車產業結構在早期的手二、大量生產階段的汽車產業結構

二十世紀初，福特在伊利·惠特尼發明汽車“標準化部件”的基礎上發明的“汽車流水生產線”的建成，宣告汽車大批量生產階段的開始。

大量生產方式最重要的特點是單一車型的產量非常之大，福特的“T型車”、大眾的“甲殼蟲”，其累計產銷量遠超過了1000萬輛。在汽車大量生產時代，國際性大型汽車制造公司（通常將其稱為主機廠或整車廠）都下設若干多個汽車總成部件的專業配套廠。汽車整車及所有總成部件的設計開發、專業配套廠的生產裝備及工藝設計統一掌握在汽車制造公司手里。汽車整車廠和各專業配套廠的生產線都是“剛性”的，一條生產線生產一種車型，每當要對汽車產品進行更新換代，都需要停產相當長的時間以對生產線進行改造。

大量生產方式的突出優點是：在一個相對封閉的汽車生產環境下，各生產單元在一個相對較長的時期內只生產同一種或少數幾種車型及與之配套的總成、部件。由于生產高度專業化，因此生產工藝在一定的時期內相對固定，生產組織比較簡單，產品質量穩定且易于控制。汽車制造公司的主流生產設備是各種不同類型的組合機床。這種產業結構和生產模式在美國的汽車公司持續了近60年。二、大量生產階段的汽車產業結構二十世紀初三、精益生產階段的汽車產業結構

精益生產方式是日本豐田汽車公司于上個世紀50年代開始研究并逐步創立，于1961年在該公司全面推行。但“精益生產方式”的稱謂卻是美國學者D·魯斯在1990年發表的《改變世界的機器》一書中首次提出。

精益生產方的支柱是準時化生產（JustinTime，簡稱“JIT”）和自動化（Jidoka）。“杜絕一切形式的浪費”是精益生產方是的核心。三、精益生產階段的汽車產業結構精益生產方1、準時化生產

準時化生產是指僅在需要的時候，才為所需的地方按所需的數量和質量生產所需的產品。準時化生產大大縮短了生產周期，避免了各種浪費，消除了大量的庫存，從而降低了財務和倉儲費用。同時還避免了因需求變化所帶來的大量舊型號產品的積壓和貶值。

準時化生產將銷售商、制造商、供應商看成一個有機整體，采用看板管理方式作為聯結三者的紐帶。1、準時化生產準時化生產是指僅在需要的時候2、自動化

精益生產方式中的自動化是指一種自動異常檢測控制系統，即：生產系統能夠自動檢測出不良品，一旦出現不良品便立即停止工作，從而阻止不良品的盲目生產。2、自動化精益生產方式中的自動化是指一種自3、杜絕一切浪費

杜絕一切浪費是提高生產率最簡單、最迅速，且不花錢的方法。精益生產方式告訴我們，過去在汽車制造公司的那些“正常的、必要的、不可避免的、甚至是看不出來”的浪費，其實是最可怕的和最大的浪費。在生產過程中，將前述所有的浪費都找出來，并逐步采取措施堅決地予以消除。

精益生產方式的突出特點：⑴柔性生產，實現高質量、多品種、多批次、高效率、高效益的生產；⑵建立市場調查、產品開發、工藝設計、質量管理、生產協作、銷售服務、人才培養等整套生產管理體系；⑶充分利用精益生產方式“反應靈、變化快”的優勢，鼓勵全員參與技術革新和發明創造，及時將新技術的成果用于產品設計和生產工藝的改造。

精益生產階段，汽車產業結構的突出特點是逐步推行柔性生產線，以滿足消費者個性化的要求。3、杜絕一切浪費杜絕一切浪費是提高生產率四、現代生產方式

自上個世紀80年代，追求“個性化”的消費者越來越多，汽車產業靠“單一產品打天下”的時代已成為歷史。單一汽車產品的累計產銷量能夠達到100萬輛者已是一種奇跡。汽車消費市場的這一重要變化使得“大量生產方式”所特有的“大而全”式的公司內部高度專業化協作生產的眾多優點逐漸變成劣勢。為了分散風險，激發汽車配件生產企業在產品研發方面的積極性和主動性，在“單一汽車產品”的產銷量因大幅下降所帶來的同一規格的汽車總成部件產量無法達到經濟生產規模的情況下，仍能實現汽車產業鏈上所有生產環節的大規模生產。國際性跨國汽車公司開始全面采用能適應多車型的柔性生產線，同時開始剝離附屬于汽車公司的總成部件專業配套生產廠家，這種變化使得稱之為“現代生產方式”的一種新的汽車生產與管理模式應運而生，其特點是：四、現代生產方式自上個世紀80年代，追求“1、按需準時生產

