零部件技术标准

零部件技术标准（共12篇）

零部件技术标准 篇1

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法, 在汽车制造中得到广泛的应用。汽车发动机、变速器、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在一定程度上, 焊接技术水平决定了零部件的制造水平, 因此重视焊接技术在汽车制造中的应用, 是汽车制造商应该花大力气解决的技术难题。

汽车工业是世界性的产业, 面对国际竞争全球化、国内竞争国际化的形势。为使我国汽车工业能在世界汽车工业的发展中占有一席之地, 焊接技术进步和创新能力的提高, 也是一项不可或缺的硬指标。

零部件技术标准 篇2

关键词：汽车；塑料件；修补涂装

0 引言

塑料件在汽车上的普遍使用对于汽车工业的发展具有重要意义，它不仅能减轻汽车的质量、节约能源，促使汽车更安全舒适，还比金属更耐大气腐蚀、耐汽油，易于加工成型而降低生产成本等。当汽车塑料件在使用中因事故受到损伤或涂层老化时，就需对其进行修补涂装。汽车塑料件的损伤修理

1．1 塑料件的损伤与粘结剂

1．1．1 塑料件的损伤一般来说，塑料件表面的漆面受到损伤总要波及到零件本体，使之产生相应的损伤，如划痕、裂纹、擦伤、撕裂、刺穿等。要修复损伤的漆面，首先要将塑料件修复，使之达到可供喷涂面漆的要求，对于上述损伤的修理，通常采用化学粘结剂粘结法。

1．1．2 粘结剂常用的粘结剂有两种：一种是以环氧树脂或氨基甲酸乙酰为基体与硬化剂混合调匀使用的粘结剂；另一种是以聚酯为基体与硬化剂混合调匀使用的粘结剂。近年来，有超级胶声誉之称的氰基丙烯酸酯以其新颖的特性，被逐步运用于塑料的粘结之中。

1．2 塑料件的损伤修理

1．2．1 塑料件划痕和裂纹的修理塑料件的划痕和裂纹通常采用粘结剂修理，其修理工艺如下：

①用水和塑料清洁剂清洗待修理部位，对结合表面进行除蜡、脱脂处理；②使用粘结剂之前，应将塑料件加热至20℃左右；

③将催化剂喷至裂纹一侧，然后在该侧敷好粘结剂；

④将划痕或裂纹两侧按原来位置对好，迅速压紧，约1min后即可获得良好的粘结效果。最后，粘结部位应有3～12h的硬化时间，以达到最大的粘结强度。

1．2．2 塑料件擦伤、撕裂和刺穿的修理修理擦伤、撕裂和刺穿的工艺大致如下：

①用有去除石蜡、油脂和硅树脂功能的溶剂浸湿在干净的抹布上彻底清除损伤部位的污物，然后擦拭干净；

②将擦伤孔边6～10mm宽处磨削成斜面以便于粘结，磨削出粗糙表面有利于粘结；．

③用精细砂轮削去修理部位边缘的油漆，使孔边附近3cm左右表面的油漆全部被清除掉，然后进行必要的清洁处理；

④对孔边进行火焰处理，改进粘结性能。使用喷灯火焰在斜面处不断移动，使斜面处略呈棕色为止；

⑤用去硅树脂和去蜡剂清洗修理部位的背面，然后贴上带有强粘结剂的铝箔和能防潮的胶带，把孔完全覆盖住；

⑥按照说明准备粘结材料。

大多数粘结剂都分别装在两根管中。在一块金属板面或木板上分别挤出等量的粘结材料，将它们充分搅拌，混合均匀，待用；

⑦用刮板把混合好的粘结剂分两步填充到孔洞中，第一步填充孔底，第二步将孔洞填平，动作要快，因为这种粘结剂在2～3min内会固化。填充完毕，硬化1h后用粗细砂轮磨去表面的凸点，并清除修理部位的碎屑、灰尘等污物；⑧第二次调好的粘结剂填满修理部位，用刮板刮平整形。待干固后用80#砂纸把周围修整出一个粗轮廓，然后再用180#和240#砂纸打磨，对表面精修。如出现高低不平或针孔，可用填充剂填平；

⑨用320#砂纸进行最后的精磨，打磨后清洁修理部位，做好涂面漆的准备。2汽车塑料件喷涂前的表面处理通常塑料分为硬塑料(刚性塑料)和软塑料(半刚性塑料)。汽车制造厂提供的塑料备件，有的已经涂过底漆，另外一些未涂底漆。对于后者，都应使用专门的塑料底漆、底漆密封剂或乙烯清漆或涂料来提高漆层的附着力。

2．1 硬塑料件的表面处理

①对于新零部件，必须用干净的抹布蘸上酒精擦拭其表面；

②用去蜡、去油脂清洗剂彻底清洗表面；

③打磨已暴露出来的玻璃纤维，手磨时，使用220#或280#砂纸；用磨光机打磨时，用80#～120#砂纸；

④用干净布重新擦干净表面；

⑤如果有需要填平的焊缝、气穴，应在整个表面上涂一层车身填充剂，干燥之后，再打磨、清洁，最后再涂一层保护层或两层环氧铬酸盐涂料；

⑥按照包装上的说明，将腻子涂在表面上，干燥之后用细砂纸磨光，用压缩空气吹除灰尘，用粘性抹布擦拭干净；

⑦涂面漆。

2．2 软塑料件的表面处理对于未涂底漆的软塑料零部件处理方法如下：①用一块在水中浸湿的布蘸上去蜡、去油脂和除硅清洗剂清洁整个表面，并擦干；

②用320#砂纸打磨划伤处和用填充剂修补过的表面，吹除灰尘，并用粘性抹布擦拭干净；

③调制并涂覆4层中等干燥的软性腻子；

④让表面干燥至少1h，然后用400#砂纸进行打磨，清除所有光泽，为涂面漆做准备。

2．3 聚丙烯塑料件的表面处理对聚丙烯塑料件喷漆时，要使用一种专门的底漆，聚丙烯塑料很坚硬，使用传统的内部树脂漆打底后便可涂面漆，其表面处理过程如下：

①用去蜡和除硅清洗剂清洗表面；

②按照包装说明，涂一层较薄的聚丙烯底漆涂层，让底漆快速干燥1～10min；

③在快速干燥期间，涂一层传统的内部树脂面漆，并让面漆干燥，然后才可以安装这一零部件。汽车塑料件喷涂面漆工艺操作用于塑料表面的涂料必须具备两个基本条件：良好的附着力和涂料不能过分溶蚀塑料表面。对于汽车涂料，内饰件侧重于耐溶剂性，涂料的使用较为复杂，包含有多个品种，主要根据底材的要求来考虑；而外饰件侧重于耐水性、抗石击性、耐候性及装饰性。大多数硬塑料不需涂底漆，面漆就能很好地粘附在其表面上；在半硬性(柔性)塑料的漆层中需要加入“柔性剂”，能使漆层在基体膨胀时具有一定的变形能力而不致脱落或开裂。对于塑料件的喷涂，最好使用一套厂家提供的配套材料，如柔性剂、面漆、内涂层材料、冲淡剂和稀释剂等。

3．1 硬塑料件的喷涂

3．1．1 内部硬塑料件的喷涂硬塑料(如ABS)件一般不需要喷底漆和腻子；内部塑料件面漆的颜色由车身编码牌上的调整号决定，其面漆主要用丙烯酸漆。各大型涂料厂都向用户提供内部漆图表，包括内部漆的供应号、名称、光泽系数及调整号。内部硬塑料件的喷漆方法如下：

①用溶剂清洗塑料件表面；

②按调整号码喷涂一般的内部丙烯酸漆；

③按规定时间干燥漆层，然后再装到车上。

3．1．2 外部硬塑料件的喷涂

外部硬塑料件一般也不必喷底漆即可喷面漆，但也有个别厂家建议先喷一层底漆再喷面漆的情况，不论哪种情况，喷面漆的方法相同：

①用清洗剂彻底清洗零件表面；

②喷涂适当颜色的面漆；

③待漆面完全干燥后，再把零件装到车上；

④对玻璃纤维件喷漆之前，应先涂腻子再按照喷涂车身钢板的方法喷面漆。对原先已喷过气塑膜化合物的硬塑料件进行局部修理前，需先喷一层助粘剂。操作时用400#湿砂纸打磨损坏部位，然后涂底漆、涂助粘剂再喷面漆。

3．2 弹性塑料件的喷涂

大多数弹性(半硬)塑料件的漆层中需要加入弹性剂，以使漆面在变形时不致开裂，加入了弹性剂的漆面称为弹性漆层，其喷涂方法如下：

①用400#砂纸彻底打磨整个表面，并用清洁剂清洗整个表面；

②按照制造厂的规定，将底漆、弹性剂和溶剂混合在一起，混合时先将底漆与弹性剂混合，再根据车间的温度加入适量的溶剂；

③将喷枪压力调到规定值，喷涂足量的双层湿涂层，以便完全遮盖表面；④底涂层干燥30～60min，然后喷涂光亮层，待干燥后，装在车上使用。

3．3 塑料件喷涂实例以聚丙烯保险杠喷涂为例，此塑料件喷漆时，由于这种塑料很硬，应先喷一层专门的底漆——内部聚丙烯漆，然后才能喷面漆，具体喷涂工艺操作如下：

①用溶剂清洁表面；

②按制造厂要求，喷涂经过稀释的、混合均匀的聚丙烯底漆，干燥1～2h，然后喷涂面漆；

③喷涂比例适当(含硬化剂)的丙烯酸磁漆，干燥8h，确保漆层硬化(由于是硬塑料件，面漆中不加弹性剂)；

④采用底层加亮漆层时，应先喷底漆，干后再喷丙烯酸漆，干燥15～30min，再喷光亮漆层；

汽车零部件商如何面对新技术 篇3

如今汽车制造商热衷于与IT、互联网以及通信公司合作，推动汽车的智能化，淡化了与传统的零部件供应商之间的协作。各种新技术的出现给零部件供应商未来的发展带来了新的挑战。例如一些人开始猜测，3D打印的出现，是不是预示着汽车企业对零部件供应商依赖性降低的可能性，今后零部件供应商是否会被“抛弃”？法雷奥全球首席执行官Jacques Aschenbroich日前对《第一财经周刊》发表了他的看法。他认为，只有加大研发投入，进行技术创新，才能跟上行业发展的步伐。从长远来看，只有最具创新力的公司才能在严苛的市场环境中生存下来，无论是对零部件供应商还是对整车制造商而言都是如此。

C： 前不久，有家美国公司没有依赖零部件供应商，用3D打印技术打印了一辆汽车，零部件供应商怎么应对创新技术带来的挑战？

A： 这个问题非常有意思。3D打印是现在非常新的一项技术，可至少从近几年来看，它是非常昂贵的，不太可能用于大规模生产，特别是对于汽车这种行业来说。因为生产汽车要采用一些铸造件或者是注塑的模具，而像我们公司每天要生产600万件汽车零部件，这用3D打印来做不太现实。不过，在零部件进行设计过程中，样品试制也非常重要。样品既要保证生产研发出来的产品能够适用于车辆，也要符合整车制造商对车型的整体构想。尽管我们可以通过CAD来进行制图，但还是要开发很多模具，通过铸磨来试制样品。而样品的制作成本非常昂贵，所以我们目前正在研究是不是有可能通过3D打印的技术来生产样品，降低生产样品的成本。

C： 随着造车新技术的不断涌现，今后零部件供应商会被“抛弃”吗？

A： 从长远来看，我们认为只有最具创新力的公司才能在严苛的市场环境中生存下来，无论是对零部件供应商还是对整车制造商而言都是如此。大家都知道，2009年全球爆发了金融危机，汽车行业也深受其害。我们却在危机的时候反而增加了研发方面的投资，研发费用占到整体销售额的10%，今年还会在现有基础上再提升10%。从我们的角度来说创新的空间还很大。例如我们现在重点针对两个领域进行技术创新：其一是二氧化碳减排，其二是关于如何在城市环境里提供辅助驾驶技术，比如全自动泊车系统。另外还有几个领域也是努力的方向：自动启停功能、变速箱、混合动力车及其中包括的插电式混合动力车，还有纯电动车等等。

C： 现在汽车制造商热衷于推动汽车智能化，研发车联网技术，零部件供应商能起到什么作用？

A： 首先要对车联网有一个明确的定义，我认为它的意思是联网的汽车，即把汽车和外界的环境，比如说和你的智能手机以及网络联系在一起。可汽车和电信行业这两个行业的创新速度是不一致的。一般来说，智能手机一年内能更新换代好几次，但一辆车总是要开上三五年。现在，包括智能手机、电脑、iPad在内，我们已经有了各自比较熟悉的系统，可如果你车里的系统与你当前使用的系统完全不同，那么你就会非常不适应。零部件供应商就需要为此提供一些解决方案，使得驾驶者可以把自己常用的信息系统移植到他所使用的车里。比如说你可以把手机放到车内，变成一个车载的GPS，它更新的速度往往比原来在车上的要快得多。

刚才所说的智能汽车，我估计是指无人驾驶汽车。我认为无人驾驶汽车的一个前提条件是要能够识别周围的环境，并对收到的信息进行分析。举例来说，无人驾驶车中应该有一种类似于雷达的探测器。当探测到前方的道路中央忽然出现一个球，智能设备要能够自动判断到这个球后面可能会跟着一个小孩，并马上让车辆制动。举这个例子我是想说，如果不能以真正合理的方式生产出非常高精尖的搜集信息、解释信息、阅读信息的产品，那么无人驾驶是不能实现的。（采访：宁华）

零部件技术标准 篇4

家电产品质量的好坏很大程度上取决于产品所用的零部件质量是否优良, 对家电整机产品相关标准制定工作完成之后, 中国家用电器标准。2010年制定了《洗衣机排水泵技术要求》行业标准、《洗衣机进水阀技术要求》行业标准和《洗碗机洗涤泵技术要求》行业标准, 这三项标准已经达成送审稿, 于2010年12月中旬送审, 12月下旬审定通过报批工信部, 预计将于2011年年底开始实施。

