先进制造技术在汽车制造工业中的应用周杨.docx
- 文档编号:26464944
- 上传时间:2023-06-19
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:38.11KB
先进制造技术在汽车制造工业中的应用周杨.docx
《先进制造技术在汽车制造工业中的应用周杨.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《先进制造技术在汽车制造工业中的应用周杨.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
先进制造技术在汽车制造工业中的应用周杨
郑州交通职业学院
毕业论文
论文题目:
先进制造技术在汽车制造工业中的应用
所属系别车辆工程系
专业班级汽车制造与装配技术三班
姓名周杨
学号200808020120378
指导老师张清郁
撰写日期2011年5月
摘要
进入二十一世纪,随着科学技术的快速发展,科学技术被广泛的运用于各个领域,使各领域的科学取得巨大成就,尤以汽车制造业。
从1840年的工业革命开始,人们研究和探索汽车这一领域已有一百多年了,汽车以取得飞速的发展。
突出表现在汽车性能、质量和寿命等多个方面。
科技日新月异,也带动汽车工艺的发展,而传统的制造工艺已经远远的不能满足现代的制造要求,因而必须发展先进制造技术工艺。
运用新的制造工艺制造零件,使其达到要求。
于是在先进制造技术中出现了柔性制造、敏捷制造等工艺。
总之,先进制造技术已成为制造企业在激烈市场竞争中立于不败之地并求得迅速发展的关键。
关键字:
汽车制造业,先进制造技术,柔性制作,发展
Abstract
Enteringthe21stcentury,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,scienceandtechnologyhavebeenwidelyappliedinvariousareas,makeeachfieldofscientificachievements,especiallyinautomobilemanufacturing.From1840theindustrialrevolutionbegan,peopleresearchandexplorationcarthisfieldhasahundredyears,carinordertoobtainrapiddevelopment.Outstandingperformanceinvehicleperformance,qualityandservicelifeetc.Scienceandtechnologyisdevelopingrapidly,andthedevelopmentoftheprocessalsospurs,whilethetraditionalmanufacturingtechnologyhasfarcannotsatisfythemodernmanufacturingrequirement,mustthereforebedevelopmentofadvancedmanufacturingtechnologyprocess.Usenewmanufacturingcraftmanufactureparts,makeitsrequirements.Sointheadvancedmanufacturingtechnologyinappearedflexiblemanufacturing,agilemanufacturing,etc.CraftAnyhow,advancedmanufacturingtechnologieshasbecomeamanufacturingenterpriseinthefiercemarketcompetitioninvincibleandgetrapiddevelopmentofthekey.
Keywords:
Automobilemanufacturing,advancedmanufacturingtechnology,flexibleproduction,development
目录
1前言1
2先进制造技术1
2.1先进制在技术的定义1
2.2先进制造技术的特点1
2.2.1先进制造技术的实习性1
2.2.2先进制造技术应用的广泛性2
2.2.3先进制造技术的动态特征2
2.2.4先进制造技术的集成性2
3先进制造技术的发展2
3.1AMT的发展史2
3.2AMT的发展3
3.2.1信息技术的支撑作用越来越明显3
3.2.2设计手段与设计理念更加现代化4
3.2.3新型材料的成形制造技术日益精密、低耗无染4
3.2.4进一步向超精密、超高速的方向发展4
3.2.5工艺模拟得到迅速发展4
3.2.6生产过程与不同加工技术之间的界限逐渐淡化4
3.2.7绿色制造成为重要特征4
3.2.8虚拟现实技术得到越来越多的应用5
3.2.9生产模式不断发展5
4柔性制造技术在汽车生产中的应用5
4.1柔性生产制造的特点5
4.2汽车业柔性制造的发展及其作用7
4.2.1汽车业柔性制造的发展7
4.2.2汽车业柔性制造的作用7
4.2.3我国汽车业柔性制造的发展现状8
4.2.4我国汽车业柔性制造的发展前景8
