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第9章汽车先进制造技术4、5.pptx

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先进制造技术课件

先进制造技术课件

工业机器人编程与操作实践
工业机器人概述
工业机器人是一种能够自动执 行工作任务的机器装置，具有 高度的灵活性、精确性和可靠 性，广泛应用于焊接、装配、 搬运、喷涂等领域。
工业机器人编程技 术
工业机器人编程是实现机器人 自动化作业的关键技术，包括 示教编程、离线编程和自主编 程等方式，通过编程实现对机 器人运动轨迹、作业顺序和作 业参数等控制。
05 精益生产与持续改进方法
精益生产理念及实施步骤
精益生产理念
追求卓越、消除浪费、持续改进、 全员参与。
实施步骤
明确目标、识别价值流、消除浪费、 持续改进。
关键成功因素
领导层的支持、员工的参与、持续 改进的文化。
价值流图分析和改善措施
价值流图分析
识别生产过程中的价值流和非价值流，找出浪费和瓶颈。
发展历程
从手工制造到机械制造，再到数字化、 智能化制造，先进制造技术经历了多 个发展阶段，不断推动着制造业的转 型升级。
特点及优势分析
特点
高精度、高效率、高柔性、集成化、 智能化等。
优势分析
先进制造技术能够显著提高生产效率 、降低生产成本、提高产品质量和一 致性，同时能够满足个性化、定制化 生产需求，提升企业竞争力。
循环经济模式
以资源节约和循环利用为特征， 通过废弃物回收、再生利用等手 段，将经济活动组织成一个“资 源-产品-再生资源”的反馈式流 程。
清洁生产技术与循环 经济的关系
清洁生产是实现循环经济的基础 和手段，而循环经济则为清洁生 产提供了更广阔的应用空间和政 策支持。
企业实施绿色制造战略路径选择
加强绿色技术创新
增材制造的应用领域
增材制造技术广泛应用于航空、医疗、汽车等领域，如制造飞机发动机零件、人体植入物 、汽车轻量化零件等。

汽车制造工艺学-汽车先进制造工艺技术培训讲义

汽车制造工艺学-汽车先进制造工艺技术培训讲义
3
第一节 特种加工技术
概述
特种加工技术的主要应用领域：
难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材 料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、 高韧性、高强度、高熔点材料；难加工零件，如复杂零 件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工；低刚度零件 ，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工；以高能量密度 束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和 精细加工。
（３）表面质量好，加工中无切削力和切削热的作用， 所以不产生由此引起的变形和残余应力、加工硬化、毛 刺、飞边、刀痕等，可以达到较小的表面粗糙度值（
Ra1.25～0.2μm）和±0.1mm左右的平均加工精度。
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第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
（4）加工过程中工具电极理论上无损耗，可长期使用。 （5）加工生产率高，约为电火花加工的5～10倍，在某些 情况下比切削加工的生产率还高。 且加工生产率不直接受 加工质量的限制，故一般适宜于大批量零件的加工。
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第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
（5）电解液是电解池的基本组成部分，是产生电解加工 阳极溶解的载体。 （6）电解加工设备的组成：包括机床本体、整流电源、 电解液系统三个主要实体以及相应的控制系统。 （7）电解加工时利用单方向的电流对阳极工件进行溶解 的，必须是直流电源。 间隙小，电压在8～24Ｖ，要稳定 。 但需要几千至几万安培的电流。
10
第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
电火花加工工艺主要受以下几个参数影响： （1）极性效应 （2）工作液 （3）电极材料
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第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
2）电火花加工的特点 （1）脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加 工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工 件。 不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 （2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩 散范围小，材料受热影响范围小。 （3）加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏 观作用力极小。 工具电极材料不需比工件材料硬，因此 ，工具电极制造容易。 （4）可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用 寿命，降低工人劳动强度。

先进制造技术课件(PPT 28页)

先进制造技术课件(PPT 28页)