2011年, 家电研究院将完成家电用臭氧生成器的行业标准的制定, 并已经成立了标准起草工作组。

象应为儿童、青少年;乳牙冠龋的试验对象应为3岁~4岁幼儿;根龋的试验对象应为40岁以上中老年人。标准规定, 试验至少应持续2年, 分别在基线、试验中期和试验结束时进行患龋状况的检查并记录。

零部件技术标准 篇5

新型复合材料风扇的加工制造技术 碳纤维增强环氧树脂复合材料风扇

大涵道比涡扇发动机的碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)风扇叶片加工制造技术已经日益成熟。如图1 所示，GE90 系列的大型CFRP 风扇叶片约有1.2m 长，经过超声切割技术精确加工的数百层碳纤维预浸料布，进行铺设后进行热压制成。风扇叶形经过先进的计算机三元流优化设计，榫头到叶尖的厚度逐步从10cm 降低到0.6cm，并采用钛合金（后改为合金钢提高强度）包边增强的方式，重量也仅有22.7kg。此类经过气动优化、大尺寸、少叶数的风扇已经显示了突出优势，GE90-115B的风扇叶片有22 个，GEnx降低到18 个，而GE9X又降低到了16 个，既扩大了涵道比、增大了空气流量，又减少了风扇系统的重量。由于通过外涵道排出空气所形成的推力占据了商用发动机总推力的70%~90%，因此，增大空气流量、减少风扇系统的重量，会带来更好的燃油效率。例如，GE公司指出GE90-115B 仅此就提高了约1.5% 的燃油效率[1]。CFM 公司LEAP 发动机的直径约3m，共用了18 个总重量为76kg 的CFRP 叶片，相比之下，CFM56 则有36 个总重高达150kg的钛合金叶片。新的碳纤维三维编织/ 树脂传递模塑成形（RTM）制造工艺可以进一步提高风扇叶片的强度，因此，新一代GEnx及LEAP 发动机上都将采用这一技术制造风扇叶片。斯奈克玛公司为LEAP 发动机CFRP 风扇叶片开发的碳纤维三维编织/RTM 制造工艺中，长度以千米计的碳纤维进行三维编织后经超声加工方法制成预制体，再在专门开发的RTM 模具中注射树脂并进行热压固化制成叶片（图2）。叶片的成型过程需要24h，然后再进行钛合金包边并完成LEAP 发动机风扇叶片的最终加工[2]。不过，普惠等公司开展的一些试验也表明，为保证零件强度——例如防鸟撞，CFRP 材料风扇叶片要做的比传统钛合金叶片相对厚一些，这会降低发动机的气动性能。因此，在直径较小的发动机上采用超塑成形/ 扩散连接（SFP/DB）工艺制成风扇叶片的优势仍然存在。这样，风扇叶片可以做的较薄、强度够、气动性能也好。CFM 也在进一步将碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFRP）制作的风扇机匣在LEAP 发动机上进行测试。2 金属基/ 陶瓷基复合材料风扇

金属基/ 陶瓷基复合材料（MMC/CMC）风扇的研发也一直在深入开展。MMC/CMC 材料比CFRP 具有更好的强度、刚度以及高温性能，因此，在发动机上多种类型的零件都有较好的应用前景。GE 公司在GE9X 的技术验证评估中认定，CMC 材料轻质高强的特点使得他们能够在与现有GE90 的CFRP 风扇叶片相同强度的情况下，可以做得更薄，并减少到16 个风扇叶片，这有望将发动机效率提高10%。罗尔斯· 罗伊斯公司也在一个名为UltraFanTM的项目中对新型C/Ti 复合材料叶片进行验证，计划在未来一代大型发动机上替换SPF/DB 钛合金风扇叶片。他们预期，如果未来将风扇及机匣都替换为此类C/Ti 复合材料，将有望使发动机减重700kg。3 新型复合材料风扇的零部件加工制造工艺 如何进一步提高新型复合材料的可加工性，以稳定的工艺方法确保表面完整性并降低零件的疲劳破坏概率，仍然是夯实航空发动机新型复合材料工程应用的前提和基础。由于复合材料的内部微结构较常用合金材料要特殊得多，其组成成分构成比较复杂，相对于基体材料，增强相（纤维或者颗粒增强体）的硬脆性高、可加工性普遍很低；运用传统车铣等加工方法时，切削力不稳定、刀具磨损太快、表面完整性差，有时候还会导致纤维和基体结合面上发生纤维拉出、脱开等损坏。近年来，非传统加工方法在CFRP 零件加工上的应用取得了明显的效果，如图3、4 所示。超声切割、激光切割等方法已经成为碳纤维预制体加工中的重要手段，而水射流加工（包括高压水加工、磨料水射流（AWJ）加工等）在CFRP工件的材料去除上有更好的成本效益，旋转超声加工(RUM)则在CFRP/Ti 合金的叠层结构制孔上比较有优势。因此，近年来CFRP 零件在风扇等冷端零部件上的应用与其加工制造工艺的逐渐稳定成熟有直接的关系。不过对于金属基/ 陶瓷基复合材料（MMC/CMC）而言，其工程性能更高，但是，制成工艺也更难。MMC/CMC 零件制成工艺的稳定性还有待进一步提高，以SiC复合材料为例，尽管已经开展了多年的密集试验研究及验证测试，如何克服硬脆特性，实现高表面完整性和精度的加工，还是摆在其加工机理研究中的一个核心问题。钛合金压气部件的加工制造技术 钛合金的精密高效加工技术

钛合金材料在航空发动机中有极其广泛的应用，特别是用以生产压气机等冷端零部件或结构件。其中，中等强度高损伤容限型钛合金Ti-6Al-4V 因在耐热、强韧、耐腐蚀、抗疲劳及可加工性方面具有较好的综合性能而占据主体地位。Ti-6Al-4V 材料零件加工制造技术在欧美发达国家、俄罗斯及我国都经过了几十年的研究及广泛应用，当前技术研究重点集中于如何高效率地实现高精度、高表面完整性和高性价比的钛合金零件加工，如图5 所示。新一代的刀具，如超细晶粒硬质合金刀具、无粘结剂微晶粒立方氮化硼（CBN）刀具等的技术验证研究都表明：通过合理采用切削参数，如微晶粒CBN刀具加工试验中选择切削速度约为400m/min，进给速度约为0.01mm/r，能够将钛合金的切削效率显著提高，并实现更高的刀具寿命[3]。当然，对于钛合金高速切削加工技术仍有待深入探索，例如，表面氧化、烧伤及不合理的残余应力等影响表面完整性的情况对切削工艺条件，包括主要加工参数、切削液等，都非常敏感。能否发展少或者无冷却液的加工技术，如何实现高速切削又少磨损等成为研究的重点。无余量精密锻造压气叶片的加工制造技术

无余量精密锻造转子叶片技术也是航空发动机钛合金零件制造及应用的重要发展趋势之一。通过无余量精密锻造工艺直接形成叶片的复杂曲面，能大幅度改善叶身在高温、高压及高速旋转条件下的抗疲劳性能和有效工作寿命，如图6 所示。当然，钛合金转子叶片的无余量精密锻造工艺要远比普通的模锻技术复杂，成本也要高出数倍以上。同时，此类叶片的榫头部分的精密加工是一项技术难题。由于叶身所具有的自由曲面及薄壁特性，以无余量成形的薄壁曲面叶身为零件的定位夹紧、加工测量基准时，容易出现过大的偏差及变形，精度不易保证。传统上用于无余量精密成形叶片加工的方法是使用低熔点合金浇注方式形成过渡基准，把叶身曲面点定位转换成规则的面定位，再进行加工。但这种工艺存在非常明显的缺陷，包括基准转换与定位误差扩大、加工过程中零件表面污染、工艺链长效率低等。西方先进的发动机制造企业已经基本淘汰此类技术，转而应用基于多点定位支撑方式、“安装/ 检测/ 优化”集成控制的自适应保形精密加工技术，通过工装与机床刀具之间实现自适应数控联动，以最大限度地保障加工精度和表面质量。3 钛合金整体叶盘的加工制造技术 钛合金整体叶盘制造技术也是一个极其重要的技术领域，如图7 所示。整体叶盘在小尺度紧凑结构的发动机上有重要应用。例如，小涵道比的EJ 200 发动机上就采用了6 个整体叶盘，包括一个带有大扭转率的宽弦叶形风扇叶盘。常用加工方法包括对整体盘坯进行铣削加工、电化学加工（ECM）方法加工等，水射流（WJC）加工方法在叶盘去余量粗加工中也有应用（余量可以高达几十mm，甚至加工出某些三维轮廓）。对于有更高性能表现的双性叶盘而言，通过线性摩擦焊（LFW）将叶盘与精密锻造的叶片进行连接，从而形成整体结构，也是一项有重大意义的工艺。表面强化工艺能极大地增强零件抗疲劳、微动磨损及应力腐蚀的能力，罗尔斯·罗伊斯公司发展的激光冲击喷丸（LSP）强化技术，通过钕玻璃激光器产生1000MW 峰值功率及百万磅/平方英尺的压力波，能在钛合金叶片表面形成1.0 mm 深的压应力层，大幅度提升叶片的工作性能。热端部件的新材料应用及加工制造技术 新型伽马钛合金零部件

新型伽马钛合金（γ-TiAl）如图8 的二元相图所示，是一种极其复杂的金属间化合物，在耐高温、结构强度、抗腐蚀性以及阻燃（抗钛火）性能上有很好的表现，高温工作性能与Inconel718 镍基合金接近，但密度只有其一半。因此，γ-TiAl合金零部件近年来已经成为航空发动机研制中的热点之一[4]，逐步在热端零部件上得到应用，例如GE 公司在GEnx-1B 发动机上已经采用γ-TiAl合金（Ti-48-2-2）制造低压涡轮的最后两级叶片[5-6]，如图9 所示。不过，γ-TiAl合金的金属延展性、损伤容限都比较低，脆性也大，传热性能低也比较黏，可成型性（如铸造等）及可加工性都较差。相比之下，用它来替换的常用镍基高温合金，如Inconel718，则在延性和塑性变形方面工艺性更好，加工工艺也更成熟。因此，γ-TiAl属于典型的难加工材料。罗尔斯·罗伊斯公司对γ-TiAl合金零件的可加工性、多种加工方法开展了多年的加工制造验证性研究也表明，在铣削、车削、磨削、钻孔、EDM 以及抛光过程中，加工表面的完整性一直是关键难点之一，加工工艺参数选择不当会导致零件表面缺陷较多，在较薄结构上出现崩碎、尖锐边以及裂纹等问题，刀具的磨损问题也更突出。近几年，美国矿物、金属和材料学会（TMS）也召开数次γ-TiAl合金技术的国际学术会议，以期望从材料属性、工艺参数及加工方法等变化出发，探索与表面完整性破坏（如表面划伤、表面烧伤、微裂纹、切屑瘤、残余应力等表面缺陷）之间的内在作用与联系，并进而寻求在γ-TiAl的机械加工过程中提高疲劳性能和抗应力腐蚀性能的方法。2 新型高温合金零部件

近年推出的ATI718Plus 超级合金也在高温零部件制造上有很大的应用前景。ATI 718Plus 作为一种低成本合金材料，工作温度较传统的Inconel718 合金提升了55℃，强度、可制造性等与传统Inconel718 相似。718Plus 合金制造的热端零件能够比Waspaloy及其他类似高温合金承受更高的强度，可成形性及可加工性、耐磨损性等也相对好些。因此，罗尔斯· 罗伊斯公司已经开始在发动机上运用基于这种更佳性价比材料的转子及静子部件、紧固件等进行技术验证。在关键的单晶超级合金高压涡轮叶片制造上，国外第二代（如Rene N5、CMSX-

4、PWA1484）、第三代（如Rene N6、CMSX-10）的单晶超级合金经过多年发展，零部件精密铸造、涂层技术、加工工艺等已经比较稳定，如Meyer Tool 公司制造的涡轮导向叶片，能够达到± 0.01mm 的加工误差和R a 0.2 的粗糙度。这在各类主力发动机上都得到了广泛应用。GE90 发动机上采用的导向叶片是用Rene N5 制造的，在约1500 ℃的涡轮进气温度（TET）通过了18000 个循环的耐久测试（近似于6~7 年的商业化飞行服务）。各类高性能超级合金材料在GE 发动机热端部件上的综合运用，也将排气温度（EGT）提高了约20 ℃。能在长时间高温度下工作，强度及微观结构的稳定性都比较好的单晶高温合金ReneN6、MX4[7-8]都在进行深度工程验证后也陆续投入到了发动机型号应用上。由于单晶合金制成的高压涡轮叶片要长时间暴露于1300℃以上的高温气流之中，因此，不仅需要复杂的内部冷却气流通道，还要在表面使用特制的低热导率热障涂层(TBCs)。然而，沉积了TBC 涂层之后继续精密加工气膜孔的工作变成了一项极其困难的任务——既要在极难加工、高硬度、低热导性TBC 和单晶超级合金基体上制孔，又要保持小孔的表面完整性防止裂纹。GE/Synova公司合作发展了能够精密地穿透TBC 材料，加工出高质量气膜孔的Laser MicroJet微孔加工技术[9]。陶瓷基高温复合材料零部件