在需要的時間，把所需的物品，按規定的數量，完好無損地送到規定的地點。1、按需準時生產在需要的時間，把所需的物品2、計劃主導型的管理模式

將以往多級分散的計劃統一成“一個滾動計劃”。計劃集中編制，分解執行，計劃分解后便一貫到底。保證計劃的一貫性和嚴肅性是現代生產方式的重要原則，杜絕個人意志與隨意發號施令。按零件組織生產而不是按產品臺套組織生產，從根本上打破了原有按產品各自分工管理的界限，改變了計劃員和有關部門的工作范圍、內容、考慮問題的角度與相互關系。2、計劃主導型的管理模式將以往多級分散的3、對資源進行全方位整合

將客戶需求和企業內部的制造活動、以及供應商的制造資源整合在一起，形成一個完整的供應鏈（SupplyChain），對供應鏈上的所有環節進行有效管理。這些環節包括訂單、采購、庫存、計劃、生產制造、質量控制、運輸、分銷、服務與維護、財務管理、人事管理、實驗室管理、項目管理、配方管理等。3、對資源進行全方位整合將客戶需求和企業內4、支持混合方式的制造環境

支持混合方式的制造環境包括既可支持離散又可支持流程的制造環境；按照面向對象的業務模型組合業務過程的能力和國際范圍內的應用。4、支持混合方式的制造環境支持混合方式的5、體現精益生產、同步工程

和敏捷制造的思想

支持對混合型生產方式的管理，其管理思想表現在兩個方面：①精益生產LP（LeanProduction），企業按大批量生產方式組織生產時，把客戶、銷售代理商、供應商、協作單位納入生產體系，企業同其銷售代理、客戶和供應商的關系，已不再簡單地是業務往來關系，而是利益共享的合作伙伴，這種合作伙伴關系組成了一個企業的供應鏈。②敏捷制造（AgileManufacturing），當市場發生變化，企業遇有特定的市場和產品需求時，企業的基本合作伙伴不一定能滿足新產品開發生產的要求，這時，企業會組織一個由特定的供應商和銷售渠道組成的短期或一次性供應鏈，形成“虛擬工廠”，把供應和協作單位看成是企業的一個組成部分，運用“同步工程（SE）”組織生產。用最短的時間將新產品打入市場，時刻保持產品的高質量、多樣化和靈活性。5、體現精益生產、同步工程

第三節

汽車制造的新技術新工藝

近二十年來，是汽車產業技術高速發展的時期，汽車制造技術和制造工藝已有了顯著的進步。在此不可能涉及汽車制造新技術新工藝的全部，只舉幾個典型的示例。第三節汽車制造的新技術新工藝近二十年一、高速干式切削加工工藝

高速干式切削加工是在無冷卻、無潤滑油劑的作用下，采用很高的切削速度進行切削加工。采用壓縮空氣或其他類似的方法移去切屑，以控制工作區域的溫度。實踐證明，當切削參數設置正確時，切削所產生熱量的80%可被切屑帶走。

高速干式切削加工已成為各類齒輪制造工藝發展的新趨勢。只要工藝參數選擇合理，并采用新型的硬質合金刀具高速切削，可使加工時間大大縮短，刀具壽命更長。日本三菱公司推出了世界上第一套干式滾切系統。其切削速度是傳統滾切速度的若干倍，達200m/min。干式滾切對滾刀有特殊的要求，三菱公司設計的專用干式滾刀，采用MACH7高速鋼，表面涂有專用涂層，有助于散熱并減少刀具損耗，其壽命可延長到一般濕切方式的5倍，生產成本至少降低40%。一、高速干式切削加工工藝高速干式切削加工一、高速干式切削加工工藝(續)美國格里森公司用硬質合金滾刀在Phoenix機床上用干式切削法加工錐齒輪，與傳統的高速鋼刀具濕式切削法相比，降低切削時間50%，而且齒輪的表面粗糙度顯著降低，幾何精度大大提高。床身內部循環冷卻，以利于維持熱平衡。此外，機床還配有一套真空除屑除塵系統。這一系列滾齒機，滾切轉速可達3000r/min。高速干式切削法有如下優點：首先，由于它省去了油屑分離過程，無冷卻潤滑油箱和油屑分離裝置以及相應的電氣設備，因此，機床結構緊湊。其次，這種方法極大地改善了加工環境；加工費用大大降低。為進一步延長刀具壽命、提高工件質量，可在齒輪干式切削過程中，每小時使用10～1000ml潤滑油進行微量潤滑。這種方法產生的切屑可以認為是干切屑，工件的精度、表面質量和內應力不受微量潤滑油的負面影響。一、高速干式切削加工工藝(續)美國格里森公一、高速干式切削加工工藝(續)

