1、中国汽车产业现状及发展先进制造技术的必要性详解中国汽车产业现状及发展先进制造技术的必要性院(系)机电及自动化学院专 业机械制造及其自动化年 级2015级课程名称现代制造技术组 别第一组成 员任课老师 2015 年12月4日摘要汽车产业是一个国家工业化水平的综合体现,具有产业链长,关联度大,带动性强等特点,因此,许多国家和地区都将汽车产业作为自己的支柱产业。中国汽车产业经历了半个多世纪的发展,已成为国民经济中的重要产业,其整体规模和国际竞争力正逐年提高。但中国汽车业仍存在着多严重问题,与美国、德国、日本、韩国相比,中国汽车产业的竞争力仍然很弱。汽车产业是我国国民经济重要的支柱产业之一，是未来相当
2、长一段时间内带动我国经济增长的先导性产业。同时，随着我国经济的快速发展 ，居民生活水平的提高 ，使人均汽车保有量急剧升高 ，有力地促进了我国汽车制造业的发展 。但是，与之相对的是我国汽车机械制造技术的滞后，很多关键技术还依赖进口，限制了我国汽车制造业的进一步发展。 因此，对国外先进的汽车机械制造技术进行研究，大力发展我国的汽车机械先进制造技术有重大的意义。关键词：汽车产业 机械制造 现状分析 AbstractAutomobile industry is a comprehensive embodiment of the level of national industrialization,
3、which has the characteristics of long industrial chain, high correlation and strong driving. Therefore, many countries and regions will be the automobile industry as a pillar industry. Chinese automobile industry has experienced more than half a century, has become an important industry in the natio
4、nal economy, its overall size and international competitiveness is increasing year by year. But there are still many serious problems in Chinas auto industry, compared with the United States, Germany, Japan, South Korea, the competitiveness of Chinas auto industry is still very weak. Automobile indu
5、stry is one of the important pillar industries of our national economy, and it is the leading industry of Chinas economic growth for a long time in the future. At the same time, with the rapid development of Chinas economy and the improvement of living standards, the per capita car ownership has inc
6、reased dramatically, which has greatly promoted the development of Chinas automobile manufacturing industry. However, the relative of our country automobile machinery manufacturing technology lag, a lot of key technology still depend on import, limit the further development of Chinas automobile manu
7、facturing industry. Therefore, it is of great significance to study the advanced foreign technology of automobile manufacturing, and to develop the advanced manufacturing technology.Keywords: Automobile industry; Machine manufacturing; Situation analysis; 目录摘要 IAbstract II目录 I第1节 调研背景 21.1我国汽车产业的现状