陶瓷基高温复合材料（CMC）的强度、刚度、高温性能等都非常好，材料密度又较低，在发动机热端零部件上具有极大的研究和应用前景。NASA、GE 及PW 公司都注意到了熔渗法制备的碳化硅连续纤维增强陶瓷基复合材料（Melt Infiltrated SiC/SiC CFCC）制成的零部件具有较好的热导率、抗热冲击、抗蠕变性等，在高温环境下对冷却空气的需求（比高温合金材料）更小，未来有极高应用潜力[10]。不过由于在1200℃的高温空气（含水蒸气等）下，SiC陶瓷材料存在氧化反应，因此，他们发展了一种环境阻障涂层(EBC)[11]（图10），以等离子喷涂技术在火焰筒内层制成了包括125μm 厚的Si 粘结层、125μm 富铝红柱石（Mullite）中间层和125μm 厚的BSAS 表面层。GE公司在GEnx发动机的验证试验中测试了包括内外火焰筒、第一级高压涡轮罩壳、第一级导向叶片、第二级导向叶片等零件，这些碳化硅连续纤维增强陶瓷基复合材料零件在高温实验中展现了极高的抗氧化性（如图11），预示了将来的巨大应用前景。GE、罗尔斯·罗伊斯公司联合开展的F136 发动机项目上进行的技术试验也表明，SiC颗粒增强复合材料制作的低压涡轮叶片比以前的镍基合金叶片大幅减重，同时耐高温性好减少了对冷却气体的使用，有望显著改善发动机的推力和使用效率。高温合金材料的蜂窝结构的使用也有望进一步提高涡轮的结构工艺性、降低重量并提高冷却效率。GE 公司在涡轮导向叶环上安装了高温合金蜂窝结构，在GE、Campbell 合作开展的研究中，能够用VIT-CBN 砂轮和特制的高压冷却液加工蜂窝结构材料，达到极高的品质和公差水平，没有毛刺和碎屑连接在零件上，从而极大减少了后续工序，提高生产效率。

结束语

在航空发动机中广泛使用更高的比强度、高温性能、性价比等机械物理性能的CFRP/CMC/MMC 复合材料、γ-TiAl金属间化合物及新一代超级合金等材料制成关键零部件，是航空发动研制与性能提升的重要发展趋势。但是，只有经过深入地制造工艺探索并在极其严格的技术验证过程中证明了零部件结构及其工艺方法的可靠性及成本有效性之后，先进性能的材料及其零部件的制造工艺才能真正成为航空发动机先进制造技术发展的助推器。当前，我国航空发动机先进制造技术既面临着宝贵的发展契机，又承受着巨大的发展挑战。深入探索新型高性能材料的基本性质、理清零部件制造的工艺特点，从理论本质和工程技术两个层面掌握零部件先进加工制造技术的内涵，是推动我国航空发动机先进制造

零部件技术标准 篇6

关键词：机械传动 关键零部件 故障预测

0 引言

在机械传动系统的运行当中，因为长时间连续性的工作，所以其关键零部件非常容易磨损，以及出现各种各样的故障情况。由于故障因素的出现，进而使得整个系统无法保持正常状态运行。而我国在这方面的研究起步晚，对于故障预测技术之上还存在很大的不足，无法有效的进行故障预测。

1 机械传动系统关键零部件故障预测技术概述

从广义而言，故障预测技术有三大功能，第一是能够有效的进行故障检测，并且将早期故障进行隔离处理。第二是确认设备目前所存在的故障程度。第三是对故障发生时间进行预测，估计其剩余使用寿命。

2 HSMM故障预测技术研究

2.1 故障预测模型 首先建立，预测模型图。其中利用高斯分布函数表示每个宏观状态，其所驻留的时间所显示的分布函数为P（dn/hi），则：

T=∑■■D（hi）

logP（Sλ，T）=∑■■logP（dn/hi）

当满足以上条件，则每个退化状态所驻留的时间是：

D（hi）=μ（hi）+ρσ2（hi），ρ=（T-■μ（hi）/■σ2（hi））

在以上式子①的基础之上，再利用后向递归法进行计算，最终确认已经进入退化状态的关键零部件剩余使用寿命。假设目前关键零部件的退化状态是i，而使用寿命则用RULi表示其剩余寿命时间。

2.2 预测步骤 对于故障的预测有以下四个步骤：第一，提取特征信息。将所有的相关数据进行预处理，使之符合使用需求。根据相应的方式提取所需特征信息，并且将其当做该关键零部件的观测值，以表示其在整个寿命周期当中的任意时刻。最后形成观察值序列O（k），设置其长度是T。第二，参数估计。在第一个步骤的基础之上可以得出一个转移矩阵aij，其中i不小于零，j不大于N，利用该矩阵表示其退化状态。每个退化状态持续时间密度函数均值是μ（hi），以及σ2（hi）方差。最后依据式子①计算出在该状态之上所驻留的时间单元，D（h0）、D（h1）、D（hN-1）。第三，确定退化状态。第四，根据所获得的相关信息，利用后向递归法进行计算，最终得出所剩寿命的平均值，以及方差。

2.3 实例分析 第一，对HSMM进行全寿命预测模型训练。首先将所获得有关寿命数据编号，每三十分钟从中提取一个样本，并将样本编号，最终可以获得六十三个文件。为了获取在相同的工作条件之下，发生同样故障的多组寿命数据，则可以使用递进方式，同样进行相应编号。如此到最后能够得到三个周期数据，将前两组当做训练样本，最后一组是测试样本。利用提取特征信息的方法获得尺度一和尺度二，使其能够将故障程度反映出来，并且将特征信息相量定为与其有关的特征尺度熵。进而可以得出长度是六十三的观测值序列O（k），将两组数据所形成的序列当做HSMM全寿命预测模型的训练样本集。

由于关键零部件在整个寿命过程当中的运行状态可以划分为七个，相应的就会有七个对应HSMM模型，通过假设得出初始概率的分布矢量。由于模型训练和状态转移矩阵之间相互影响不大，所以在产生转移矩阵之时可以通过等概率方式进行。

在以上的条件之下，假设最大的迭代步是一百，收敛误差是0.000001，则可以得到七个对应预测模型。在该实例当中迭代为四十次左右，则进行模型收敛，最后获得退化状态驻留时间均值和方差。

第二，预测和验证。利用以上提到的特征尺度熵确认样本的退化状态，以及第二章第一部分提到的公式，选择十个样本进行预测和验证。最终得出结果如图1所示。通过图表内容可以得出结论，退化状态2、3、4验证之后的实际结果不在预测所划分的区间之内，说明该项预测不正确。其余则被包含在剩余寿命的预测区间之内，说明其正确。整体看来正确率较高，预测结果效果显著。

■

3 结语

综上所述针对机械传动关键零部件进行故障预测技术，可以首先建立有关模型，然后针对退化的状态和剩余寿命进行预测，最终确认预测结果，以最大限度提高寿命利用率。

参考文献：

[1]周志刚.随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动力学及动态可靠性研究[D].重庆大学，2012.

[2]曾庆虎.机械动力传动系统关键部件故障预测技术研究[D].国防科学技术大学，2010.

[3]吴斌.旋转机械易损关键零部件故障诊断方法研究[D].大连理工大学，2012.

零部件技术标准 篇7

1 研发技术能力提升的方式

基于技术能力的定义, 对于汽车零部件的研发技术能力, 其提升的方式可以从以下方面进行:

1.1 通过课堂培训学习理论知识, 并依托具体项目进行实际演练。

根据能力的定义, 能力总是和人完成一定的实践相联系的。因此, 理论知识的学习需要在具体的项目中进行印证并加以巩固。同时, 在具体的项目中运用所学的理论知识, 本身也是对理论知识的进一步理解和吸收。

1.2 从项目开始时即确定关键培养对象, 有针对性地重点培养。

为了获得在项目结束后留下可持续提升自我技术的能力, 需要培养一批固定的、掌握乘用车零部件关键技术能力、具备传授和培训关键技术能力的工程师。为此, 在项目初始阶段, 就需要定义关键培养对象名单, 为关键培养对象有针对性地制定培养计划, 并对减少关键培养对象的人才流动性制定有针对性的人力资源政策。

1.3 对所学知识和实际问题解决的经验加以归纳, 形成经验数据库。

直接经验是指亲身参加变革现实的实践而获得的知识;间接经验是指从书本或别人那里得来的知识。为了使技术能力的提升可以持续进行, 需制定一套运用所学理论知识解决实际技术问题的归纳总结解决方法, 形成经验数据库, 为后续的技术能力持续提升提供借鉴。

2 研发技术能力提升评估标准

研发技术能力的评估标准可以分解为三个方面:

2.1 工程师对特定领域的知识掌握程度达到目标要求

运用讨论法和对比法, 首先对工程师当前所掌握的专业知识水平进行评估, 然后以此为基准, 制定工程师知识水平的目标和评估标准。下面以某汽车零部件公司研发技术能力提升项目为例, 说明具体的评估标准如何制定。以下示例的评价内容包括四个方面, 共计108项。具体评价标准见表1。

2.2 关键培养对象的技术能力达到培养目标

根据实际的人力资源情况, 首先从每个工作组选出一至两个工程师, 确定关键培养对象的名单。关键培养对象必须满足特定的条件, 以下列举某汽车零部件企业的关键培养对象甄选条件:在指定的技术领域从事研发设计工作5年以上;具备独立设计指定汽车零部件产品的技术知识, 具备丰富的设计开发经验, 是企业指定技术领域的资深工程师;具备3T培训师资格, 有独立开发企业内部培训教材和课程讲授的经验。

关键培养对象的评价标准参照表2中列出的研发工程师知识水平评价标准进行。目标是关键培养对象全部达到评价标准要求。

2.3 目标产品通过客户的TA审核

汽车零部件企业的主要客户是汽车主机厂, 其对零部件供应商的采购定点流程虽然细节上有所不同, 但大体遵循类似的采购流程, 即采用技术标和商务标同步进行的方式。技术标包括TA审核和TR审核。TA审核是由零部件供应商针对主机厂发布的SOR (技术要求书) 的要求, 对相应的汽车零部件进行概念设计, 然后将设计方案提交给主机厂的工程师小组, 由其工程师小组对设计方案进行评审, 以评定该设计方案是否能够满足整车对该零部件的要求。TR审核是由主机厂的供应商考核小组进行, 成员包括设计工程师和供应商质量管理工程师。该考核小组将针对供应商的制造能力和质量保证能力进行评定。如TA和TR审核没有通过, 则供应商将丧失投商务标的资格, 无法获得产品订单。由此可见, 技术标的评审对汽车零部件供应商的新业务承接来说, 具有决定性意义。

针对汽车零部件企业的自身业务范围, 可以选取拟进行技术能力提升的产品模块的特定某款产品, 将其定为目标产品, 以该目标产品通过主机厂的TA和TR、获得投商务标的资格作为技术能力提升的评估标准之一。选取的目标产品应遵循以下原则: (1) 是企业的重点发展产品, 企业对该产品业务模块有长远而清晰的规划。 (2) 产品类型属于高附加值产品, 技术能力提升对于增强产品的竞争力有重大作用。 (3) 开发目标产品所需的技术能力是当前企业不具备、而通过预期时间内的提升是可以掌握的。

3 结束语

文章以某汽车零部件企业研发技术能力提升的相关示例, 说明了企业在进行技术能力提升时可以采用的方式方法, 以及技术能力提升的评估标准。希望能为汽车零部件企业的技术能力提升提供参考。

摘要：技术能力提升对于汽车零部件企业具有重要意义。文章通过对某汽车零部件企业研发技术能力提升的示例, 阐述了该类企业在进行技术能力提升时可以采用的方式方法, 以及相应的评估标准。

汽车零部件物流加快技术升级 篇8

汽车零部件物流被国际物流界公认为最复杂、最具专业性的领域。长期以来,我国汽车零部件物流水平一直与发达国家存在较大差距,然而随着汽车工业发展,如何应对主机厂日渐提升的产能,以及复杂多样的产品要求,成为汽车零部件物流发展中必须面临的考验。

目前,在汽车零部件物流一体化趋势引导下,再加上自动化技术装备的助力,我国汽车零部件物流发展正悄然间发生着蜕变。

发展水平呈现多层次

汽车零部件物流是指根据汽车制造企业的需求,将零部件以及相关信息从供应商送到汽车生产厂家,为了高效率、低成本流动和存储而进行的规划、实施和控制的过程,是集运输、搬运、存储、分拣、排序、预装配、配送、包装、及相应的信息于一体的综合性物流管理。

我国的汽车零部件物流起步较晚,多数汽车零部件物流发展依托于汽车制造商发展需求,因此,汽车制造商的发展水平也就密切影响着我国汽车零部件物流的发展。法布劳格物流咨询(北京)有限公司总经理张芸在汽车物流领域有着丰富的经验,她表示,随着多年来的不断发展,汽车零部件物流水平呈现出多层次分布的格局。

第一层次,高度自动化的零部件物流。

大众、宝马、奔驰、现代等一线品牌乘用车车系的零部件物流,大多具备完善的物流管理体系,能与主机厂形成真正意义上的高效率联动。这些零部件仓库或物流中心多位于主机厂周围,采用就近供货的形式,减少了汽车装配线因缺件停产的风险,降低了运输成本;其次,这些仓库和物流中心可提供零部件分拣、排序、预装配、器具循环使用等增值服务;第三均采用高效的仓储管理系统,能实现与主机厂的ERP实时交互。有的物流中心还通过自动输送线的桥式通道与主机厂相连,实现自动配送排序件至总装线;有的物流中心通过悬挂式输送线实现轮胎的自动上线配送;有的物流中心通过AGV实现对总装线各工位的零件配送。

第二层次,精准的零部件物流。

有些汽车生产企业在生产规模未达到一定程度时,物流服务商基于主机厂物流成本核算的要求,通常在仓储、分拣、排序、上线配送等操作环节自动化设备应用较少,但主机厂、零部件供应商、物流服务商三方能实现信息联动,物流管理水平良好,零部件入厂物流同样能达到精准和及时的服务水平。

第三层次,缺乏信息联动的零部件物流。

主机厂与供应商和物流服务商未能完全形成信息联动,零部件的仓储和配送信息很可能与生产信息脱节,严重情况下可能会影响生产该层次的零部件物流配送中心内部管理水平尚可,但因为信息未能实现实时共享,所以物流运营管理成本一般较高。