美國費特公司(LMT-Fette)用硬質合金刀具干式滾切齒輪，使齒輪單件加工時間和成本明顯降低。日本堅藤鐵工所開發的KC250H型干式滾齒機，采用硬質合金滾刀、冷風冷卻、微量潤滑，進行高速滾齒，由于供給的是溫度穩定的冷風，工件的熱變形極小。

干式切削與濕式切削相比，不但極大地提高了機床生產效率，降低了工件加工成本，而且有利于保護環境，節約自然資源。在國外，干式切削的研究和應用已比較廣泛，據有關部門統計，目前在西歐已有近一半企業采用干式切削加工。國內雖有部分機構在從事這方面的研究，但在齒輪加工領域的應用還是空白。一、高速干式切削加工工藝(續)美國費特公司二、無切削加工工藝

無切削加工在汽車業產業的應用范圍呈現出逐漸擴大的趨勢。典型的案例是擺動輾壓成型工藝加工汽車齒輪、離合器盤轂、軸承、萬向節等。擺動輾壓又稱旋轉鍛造（Rotaryforging）、軌道成形（Orbitalforging）、搖動鍛造等，是世界上迅速發展起來的一種新型高精度、高效率、無切削金屬成型工藝。美國、瑞士、德國、日本等國家已廣泛將其應用于汽車、摩托車、電器等相關產業。我國在90年代開始引進國際先進水平的擺輾設備，如瑞士SCHMID公司的T200、T400、T630冷成形擺輾機等。

擺動輾壓加工采用連續局部加載成形的方法生產鍛件，其優點是：①鍛件成形的變形力僅為常規鍛造方法變形力的1／5～1／20；②鍛件可在冷態、溫態或熱態下成形，毛坯變形均勻，金屬纖維流向更趨合理；③可單機也可組線生產，易實現生產過程的機械化和自動化；④特別適合于薄而形狀復雜的盤餅或半軸法蘭類鍛件的生產；⑤加工過程的振動和噪聲小，工作條件良好；⑥設備結構簡單、體積小、重量輕、操作簡便、使用可靠、價格便宜、一次性投資少；⑦可采用鑲塊模，模座模套可通用，生產不同產品時，只需更換模芯（鑲塊；⑧生產成本低，經濟效益和社會效益好。二、無切削加工工藝無切削加工在汽車業產業三、激光焊接工藝

激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶實現焊接。激光焊接的機理有兩種：熱傳導焊接激光深熔焊三、激光焊接工藝激光焊接是將高強度的激光束1、熱傳導焊接

當激光照射在材料表面時，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉化為熱能而加熱熔化，材料表面層的熱以熱傳導的方式繼續向材料深處傳遞，最后將兩焊件熔接在一起。1、熱傳導焊接當激光照射在材料表面時，一部2、激光深熔焊

當功率密度比較大的激光束照射到材料表面時，材料吸收光能轉化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產生大量的金屬蒸汽，在蒸汽退出表面時產生的反作用力的作用下，使熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續照射，凹坑穿入更深，當激光停止照射后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固后將兩焊件焊接在—起。2、激光深熔焊當功率密度比較大的激光束照激光焊接的優點

①速度快、深度大、變形小；②能在室溫或特殊條件下進行焊接，激光通過電磁場時，光束不會偏移，焊接設備簡單；③激光在真空、空氣及某種氣體環境中均能施焊，并能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接；④可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好；⑤激光聚焦后，功率密度高，當采用高功率器件焊接時，深寬比可達5：1，最高可達10：1；⑥可進行微型焊接，激光束經聚焦后可獲得很小的光斑，且能精確定位，可應用于大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中；⑦可焊接難以接近的部位，施行非接觸遠距離焊接，尤其是近幾年，由于在YAG激光加工中采用了光纖傳輸技術，使激光焊接獲得了更為廣泛的推廣和應用；⑧激光束易實現光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。激光焊接的優點①速度快、深度大、變形小；