5我国汽车工业的对策9
5.1我国汽车工业发展AMT的战略目标9
5.2加快AMT在我国汽车工业广泛应用的对策思考9
5.2.1结合实际、重点支持、形成优势10
5.2.2加强产学研结合加快成果转换10
5.2.3引进与消化吸收相结合形成自主开发能力10
5.2.4政策引导、政府支持10
5.2.5拓宽渠道加强人才的开发和培养11
6总结11
参考文献12
致谢13
1前言
制造业是国家经济和综合国力的基础,制造业的发达与先进程度是国家工业化的重要表征。
制造技术是制造业赖以生存和发展的主体技术,是制造业持续发展的根本动力。
先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)的概念源自于20世纪80年代。
当时,美国为了加强其制造业的竞争力和促进国民经济增长而提出了先进制造技术的概念。
此后,各发达国家纷纷投入巨资与人力,扶持与推动先进制造技术的发展,并取得显著效果。
我国在先进制造技术方面和国外有较大的差距,大力发展和应用先进制造技术,用其改造传统产业,形成高技术产业,提升我国制造业的产业结构、产品结构,是我国实现由制造业大国向制造业强国转变的根本策略。
2先进制造技术
2.1先进制在技术的定义
先进制造技术AMT(AdvancedManufacturingTechnology)是集机械,电子、信息、材料、能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术,它是发展国民经济的重要基础技术之一。
先进制造技术也是改造传统产业的有力武器,它的发展和产业化对国民经济的发展有着举足轻重的影响。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力,对制造技术不断优化和推陈出新而形成的。
它是一个相对的、动态的概念。
在不同发展水平的国家和同一国家的不同发展阶段,有不同的技术内涵和构成。
2.2先进制造技术的特点
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义,经过近几年来对发展先进制造技术方面开展的工作,通过对其特征的分析和研究,可以认为先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、低耗、清洁、灵活生产,提高对多变的市场的适应能力。
2.2.1先进制造技术的实用性
先进制造技术最重要的特点在于,它首先是一项工业应用,具有很强的实用性的新技术。
从先进制造技术的发展过程,知其应用于制造过程的范围,特别是达到的目标和效果,无不反映这是一项新技术,对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。
先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业(如汽车的制造、电子工业)的需求而发展起来的先进、而是注重产生最好的实践效果,以提高效益为中心,以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。
2.2.2先进制造技术应用的广泛性
先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于,传统制造技术通常只是指将原材料变成成品的加工工艺,而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配工艺,但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术,因而则将其综合应用制于制造的全过程,覆盖了成品设计、生产准备、加工与装配、销售使用、维修服务甚至回收再生的整个过程。
2.2.3先进制造技术的动态特征
由于先进制造技术本身是在针对一定的应用目标,不断吸收各种高新技术逐渐形与、制造技术有其自身的特点,也反应在不同的国家和地区。
先进制造技术有其本身重点发展的目标和内容,通过重点内容的发展以实现这个国家和地区制造技术的跨越式发展。
2.2.4先进制造技术的集成性
传统制造技术的学科、专业单一独立,相互间的界限分明。
先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合,界限逐渐淡化甚至消失,技术趋于系统化、集成化,已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。
因此可称其为“制造工艺”。
3先进制造技术的发展
3.1AMT的发展史
20世纪后期,制造业不断吸收信息技术和管理技术的成果,并将其综合应用于产品设计、加工检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程以实现优质、高效、低耗、环保乃至灵活多样的生产,由此诞生先进制造技术(AMT,AdvancedManufacturingTechnology)。
在当代信息技术、综合自动化技术、现代管理技术的支撑下,AMT日趋完善并由此形成了完整的技术体系。
随着现代科学技术的发展,AMT还在不断吸收各种高新技术的丰硕成果并丰富其内涵。