第四层次,低水平的零部件物流。

汽车零部件物流虽然总体行业发展水平远远高于其他制造业,但是在重卡、客车、特种车等国内目前个性化生产要求较高,而自动化流水线式生产方式又较弱的汽车生产企业,以及一些生产规模较小的中小型汽车生产商,当前还是以人工、纸张作业居多,他们的物流水平还处于一个比较低的层次。

一体化发展存在短板

张芸强调,汽车零部件物流的发展方向必须是“一体化”。汽车零部件物流一体化是指汽车制造企业面向供应链,将其零部件物流活动中的各个主体如供应商、物流服务商、运输公司、包装公司、器具厂商和各个环节包括供应物流、生产物流、逆向物流,以及信息系统等无缝衔接起来,作为一个整体与主机厂的生产节拍高度契合的一种物流模式。只有实现汽车零部件物流一体化,才能从根本上提高我国汽车零部件物流的整体效率,降低物流成本。而在当前汽车产销量不断攀升的阶段,我国汽车零部件物流在发展当中存在的几大短板,对汽车零部件物流一体化的阻碍作用已经十分明显,亟待改善。

一是汽车物流企业信息系统普遍落后。要实现一体化管理,就需将在零部件采购、供应商管理、零部件入厂排序、库存现状、上线配送等一系列供应链环节上的所有物流信息充分、即时地交流和共享。实现企业间可以随时随地共享信息,有效地计划和运作一体化物流系统。但是,当前我国多数汽车物流企业的信息流通技术比较落后,没有高效并且适合自身的信息系统,无法满足精确化货位管理、无法保证库存的准确性、无法知道货物的库龄情况。

二是标准化流程缺失。汽车零部件物流一体化最理想的流程和程序都应该是清晰、有效、标准的,便于效率提高,但是现实中,汽车零部件物流的各成员都各有一套作业方式和程序,导致不必要重复作业流程,影响效率;一些单独个体内部不合理的作业流程,没有科学合理的货位摆放规则还会导致货物管理混乱。

三是低端的仓储设施设备。当前阶段,很多主机厂和供应商的零部件仓库仍然是传统仓储形式,运作管理水平较低;缺少现代化仓储设备、仓储管理系统应用,无法提高仓储管理质量、仓储作业效率,无法保证发货的准时性和准确性。

四是汽车零部件物流行业仍旧为劳动密集型产业,零部件物流操作主要还是依靠人工。但我国人力成本居高不下,导致物流成本随之上升;其次,人工装箱、拣选等作业效率低,人员管理难度较大,都对汽车零部件物流发展造成了一定的阻碍。

自动化技术装备提供新动力

针对当前阶段汽车零部件物流发展的短板问题,自动化、信息化物流技术装备的应用优势逐渐显现,汽车零部件物流行业对自动化、信息化物流技术装备需求十分迫切,是我国汽车零部件物流向一体化发展的新动力。

1.智能信息化平台实现互联互通

汽车零部件物流一体化过程中,一些大型零部件物流已经具备自动化信息系统,实现了供应商、生产厂、物流商之间的对话。相关专家表示,当前阶段的汽车生产还多为推动式的生产模式,即主机厂接到订单后,通过ERP系统“告诉”设备、车间如何处理物料,各部门按照企业生产计划进行作业。

但随着工业4.0时代的到来,拉动式生产将成为汽车生产的主要模式,即由客户需求来驱动生产,在这种模式下企业不再处于系统之后,而是直接与终端用户、供应商对接,双方通过智能平台互通互联。在这一过程中,数据同步系统、生产及物流拉动系统、供应链可视化系统SRM和车间物流配送系统SPS等将会发挥重要的作用,实现由物料来控制系统,所有信息互联互通。

2.自动化立体库助力存储

自动化立体仓库能够最大限度的利用空间,减轻工人劳动强度,提升存储效率,提高仓库管理水平,更好地满足生产需求。

近年来,先进的汽车零部件仓库已经应用了自动化立体库,主要用于部分零部件排序环节,自动化立体库虽然前期成本投入较大,但是长期运营所带来的优势是平库所无法比拟的。目前,不少早就应用了自动化立体库的汽车零部件物流服务商切身体会到了自动化立体库所带来了效率和成本的双优势,正在计划用更多自动化立体库来替代平库,减少人工。同时,输送、分拣等自动化设备也将会随之更加广泛地被应用。

3.无人化搬运设备提升效率

用于汽车零部件物流中的无人化搬运设备,目前主要有AGV、无人化叉车等等。但未来智能工厂中应用的搬运工具将更为先进。

AGV在汽车零部件物流行业多用于厂内零部件物流搬运,例如,主机厂的发动机、后桥、变速箱、底盘等部件的自动化柔性装配,以及零部件的上线喂料等。因为主机厂的装配车间一般非常大,大量的远距离物料需要搬运,AGV代替叉车和拖车搬运物料大能够实现批量替代的规模成本优势,具有明显的经济效应在应用居多。而对于体量较小的零部件工厂以及零部件物流仓库,没有主机厂那种成批量的替代效应,加之前期投入成本考虑,所以应用并不普及。但是,随着AGV技术成熟,人工成本上涨,AGV在汽车零部件物流行业的应用将更加广泛。

无人化叉车主要是指以标准托盘作为搬运对象的无人化搬运工具,严格来讲应该叫做托盘车式AGV或者堆高车式AGV,在欧洲也称作APM。这类产品当前的成本低于AGV,在汽车零部件物流仓库的应用的普及速度可能会更快。

随着工业4.0的兴起,已经有公司研发了更为先进的流体物流,在一个面上,最下层是磁铁,上层铺满了一块块像瓷砖一样的托盘,用电磁场来控制电流的流向,以驱动托盘的走向。把货物就放在托盘上,托盘自己就可以知道要去哪里,无论是在地面、墙上,还是天花板上,都是电磁场可控制的。这项技术非常适合汽车产业应用,经过试验已经证明,以前需要600平方米放零配件,现在只用148平方米就足够了;以前,运送每一个零部件需要21.18秒,现在只需要2.3秒,几乎提高了10倍的生产效率。

4.标准化、信息化技术提升周转效率

标准化是汽车零部件物流自动化、一体化发展的关键,对于汽车零部件物流来说,最基本的标准化就是采用标准化的包装,因为只有包装标准化,才能够快速准确地计算出每条线路货量的大小,最大程度提高运输车辆的装载效率,以及更好地保障零部件的运输安全和质量。2016年2月14日,国家标准化管理委员会依法备案行业标准318项,其中,《汽车零部件物流器具分类及编码》规定了汽车零部件物流中物流器具的分类及编码,适用于汽车零部件物流中可周转使用的物流器具。相信在标准化政策的支持下,汽车零部件托盘和周转器具的标准化发展将更加快速。

同时,汽车零部件的种类繁多,大小各异,在物流过程中该如何码放才能达到周转器具的最大使用效率,是汽车零部件物流服务企业十分头疼的问题。目前市场中一些软件技术可以十分有效快速设计出最佳码放方案。例如,Cape Pack软件,能够轻松解决托盘装载以及产品包装优化问题。据悉,该软件已经被国内多个知名汽车厂商使用。

一体化大时代即将开启

近几年,无论是汽车生产商,还是第三方汽车物流服务商,都十分重视汽车物流的发展,加大汽车物流自动化、信息化技术设备的应用,打造数字化、智能化物流中心的态势十足,汽车零部件物流一体化的大时代即将开启。

安吉物流、风神物流、中都物流等国内汽车零部件领军服务企业,都在加快对零部件物流一体化发展的规划与实施。据悉,2015年,上海安吉汽车零部件物流有限公司与杭叉集团股份有限公司、浙江国自机器人技术有限公司签约合作,旨在以上海大众南京工厂、仪征工厂无人驾驶物流设备自动化项目为契机,发挥三方在各自领域内的优势,实现合作共赢;广州风神物流有限公司与沈阳新松机器人自动化股份有限公司签订了战略合作协议,以东风日产花都一工厂生产物流为自动化研究对象,研究涵盖汽车采购物流、生产物流、整车物流、售后备件物流等供应链相关领域的自动化应用,展开汽车物流自动化样板规划研究;中都物流有限公司也即将启动三年计划,进一步提升汽车物流运作效率。

汽车零部件关键制造技术与装备 篇9

金属切削机床生产线

金属切削机床生产线占全部汽车制造装备数量和金额的一半以上, 特别是我国, 由于精密锻造技术和设备落后, 大部分汽车零部件采用切削方式加工。我国制造轿车零部件的金属切削机床生产线金额的约70%~80%依赖进口, 但近年随着国际著名机床厂商将生产转移至我国, 以及国内机床企业并购国际著名机床厂商, 进口比率正在下降。制造载货车零部件的金属切削机床生产线目前还是以国产设备为主。这里分析几种热点金属切削机床及生产线。

1.第三代少品种大批量制造系统:敏捷柔性自动线 (AFTL)

(1) 敏捷柔性自动线 (AFTL) 及其关键技术。动力总成制造装备可谓第一汽车制造装备, 是现代汽车零部件集成经典。高精度发动机缸体、缸盖、曲轴、变速器壳体加工敏捷柔性自动线 (AFTL) 90%以上依赖进口。从20世纪末至今, 据不完全统计, 已经有约200条安装或将安装, 平均单价约2 000万美元。如, 仅柯马公司2008~2010年即提供了20条AFTL。

AFTL的关键技术包括以下几个方面。

生产线数字化设计:要求按照精益、敏捷理念, 采用协同仿真技术——使用户能够选择技术, 经济优化的方案。采用了这种数字化设计技术后, 生产规划流程精简了40%。

具有可重构模块的高速加工中心 (RMT) :作为新一代加工缸体、缸盖生产线的核心技术。其特征是:模块化、高速化、干切削。只有模块化才能实现可重构, 只有模块化才能大幅度降低制造和使用成本。

在线检测:为实现大批量高生产率条件下的在线精密检测, 要求检测设备的分辨率达1μm, 整个测量形貌的测量周期在数十秒以内, 测点达到几百万个以上。目前完全依赖进口。

柔性夹具:柔性夹具设计需要精通零件制造工艺。这是国外企业对我们封锁的核心技术和盈利的诀窍, 也是我国机床企业的软肋。最近一汽发动机FTL招标中, 德国公司一个工位柔性夹具价格约20万欧元, 与卧式加工中心价格相当。

物流系统:被视为“第二类生产”, 包括自动上下料、工件传输储运、实时工厂物流系统。将极大提高现代发动机生产的效率和可靠性, 为零库存提供可能。先进的工厂物流系统是现代发动机生产实现精益和敏捷的关键。自动上下料最新发展是采用机器人 (机械手) 技术, 以便增加通用性和柔性。

信息系统:自动线CNC控制系统, 其复杂程度不是只控制单个机床可比拟的。世界上只有少数几家顶级公司有此能力, 我国目前空白。

自动线可靠性技术:需要满足整条自动线工序能力指数Cp k值≥1.67, 平均无故障工作时间MTBF≥3 000h的要求。

(2) 敏捷柔性自动线的基本技术要求。现代壳体类零件机械加工自动线属于“敏捷柔性自动线”, 以便满足现代动力总成壳体类零件生产线“多品种、大批量、高效率、低成本”的需要。敏捷柔性自动线使用的机床类型为“刚柔混合”型——以高速加工中心满足生产线高柔性要求, 以数控专机满足高效率要求, 并可降低投资成本。刚柔混合程度 (深度、中度、轻度) 要从采用协同仿真技术的数字设计多方案中选择。

(3) AFTL线集成应用技术:F A技术, 又称“无人或熄灯生产” (unmanned or lights-out production) 技术;壳体类零件高速切削技术;干切削、MLQ切削技术;壳体类零件精密加工技术;生产线多品种工件混流技术;敏捷物流系统;生产线信息采集、分析、反馈、集成控制技术以及在线检测系统及集成应用技术。

(4) 敏捷柔性自动线的高速加工工艺及装备。

高速切削工艺:根据日本汽车制造业的历史数据, 汽车制造业平均每5年切削效率要提高28%, 其中切削速度平均提高19%, 进给速度平均提高8%, 而最近几年切削效率提高的幅度在30%以上。目前制造发动机主要零件的生产节拍已经缩短到了30~40s, 比十几年前缩短了50%。发动机制造企业为提高加工效率, 都进行了技术改进。如上海大众汽车通过使用HSK刀柄、涂层硬质合金、金属陶瓷、CBN、PCD刀具, 满足高主轴转速、高进给速度、高加/减速的“三高”要求。上海通用汽车通过使用SECO公司的CBN300刀片, 进行灰铸铁缸体平面干式铣削, 切削速度达到了1 600m/min, 刀具寿命提升了4倍。

高速模块式机床:用于铝合金壳体类零件生产线。主轴最高转速一般为15 000~20 000r/min, 工进最高速度40~60m/min, 快速移动速度高达60~90m/min;加速度达到1.0~1.5g, 换刀时间 (刀-刀) 1.5~3.5s、甚至0.8~0.9s;定位精度/重复定位精度——工作台1m以下, 8μm/4μm (VDI标准) ;工作台1m以上, 10μm/5μm/m (VDI标准) 。关键工序的机床工程能力指数/工序能力指数Cmk/Cpk值≥2.0/1.67。

具有可重构模块的高速加工中心 (RMT) , 作为新一代加工缸体、缸盖生产线的核心技术。其特征是:模块化、高速化、干切削。目前, 这类加工中心的最新发展是, 主运动普遍采用电主轴, 进给运动普遍采用直线电动机。普遍运用三坐标模块式和箱中箱结构。同时要求带有断刀检测、机内自动测量、自动补偿系统以及对刀装置等等。