8、21.2发展先进制造技术的必要性 2第2节 国内外汽车产业的发展现状 42.1 国外汽车产业发展现状 42.2 我国汽车产业发展现状 5第3节 国内外汽车先进制造技术发展现状 73.1 先进制造技术的概念及发展分析 73.2国外汽车先进制造技术发展现状分析 73.2.1日韩的相关研究 73.2.2美国的相关研究 83.2.3具体制造技术的现状 83.3国内汽车先进制造技术发展现状分析 103.4汽车先进制造技术的发展分析 10第4节 汽车齿轮制造技术的发展 114.1齿轮制造技术现状 114.2国内汽车齿轮典型制造工艺现状 114.3国外汽车齿轮制造工艺现状 124.4汽车齿轮制造的先进技术
9、12结论 15参考文献 16第一节 调研背景1.1我国汽车产业的现状我国有五千年的文明历史，早在一千多年之前的唐代，中国的政治、经济、文化、技术等各方面所拥有的成果，就将世界其它国家远远的甩在后面。早在中国古代的时候，拥有的青铜铸造工艺，就是放在当代去使用近代技术的眼光来衡量都是位于世界一流的。不幸的是因为种种原因的发生，在我国发展的近几百年来，我国的科学技术和生产力发展、制造技术方面等都大大落后于西方工业化国家。汽车产业作为工业时代的新“宠儿”，其特点包括高集中度、强联系性、长价值链、复杂技术。汽车产业以其突出的特点,对社会经济的快速发展起到了巨大的推动作用。同时，作为当今世界最普遍且最高效
10、交通工具的汽车,成为了当今社会一个重要的标志,也变成了衡量一个国家经济、技术水平的重要指标。尤其在我国,汽车产业早成为了继通讯设备、计算机及其它电子设备制造业、电力行业、黑色冶金和化工行业之后,第五大支柱产业。并且与汽车产业有关的产业有多个类别,涉及多个行业,并且牵涉到了社会发展的方方面面。汽车产业作为我国鹏飞发展的重要支柱产业之一，其随着市场开放程度和世界经济一体化参与程度的加深,中国的汽车市场将成为全球大汽车市场的一部分，汽车产业将直接面对国际各强国的挑战。然而，由于我国汽车产业开始较晚、技术基础较差、核心技术匮乏，水平还远远落后于美、日、韩等汽车强国。中国汽车产业研究开发能力弱、缺少自主
11、品牌等众多问题，在很大程度上阻碍了我国汽车产业的快速、健康发展。怎样使中国汽车产业变得强大起来,是中国汽车产业面临的最重大课题。1.2发展先进制造技术的必要性目前，先进制造技术的研究在世界各国都受到极大的重视，先进制造技术的发展有关国民经济的兴衰。世界各国在工业经济上的竞争，主要表现就是制造技术的先进性竞争，制造技术在各个国家的企业生产力的构成中占5565%。其中比较代表性的日本的新兴工业的蓬勃发展，主要就是他们重视高新技术发明专利的获取，再由先进制造技术，做出高品质的产品，然后再对世界市场进行占领。20世纪制造业的发展不仅表现在科学技术进步上，还表现在生产管理技术发展和模式创新方面。面对21
12、世纪知识经济的挑战，国际竞争日趋激烈，许多国家开始制定，为了提高自己国家在未来世界中的竞争地位，建立竞争优势的先进制造计划。经济中的占有越来越重要的地位,这主要是由于汽车产业具备主导产业的特征。所谓主导产业,是指那些在特定时期内,具有比一般产业更快的增长势头、更多的前后向联系、在产业结构中占据优势比重的产业部门,主导产业产品通常具有收入弹性通常较高,对国民经济的拉动作用非常显著等特征。中国就是要通过自主创新，掌握核心技术，才能从制造大国向工业强国挺进。在这里，掌握先进制造技术是能够使中国汽车产业在自主创新中突破的重中之重。我国汽车工业的发展，伴随着国际制造技术的提高，经过自身的不断努力，正在缩
13、小与国外的差距。尤其经过近十多年引进国外先进车型和技术，汽车工业的制造水平上了一个台阶，并形成了数家具有大规模生产汽车的企业，为我国汽车发展起到了决定性作用。我国汽车产业的商用汽车的开发能力具有一定的水平和经验,与世界先进水平有一定的差距。在产品系列化基础上,我国汽车企业已经可以做到每年都推出大量的新产品。中国汽车工业企业已经能够进行某些轿车车身的开发和设计,但尚不具有成熟的、较高水平的整体轿车开发能力。中国主要轿车生产企业在新产品开发中主要承担的是把跨国公司的车型本土化的工作,对某些产品具有了一定的升级改进能力,并且参加了某些联合设计。由于没有完整的轿车自主开发的能力,中国的主要轿车产品没有
14、自己的知识产权。在汽车零部件的技术开发方面,我国汽车工业企业在某些中低附加值产品方面具有相当的开发能力在汽车关键零部件的技术开发方面具有一定能力,但是与国际先进水平差距甚大。许多关键零部件仅仅是外国产品的仿制。以汽车发动机为例,中国汽车零部件企业生产的最先进发动机排放只能达到欧标准,而发达国家则己经达到欧标准。在决定世纪国际汽车工业竞争的核心技术燃料电池汽车的研制方面,从政府支持的研究开发角度看,中国汽车工业几乎与发达国家汽车工业处于同一水平上。如果能够把握产业化层面的竞争路径,中国汽车工业可能在发动机研制方面实现跨越。第2节 国内外汽车产业的发展现状2.1 国外汽车产业发展现状日本汽车工业起