正是这种动态的不断向前发展的技术系统,为制造业尤其是汽车工业带来了勃勃生机。
对AMT的体系结构认识目前还很不统一。
美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FCCSET)下属的工业和技术委员会AMT工作组提出其主要包括三个技术群:
(1)主体技术群,包括产品、工艺过程和工厂设计技术、快速成型技术、并行工程以及材料生产工艺、加工工艺、加工和测试技术等;
(2)支撑技术群,包括信息技术、控制技术、检测与转换技术、标准和框架等;(3)基础技术群,包括基础设施、质量管理、人员培训、产供需之间的交互作用、全局监督、基准评测丽在我国,目前属于AMT范畴的技术有三个层次的技术群:
(1)是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术;
(2)是新型的制造单元技术;(3)是先进的制造集成技术。
美国体系的划分着重从宏观角度来描绘先进制造技术的组成以及各个部分在制造技术发展过程中的作用,而我国的划分则强调AMT的发展过程。
不同的国家、不同的发展阶段,AMT有不同的内容及组成。
3.2AMT的发展
AMT的发展前沿主要包括以下几个方面:
(1)把机械工程、CAD、数控技术、激光技术、材料科学集于一体,可以迅速将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件的快速原型/零件制造技术(RPM);
(2)由原材料直接制造成精密工件的材料净成型技术(NSP);(3)在纳米级(0.1nm~100nm)范围内进行的材料加工、设计、制造、测量、控制和应用的超精密加工技术(SPM);(4)在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上通过计算机网络技术将制造厂全部生产管理活动所需的各种分散的自动化系统有机集成起来的计算机集成制造技术(CIM);(5)集成、并行地设计产品及其制造过程和支持过程的并行工程(也叫同步工程技术)(CE);(6)能部分代替人脑决策,实时监测加工过程并调节加工的参数,为操作人员提供人机一体化智能交互界面的智能制造技术(IM);(7)对客户和市场具有灵活性和快速相应性,包括虚拟制造(VM)与虚拟企业(VC)概念的敏捷制造技术(AM);(8)以人为中心,以简化手段、尽善尽美为最终优化目标的精益生产技术(LP)。
3.2.1信息技术的支撑作用越来越明显
如前所述的RPM、SPM、CIM、CE、IM、AM等先进生产模式的发展,无不以信息技术的发展等先进生产模式的发展,无不以信息技术的发展为支撑。
信息技术在设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化,整个制造过程的网络化、全球化等方面所起的作用越来越占据主导地位。
3.2.2设计手段与设计理念更加现代化
产品设计是制造业的灵魂,在实现计算机计算与绘图的基础上,现代设计突出反映在数值仿真、虚拟现实技术以及产品建模理论的发展上,产品设计向智能化方向发展,新的设计思想和方法不断出现,如并行设计、优化设计、反求工程技术等。
现代设计不仅要通盘考虑包括制造、检测、销售、使用、维修、报废等阶段产品的整个生命周期,追求具体性能指标的先进和高低,还要综合考虑市场、价格、安全、美学、资源、环境等方面的影响。
3.2.3新型材料的成形制造技术日益精密、低耗无染
随着材料使用结构的不断变化,新型材料的成型加工技术的重要性越来越突出。
未来的发展趋势是:
超硬材料、功能梯度材料、复合材料、工程陶瓷、非晶微晶合金及各种功能材料的成型与加工技术将从接近零件形状的毛坯成型向直接制成工件的精密成形的方向发展,同时大大减少能耗并有可能完全消除对环境的污染。
3.2.4进一步向超精密、超高速的方向发展
目前,SPM的加工精度已达到0.025微米,表面粗糙度达0.0045微米,已进入纳米级加工时代;切削速度铝合金已超过1600m/min,铸铁超过1500m/min,耐热镍合金超过3000m/min。
AMT使超精密、超高速的加工更趋成熟与稳定,并达到更高的等级。
3.2.5工艺模拟得到迅速发展
工艺设计由经验判断走向定量分析、加工工艺由技艺发展成为工程科学。
通过采用科学的模拟技术并与少量的实验验证相结合,就可以根本解决一些无法在实验室进行直接研究的复杂问题。
3.2.6生产过程与不同加工技术之间的界限逐渐淡化
精密成形技术的发展,淡化了冷热加工的界限,而CAD、CAP、CAM的出现,RPM技术的广泛应用,使设计、制造成为一体,淡化了设计、制造的界限。
机器人加工工作站及FMS的出现,使加工过程、检测过程、物流过程融为一体。
这种趋势表现在生产上是专业车间的概念逐渐淡化,将多种不同专业的技术集成在一台设备、一条生产线、一个工段或车间里的生产方式逐渐增多。
3.2.7绿色制造成为重要特征
环境与资源的约束,使绿色制造显得越来越重要。
人们更注重使产品符合社会对环保、能耗、资源利用率等方面日趋严格的要求。
AMT通过不断追求制造过程对环境的负面影响最小,废弃物和有害物质的排放最小,资源、利用效率最高,从而保障产品的回收和循环再利用。
3.2.8虚拟现实技术得到越来越多的应用
虚拟现实技术将从根本上改变设计、试制设计、规模生产的传统制造模式。