2.双主轴双刀塔多轴数控车铣中心/柔性制造单元

带有C、Y轴和动力刀头, 配备自动上下料装置 (含机械手) , 并在与物料存储与传送及其自动控制集成的条件下, 构成柔性制造单元 (FMC) 。由于这类设备满足轴类汽车零件“一次装夹完全加工 (one on down) ”需要, 近年已经有数百台至千台投入运行, 其中进口约占90%, 主要来自日本、韩国及中国台湾等。

特别要指出, 现代汽车零部件越来越多采用以车代磨工艺, 要求数控车床能够进行强力车削。

3.各种数控磨床和专用数控磨床

如高效、高精无心磨床, 配有自动上下料装置 (含机械手) , 组成磨削单元。高效、高精曲轴和凸轮轴数控磨床、十字轴专用数控磨床等几乎全部依靠进口。主要来自德国、意大利、瑞士和日本。

4.模具加工5轴高速床身式/龙门式铣床 (加工中心)

这类机床主要特点是速度高、刚性好。其中龙门式加工中心为扩大工艺性能, 还具有五面功能, 配备有换头机构, 以便满足铣、镗、钻工艺对主轴转速不同的要求。全部依靠进口, 已经有超过数百台投入运行。主要来自德国、瑞士、日本和意大利。

5.高效专用机床

机床的高效专用性是汽车制造装备的又一大特征。如, 汽车齿轮加工, 应用高速滚齿机、高速插齿机、高速磨齿机。英国LANDIS公司生产的曲轴磨床磨削速度高达120m/s, 用“扒皮法”一次装夹从毛坯到精磨完毕, 耗时仅几分钟。

“高效专用”对机床的基本要求是高刚度、高速度及大功率。一律配备超硬刀具。如上述高速滚齿机、高速插齿机要求配备整体硬质合金或硬质合金涂层滚刀、插齿刀, 曲轴磨床配备CBN砂轮。

高效专用机床属于“精益机床 (lean Machine) ”——去除冗余功能, 具有高效率和极强针对性特点。现代高效专用机床的供货方式是“整体解决方案—TOTAL SOLUTION”, 其技术附加值及设备利润率很高。由于不同于大量生产的机床, 其价格也高得多, 就像手工缝制的西服比流水线西服价格高得多一样。但是只要能够缩短用户投资回报周期并盈利, 用户就会认为“物有所值”, 不会斤斤计较价格。

精密锻造技术

轿车重要零件毛坯一直应用锻件。2009年我国汽车锻件产量368万t, 模锻件479万t。随着汽车的大发展, 我国汽车锻件产量有可能达到1 700万t, 相当世界其他国家汽车锻件产量的总和。但从质量上看, 我国的汽车锻件水平与世界锻造大国德国和日本还有着相当的差距, 与法国、意大利、韩国和我国的台湾地区也不在一个层次上。

精密锻造接近净成形加工, 包括模锻、热精锻、冷精锻 (冷挤压) 、粉末冶金烧结锻造设备、内高压成形设备等。

(1) 热精锻。德国BLM公司热精锻齿轮精度已达DIN6级, 节约材料20%~30%, 力学性能提高15%~30%。

(2) 冷精锻 (冷挤压) 。美国每年生产冷挤压件100万件以上, 80%为汽车零件。NATIONAL公司是全球多工位冷精锻机 (又称为成形中心) 研发中心。丰田1.8L排气量轿车中已有43kg冷挤压件, 还有35kg冷挤压标准件。

(3) 温精锻。温锻技术应用范围广泛, 汽车锻件热、温、冷锻件的重量结构比约为90:5:5。我国近年精密温热锻件总产量不足10万t, 与德国、日本等国家60:20:20的发展水平差距明显, 许多在中国设厂的外资企业的高附加值关键零部件进口。在未来5年左右, 国内需要温锻压力机约50余台套, 我国目前还不掌握温锻压力机设计制造技术, 完全依赖进口。

(4) 粉末冶金烧结锻造技术。国外粉末冶金烧结锻造技术有较大发展, 粉末锻造连杆重量精度可达1%, 而锻造连杆重量精度2.5%, 与常规机加工连杆相比, 达到经济批量后, 可节约加工费35%。福特公司1992年粉末锻造连杆已达1 000万件。

(5) 内高压成形技术。内高压成形件质量轻、强度高、零件数量少、焊缝少, 是制造空心轻体构件的高新技术, 在欧美发展很快。

(6) 旋压成形技术。旋压成形具有加工精度高、可生产变截面等强度车轮轮辋和轮辐等优点。

铸造技术发展趋势

自2000年以来, 中国铸件年总产量已连续13年居世界第一位, 2012年铸件年总产量4225万t, 占世界总产量的40%以上。近年来, 无论是在铸件的产量、高端铸件的品种、铸件的质量, 还是在生产工艺技术、装备水平和资源化再利用等方面都有了极大的进步与提高, 进一步缩小了与工业发达国家的差距。但我国铸造业与发达国家铸造业相比仍有较大的差距, 我国铸造业平均劳动生产率仍是国外的1/4~1/3.

(1) 铸铁熔炼技术的发展趋势。大型热风除尘冲天炉+工频保温炉双联熔炼方式仍为主流;电炉熔炼技术开始越来越受到重视, 技术也日益成熟, 其清洁、环保的优势突出, 是今后的发展方向。

(2) 铸铁材质的发展趋势。灰铸铁:随着大马力柴油机的发展, 灰铸铁的牌号在不断提高, HT300已应用于缸体、缸盖的生产, 个别产品甚至要求达到HT350。

蠕墨铸铁:用蠕墨铸铁生产高强度的缸体、缸盖有市场、有潜力。蠕墨铸铁强度高、壁薄、减轻重量。耐热疲劳性优良的蠕墨铸铁生产大马力柴油机缸盖, 能有效解决缸盖的热疲劳裂纹问题。

球墨铸铁:保安类铸件。此类件对材质要求严格, 零铸造缺陷, 100%无损检测, 如轿车转向节。耐热球铁件采用高硅钼、高镍球铁。主要生产排气管, 有非常好的抗高温性能。奥贝球铁以其优异的性能引起人们关注, 用于生产高强度曲轴等。

(3) 造型和制芯技术发展趋势。造型线以静压造型为主;制芯技术以冷芯技术为主;造型线和制芯技术以引进国外技术为主。

(4) 计算机应用技术的发展趋势。计算机仿真模拟、三维建模以及数控技术的应用越来越广泛、实用。

(5) 清洁生产、废物再生是发展的趋势。废砂再生技术可以使废砂重复使用, 减少废弃物的排放;无毒粘结剂的开发使用可以减少有害气体的排放。

(6) 先进铝合金铸造技术。铝合金真空压力铸造、半固态挤压铸造、Cosworth铸造, 是国际上新出现的先进铸造技术。

真空压力铸造与普通压铸相比, 增加了抽真空操作, 可将型腔中的气体抽出, 金属液在真空状态下充填型腔, 减少了卷入的气体, 铸件可进行热处理, 力学性能高于普通压铸件。美国蓝石超高真空薄璧铸造技术全球领先。铸件精度高, 壁厚2~4mm, 重量3~12kg, 气孔含量很少, 具有高强、高延展、可热处理、可焊接及可铆接等特点。

半固态挤压铸造不仅可实现液态金属挤压成型, 而且还可实现处于半固态的金属浆料挤压成型, 此浆料具有较好的流动性以及“球状”显微组织, 可成形较为复杂的铸件, 而且铸件具有优良的力学性能以及较高的近净成形程度。

Cosworth铸造由英国Cosworth公司于20世纪70年代末发明, 是一种精确锆英树脂自硬砂的组芯造型, 在可控气氛压力下充型的铸造工艺。适于大尺寸薄壁复杂结构缸体铸件, 如, 大马力高档发动机 (排量4.0L以上、v8、v12等) 。强度可提高30%左右, 铸件的重量减轻约10%~15%。

笔者2 0 1 4年7月考察英国Cosworth公司时发现了采用这种先进铸造技术的高端发动机的突出实例。如, 世界上第一台时速达到241km/h的赛车发动机;功率达到2206k W的V8发动机;小排量高功率发动机的世界冠军——1.6L双增压发动机, 功率达到368k W。

焊接技术

我国焊接行业总产值已超过600亿元, 已成为世界上的焊接大国, 但还未成为焊接强国。焊接行业当前正面临产品结构调整和产业转型升级的关键时期, 焊接自动化比例逐年提高, 2014年我国有望成为世界上工业机器人应用的第一大国, 焊接材料的生产和消耗也已超过了世界总量的50%, 焊接技术在中国具有广阔的发展空间。但一些重大项目和重大装备应用的焊接技术, 无论是焊接设备, 还是焊接材料, 与工业发达国家相比都有很大的差距, 严重制约着重大装备的创新和发展, 高端焊接技术过多地依赖进口, 严重危及国家经济安全。

总的来看, 我国30年来的焊接技术取得了巨大进步, 但与工业先进国家相比, 仍有一定差距, 其发展面临着一些不容忽视的问题。

在焊接自动化方面, 日本和欧美等国手工焊条产量只占20%以下, 焊接机械化自动化率达80%以上, 而国内手工焊用焊条占50%, 自动化率为50%。在我国制造业中, 以焊接为主要工艺技术的企业约有7 000家, 其中特大型、大型和中型企业约占1/3, 它们的焊接机械化/自动化情况明显要好于众多的小型企业, 但是大部分的自动化焊接设备依靠进口。

在焊接设备方面, 近30年来国外电焊机技术水平随着电力、电子元器件和计算机技术的发展迅速提高, 从原先的旋转式直流焊机发展到二极管整流焊机、晶闸管 (可控硅) 整流焊机、晶体管整流焊机、逆变式焊机, 一直到现在的全数字化逆变式焊机。

当前引领我国电焊机产业的是两家合资企业, 产品主要是外国母公司的品牌, 占有我国电焊机市场的近半壁江山。具有我国自主知识产权的电焊机主要是晶闸管整流焊机和简单功能的逆变焊机。目前我国骨干装备制造企业使用的高档焊机, 如STT焊机、CMT全数字化逆变式焊机、双丝脉冲气体保护焊机等基本上依靠进口。这些先进的焊机附加值极高, 一台全数字化逆变焊机价格高达12~15万元, 而一般同等功率的普通硅整流焊机价格仅为2~4万元。我国每年进口焊接电源和设备的费用约占全国市场的20%, 而国内生产的焊接电源产值中有近一半是合资企业的。我国焊接设备与国外相比, 还存在着以下的不足:

(1) 焊机控制数字化。全数字化控制的焊机, 已经成为进口焊机的主流。全数字化控制技术大大提高焊机的控制精度、焊机产品的一致性和可靠性, 同时也大大简化了控制技术的升级。而国内的焊接电源, 仍然以模拟控制技术为主, 虽然部分厂家也推出了全数字化的焊接电源, 但是大都处于简单代替模拟控制的水平, 全数字控制的作用还没有发挥出来, 导致市场的认可度不高。

(2) 工艺控制智能化。国外进口焊接电源大都以免费或选配的方式提供了焊接专家系统, 允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件就可自动生成焊接工艺。而国内焊接电源厂家在焊接工艺的研究和积累工作还十分有限, 难以提供成熟可靠的焊接工艺支持, 导致国内产品除价格外与进口产品不存在竞争优势, 大部分高端市场份额仍然被进口焊机占据。

(3) 系统集成网络化。国外焊接设备大都提供了现场总线接口, 而且可控参数丰富, 焊接工艺控制更加方便, 国外自动化焊接系统的集成水平显著提高。而国内的自动化焊接系统普遍处于继电器开关量编组控制的水平, 各个自动化焊接部件信息量的传递十分有限, 难以实现复杂的焊接工艺协调控制。

(4) 自动化。机器人焊接装备技术在欧美、日本等技术发达国家, 自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍, 特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高, 已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。在我国, 汽车、石化、电力、钢构等行业焊接生产现场使用的自动化和机器人焊接设备, 少部分为国内焊接装备企业开发的自主知识产权设备, 一部分由国内或合资、独资企业提供的、关键部件采用国外技术的组装和成套产品, 更多的则是成套进口设备。

(5) 在焊接智能化和新型焊接技术方面, 随着我国焊接自动化率有所提高, 应用面不断扩大, 焊接变位机的用量不断增加, 但焊接智能化控制技术及焊接专家系统的应用很少;我国在激光焊接与切割加工技术与装备开发与生产、焊接机器人工作站开发与生产、数字化焊接技术与装备的开发与生产、新型摩擦焊接技术装备的开发与生产等领域, 还没有规模化、产业化基地, 主要依靠进口。

(6) 在焊接材料方面, 世界上焊接材料的先进技术主要集中在美国、日本、欧洲等工业发达国家和地区。这些国家和地区的焊接材料技术发展现状主要体现在三个方面:一是焊接材料制造水平高;二是焊接材料总量中自动化焊接材料的比例高;三是研发创新能力强, 重大技术装备所需的优质焊接材料可以自主研发配套。我国焊接材料行业与先进工业国家相比还有不小的差距, 焊接材料生产装备和制造工艺水平不高, 焊剂生产企业自动化水平低, 适用于自动化焊接的焊接材料比例还需进一步提高等。

综上所述, 焊接已经成为制造业中的关键加工手段, 近年来已经完成了许多关系国计民生与国防建设的重大战略性产品与重大装备的生产制造, 我国已经毫无悬念地成为世界最大的焊接大国。

但是我国焊接生产中应用的自动化焊接设备严重依赖外国进口, 具有自主知识产权的关键技术与产品不多, 而且总体研发与产业化水平较低, 与焊接大国的形象还有相当大的差距, 焊接机械化与自动化率仅为50%, 同发达工业国家的80%差距较大。在国家重大工程中的重、大、厚、长焊接结构中采用了不少自动化焊接技术, 但许多焊接设备, 特别是成套焊接设备仍然依靠进口, 这些问题急需解决。