15、源于 1904 年，当时生产的日本第一辆汽车是蒸汽车，1907年开始生产内燃机汽车，二战之前一直作为战争机器生产货车。二战之后，通用汽车公司和福特汽车公司在日本设立汽车装配厂，开始装配轿车，直到 1949 年解禁才允许日本生产轿车。以后陆续建立了日产、丰田等 11 家汽车公司。战后日本汽车工业发展经历了四个阶段。第一阶段是 1950 年代，日本汽车产业基础薄弱，主要以技术引进为主；第二阶段是 1960 年代，经过多年的技术引进消化吸收，自主创新能力得到明显提高，具备了自主研发新车型的能力；第三阶段是 1970 至 80 年代，这一时期日本汽车产业高速发展，其产量和出口规模都明显加快，开始超过欧
16、美国家，领跑全球；第四阶段是 1990 年代至今，全球汽车市场处于饱和时期，日本开始加大新产品开发，特别是重点开发新型环保汽车，抢占技术领先地位。日本汽车从上世纪 50 年代的中期开始批量出口，1964 年以前都以货车出口为主；1965 年开始轿车的出口比例首次超过货车，当年的汽车出口总量接近 20万辆。1970 年，日本汽车出口量首次超过 100 万辆，也迎来了日本汽车工业高速发展时期，从出口 100 万辆到 200 万辆，从 200 万辆到 300 万辆分别只用了三年时间，而从 300 万辆到 400 万辆仅用了一年的时间，1980 年出口突破 500 万辆超过国内需求，1985 年创造了
17、 673 万辆的历史新高。随着 1970 年代两次石油危机以后小型车需求的日益增加，日本汽车凭借其节油性能等优大举进入欧美国家等汽车工业发达国家。由于对美国汽车出口使美国汽车企业压力越来越大，1981 年日本通产省与美国签订了“自愿”自我限制对美国出口的协议，为期 15 年(有效期：1981-1994)。此后，日本汽车企业开始进一步在欧洲和北美扩大生产。由于美国政府出台相关措施逐步限制日本汽车出口，日本每年的汽车出口长期维持在 400 万辆左右，2007 年美国三大汽车企业业绩不佳，日本汽车开始进一步扩大美国市场份额，并将出口规模快速到 672.7万辆，基本恢复到 1985 年出口规模，但随后
18、由于经济危机影响，日本汽车出口开始明显下滑，目前基本维持在 480 万辆左右。韩国是当今全球汽车出口大国，汽车出口量占总产量的占比达 6070%。2008 年以来，韩国汽车出口受金融危机影响严重，20082009 年汽车出口连续出现下滑，2010 年出口量明显回升，全年出口 277.2 万辆；2011 年出口量进一步增长至 315.2 万辆。韩国的汽车出口始于 1970 年代中期。1976 年 7 月韩国现代汽车出口 6 辆现代汽车到厄瓜多尔，从此开创了韩国汽车出口的时代。1980 年韩国汽车出口额首次突破 1 亿美元之后，开始进入大量出口时代。1980 年代中期，韩国汽车开始对美国出口，由于
19、人工成本低廉，带来了价格竞争优势，而 1985 年以后的日元升值，日本汽车的竞争力下降及美日间汽车出口的自我限制，使日本中型轿车出口增加，让出了小型轿车市场。韩国充分利用这一有利时机，以小型轿车为中心扩大出口。在 1985 年至 1988 年期间，年平均出口增长率超过 60%，但在 1987 年以后，受到工资上涨，韩元升值的影响，价竞争力转弱。油价平稳及需求高级化的趋势，使得小型轿车的需求明显减少，而因出口地区相对集中，出口车型多样性不足等限制，在 1990 年反而有衰退的现象，1991 年以后又呈增长趋势。1996 年，韩国汽车出口突破了 100 万辆的大关，2004 年突破 200 万辆。
20、2007 年韩国汽车年出口量已超过 280 万辆。韩国汽车出口的迅速增长不仅体现为出口数量与出口车型的急剧增加，平均出口单价也有很大程度的提高。1998 年韩国汽车出口的平均单价为 6355 美元，到 2000年已上升为 7000 美元，目前则已超过 1 万美元。2005 年开始，韩国成为继日本、法国和德国之后的第四大汽车出口国。虽然 2008 年后受全球金融危机影响，韩国汽车出口出现一定程度下降，但 2010 年出现大幅回升，出口量再次超过 270万辆，2011 年超过 300 万辆。由以上两个国家汽车发展的实例我们可以看出技术创新是汽车产业国际化的直接推动力 ，日本政府重视通过推动企业与高
21、校和科研机构的合作提升产品的出口竞争力；韩国政府专门制定旨在提高汽车产业技术能力的合作开发计划，通过对国外技术的引进吸收消化和改进，形成了自身强大的自主开发能力。而强大的自主研发、技术创新能力正是日、韩两国汽车产业可持续发展的推动力。2.2 我国汽车产业发展现状根据国际汽车制造商协会(OICA)的数据显示,2000年中国汽车产量仅为207万辆,位列世界第八;此后,中国汽车产量和排名逐年上升,2006年中国汽车产量首次进入世界前三甲,成为仅次于日本和美国的世界第三大汽车生产国;2008年,中国汽车产量超越美国,成为世界第二大汽车生产国;2009年中国汽车产、销量分别达到1,379万辆和1,364