在产品真正制造出之前,首先在虚拟制造环境中生成软产品原型代替传统的硬样品进行试验,对其性能和生产可行性进行预测和评价,从而缩短产品的设计与制造周期,降低产品的开发成本,提高系统快速响应市场变化的能力。
这种虚拟现实技术在汽车制造业将获得越来越多的应用。
3.2.9生产模式不断发展
(1)先进制造的生产模式将从以技术为中心向以人为中心转变;
(2)从金字塔式的多层次生产向扁平的网络结构转变;(3)从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;(4)从按功能划分部门的固定组织形式向动态的、自主管理的小组工作组织形式转变(5)从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变。
这种转变将持续下去对汽车生产产生深刻影响。
4柔性制造技术在汽车生产中的应用
4.1柔性生产制造的特点
柔性制造系统(英文缩写为FMS),它是由加工、物流、信息流二个子系统组成,即由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备有机结合的整体。
能适应加工对象变换的自动化机械制造系统,在加工自动化的基础实现物料流和信息流的自动化。
所谓柔性,可以表述为两个方面。
(1)是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;
(2)是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)的情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。
“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。
其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。
但价格相当昂贵,且只能加上一个或几个相类似的零件。
如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。
刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产。
柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。
柔性制造技术是技术密集型的技术群,凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。
FMS的工艺基础是成组技术,它按照成组的加工对象确定工艺过程,选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统,并由计算机进行控制,故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”),并能及时地改变产品以满足市场需求。
采用FMS的主要技术经济效果是:
能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的加工实现及时生产,从而减少毛坯和在制品的库存量及相应的流动资金占用量,缩短生产周期;提高设备的利用率,减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力,在少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续“无人化生产”,提高产品质量的一致性。
(1)工艺柔性:
系统能以多种方法加工某一族工件的能力。
工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力,以及制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
工艺柔性也称加工柔性或混流柔性,其衡量指标是系统不采用成批生产方式而同时加工的工件品种数。
(2)产品柔性:
系统能够经济而迅速地转换到生产一族新产品的能力。
一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
产品柔性也称反应柔性。
衡量产品柔性的指标是系统从加工一族工件转向加工另一族工件时所需的时间。
(3)工序柔性:
系统改变每种工件加工工序先后顺序的能力,其衡量指标是系统以实施方式进行工艺决策和现场调度的水平。
(4)生产能力柔性:
系统适应生产对象变换的范围和综合能力。
当生产量改变时,系统也能经济地运行的能力。
对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
(5)扩展柔性:
系统能根据生产需要方便地模块化进行组建和扩展的能力。
当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构并增加模块,构成一个更大系统的能力。
其衡量指标是系统可扩展的规模大小和难易程度。
(6)运行柔性:
系统处理其局部故障,并维持继续生产原定工件族的能力。