制造技术和装备本地化是历史使命

汽车制造装备的本地化是我国汽车产业和机床产业共同的历史使命。20世纪90年代, 我国汽车工业重点转入轿车, 国内机床工业很不适应。轿车装备国产化率长期来只有20%, 但是仍然有一些亮点:汽车冲压生产线、数控齿轮加工机床等自主开发产品都占有较高的份额。大连和沈阳等机床集团近年来为汽车企业提供由高速加工中心组成的柔性生产线, 目前已有几千台国产数控机床在汽车企业中应用。

中国实现汽车强国梦想, 不可能建筑在装备长期依赖进口的沙滩上。一方面, 对汽车企业而言, 激烈的市场竞争要求不断降低制造成本, 统计资料表明, 汽车装备进口率每提高1%, 装备总投资增加2%~3%。可以说, 装备本地化是企业生存竞争的需要;另一方面, 随着我国汽车工业开始进入微利阶段, 企业将无力长期支付进口设备的高额外汇。

零部件技术标准 篇10

表面堆焊技术是零件表面修复技术的一种, 就是利用手工电弧焊对受损零件的表面加以堆焊或修补, 或经过机床加工, 恢复零件的原有尺寸, 必要时通过热处理改善其性能。评定修复层的主要指标为:修复层与基体金属的结合强度;修复层的耐磨性和耐腐蚀性;修复层对零件疲劳强度的影响。上述指标中结合强度是评定修复层质量的首要指标。

一、车用铸铁件的表面堆焊修补技术

铸铁件的焊补方法很多, 有手工电弧焊、气焊、CO2气体保护焊、手工电渣焊。手工电弧焊又分热焊、半热焊、冷焊;气焊又分热焊、加热减应区焊、不预热焊等。在选择这些焊补方法时, 主要根据铸件的大小、厚度及焊补处的缺陷情况、刚度大小等复杂程度及焊后要求 (如是否加工、致密性、强度、颜色等 (来选择。车用发动机缸体属于非易损基础件, 一般寿命较长, 除遇意外事故, 都能用至机器报废。但有时也会发生破损、裂纹或曲轴主轴承座孔失圆变形等情形, 在这种情况下更换整个缸体无疑会造成巨大浪费, 因此必须想办法加以修复。

车用发动机缸体由于冬季常会在室外停放时忘记放水, 因而缸体气缸套处开裂一道长约4cm的裂纹, 运用手工电弧焊修复工艺如下:焊条选用铸612铜铁焊条, 焊条直径3.2mm, 焊后不进行机械加工;将裂纹周围清洗干净, 包括油污、铁锈, 裂纹深处的油污和水用氧—乙炔火焰加热, 直到不冒烟为止。修整裂纹, 在裂纹两端钻Φ3mm的止裂孔。为了增大结合强度, 沿裂纹方向用手砂轮开出U形坡口, 坡口开度120°, 深4～6mm。坡口两侧25mm以内用钢丝刷打光, 露出金属表面。施焊前, 使缸体裂纹成水平位置放置, 运条方向由两端向中间进行, 待整条裂纹焊补完毕后, 再焊两端的止裂孔。焊接速度为3.2～3.5mm/s, 电流为80～110A即可。

汽车、拖拉机缸体出现裂缝、穿孔或外形损坏等多种缺陷需要焊补修复的情况, 由于汽车、拖拉机缸体通常采用HT21-4和HT15-32材质制成, 再加上气缸结构复杂、壁薄而且不均匀, 焊接时很容易产生裂纹, 因此给焊补工作造成很大的困难。根据实际生产条件、生产效率以及经济因素等, 以手工电弧冷焊应用较多, 常见气缸体焊补的工艺方法如下:东风车气缸因大修拆卸时, 把缸体表面打掉一块, 采用以低碳钢板为补块替代, 并用手工电弧冷焊, 用小3.2mm铸308焊条, 焊接电流I=100A, 短段焊、断续焊、分散焊这一工艺。采用这一工艺是根据此缸体缺陷位于表面, 不需加工, 如果将原块补上, 应力加大, 填充金属多, 抗拉抗裂性差而采用的。对于此工件, 首先仔细清理缺陷附近的油污杂质, 低碳钢板退火不留间隙, 只在铸件四周开半侧坡口, 用小3.2mm直径的铸308焊条和506碳钢焊条交叉使用 (这样既保证了质量又降低了成本) 。点固电流和焊接电流一样采用100A, 每次焊缝长度不超过20mm, 焊后立即用小锤迅速锤击焊缝, 以消除应力、减少裂缝, 并使焊缝致密, 如有微小气孔、夹渣, 经过锤击就能减少漏水, 而不影响焊缝的抗拉力。每次焊后都应等焊缝冷却到可以用手摸并且用钢丝刷刷干净后再焊一道, 如此反复进行直到焊完。如果气缸缸体被冻裂裂缝长50mm, 中部凸出5mm错口。可根据缺陷的裂纹较长、刚性大等情况, 采用压铁压平, 在裂纹两端钻止裂孔。采用中3.2mm直径的铸308焊条, 用砂轮打磨坡口, 每次焊缝长10～15mm, 用小锤锤击焊缝, 用钢丝刷刷干净, 冷却到60℃左右时再焊下一段, 焊完后, 用30×50×3mm的钢板三块在焊缝补贴块加强, 最后封焊止裂孔。实践表明, 以上采用的工艺方法切实可行, 在铸铁焊补特别是气缸体的焊补中, 值得推广和借鉴。

康明斯发动机缸体曲轴主轴承第二、三座孔同轴度误差达0.13mm, 由于轴承座孔上有轴瓦覆盖, 仅起支承及散热作用, 焊接强度要求不高, 但精度需达到一定标准, 可采用钎焊修复轴承座孔, 然后在搪瓦机上加工成型。由于曲轴主轴承处是受力部位, 黄铜的结合强度在200MPa以上, 因此选用黄铜。用油洗去或用火焰吹去座孔表面的污物, 用砂布打磨, 露出金属表面, 焊补过程中用硼砂清除焊层表面的氧化膜, 可增加黄铜溶液侵入被焊金属间隙的能力, 保护焊层钎料和工件表面免受氧化。如果座孔变形区较大, 应分区施焊, 每个区段的熔池力争一次填满。堆焊层要离出座孔基面3mm以上, 留出充裕的机械加工余量。按规定力矩上好轴承盖, 在搪瓦机上按标准加工成型。此外, 用黄铜作钎料, 用火焰加热, 修复发动机缸体两缸套间的裂纹, 两缸套间下陷等, 均可取得良好效果。

二、车用铸造铝缸体件的焊接特点

中小型发动机的缸体多采用铝合金制造, 常用件大多数也采用铝合金铸件。因铸造中缩孔、组织疏松、厚薄不均、气孔、塑凹等缺陷, 加上在运行中超载、道路不平等因素, 常出现缸体漏油、漏水、局部开裂等现象。

从物理性能上看, 铝的导热系数约为低碳钢的5倍, 热容量大, 线膨胀系数比低碳钢大1倍多, 结晶收缩度大约两倍, 熔点低, 中高温时强度更低, 所以必须采用能量集中的热源, 以保证熔合良好。其次因为铝的塑性强而强度低, 加之焊接时产生较大的焊接应力, 会把焊好的铝缸体拉裂, 故应采用垫板、夹具, 以保证质量和防止焊接变形。铝合金由固态转变为液态时, 颜色变化不大, 从低温到高温时很难分清焊缝的温度色, 因此可用彩色粉笔在待焊处边缘画一条线, 温度升至颜色消失即可施焊。同时, 铝合金的Mg、Zn、Mn均易蒸发, 不仅影响焊缝性能, 也影响操作。铝在高温时强度低 (纯铝370℃时强度不超过9.8MPa) , 很容易因托不住熔池内液态金属而下坠, 轻者不塌, 重者烧穿, 附下的铝液凝固后, 形成障碍阻挡油、水道。

从化学性质上看, 铝合金表面极易形成难熔的氧化膜 (Al2O3熔点2050℃) , 其密度与铝的密度极其接近, 不仅妨碍焊接, 而且容易形成夹杂物。氢是铝焊接产生气孔的主要原因, 在液铝中氢的溶解度为0.7L/100g, 在660℃凝固点时氢的溶解度骤降至0.04L/100g, 使原来溶于液态铝中的氢大量析出, 形成气泡。同时由于铝和铝合金的密度小, 气泡在熔池中上升速度慢, 加上铝的导热性强, 熔池冷凝快, 上升的气泡往往来不及逸出而残留在焊缝中成为气孔。因此, 焊前清理焊丝和去除补焊处的氧化膜, 对焊接质量有极其重要的影响。除了焊前采用机械、化学清理外, 焊接过程中还必须加强保护, 这就需要采用破坏或除去氧化膜的焊剂。焊剂由氯化物组成, 对铝缸体、铝合金零件有很强的腐蚀性, 焊后必须彻底清除。

三、车用铸造铝缸体件的焊修方法

目前车用气缸体的材料以铸造铝硅合金为主, 铝硅合金的焊接性较差, 容易产生塌陷、热裂纹、气孔、烧穿等缺陷, 还会发生铝的氧化、合金元素的烧损蒸发、焊缝性能降低等问题。为了解决这些问题, 应采用正确的焊接方法和较为合理的焊接工艺, 以汽车铸造铝硅合金缸体出现的裂纹缺损为例的焊接方法。

焊接铝合金的方法很多, 常用的是气焊和氩弧焊, 气焊设备简单, 操作方便, 成本低, 采用合理的工艺措施可以保证焊接质量。因此选用气焊方法来修补铝硅合金缸体的裂纹。

焊前准备坡口为防止焊接过程中裂纹扩展, 首先在裂纹端部用Φ6mm的钻头钻止裂孔, 坡口形状正确, 可保证填充金属与母材熔合良好, 避免产生气孔、未焊透等缺陷。

焊前首先要清理气缸体内的油污, 清理方法有两种:一种是用热碱水清洗;另一种是用火焰烘烤缸体内腔, 然后清理缸体表面, 用钢丝刷或刮刀清除工件表面上的氧化膜, 使其露出金属光泽。工件经过清理后, 在存放过程中会重新产生氧化膜, 因此应在清理后尽快焊接。需要注意的是, 在清理氧化膜时, 不宜用砂纸或砂轮打磨, 以防止砂粒留在金属表面, 焊接时易产生夹渣等缺陷。

垫板铝合金在高温时强度很低, 液态金属流动性能又很好, 焊接时熔池容易下塌。为防止烧穿, 在缸体内的裂纹处支撑上石棉布衬垫焊前预热。为了使接头附近达到所需要的焊接温度, 以减少形变、未焊透和气孔等缺陷, 焊前应进行预热。

用气焊铝合金时, 焊丝的选用原则是与母材成分相近, 同时考虑抗裂性、耐腐蚀性和焊接接头的力学性能的要求。焊接时金属的流动性好, 焊缝金属有较高的抗裂性能, 也能保证一定的力学性能。铝合金焊件在焊前虽然经过清理, 其表面的氧化膜不一定清除得十分干净, 而且在焊接时由于加热又产生新的氧化膜。气焊时, 需要采用熔剂来清除熔池中的氧化膜和其它杂质, 提高熔化金属的流动性, 使焊接过程顺利进行, 保证焊缝质量和成形。

焊前预热, 两把焊炬用中性焰同时预热裂纹周围各个棱面, 预热要充分, 均匀预热后进行补焊时。另一焊炬继续对裂纹周围加热, 以保证其预热温度。焊接时, 焊炬保持在一定的温度, 焰芯端距工件表面3～5cm做直线前进, 火焰对着熔池, 焊丝在火焰保护范围内做上下跳动。下送时, 焊丝带着熔滴插入熔池, 并拨开熔池表面的氧化膜, 随即又将焊丝从熔池内向外拉出, 依靠焊丝的这种运动来破坏熔池的氧化膜, 并搅动熔池使杂质浮以获得良好的焊缝, 在气焊过程中焊炬的倾角可视熔化情况而改变, 接近收尾时应适当减小焊炬倾角, 同时加快焊接速度, 并增加填充焊丝, 收尾时一定要填满火口。

若缸套筋断裂, 应压出两相邻缸套;若座圈筋断裂, 应掉所镶两边圈座;若螺孔坏牙, 应先扩约10～12mm孔。将缸体补焊处两侧约30mm范围内的油污、水份、杂物去除, 用汽油清除干净。壁厚在5mm以上, 最好开坡口。用焊枪或喷灯烧去残留油污、水份, 用钢丝刷刷去杂物直至露出金属光泽。室温在10℃以下准备2×2m的2～3块石棉布, 待用 (待后保温用) 。准备HO1-6型焊枪5号嘴 (以下自加温至缓冷, 焊枪始终采用中性焰, 避免氧化焰) 。将铝209Φ4mm焊条, 烘焙150℃约1.5h待用。若无烘箱, 在火炉或电炉上离火约70mm高处, 放一块比所用焊条宽一倍、长350mm、厚2mm铁皮, 放上焊条后再盖上一块较薄的铁皮, 焊条应经常翻动, 烘烤约2h即可, 随用随取。若无法购到标准焊条可自制, 用L104铸成Φ4～Φ6mm铝丝, 最好用ZL101或311铝硅焊丝、长度约300mm, 将气剂401铝焊粉或用KC149.5-52、NaC127-30、LiC113.5-15、NaF7.5-9自配药粉, 用开水 (最好蒸馏水) 调成糊状, 在焊芯上均匀敷约1.5mm厚, 端头留约25mm焊钳夹位, 晾干后用以上方法烘干。因铝的导电能力约为铜的一半, 所以焊条制作要求不太高。把缸体、缸盖放平, 用焊枪或喷灯缓慢地将缸体周围均匀预热到150℃左右, 应重点加热施焊处, 烧尽补焊处裂口内或缺陷内的油污, 使水份蒸发, 约250℃时再迅速用钢丝刷刷去杂物, 至金属光泽为止。较长焊缝应先点固后去渣, 刷净。