聚合物的焊接

車身覆蓋鑒于結構件的焊接聚合物的焊接四、超聲波焊接

超聲波焊接的原理是將由超聲發生器產生的20KHZ（或15KHZ）高壓、高頻信號，經換能系統將其轉換為高頻機械振動施加到工件上，通過工件表面及內部分子間的磨擦使接口的溫度升高，當溫度達到工件自身的熔點時，接口處迅速溶化，繼而填充于接口間的空隙，當震動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，便達成完美的焊接。超聲波焊接是一種較新的焊接工藝，由于其具有如下諸多優點，因此在各工業領域的應用日漸廣泛。四、超聲波焊接超聲波焊接的原理是將由超聲發

超聲波焊接設備汽車制造工藝培訓課件五、激光熱處理工藝

激光熱處理是利用高功率密度的激光束對金屬表面進行強化處理的方法，可對金屬實現相變硬化（或稱表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，達到用傳統表面淬火方式所達不到的良好機械性能。經激光處理的金屬表面硬度：鑄鐵可達HRC60度以上；中、高碳鋼可達HRC70度以上。其特點是：1）無需使用外加材料，僅改變被處理材料表面的組織結構，處理后的改性層具有足夠的厚度,，可根據需要調整深淺（一般可達0.1-0.8mm）；2）處理層和基體結合強度高，激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結合，處理層表面是致密的冶金組織，硬度高和耐磨性好；3）被處理工件的變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短（10～10秒），零件的熱變形區和整體變化都很小。故特別適合于高精度零件的處理；4）加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導光系統可隨意將激光導向任何處理部位，從而可方便地實現對深孔、內孔、盲孔和凹槽等的處理和選擇性的局部處理。五、激光熱處理工藝激光熱處理是利用高功齒輪及齒輪軸的激光熱處理激光熱處理設備汽車制造工藝培訓課件演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！第一章概論

盡管我國汽車產業的誕生時間與西方相比晚了半個多世紀，但近幾十年來，國內汽車產業與國際性跨國汽車公司的全面合資、合作及汽車產業技術的大規模引進，已對我國汽車產業帶來了十分深遠的影響，使得我國汽車產業近乎與西方發達國家同步完成了產業結構的調整。過去汽車整車生產企業直屬的汽車總成部件專業生產廠紛紛與主機廠脫離從屬關系，走上了自主研發、為全行業各大汽車公司提供配套和技術服務的獨立公司道路。這種轉變使得汽車制造公司與汽車零部件生產企業的分工和職能發生了根本性改變，于是汽車制造工藝亦跟著發生了很大的變化。對于汽車整車制造企業，汽車制造工藝只剩下沖壓成型、焊裝、涂裝和總裝四大部分；對于汽車總成部件的生產通常根據零件的結構特征進行歸類加工。第一章概論盡管我國汽車產業的誕生時第一節

汽車制造業的特點

汽車制造業的特點：大批大量生產于1908年率先在美國福特汽車公司實現，而且迅速在全球得到了廣泛推廣。

大批大量生產方式大大節省了制造汽車的工作時間，大幅降低了汽車的生產成本，極大地刺激了汽車消費市場，帶來了汽車產業的高度繁榮。但大批大量生產也給汽車產業的管理帶來了極大的挑戰，如：工藝流程的合理規劃、工位工作量的均衡配置、生產工藝過程的有序進行、物流供應的及時配送、配套件庫存的有效控制、流動資金的快速回籠等。解決問題的方法：

改造生產模式第一節汽車制造業的特點汽車制造業的特精益生產

為了解決好因“大批大量生產方式”所帶來的上述諸多問題，上個世紀50年代中期，日本汽車產業在政府的嚴格保護和支持下，以豐田汽車公司為代表，在對美國汽車產業管理和生產模式進行深入研究的基礎上，于1961年成功地創立了旨在“以最少的投入，產出盡可能多的和最好的產品”的獨特管理模式——精益生產方式，并于上個世紀80年代掀起了世界汽車工業的第三個高潮。1980年，日本以1104萬輛的年產量將一直占據世界汽車工業霸主地位的美國拉下了臺。精益生產為了解決好因“大批大量生產方式”現代生產

美國為了重拾世界汽車霸主地位，積極吸取豐田精益生產方式的精華，結合自身的特點，更多地引入計算機服務于汽車產業的管理，演繹出“拉式流”的生產管理模式，創立了稱之為“現代生產方式”的MRPII(ManufacturingResourcesPlanning)“制造資源計劃”的和ERP（EnterpriseResourcePlan）“企業資源計劃”的管理模式。即一種將計算機技術、現代制造技術有機融于一體的計算機輔助企業管理系統，在合理利用資源與優化內部管理、有效控制庫存與流動資金占用、縮短生產周期和降低成本、靈活快速地響應市場變化、顯著提高企業競爭力與獲得最大利潤等方面表現出卓越的效果。現代生產美國為了重拾世界汽車霸主地位，積我國的汽車生產模式