第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （2）. 先进制造技术是面向新世纪的技术系统，它的目的很 明确，即提高制造业的综合效益（包括经济效益、社会效益 和环境生态效益），赢得激烈的国际市场竞争。 （3）.先进制造技术并不抛弃传统技术，而是不断用科技新 手段去研究它，并运用科技新成果去改造它，充实它。特别 是利用先进技术研究传统工艺的成形原理，建立数学模型， 并利用优化设计技术进行传统工艺方法的优化。
第一章先进制造技术概述
2、先进制造技术的特点 （7）.先进制造技术不是一项具体技术，它是利用系统工程 技术将各种相关技术集成的一个有机整体。 （8）. 先进制造技术特别强调环境保护，既要求其产品是所 谓的“绿色商品”，又要求产品的生产过程是环保型的。
第一章先进制造技术概述
3. 先进制造技术特点的具体体现 （1）.高效率 在提高生产效率方面，提高自动化程度是各国致力发展的方 向。近些年来，计算机数控（CNC）、计算机辅助设计与制 造（CAD∕CAM）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成 制造系统（CIMS）发展非常迅速。各种新理论层出不穷， 如敏捷制造、快速原型制造、并行工程、及时生产、虚拟制 造，集成相关信息和资源，其本质均是实现高效率、自动化 生产的思想。就应用于实践的CNC、FMC、FMS来看，已 有力地显示出其有柔性化、自动化、资源共享和高效率的强 大生命力。
第一章先进制造技术概述
（2） 、高精度
在提高精度方面，从精密加工发展到超精密加工，这是世界 各主要工业发达国家致力发展的方向。例如，超大规模集成电 路、导弹火控系统、惯导陀螺、精密仪器、精密雷达、精机 床等都需要采用超精密加工技术。众所周知，在飞机、潜艇等 军事设施中使用的精密陀螺、复印机的磁鼓、大型天文望远镜 以及大规模集成电路的硅片等高新技术产品都需要超精密加工 技术的支持。精密加工是指加工精度在0.1-1µm之间，表面粗 糙度Ra在0.1µm以下的加工方法；而加工精度控制在0.1µm 以下，表面粗糙度Ra在0.02µm以下的加工方法则称为超精密 加工。

《汽车制造工艺》课件 第九章

《汽车制造工艺》课件 第九章
（一）电火花加工
电火花加工是指在一定的介质中，通过工具电极 和工件电极之间在脉冲放电时产生的电腐蚀作用对导 电材料进行加工，使工件的尺寸、形状和表面质量达 到技术要求的加工方法。常用的电火花加工方法可分 为电火花成形加工和电火花线切割加工两类。
1．加工原理 （1）电火花成形加工的基本原理如图9-1所示。 （2）电火花线切割基本原理与电火花成形加工 类似，只是将工具电极换为金属线（钼丝、铜丝或钨 钼合金丝），如图9-2所示。
三、先进制造技术的发展方向
伴随着电子、信息等高新技术的 不断发展，随着汽车市场需求日益个 性化和多样化，对未来汽车制造业的 要求之一便是生产出更加安全和智能 的汽车产品。未来汽车先进制造技术 朝着柔性化、高效化、精益化、绿色 化、智能化的方向发展。
第二节 现代制造工艺技术
一、特种加工
特种加工，是指直接利用电能、声能、光能和电化学等能量形式进行加工的方法的总称。 特种加工与传统加工相比，具有以下特点：
二、先进制造技术的类型
目前，汽车先进制造技术的发展主要体现在以下方面： ➢设计方面：各汽车厂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），大型企业已实现无图纸的设计和生产。 ➢制造工艺方面：各汽车厂家广泛采用高精密加工、精细加工、激光加工、超塑加工及复合 加工技术等新型加工方法，大大提高了汽车零部件的制造精度和效率。 ➢自动化技术方面：汽车厂家广泛采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性 制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS），实现了柔性自动化、制造集成化。 ➢系统管理方面：汽车厂家广泛采用计算机管理，重视组织和管理的体制，更新发展生产模 式，推出了准时生产（JIT）、精益生产（LP）、敏捷制造（AM）、并行工程（CE）等先 进的管理思想和技术。