手工电弧焊施焊时, 补焊处应放水平位置 (以下同) , 采用直流电源, 反接, 电流90～110A, (用烘好的铝209焊条) 焊螺孔时, 焊条作圆周转动, 边缘要注意焊透, 一次不行去渣刷净后填二次, 填至高出约1.5mm即可。若是几处筋断裂, 应分段交叉焊, 以免应力过大而拉裂其它部位。补焊时加热的焊枪或喷灯应在补焊对面和上面作往复均匀加热, 以减小应力集中。补焊时应避免电弧划伤未焊处, 特别是缸体加工面。在整个补焊中, 焊条应垂直焊件表面不作摆动, 直线运条, 电弧应尽量采用短弧以减少氧化、飞溅、空气侵入, 不留弧坑, 动作应快 (约为钢的3倍) 以免焊漏, 换焊条必须快速进行, 去渣也应迅速, 最好是一条焊缝一次焊完, 较长焊缝应在点固处停顿。焊好后, 低凹部位或弧坑应迅速补焊, 焊后去渣, 刷净。缸体、缸盖焊后平放在平台上, 温度降至150℃后用小榔头轻击焊缝处, 以减轻或消除一定应力并使组织细化, 同时加热整个缸体约150℃, 用准备好的石棉布覆盖缸体, 使之缓慢冷却 (缸盖补焊后可采用压板紧固, 避免变形, 以下同) 。碳弧焊采用交流焊机, 用Φ6～8mm碳棒, 若无可采用较粗的铝电缆线代用, 有条件的最好作焊前预热, 焊后缓冷, 电弧约1.5mm, 焊速应快。

由于碳棒的烧损和高温氧化, 使熔池杂物较多, 氧化膜也较厚, 氧化膜盖于熔池表面, 妨碍了焊接过程的正常进行, 故焊丝应在熔池中轻轻搅动 (搅动时用力不能过大, 否则会捅穿熔池) 。铝的吸热量相对较大, 熔池难以控制, 最好用钢板做垫板, 以防烧穿而下塌等。补焊时应特别注意焊缝中的夹渣、未溶合、示焊透、烧穿等等缺陷出现。补焊处余高不能太大, 碳弧焊时只要把握好电弧、熔池、拨渣, 获得的效果还是可以的。

缸体最好不采用气焊, 因焊后变形较大, 就是焊好也难以加工。若焊油底壳或一般小零件可采用气焊, 大件最好另用一支焊枪或喷灯加热。焊嘴与焊件夹角约30°, 焊丝角约90°。应在补焊前端头约40mm处开始预热, 达到预热温度后开始补焊, 将焊嘴移至裂口前10mm起焊。一条焊缝应一次焊完, 中断后再次起焊时, 预热、起焊工艺同前。施焊时焊丝 (最好把焊药敷在焊丝上) 也应轻搅动熔池, 使氧化物、杂质上浮后焊缝熔后良好, 并促使气体从熔池中逸出。收尾时应超过裂口终点或补焊处约20mm以上, 补焊完焊枪应缓慢提高, 待熔池全部凝固后, 焊枪继续加热油底壳周围, 使整体加热约200℃以上, 此时应迅速把油底壳加工面平放于平台上, 防止收缩时产生较大的形变, 最好用石棉布保温。使用焊粉焊接的部位 (最好正反面) 冷后用热水、钢丝刷边刷边洗, 把补焊处残留的焊粉、氧化物清理干净。晾干后, 用平整铲去除余高, 再用大小平锉、半圆锉或圆锉锉平, 用砂布打磨光滑即可。螺孔按原尺寸钻孔攻丝。整修后, 若发现有较大的气孔, 可用钻将气孔扩大约2mm, 但不得钻透, 钻后用相应粗细的 (比孔深长约1 mm) 铝线作成铆钉, 用榔头铆紧, 锉光, 砂平即可使用。

补焊后用石棉布包覆, 使其缓冷。焊件冷却后用圆头锤锤击焊缝表面, 以消除焊接应力。焊后需要及时清理留在焊缝及邻近区域表面的熔剂和熔渣, 否则在空气、水分的作用下, 残存的熔剂和焊渣会破坏具有防膳作用的氧化膜, 从而导致工件的强裂腐蚀, 因此焊后撤去衬垫, 用热水或蒸气将焊件上残存的熔剂和熔渣清除干净。焊后用煤油渗透法检查补焊区的致密性。

四、车用铝质气缸盖常规的焊修方法

铝质气缸盖是铝合金铸件。它的内部形状很复杂, 在工作过程中, 上面有时会产生裂纹, 下面水道孔易被硬水腐蚀, 常常需要修复。用焊接加工修复, 一般不需要预热。如遇裂纹过长, 就要进行预热, 还必须开V型槽, 并将焊接处的氧化铝及杂质彻底清除, 再把另一废气缸盖用螺栓拧紧而合并, 避免变形, 然后预热到250℃～260℃, 将它放平施焊。焊补裂缝时, 应分成长50～60mm的区段, 自裂缝中间开始, 相继背向焊接, 也就是采取逆向焊法。

在焊接过程中, 由于铝质气缸盖是铝合金铸件, 因此氧化物较多, 可将焊条加热蘸上焊剂, 加入熔池, 再用火焰将焊条彻底熔化, 滴入熔池。同时用焊条或另用铁条伸到熔池搅动, 并再次加入焊剂, 使熔化金属内部的氧化物与焊剂发生作用, 让它熔解成焊渣上浮而加以清除, 如此继续至焊完。但有时, 在熔池边缘, 往往结合不良, 这是因为缝边温度不够, 以及有氧化物。遇到这种情况, 可用铁条将边缘氧化物划掉, 再进行加温, 使熔池金属从下向外流, 就可得到良好的焊接。要取得好的焊接质量, 与焊条有很大关系。一般采用含硅50%, 其它是纯铝或铝、铜、硅焊条。如果没有这类焊条, 可将废气缸盖熔化制成焊条, 这是最有理想的。除此在焊完后让其缓慢降温, 最后必须彻底清除熔渣。

五、车用合金件的表面堆焊修补技术

车用合金零部件的常用表面堆焊修复技术有手工电弧焊及软、硬钎焊之分, 主要以钎料的不同来区别。手工电弧焊修复工件的质量较高, 但对零部件的疲劳强度有一定影响, 制定工艺时要注意, 钎焊则相反。多数零部件焊后需进行机械加工或手工加工, 以恢复到原有尺寸, 堆焊时应注意有充裕的加工量。

合金零部件设计取决于自动焊接中心和变位机的选型, 变位机决定零件相对于自动焊接中心的焊接位置。有些零件要求多轴运动的变位机以协调焊接;有些零件在焊接时则要求单轴的变位机来重复定位;还有零件不需配置变位机。在零件设计 (或工艺设计) 阶段, 需要对焊缝接头进行评价, 目的是保证焊缝接头容易重复和容易焊接。例如, 搭接接头和角焊缝是较多的焊缝形式, 因为这样焊缝和熔滴易控制。外角焊则较困难, 因为会产生裂缝或会使零件滑动。开坡口的焊接较少考虑, 因为零件的定位、焊接量的变化和焊缝等不易控制。

合金零部件的重复精度的变化会明显放大焊缝接头的重复精度的变化。典型的焊缝接头重复精度可节约一半的焊丝。Φ1.2mm的焊丝是自动焊接中心常用的焊丝, 焊接接头的重复精度要求是±0.584mm, 重复精度的变化要求自动焊接中心控制或改变焊接工艺来适应。适应性包括焊丝导嘴探测、焊缝跟踪、起弧或断弧缺陷或使用先进的夹具进行多步焊接。焊接中心尽可能地考虑交替使用焊接机头进行焊接, 焊接臂上的焊接机头不一定能焊接所有零件的所有位置。

车用变速器齿轮由于齿面表层局部损坏, 采取堆焊后可用手砂轮和油石进行修整, 无须进行复杂的热处理, 就可基本达到原机械性能。工艺和要求如下:选择Fe-Cr-C系列耐磨焊条中的DEZCr55-10高铬合金耐磨堆焊焊条, 焊层硬度达HRC55, 并有较高的冲击韧性, 焊条直径为3.2mm。用油洗或火焰将齿轮表面的油污处理干净。将齿轮预热至200～250℃, 电弧长度与焊条直径相当, 焊接电源110～150A, 焊条与齿轮堆焊表面接近垂直, 焊后缓冷。

零部件技术标准 篇11

【摘 要】航空领域的技术水平常常是一个国家综合国力的象征，我们的工业正向着工业4.0时代进军，我国飞机部件柔性装配技术中已经有数字化发展的趋势，并取得了一定成果。本文针对柔性工装领域中的五种关键技术（优化结构、先进技术、数据生成、数字化、集成化）进行了细致的讨论。

【关键词】飞机；飞机部件；部件装配；柔性技术；数字化

在飞机制造企业当中，柔性工装技术是国内外业内人士研究的重点项目。今年来，国内外都取得了一定的研究成果。在国外，柔性工装在飞机制造领域广泛应用并且成果突出。其主要的特点是在工装过程之中能够实现多点阵吸附和行列式高度柱阵，并且在对接平台方面实现了自动化。在国内，国内相关的学校和研究机构重金合力打造，主要的研究项目是实现柔性对接的的组件优化、部件数字化和大部件精细化等。研究取得了一定成果并且将研究成果运用到了实际工作当中。其中浙大和中行西飞公司合力打造的大部件柔性对接解决了配件安装过程中的调姿问题。本文对柔性工装中的关键技术简要探讨，仅供交流参考使用。

1.结构优化设计技术

所谓的柔性工装其实就是指所用的工裝能够被重复利用，其这个特性就决定了柔性工装的制造材料必须具有一定的结构强度和刚度才能够避免其定位失误率过大。所以对于柔性工装来说其设计结构是提高柔性技术的重要课题。该技术主要包括：工装结构（特别是骨架结构）轻量化设计优化以及静刚度变形分析，针对工装应用工况的结构模态分析，柔性工装的柔性功能特性对其结构的影响分析，模块化单元的结构设计等。

2.先进的控制技术

（1）柔性工装控制系统要具备控制大量执行元件的能力，特别是需要具备精确控制超多轴的能力。同时要求工装控制系统具有开放性，伺服轴数量增减方便，而且数量增减不影响控制精度。

（2）柔性工装控制系统通过控制伺服电机实现柔性工装中大量定位点的运动控制，柔性工装的功用决定了在应用中一般只关心其各定位点最终的位置精度，而不关心运动轨迹精度，因此，柔性工装数控系统一般不需具备多轴同步和插补功能。

（3）为适应工装设备一体化的发展趋势，柔性工装控制系统要能适应多种总线拓扑结构，以便能与其他数控设备的数控系统集成当前绝大多数柔性工装的控制系统都是根据柔性工装的特点自主开发的专门系统，虽然也有部分柔性工装采用通用的商业CNC数控系统（如Siemens等），但商业数控系统集成的许多复杂功能（如插补）往往得不到应用，从而会使工装在一定程度上存在成本浪费。

3.工装驱动数据生成技术

（1）工装的理论驱动数据生成涉及到装配仿真软件的二次开发技术。当前在飞机设计领域和装配仿真中广泛应用的软件环境是达索公司的CATIA和DELMIA，因此基于CATIA/DELMIA的二次开发技术是生成工装理论驱动数据的关键技术。

（2）实测驱动数据主要由数字化测量设备提供，因此，基于数字化测量设备的数字化测量技术是生成柔性工装实测驱动数据的关键。

（3）优化驱动数据的生成需要集成理论数据和实测数据，同时要针对飞机不同结构的装配特点具体计算。当前主要在飞机部件装配以及大部件对接中应用优化的工装驱动数据，因此，研究针对飞机部件装配及大部件对接等的装配优化算法是生成优化驱动数据的核心关键技术。

4.精密传感检测技术

检测飞机主承力结构件所承受的应力水平具有重要意义。飞机装配中应力检测的需求使精密传感技术成为柔性工装的核心关键技术之一。当前在飞机装配中直接检测零件的应力水平还很困难，而通过在工装中集成传感检测元件，通过测量检测装配过程中工装的应力变化和位移变化来反求零件应力应变水平则相对容易实现。同时工装中集成传感检测元件，通过与控制系统集成，可根据传感检测元件的读数来调整装配过程中的工装运动，使柔性工装成为一种被动式的“自适应”工装，从而可减少或消除装配中的强迫装配及其形成的装配应力。因此，针对柔性工装结构及应用特点的传感检测技术也是柔性工装的一些重要技术。

5.系统集成技术

（1）现代飞机行业中生产数量和生产质量的需要，使得柔性工装发生了非常大的改变。与传统的装配相比，飞机组件、部件、和部件对接不在是一个简单的机械安装，现阶段的机械安装正在朝着信息化的方向发展，很多装配工作都实现了数字化，通过电子计算机系统设计各种操作软件和相应的控制单元，相关的操作工人只要通过电脑就能指挥装配车间的一线工作。这样一来，装配的效率提高了，装配的质量也提高了，因为机械安装的误差基本就是设备带来的误差，这个误差是可以进行准确地近似估算，但是人工操作产生的误差则不然，另外，人为装配还可能出现主观性的错误而影响质量。总之，工装正朝着安装程序系统化和集成化的方向发展，对企业生产效益和员工劳动强度都有非常大的益处。

（2）该工装的集成化发展方向中的技术主要是对应用到的技术的使用条件的进行细致的分析，对各种技术之间的内在联系进行整合，对技术中的各种数据的走向进行规划，对系统综合运行进行调试等等多个方面。飞机制造企业在工业3.0时代中因为信息技术的原因而大力发展，因此柔性工装技术是该行业的竞争核心，此外，企业要通过集成化的方式来提高工作效率同时减少人力劳动的使用，从而降低生产成本来提高经济效益。从柔性装配技术自身来说，可以通过工艺流程的设置而进一步降低企业的设备成本，具体说来就是在调整方式方面，运用被动式，这样就能够把电机的使用数量降到最低，同时也能减少相应的多轴数数字控制系统，最终达到了成本最低化的目的。对此，国外研究人士认为还可以将生产线上的相关工作人员的工作任务由智能机器人来代替，这样能够排除人为主观因素而来的误差，这个想法非常贴合工业4.0的发展趋势，但是这对于编程的准确性和智能机器人灵活处理突发事故的能力提出了更高的要求。

（3）柔性工装技术的发展需要相关的理论和方法的支持，所以要对柔性工装技术中涉及的核心技术和柔性技术的在趋势，运用到各个领域，通过各个领域中尖端人员的合力研究促进技术的全面成熟和进一步发展。根据现有的柔性工装技术结构，我国飞机组件装配、部件装配和部件对接等，都能够充分应用该技术，飞机企业的装配环节能够提高效率，降低相关工作人员的劳动强度，实现工业生产数字化，这正是工业4.0发展的方向。

6.结语

虽然我国航天领域中的柔性工装技术突飞猛进，但是较之直接前沿研究成果而言，还有很大的提升空间。在柔性技术研究当中，我国在很多方面比较突出，但是还有很多研究方面处于研究空缺状态，这就需要相关的科研人员加大科研力度，开拓视野努力钻研，填补技术空白，实现该领域中的平衡发展，从而提高我国在柔性技术方面研究的综合实力。现阶段需要我们工作人员攻克工装技术的壁垒，填补技术空缺，从而协调柔性技术的综合发展，推进我国航天领域中的数字化进程。 [科]

【参考文献】

[1]李西宁，胡匡植，李维亮，徐健，杨汉荣.飞机数字化柔性装配工装技术[J].航空制造技术，2013（12）.