目前，我國汽車產業處在“大量生產、精益生產、現代生產”三種生產方式共存的特殊時代。對于單純的民族汽車產業，尚停留在“大量生產方式”階段；多數合資汽車制造業基本實現了“精益生產方式”；部分合資或獨資的汽車整車與零部件生產企業已引入了“現代生產方式”。

無論是“大量生產階段”、“精益生產階段”還是“現代生產階段”，汽車產業“流水線”、“大批大量生產”的模式始終沒有變，而且隨著產業的升級，自動流水生產線的比例日益增加。我國的汽車生產模式目前，我國汽車產業處在一、汽車整車生產

對于現代化的汽車整車生產企業，通常只建有四大工廠，分別對應四大典型生產工藝，即：沖壓焊裝涂裝總裝。一、汽車整車生產對于現代化的汽車整車生產企業1、沖壓工藝

沖壓工藝是汽車車身制造的第一個工藝環節，它建立在金屬塑性變形的基礎上，在常溫條件下利用磨具和沖壓設備對板料施壓加工，使其產生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能均符合設計要求的結構件或覆蓋件。

沖壓工藝的生產設備主要有開卷剪切自動線、沖壓生產線、垛料翻轉機、模具研配機及適當的其它修模設備，可以完成卷料存放、開卷、校平、剪切，落料、堆垛，沖壓件的拉延、成形、整形、修邊、沖孔、翻邊等工藝，以及沖壓件的存放及發送的整套工藝過程。1、沖壓工藝沖壓工藝是汽車車身制造的第一開卷平整沖壓生產線開卷平整沖壓生產線2、焊裝工藝

焊裝工藝是汽車制造中應用范圍最廣的工藝之一，但談到汽車制造四大工藝中的焊接工藝，則通常是特指在汽車車身制造過程中將經沖壓成型的汽車車身結構件和覆蓋件，用焊接加工的方式將其組合成不可拆卸的具有完整功能的結構件或汽車白車身的加工工藝過程。

在當今汽車制造公司的焊裝車間，焊裝生產線大多為柔性設計，且機械化、自動化程度通常都很高。2、焊裝工藝焊裝工藝是汽車制造中應用范圍焊裝生產線焊3、涂裝工藝

對于轎車生產企業來說，涂裝車間通常是自動化程度最高、生產環境要求最嚴格的場所。涂裝生產設備多采用輕鋼結構、全面封閉、強制性通風換氣、自然光照及局部人工照明的采光方式。

涂裝工藝主要由前處理、電泳線、密封底涂線、中涂線、面涂線、精修線及其烘干系統等組成。全線工件輸送系統多采用空中懸掛和地面滑橇相結合的機械化輸送方式。3、涂裝工藝對于轎車生產企業來說，涂裝車電泳輸送噴防震隔熱膠噴面漆電泳輸送噴防震隔熱膠噴面漆4、總裝工藝

總裝是汽車制造過程中最后的一個工藝環節，對于當今的轎車生產廠家，總裝線１００％的采用柔性生產方式，以適應多車型、多品種的混流生產。汽車總裝工藝包括物流、輸送、裝配、下線檢測等多個生產環節。4、總裝工藝總裝是汽車制造過程中最后的一機械件裝配內飾件裝配總裝輸送下線檢測機械件裝配內飾件裝配總裝輸送下線檢測二、總成部件生產

汽車總成部件的生產所涉及的工藝內容多而復雜，為了便于閱讀理解，常按照工藝特點將其分為毛坯制造、機械切削加工、少無切削加工、表面強化處理、復合材料加工等。二、總成部件生產汽車總成部件的生產所涉及的1、毛坯制造

毛坯制造中的鑄、鍛、焊三大工藝在機械制造行業常將其統稱為金屬材料的熱加工，其工藝特點是通過加熱的工藝手段將各種不同的金屬材料轉換成形狀、尺寸符合后繼工藝過程要求的零件毛坯。1、毛坯制造毛坯制造中的鑄、鍛、焊三大工鍛造鑄造焊接鍛造鑄造焊接2、機械切削加工

汽車中有大量高精度的功能件和運動部件，其中絕大多數需要通過機械切削加工的方法達到形狀和尺寸的精度要求。汽車發動機和變速器零部件的加工是機械切削加工中最典型的代表。2、機械切削加工汽車中有大量高精度的功能發動機生產線發變速器生產線變速器生產線3、少無切削加工