第9章汽车先进制造技术4、5

第9章汽车先进制造技术4、5

新型焊接技术——激光复合焊接
激光复合焊是将激光束与 其他热源结合起来，结合了两 者各自的优点，获得了最佳的 焊接效果、更高的焊接速度和 良好的焊缝搭桥能力。
激光—电弧复合焊接技术是 一种功能多、可靠性高、适应 性强的精密焊接工艺方法。
激光—电弧复合焊原理 激光与电弧同时作用于金
属表面的同一位置，两者互 相促进材料对其的能量利用 率
• ③焊接工件不易变形。
• （2）能一次完成较长、较大截面、不同位置的焊接。由于不是依靠两焊接相对 摩擦来进行焊接，根本上改变了传统的摩擦焊只能焊接简单断面的局限性，扩大 了应用范围。
• （3）操作便于机械化自动化。不需要熟练技巧的高水平焊工进行操作，因此质 量稳定性好，重复性高。
• （4）低成本
• ①不需要填充材料，也不用保护气体；②厚焊接件边缘不用坡口加工；③焊接铝 材工件不用去氧化膜，只需用溶剂擦去油污即可；④对接容许留一定间隙，不苟 求装配精度；⑤节能，安全，无污染，无烟尘
搅拌摩擦焊原理 由一个圆柱形的焊头伸
入工件的接缝处，通过焊头 的高速旋转，使其与焊接工 件材料摩擦，从而使连接部 位的材料温度升高软化，同 时对材料进行搅拌摩擦来完 成焊接
搅拌摩擦焊工艺
搅拌摩擦焊主要优点有：
• （1）焊接接头质量高。
• ①焊接接头不易产生缺陷。
• ②焊接接头热影响区显微组织变化小。
为更精密的焊接提供了条件 • （8）激光束功率密度很高，焊缝熔深大，速度快，效率高。 • （9）激光焊缝组织均匀、晶粒很小、气孔少、夹杂缺陷少，在力学性能、抗腐
蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。 • （10）激光焊接具有 熔池净化效应，能纯净焊缝金属。
车身总成激光组焊
• 激光组焊技术是将已冲压或切割成形的各种车身构 件，先两两件组焊，然后再多件组焊，从而形成白 车身分总成，各白车身分总成再组装成白车身总成 。白车身激光焊接虽然目前尚存在设备投资及维护 成本高，使用条件苛刻等问题，但由于其具备焊接 精度高、零件变形小，焊接结构强度与刚度提升显 著等一系列突出的优点，而被世界各大汽车厂商采 纳使用。车身的激光焊接主要分为总成焊接、侧围 与车顶焊接、后续焊

《先进制造技术》课件(全套)

《先进制造技术》课件(全套)

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河南省精品课程“先进制造技术”
第1章
概述
Introduction
1.3 先进制造技术的特点和发展趋势
Characteristics of Advanced Manufacturing Technology And Its Developing Trend
……
与大、小制造概念相对应，对于制造技术的理解也 有广义和狭义之分。广义理解制造技术涉及生产活动的 各个方面和生产的全过程，制造技术被认为是一个从产 品概念到最终产品的集成活动，是一个功能体系和信息 处理系统。
8
1.1.2 制造系统
制造系统结构
经营管理 财务
经营管理信息流 生产管理信息流 技术信息流 物质流
制造业是高技术产业化的载体和实现现代化的重基石
20世纪兴起的核技术、空间技术、信息技术、生物医学技 术等高新技术无一不是通过制造业的发展而产生并转化为规 模生产力的。其直接结果是导致诸如集成电路、计算机、提 动通信设备、国际互联网、机器人、核电站、航天飞机等产 品相继问世，并由此形成了制造业中的高新技术产业。
生产 技术 信息 产品 设计 产品 设计 信息 工艺 过程 计划 工艺 过程 信息
需求 订货 信息
综合 生产 计划
生产 计划 信息
生产 进度 计划
进度 计划 信息
作业 计划
作业 计划 信息
生产 实施
生产 结果 数据
生产 控制
生产 控制 信息
计划阶段
实施阶段
控制阶段
图1-6 制造系统的程序特性
研究制造系统程序特性，主要从管理角度出发如何使 生产活动达到最佳化。
制造业是国家安全的重要保障
美国在一段相当长时间内忽视了制造技术的发展，结果 导致经济衰退，竞争力下降，出现在家电、汽车等行业不 敌日本的局面。20世纪80年代，发生了轰动一时的“东芝 事件” 。美国重新关注制造业的发展，至 1994 年美国汽 车产量重新超过日本。