利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
其衡量指标是系统发生故障时生产率的下降程度或处理故障所需的时间。
4.2汽车业柔性制造的发展及其作用
4.2.1汽车业柔性制造的发展
美国、日本、前苏联、德国等发达国家在20世纪60年代末至70年代初,先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作。
1976年,日本法纳科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元,为发展柔性制造提供了设备基础。
20世纪80年代,随着柔性制造技术的成熟,柔性制造得到了迅速发展,并主要应用于飞机、汽车制造业等。
依靠计算机、加工中心和数控机床组成的柔性自动加工系统,使汽车业由单一品种、大批量的生产方式,转向多品种、中小批量、适应市场需求的精益生产方式,也使汽车生产企业的经济效益和管理水平大大提高。
现在世界已进入网络、知识和高新技术为代表并以满足消费者需求为核心的信息经济时代,随着科学技术的进步和社会经济的发展,市场竞争日趋激烈,产品寿命周期缩短,更新换代加快,社会消费水平不断提高,需求逐步多样化、个性化,新的经营环境和新的生产技术,要求企业实现技术、生产、管理上的不断创新,因而“柔性”发展战略就在世界发达工业国家应运而生。
所谓“柔性”发展战略,是指企业的制造技术、生产方式、管理模式均实现柔性化,即柔性制造、柔性生产、柔性管理。
随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合客户要求、样式和功能千差万别的个性化产品。
激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺加以改进。
传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,因此生产制造系统的柔性对系统的生存越来越重要。
随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。
柔性制造技术在机械制造上已占有相当重要的位置,是我们未来发展的主要方向,未来我国在机械制造生产中会越来越多的应用到柔性制造技术。
4.2.2汽车业柔性制造的作用
在国外汽车工业中,主要汽车生产厂商如通用、福特、宝马、奔驰、丰田、大众、雷诺、沃尔沃等公司都采用了柔性制造系统。
随着各类先进加工技术的相继问世,柔性制造技术本身也在不断完善和提高。
如瑞士的一家工业公司采用了由激光加工中心及CNC自动车床和自动磨床组成的柔性制造单元,该单元由于改用激光加工中心来代替原来的铣床,生产率提高了很多倍而且产品精度高、质量好。
以数控加工为例,为向柔性制造提供基础设备,要求数控系统不仅能完成通常的加工功能,而且还应具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头(有时带坐标变换)、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能,特别是依据用户的不同要求,方便灵活地配置和集成。
各种相关技术的不断进步,促使柔性制造规模不断扩大,将对汽车生产产生深刻影响。
4.2.3我国汽车业柔性制造的发展现状
我国汽车业与发达国家一样,也是先进制造方式的发源地。
20世纪80年代,随着改革开放进程加快,中国汽车工业开始向发达国家汽车工业系统地学习先进的生产方式和制造方式,其中就包含有柔性制造的内容。
20世纪80年代中后期,汽车界的主要生产厂家开始在一些工艺流程和产品制造中,尝试柔性制造,初步积累了经验。
20世纪末至今,随着国内汽车企业实力的增强,以及外国公司的大规模进入和生产装备的改善,柔性制造在汽车工业的发展较快。
主要汽车生产厂家如第一汽车集团等在一些生产领域开始进行柔性制造,在焊装车间使用多种机器人,在生产工序上机械手以及其他自动化设备不断增多,在一定程度上可实现多品种的混线生产。
一汽大众汽车有限公司用具有CNC三坐标模块的组合机床柔性自动线生产轿车变速器和离合器壳体,自动线节拍达到40.5s,年生产能力为36万件,工序能力指数Cp>1.33,可连续四星期无故障生产。
上海通用汽车公司也拥有柔性化生产线,涵盖了各大总成及整车等制造环节,提高了产品换代速度。
随着汽车工业的发展,汽车零部件加工也在向柔性制造方向发展。
FMS带来了加工的高度灵活性,使得在保持高生产率的同时还能生产更多种类的零件。
加工中心作为汽车零部件生产线的重要组成模块,为满足汽车零部件生产领域的可靠性和高效性提供了保证。
其开放式结构和柔性结构技术的模块化,以及加工中心切削速度和精度进一步提高,为汽车零部件工业获得了更好的性价比。
总之,柔性制造正朝着车辆制造的各个领域发展。
4.2.4我国汽车业柔性制造的发展前景
从整个汽车及其相关行业来看,柔性制造技术在多品种、中小批量生产中具有明显的优势,因此在汽车工业中,扮演着越来越重要的角色。
它不仅能完成机械加工,而且还能完成钣金加工、锻造、焊接、装配
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 先进 制造 技术 汽车 工业 中的 应用