少無切削加工：機械制造過程中用精確成形方法制造零件的工藝。傳統的機械制造工藝最終大多采用切削加工方法制造有尺寸、形狀與位置精度要求的零件，生產過程中坯料質量的30％左右變成了切屑。這不僅浪費大量的材料和能源，而且占用大量的機床和人力。采用精密成形工藝，工件不需要或只需要少量切削加工即可成為高精度的汽車零件，可大大節約材料、設備和人力。少無切削加工工藝包括精密鍛造、沖壓、精密鑄造、粉末冶金、工程塑料的壓塑和注塑等，其中注塑成型在汽車零部件制造中占有十分重要的地位。為了減輕汽車的重量、減低汽車整車成本，汽車上用到了大量的塑料件，如儀表臺、車身內飾、汽車保險杠等。事實上，汽車上還有相當數量的總成部件（如儲油罐、汽車空調系統等）主要由塑料制成。3、少無切削加工少無切削加工：機械制造過注塑生產線注塑生產線4、表面強化處理

表面強化處理有表面機械強化和熱處理強化二種不同的類型，為了提高汽車零部件的使用壽命、實現汽車的輕量化，幾乎所有的汽車零部件都需進行表面強化處理。4、表面強化處理表面強化處理有表面機械強噴丸與噴砂處理熱處理噴熱5、復合材料加工

為保證汽車有良好的乘坐舒適性，車內用到了大量的消音隔熱件，如排氣管隔熱板、車頂隔熱層、發動機隔音隔熱層等。汽車上幾乎所有的隔熱隔音件都是用的復合材料，圖1-15是某汽車隔熱隔音件的壓制生產線。圖1-15車用復合材料部件的生產線5、復合材料加工為保證汽車有良好的乘坐第二節

汽車產業結構的演變與發展

汽車產業在100多年的發展歷程中，已經歷了手工生產、大量生產、精益生產和現代生產等四個階段。每一次生產階段的更替，不僅帶來了生產方式及生產工藝的大變革，而且還帶來了產業結構的大調整。下面簡要介紹汽車產業結構的演變過程。第二節汽車產業結構的演變與發展汽車產一、手工生產階段的汽車產業結構

在早期的手工生產階段，由于汽車產品自身的不完善，且人們缺少制造汽車的成熟技術和生產經驗，汽車的產量低、價格十分昂貴。因此那時的汽車只是富足家庭享用的奢侈品，普通老百姓無力問津。這便決定了汽車整車的制造只能是利用一些簡陋的設備和工具，由少數具有機械加工技能的技術工人來完成全部零部件的加工和整車的裝配。如1903年，在亨利·福特創立的福特汽車公司里只有十余種簡單的車床和鉆床，公司的全部員工不足20人。

盡管當時能夠買得起汽車的家庭很少，而且汽車的各項性能都遠不如現代的汽車好（噪聲大、速度低、舒適性、安全性、操控性均較差），但人們普遍渴求擁有比傳統交通工具的性能更優的汽車產品。這是促使汽車產業向大量生產方式轉變的原動力。一、手工生產階段的汽車產業結構在早期的手二、大量生產階段的汽車產業結構

二十世紀初，福特在伊利·惠特尼發明汽車“標準化部件”的基礎上發明的“汽車流水生產線”的建成，宣告汽車大批量生產階段的開始。

大量生產方式最重要的特點是單一車型的產量非常之大，福特的“T型車”、大眾的“甲殼蟲”，其累計產銷量遠超過了1000萬輛。在汽車大量生產時代，國際性大型汽車制造公司（通常將其稱為主機廠或整車廠）都下設若干多個汽車總成部件的專業配套廠。汽車整車及所有總成部件的設計開發、專業配套廠的生產裝備及工藝設計統一掌握在汽車制造公司手里。汽車整車廠和各專業配套廠的生產線都是“剛性”的，一條生產線生產一種車型，每當要對汽車產品進行更新換代，都需要停產相當長的時間以對生產線進行改造。

大量生產方式的突出優點是：在一個相對封閉的汽車生產環境下，各生產單元在一個相對較長的時期內只生產同一種或少數幾種車型及與之配套的總成、部件。由于生產高度專業化，因此生產工藝在一定的時期內相對固定，生產組織比較簡單，產品質量穩定且易于控制。汽車制造公司的主流生產設備是各種不同類型的組合機床。這種產業結構和生產模式在美國的汽車公司持續了近60年。二、大量生產階段的汽車產業結構二十世紀初三、精益生產階段的汽車產業結構