第9章 汽车先进制造技术4、5


激光-电弧复合焊接技术还能够改善某些难焊材 激光 电弧复合焊接技术还能够改善某些难焊材 料的焊接性，如异质金属、铝合金等。 料的焊接性，如异质金属、铝合金等。
新型焊接技术——激光远程焊接
远程焊接的优点: 远程焊接的优点:
发挥了单侧， 发挥了单侧，非接触式 激光焊接带来的技术和经济 优势， 优势，并将其与高速扫描镜 片带来的优势相结合， 片带来的优势相结合，大大 缩短了焊接时间， 缩短了焊接时间，在整个焊 接流程中增加了总生产效率
激光拼接焊技术在车身部件中的应用
激光拼焊板优点： 激光拼焊板优点：
（1）增加汽车安全性、 ）增加汽车安全性、 （2）减轻重量、 ）减轻重量、 （3）减少加工工序、 ）减少加工工序、 （4）降低成本、 ）降低成本、 （5）提高生产效率、 ）提高生产效率、 （6）减少材料消耗 ） （7）提高总成装配的精确性 ）
激光拼焊板的应用
拼焊板在汽车工业上被大量应用为不同强度或不同表面 处理状态的零件的整体成形。 处理状态的零件的整体成形。使用拼焊板将几个小零件通 过激光焊接集成一个大的毛坯并进行冲压。 过激光焊接集成一个大的毛坯并进行冲压。充分发挥不同 强度、不同厚度板材的性能，并使汽车减重， 强度、不同厚度板材的性能，并使汽车减重，降低零部件 数量和保证安全。 数量和保证安全。
汽车零部件激光焊接
汽车零部件焊接采用激光焊代替传统焊接优点：
（1）零件焊接部位几乎没有变形， ）零件焊接部位几乎没有变形， 2） （2）焊接速度快 （3）不需要焊后热处理 ）
新型焊接技术——激光复合焊接 新型焊接技术
激光复合焊是将激光束与 其他热源结合起来， 其他热源结合起来，结合了两 者各自的优点，获得了最佳的 者各自的优点， 焊接效果、 焊接效果、更高的焊接速度和 良好的焊缝搭桥能力。 良好的焊缝搭桥能力。 激光—电弧复合焊接技术是 激光 电弧复合焊接技术是 一种功能多、可靠性高、 一种功能多、可靠性高、适应 性强的精密焊接工艺方法。 性强的精密焊接工艺方法。
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搅拌摩擦焊工艺
夹紧固定
搅拌指头深入焊缝
搅拌指头沿焊缝移 动
搅拌指头高速旋转 与工件摩擦产生热
量，使工件塑化
搅拌指头离开，尾 部塑性金属流在挤 压下重新结合形成
固相焊缝
搅拌摩擦焊主要优点有：
（1）焊接接头质量高。 ①焊接接头不易产生缺陷。
②焊接接头热影响区显微组织变化小。
③焊接工件不易变形。
电弧焊
CO2保护焊 氩弧焊 焊条电弧焊
用于车厢、后桥、车架、减震器阀杆、横梁、后桥壳 管、传动轴、液压缸和千斤顶等 用于机油盘、铝合金零部件的焊接和补焊。
用于厚板零部件如支架、备用胎、车架等。
埋弧焊
用于半桥套管、法兰、天然气汽车的压力容器等
摩擦焊
用于汽车阀杆、后桥、半轴、转向杆和随车工具等
特种焊
电子束焊 激光焊割
（6）推动了汽车车身在不降低刚度和强度的前提下，向轻量化设计 方向发展。
激光拼焊板的应用
拼焊板在汽车工业上被大量应用为不同强度或不同表面 处理状态的零件的整体成形。使用拼焊板将几个小零件通 过激光焊接集成一个大的毛坯并进行冲压。充分发挥不同 强度、不同厚度板材的性能，并使汽车减重，降低零部件 数量和保证安全。
为更精密的焊接提供了条件 （8）激光束功率密度很高，焊缝熔深大，速度快，效率高。 （9）激光焊缝组织均匀、晶粒很小、气孔少、夹杂缺陷少，在力学性能、抗
腐蚀性能和电磁学性能上优于常规焊接方法。 （10）激光焊接具有 熔池净化效应，能纯净焊缝金属。
车身总成激光组焊
激光组焊技术是将已冲压或切割成形的各种车身构 件，先两两件组焊，然后再多件组焊，从而形成白 车身分总成，各白车身分总成再组装成白车身总成。 白车身激光焊接虽然目前尚存在设备投资及维护成 本高，使用条件苛刻等问题，但由于其具备焊接精 度高、零件变形小，焊接结构强度与刚度提升显著 等一系列突出的优点，而被世界各大汽车厂商采纳 使用。车身的激光焊接主要分为总成焊接、侧围与 车顶焊接、后续焊
激光焊接技术运用于汽车车身的优点