[2]郭飞燕，王仲奇，康永刚，李西宁，陈文红，刘春锋.基于坐标孔的数字化柔性工装定位技术[J].计算机集成制造系统，2013（04）.

刚柔并济的汽车零部件制造技术 篇12

1. 工装模具制造

公司成立之初的工装模具全部是在卧式机床(车、铣、刨、磨等)上加工，卧式机床加工后由人工锉修、配研、抛光而成，不但制作精度低，而且效率低，生产周期长，这种加工方式严重制约企业的进一步发展。

20世纪90年代中后期公司先后引进了北京阿奇机电研究所生产的SHT320数控线切割机床，常州机床厂ZK7640数控立式镗铣床，台湾匠泽电脑公司的V S1100、V C1800立式加工中心用于工装模具的加工生产。进入21世纪，公司更是加大了数控柔性设备的引进工作，先后引进台湾欧马生产制造的M V-610、E V1300立式加工中心，济南二机床集团有限公司生产制造的XK2420/3×4数控龙门加工中心，江苏多棱数控机床股份有限公司生产制造的T H42160C加工中心，韩国大宇生产制造的P U M A400数控车床。还有最近引进的韩国现代起亚机械S K T2500M T五轴四联动复合车铣中心、台湾乔崴进科技股份有限公司V F-6026四轴三联动龙门五面体加工中心等。这些数控切削设备虽不是最高端，但对于企业工装模具的加工来说确实发挥了巨大的推动作用，对比人工操作机床横、纵向联动铣削曲面，车削弧面，然后手工打磨抛光配研间隙，效率明显提高了许多，并且数控线切割在小型腔、窄缝、尖角、沟槽、深坑等处的加工方面优势明显，加工中心在曲面、型腔、异形部位加工方面业绩突出，相对于刚性制造、人工修磨，柔性加工的确功不可没。柔性切削机床的引进使企业加工效率极大提高、加工周期大大缩短、加工质量显著提升，企业适应市场的快速反应能力不断增强。

2. 气缸盖加工

现场有两条加工线并行使用：一条为刚性加工线，一条可谓是半柔半刚性加工线。

刚性加工线设备配置：由四台自制双面铣专机、两台平面磨床、两台圆盘磨床、一台卧式铣床、九台摇臂钻床、17台立式钻床及四台立式数控镗铣床，再加上台钻、攻螺纹机、试漏、清洗设备并配上相应的检测装置，采取滚道输送传递的方式，通过更换不同的工装和夹具，组成了一条能适应本公司几个量大品种的气缸盖加工线，这几个品种的生产规模达日产1200件左右。刚性加工线加工优势及特点是投资少、见效快。机床多，每台设备加工一道工序，流水线作业效率高。

半柔半刚性加工线设备配置：借用刚性加工线的双面铣专机铣削端面、侧面，加上三台沈阳中捷产V M C0850B立式加工中心，四台常州机床厂Z K7640数控立式镗铣床及其他附属设备组成。半柔半刚性加工线的加工优势及特点：V M C0850B立式加工中心X轴定位精度±0.005/300m m, Y轴±0.005/300m m;X轴重复定位精度±0.003mm, Y轴±0.003mm，机床精度高，所有工序在找正机床坐标位置后全部采用硬质合金刀具一次镗削完成，无需导向孔导向，消除了导向间隙误差，工件加工质量稳定。此加工中心刀库配有40把刀，工件一次装夹中即可完成气门座孔、锥面和导管孔的全部加工工序(在上述刚性加工线中涉及此加工达14道工序)，大大减少了工件周转及装夹时间。通过更换不同的工装和预存的其他型号产品的加工程序即可轻松完成不同品种的气缸盖加工，有效减少调整找正时间，适应公司几个量小产品且经常交替加工的情况。

3.汽车车桥桥壳加工

汽车车桥桥壳(如图1所示)加工原来都是采用专用机床加工主减速器壳法兰孔及两端半轴法兰孔，随着品种增加，我们不得不在原机床上进行改造以适应多品种的加工能力，经过改进压装装置、镗削夹具、扩展镗头功能，基本满足了几个产品桥壳的混线加工。但这种加工方式仍有它的局限性，更换夹具、刀具周期长，产品质量不稳定，工人劳动强度大。时隔四年的今天，产品更新换代不断加快，产量逐渐减小，品种不断增多，原有的加工方式已不能适应新形式的需要。为此2009年公司引进四台立式加工心进行桥壳主减速器壳法兰孔、法兰孔端面、端面螺纹孔及板簧面、板簧面螺纹孔的复合加工。

4.箱体类加工

箱体类(如图2所示)属核心联接功能部件，上面联接件居多，要求精度高，一般孔系多而复杂，其侧面、端面多有轴承孔、套管孔、轴承压盖螺纹孔等。由于工序繁多，原多采用专用组合机床加工，专用组合机床能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，加工效率极高，质量也较为稳定。

2003年左右农用车市场异常活跃，公司日产量达2800多辆，“变速器专机自动线”，“机体专机自动线”、“拖拉机套管组合加工线”因其高效的生产效率发挥了巨大作用，满足了市场的极大需求。

近两年农用车市场逐渐萎缩，产量逐年下滑，这些专机加工线失去了往日的辉煌，面临淘汰的局面。面对新形式，公司果断决策，2008年引进四台现代起亚的K H80G卧式加工中心和公司现有的其他机床组成了一条半柔半刚性“拖拉机箱体加工线”，日产量达100多件。由于卧式加工中心不担心孔系的变化，所以产品一旦改型，机床随即可改变加工内容。

2009年国家为扩大内需，对大、中拖等农用机械进行补贴，公司抓住这一有利时机，购买四台大连机床厂的MDH80卧式加工中心与现有设备组成一条半柔半刚性“大、中拖箱体、变速壳体加工线”。MDH80卧式加工中心主轴转速12 000r/min，进给速度45m/min，加速度0.5g。机床结构为刀具内冷电主轴，有效冷却和排屑;进给导向面采用自润滑滚柱直线滚动导轨，刚性好、承载能力强;中空内冷滚珠丝杠，有效抑制温度对传动的影响，传递精度高;优异的F A N U C18i数控系统完全可满足零件的加工要求。

时风集团根据自身企业的实际情况，对于工装模具及几大类产品采用“刚柔并济”的加工方式，取得了较好的综合效果。

刚性制造

我们所说的刚性制造一般是指产品件的加工。所谓刚性制造就是机床不能随零件加工内容的变化而变化，其加工方式和内容是固定不变的，它是利用组合机床和专用自动生产线，加工一种工件或几个相类似的零件。

1.刚性制造的特点及优势

(1)效率高由于组合机床能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，所以加工效率极高。

(2)质量稳定夹具位置、刀具位置、孔系坐标都是事先调整或设计好的，只要做好首件检查以及中间过程的定期检查，加工精度一般不会变化，所以质量非常稳定。

(3)单件成本低尽管开始投资较大，但在大批量生产的情况下，分摊在每一个工件上的费用却很少，所以经济效益十分显著。

2.刚性制造的局限性

(1)仅限于一种产品或几个工序的加工，加工产品单一，加工范围窄。

(2)不能跟随产品的变化而更改加工内容。更换产品时专用组合机床或其自动线将不能使用，造成设备淘汰或闲置。

因此，刚性制造系统最适合于大批量生产的定型产品，对于中小批量的产品则难以应付。

柔性制造

我们现在所说的柔性制造一般是指具有机器柔性与工艺柔性的柔性制造单元(具有柔性制造系统的厂家还比较少)，它是利用数控系统通过编程将加工过程中的各种操作指令给机床的伺服系统或其他执行元件，以完成不同工件或同一工件不同工序的加工内容。通过更换简单的工装夹具，调用预存的加工程序，即可加工不同的产品，具有随时改变加工内容的功能。

1.柔性制造的特点

(1)机床加工不同内容的柔性机床同时具备车削、铣削、钻削和镗削等功能，可一次性完成一个工件上的外圆、内孔、扁、槽、方和螺纹等的加工，具有一次装夹不同内容合并加工的功能。

(2)机床加工相同内容的柔性同样是镗削，可加工不同孔系不同孔径的工件;同样是钻削攻削，可进行不同分度圆直径不同螺纹孔直径的螺纹的钻攻;具有一次装夹多序加工的能力。

2. 柔性制造的优势

(1)适应面广由于在数控机床上改变加工零件时，只需要编制程序就能实现对不同零件的加工，不需要更换许多工装和夹具，更不用重新调整机床。更改产品或产品改型后也不用担心设备的淘汰或闲置，所以数控机床适应零件变化的能力很强。

(2)加工精度高由于机床定位精度及重复定位精度高，避免了人为操作误差。因此对同一批加工零件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。良好的切削环境，有效的冷却排屑系统，可大大降低表面粗糙度值。

(3)生产效率高 (1) 减少切削时间。数控机床主轴转速和进给量范围比普通机床大，所以每道工序都能选用最合适的切削参数，良好的结构刚性允许数控机床进行大切削量的强力切削。数控机床的快速移动和定位，使消耗在快退、快进、定位的时间大大减少。 (2) 减少调整时间。数控机床在更换加工零件时不需要重新调整机床，而零件又都定位安装在简单的夹具中，可以节省用于停机进行零件安装调整的时间。工作台的双托盘结构，可实现加工的同时还能够上卸工件。 (3) 减少检验时间。数控机床加工精度稳定，一般只作首件检验或工序间关键尺寸的抽样检验，因而可减少停机检验时间，机床利用率远远高于专用机床。 (4) 减少工件周转时间，对于带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心，在一台机床上就能实现多道工序的连续加工，减少半成品的周转时间，生产效率提高更为明显。

(4)劳动强度低数控机床主要由数控系统指令操作完成工件加工，不需要进行繁重的重复性手工操作，职工劳动强度与紧张度大大减轻。

(5)缩短生产周期由于数控机床能够快速地从加工一种产品转变到加工另一种产品，所以生产周期大大缩短。

(6)经济效益好在单件、小批量和试制新产品时可节省工艺装备费用，减少生产辅助工时，降低生产管理费用及降低废品率等。

因此，柔性制造最适于多品种、小批量的加工生产。

3. 制约柔性发展的因素

(1)加工成本较高因设备投资费用高，零配件价格高，维修成本高，对操作者的技术要求高，使产品加工成本远高于专用机床，加之国内产品的附加值低，投资回报率不高制约着柔性制造的发展。

(2)对比多面、多工位、多轴同时加工效率相对较低数控机床一般采用工序相对集中的工艺方法，在一次装夹中加工出许多待加工面。但这些加工都是一个工序接一个工序顺序完成的，对比多面、多工位、多轴同时加工效率明显很低，所以对于大批量生产，目前柔性制造还不适应。

(3)设备开动率滞后国内机床近几年虽有了长足的发展，但工程能力指数Cm k值还不是很高，平均故障间隔时间M T B F也比较短，又缺少完善的售后服务，设备维修人员对于集计算机、电、液、气等于一体的复杂系统，还不能全面掌握其整个系统的相关知识，懂机械的不懂电器，懂电器的不懂机械，致使设备出现故障后停机时间较长，使加工中断，严重影响机床开动率。

未来汽车零部件制造的发展趋势

近年来，由于市场竞争日趋激烈，为在竞争中求得生存与发展，各生产厂家频繁地对产品更新换代，以满足市场上不断变化的需求。柔性制造系统不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而各国汽车零部件制造业都非常重视柔性制造发展。刚性制造将逐步退出汽车零部件制造的历史舞台，半柔半刚性加工方式会根据企业产品实际情况保留一段较长的时期。随着数控机床新技术的不断进步，其动、静刚性不断加强，机床的可靠性、质量保证会越来越好，以高速切削应对批量生产，柔性制造必将成为未来汽车零部件制造的主流。

摘要：由于专用组合机床不能随时改变加工内容, 面对频繁地新产品开发, 原本广泛应用的“刚性”专用组合机床日益暴露出难以克服的缺点。随着这种批量生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所替换, 一个在很短的开发周期内, 生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的制造系统应运而生, 即柔性制造系统。