精益生產方式是日本豐田汽車公司于上個世紀50年代開始研究并逐步創立，于1961年在該公司全面推行。但“精益生產方式”的稱謂卻是美國學者D·魯斯在1990年發表的《改變世界的機器》一書中首次提出。

精益生產方的支柱是準時化生產（JustinTime，簡稱“JIT”）和自動化（Jidoka）。“杜絕一切形式的浪費”是精益生產方是的核心。三、精益生產階段的汽車產業結構精益生產方1、準時化生產

準時化生產是指僅在需要的時候，才為所需的地方按所需的數量和質量生產所需的產品。準時化生產大大縮短了生產周期，避免了各種浪費，消除了大量的庫存，從而降低了財務和倉儲費用。同時還避免了因需求變化所帶來的大量舊型號產品的積壓和貶值。

準時化生產將銷售商、制造商、供應商看成一個有機整體，采用看板管理方式作為聯結三者的紐帶。1、準時化生產準時化生產是指僅在需要的時候2、自動化

精益生產方式中的自動化是指一種自動異常檢測控制系統，即：生產系統能夠自動檢測出不良品，一旦出現不良品便立即停止工作，從而阻止不良品的盲目生產。2、自動化精益生產方式中的自動化是指一種自3、杜絕一切浪費

杜絕一切浪費是提高生產率最簡單、最迅速，且不花錢的方法。精益生產方式告訴我們，過去在汽車制造公司的那些“正常的、必要的、不可避免的、甚至是看不出來”的浪費，其實是最可怕的和最大的浪費。在生產過程中，將前述所有的浪費都找出來，并逐步采取措施堅決地予以消除。

精益生產方式的突出特點：⑴柔性生產，實現高質量、多品種、多批次、高效率、高效益的生產；⑵建立市場調查、產品開發、工藝設計、質量管理、生產協作、銷售服務、人才培養等整套生產管理體系；⑶充分利用精益生產方式“反應靈、變化快”的優勢，鼓勵全員參與技術革新和發明創造，及時將新技術的成果用于產品設計和生產工藝的改造。

精益生產階段，汽車產業結構的突出特點是逐步推行柔性生產線，以滿足消費者個性化的要求。3、杜絕一切浪費杜絕一切浪費是提高生產率四、現代生產方式

自上個世紀80年代，追求“個性化”的消費者越來越多，汽車產業靠“單一產品打天下”的時代已成為歷史。單一汽車產品的累計產銷量能夠達到100萬輛者已是一種奇跡。汽車消費市場的這一重要變化使得“大量生產方式”所特有的“大而全”式的公司內部高度專業化協作生產的眾多優點逐漸變成劣勢。為了分散風險，激發汽車配件生產企業在產品研發方面的積極性和主動性，在“單一汽車產品”的產銷量因大幅下降所帶來的同一規格的汽車總成部件產量無法達到經濟生產規模的情況下，仍能實現汽車產業鏈上所有生產環節的大規模生產。國際性跨國汽車公司開始全面采用能適應多車型的柔性生產線，同時開始剝離附屬于汽車公司的總成部件專業配套生產廠家，這種變化使得稱之為“現代生產方式”的一種新的汽車生產與管理模式應運而生，其特點是：四、現代生產方式自上個世紀80年代，追求“1、按需準時生產

在需要的時間，把所需的物品，按規定的數量，完好無損地送到規定的地點。1、按需準時生產在需要的時間，把所需的物品2、計劃主導型的管理模式

將以往多級分散的計劃統一成“一個滾動計劃”。計劃集中編制，分解執行，計劃分解后便一貫到底。保證計劃的一貫性和嚴肅性是現代生產方式的重要原則，杜絕個人意志與隨意發號施令。按零件組織生產而不是按產品臺套組織生產，從根本上打破了原有按產品各自分工管理的界限，改變了計劃員和有關部門的工作范圍、內容、考慮問題的角度與相互關系。2、計劃主導型的管理模式將以往多級分散的3、對資源進行全方位整合

將客戶需求和企業內部的制造活動、以及供應商的制造資源整合在一起，形成一個完整的供應鏈（SupplyChain），對供應鏈上的所有環節進行有效管理。這些環節包括訂單、采購、庫存、計劃、生產制造、質量控制、運輸、分銷、服務與維護、財務管理、人事管理、實驗室管理、項目管理、配方管理等。3、對資源進行全方位整合將客戶需求和企業內4、支持混合方式的制造環境

支持混合方式的制造環境包括既可支持離散又可支持流程的制造環境；按照面向對象的業務模型組合業務過程的能力和國際范圍內的應用。4、支持混合方式的制造環境支持混合方式的5、體現精益生產、同步工程