（1）大幅度提高汽车的刚度、强度和密封性； （2）降低汽车车身重量并达到节能的目的； （3）提高汽车车身的装配精度，使车身的刚度提升30%，从而提高
车身的安全性；
（4）降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，减少车身零件的 数目并提高车身一体化程度；
（5）使整个汽车车身强度更高，安全性更好，并且降低了车辆行驶 过程中的噪音和震动，改善了乘坐舒适性。
用于齿轮、后桥等 由于车身底板、齿轮、零件下料及修边等氧乙烷焊源自用于车身总成的补焊钎焊
用于散热器、铜和钢件、硬质合金的焊接
搅拌摩擦焊在汽车制造中的应用
搅拌摩擦焊原理
由一个圆柱形的焊头伸 入工件的接缝处，通过焊头 的高速旋转，使其与焊接工 件材料摩擦，从而使连接部 位的材料温度升高软化，同 时对材料进行搅拌摩擦来完 成焊接
9.4 焊接技术
焊接定义： 焊接是被焊工件的材质（同种或异种）， 通过加热或加压或两者并用，并且用或 不用填充材料，使工件的材质达到原子 间的建和而形成永久性连接的工艺过程。
焊接优点： （1）节省金属材料，减轻结构重量。 （2）结构强度高，街头密封性好 （3）焊接过程易实现机械化和自动化 （4）为结构设计提供较大的灵活性
铝材工件不用去氧化膜，只需用溶剂擦去油污即可；④对接容许留一定间隙， 不苟求装配精度；⑤节能，安全，无污染，无烟尘
搅拌摩擦焊可以用于众多汽车 零件的制造，比如汽车车体顶棚 加强板、车体地板加强构件、铝 合金发动机构架、发动机壳体内 衬、悬架系统加强件、侧体内衬 加强件、车门加强结构件、后门 加强结构件等。
外加电弧之后，低 温低密度的电弧等 离子体会稀释激光
产生的等离子体
电弧作用使母 材温度升高
提高了母 材对激光 的吸收率
激光熔化金属， 为电弧提供了 大量的自由电 子，减小了电 弧通道的电阻
激光拼接焊技术在车身部件中的应用
激光拼焊板优点：
（1）增加汽车安全性、 （2）减轻重量、 （3）减少加工工序、 （4）降低成本、 （5）提高生产效率、 （6）减少材料消耗 （7）提高总成装配的精确性
汽车零部件激光焊接
汽车零部件焊接采用激光焊代替传统焊接优点：
（1）零件焊接部位几乎没有变形， （2）焊接速度快 （3）不需要焊后热处理
（2）能一次完成较长、较大截面、不同位置的焊接。由于不是依靠两焊接相对 摩擦来进行焊接，根本上改变了传统的摩擦焊只能焊接简单断面的局限性，扩 大了应用范围。
（3）操作便于机械化自动化。不需要熟练技巧的高水平焊工进行操作，因此质 量稳定性好，重复性高。
（4）低成本 ①不需要填充材料，也不用保护气体；②厚焊接件边缘不用坡口加工；③焊接
新型焊接技术——激光复合焊接
激光复合焊是将激光束与 其他热源结合起来，结合了两 者各自的优点，获得了最佳的 焊接效果、更高的焊接速度和 良好的焊缝搭桥能力。
激光—电弧复合焊接技术是 一种功能多、可靠性高、适应 性强的精密焊接工艺方法。
激光—电弧复合焊原理
激光与电弧同时作用于金 属表面的同一位置，两者互 相促进材料对其的能量利用 率
激光焊接技术在汽车制造工业中应用
激光焊接是以激光作 为能量的载体的一种高 能密度焊接方法。激光 焊接是把能量很高的激 光束照射到工件上，使 工件受热溶化，然后冷 却得到焊缝。
激光焊接与常规焊接方法相比有如下特点：
（1）可焊接高焊点材料如钛、石英等，并能对异性材料进行焊接，效果良好。 （2）聚焦光斑小，焊接速度快，作用时间短。热影响区小，变形小。 （3）属于非接触焊接，无机械应力和机械变形。 （4）易与计算机联机，能实现精确定位，实现自动焊接。 （5）可在大气中进行，无环境污染。 （6）可焊接难接近的部位，可以远距离焊接。 （7）激光束易实现按时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，
焊接方法
零部件的应用
点焊
主要用于车身总成、地板、车门、侧围、后围、前桥 和小零部件等。
多点焊
用于车身底板、载货车车厢、车门、发动机盖和行李 箱盖等。
电阻焊
凸焊、滚凸焊 用于车身零部件、减震器阀杆、制动蹄、螺钉、螺帽
和小支架等。
汽车工缝业焊所用到用的于焊车身接顶盖方雨檐法及零部件的应用
对焊
用于钢圈、进排气阀杆、刀具等