和敏捷制造的思想

支持對混合型生產方式的管理，其管理思想表現在兩個方面：①精益生產LP（LeanProduction），企業按大批量生產方式組織生產時，把客戶、銷售代理商、供應商、協作單位納入生產體系，企業同其銷售代理、客戶和供應商的關系，已不再簡單地是業務往來關系，而是利益共享的合作伙伴，這種合作伙伴關系組成了一個企業的供應鏈。②敏捷制造（AgileManufacturing），當市場發生變化，企業遇有特定的市場和產品需求時，企業的基本合作伙伴不一定能滿足新產品開發生產的要求，這時，企業會組織一個由特定的供應商和銷售渠道組成的短期或一次性供應鏈，形成“虛擬工廠”，把供應和協作單位看成是企業的一個組成部分，運用“同步工程（SE）”組織生產。用最短的時間將新產品打入市場，時刻保持產品的高質量、多樣化和靈活性。5、體現精益生產、同步工程

第三節

汽車制造的新技術新工藝

近二十年來，是汽車產業技術高速發展的時期，汽車制造技術和制造工藝已有了顯著的進步。在此不可能涉及汽車制造新技術新工藝的全部，只舉幾個典型的示例。第三節汽車制造的新技術新工藝近二十年一、高速干式切削加工工藝

高速干式切削加工是在無冷卻、無潤滑油劑的作用下，采用很高的切削速度進行切削加工。采用壓縮空氣或其他類似的方法移去切屑，以控制工作區域的溫度。實踐證明，當切削參數設置正確時，切削所產生熱量的80%可被切屑帶走。

高速干式切削加工已成為各類齒輪制造工藝發展的新趨勢。只要工藝參數選擇合理，并采用新型的硬質合金刀具高速切削，可使加工時間大大縮短，刀具壽命更長。日本三菱公司推出了世界上第一套干式滾切系統。其切削速度是傳統滾切速度的若干倍，達200m/min。干式滾切對滾刀有特殊的要求，三菱公司設計的專用干式滾刀，采用MACH7高速鋼，表面涂有專用涂層，有助于散熱并減少刀具損耗，其壽命可延長到一般濕切方式的5倍，生產成本至少降低40%。一、高速干式切削加工工藝高速干式切削加工一、高速干式切削加工工藝(續)美國格里森公司用硬質合金滾刀在Phoenix機床上用干式切削法加工錐齒輪，與傳統的高速鋼刀具濕式切削法相比，降低切削時間50%，而且齒輪的表面粗糙度顯著降低，幾何精度大大提高。床身內部循環冷卻，以利于維持熱平衡。此外，機床還配有一套真空除屑除塵系統。這一系列滾齒機，滾切轉速可達3000r/min。高速干式切削法有如下優點：首先，由于它省去了油屑分離過程，無冷卻潤滑油箱和油屑分離裝置以及相應的電氣設備，因此，機床結構緊湊。其次，這種方法極大地改善了加工環境；加工費用大大降低。為進一步延長刀具壽命、提高工件質量，可在齒輪干式切削過程中，每小時使用10～1000ml潤滑油進行微量潤滑。這種方法產生的切屑可以認為是干切屑，工件的精度、表面質量和內應力不受微量潤滑油的負面影響。一、高速干式切削加工工藝(續)美國格里森公一、高速干式切削加工工藝(續)

美國費特公司(LMT-Fette)用硬質合金刀具干式滾切齒輪，使齒輪單件加工時間和成本明顯降低。日本堅藤鐵工所開發的KC250H型干式滾齒機，采用硬質合金滾刀、冷風冷卻、微量潤滑，進行高速滾齒，由于供給的是溫度穩定的冷風，工件的熱變形極小。

干式切削與濕式切削相比，不但極大地提高了機床生產效率，降低了工件加工成本，而且有利于保護環境，節約自然資源。在國外，干式切削的研究和應用已比較廣泛，據有關部門統計，目前在西歐已有近一半企業采用干式切削加工。國內雖有部分機構在從事這方面的研究，但在齒輪加工領域的應用還是空白。一、高速干式切削加工工藝(續)美國費特公司二、無切削加工工藝

無切削加工在汽車業產業的應用范圍呈現出逐漸擴大的趨勢。典型的案例是擺動輾壓成型工藝加工汽車齒輪、離合器盤轂、軸承、萬向節等。擺動輾壓又稱旋轉鍛造（Rotaryforging）、軌道成形（Orbitalforging）、搖動鍛造等，是世界上迅速發展起來的一種