22、万辆,同比增长48.3%和46.2%,产销量超越日本和美国成为世界第一汽车生产国及消费国。2009年至2011年,我国汽车销量复合增长率为16.6%,2012年我国汽车销量突破1,900万辆,2013年将近2,200万辆,成为我国增速较快和重要的消费市场之一。2014年111月，我国汽车产销分别为2143.05 万辆和2107.91万辆，同比累计增长7.2%和6.1%，产销增幅较去年同期分别下降7.14和7.43个百分点。国内汽车行业发展至今天，已经取得了很不错的成绩。在刚刚过去的2014年国内汽车总销量再创历史新高，达到2349.19万辆，同比增长6.86%，连续第六年蝉联世界第一。这其中乘
23、用车的增长依旧成为汽车产业整体增长的主要力量，具体销量数据为1970.06万辆，同比增长9.89%。乘用车作为汽车市场的主要力量，它的发展显得尤为重要。在乘用车市场近几年不论高端品牌还是自主低端品牌车型，竞争都很激烈。第3节 国内外汽车先进制造技术发展现状3.1 先进制造技术的概念及发展分析先进制造技术AMT是一个相对的、动态的概念，是为了适应时代要求，提高竞争能力，对制造技术不断优化形成的。先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的过程，以实现优质、高效、低耗、生产，提高对动态多变的产品
24、市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。人类文明和进步与制造技术的发展是分不开的，蒸汽机的出现导致了工业革命。回顾历史，制造技术大致经历了三个主要发展阶段：机器代替手工，从作坊形成工厂；从单件生产方式发展到大量生产方式；制造的柔性化、系统化和智能化。制 造 技 术 是 生 产 管 理 的 一 个 重 要 的 手段，生产管理又强调通过先进的制造技术来提高生产效率，由此可见制造技术与生产管理密不可分。而生产管理是对生产活动进行计划、组织和控制，其目的在于高效、低耗、灵活、准时地生产合格产品和提供顾客满意的服务。现代生产的概念也包括有形产品的生活，又包括提供服务、知识及信息等无形产品的活动，制造业
25、和服务业间的界限己变得越来越模糊，大部分生产厂商正发挥服务功能，许多工业部门产品是硬件、软件和服务的集成。3.2国外汽车先进制造技术发展现状分析20世纪90年代以来，随着市场环境的变化，世界各国对现代制造模式展开了广泛深入的研究，认为先进的制造技术只有实施在相匹配的制造模式中，才能最终转化为产品的市场竞争力。因此，这种研究是在两个层次上进行的，第一层侧重从企业组织、结构和管理、营销策略的角度研究目标实现的手段和保障；第二层侧重从技术的角度研究现代制造的实现方法和关键技术。正是在这一背景下，为提高制造业的竞争力，各国均根据技术发展趋势和本国的技术基础、支撑条件及目标定位，选择若干具有前瞻性、牵动
26、性和覆盖面的关键性技术领域进行研究开发。3.2.1日韩的相关研究1989年初，日本东京大学工学院院长吉川弘之教授提出建立一个国际性的研究智能制造系统计划，设想在未来十年内投入10亿美元，用在以下几个方面：将各发达国家最先进的制造技术加以集成和推广；确立国际制造技术今后的发展方向；建立国际智能制造标准等方面的研究；提出日本的智能制造技术计划（IMS）。韩国也提出了高级先进技术国家计划G-7计划。3.2.2美国的相关研究面对21世纪经济全球化的挑战，制造业的一场先进制造技术的“战争”正在世界范围兴起，美国为了夺回制造业的优势，着重研究制造工业的发展战略。1993年，美国国家最高科技办公室将先进制造
27、技术作为1994年预算重点扶持的唯一领域，投入14亿美元，其主要计划有：制造科学与技术计划；高科技计划；工程研究中心计划；小企业开发研究计划；战略制造计划；有益于环境的制造计划。美国里海大学和通用汽车公司等企业在1988年首次提出了敏捷制造。1992年美国政府将它作为“21世纪制造企业的战略”。敏捷制造是从战略变革的高度来加以构建的。它系统地提出了与传统大批大量制造模式截然不同的崭新的经营观念和管理原则。它是将柔性的先进制造技术、熟练掌握生产技能和有知识的劳动力以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，对千变万化的市场作出快速反应。它包含了许多的新的思想，其活动空间己经从一家企业扩展
28、到多家企业乃至社会。3.2.3具体制造技术的现状1汽车机械制造技术中的铸造技术近些年来，汽车铸造的研究方向是实现零部件的轻量化、高品质与低成本。 为了实现这一目标，国外很多研究中心进行了积极的探索实践。 比如对柴油发动机的外部缸体以铝制材料作为主体部分，对于零部件的焊接使用铝制焊丝， 以实现整个车身制造都由铝制材料构成。 为了实现高品质，用新型材料镁合金包裹铝制部件，使车身部分具有更高的抗撕裂能力。 对于低成本铸造，需要的是采购部门积极关注市场变化，开拓低成本的原材料采购渠道。 同时，研发机构积极对铸造技术进行优化与升级。 铸造技术与汽车企业的核心竞争力密切相关，所以，汽车的辅助设计也成为了汽
29、车铸造技术的发展方向，成为未来能够解决汽车部件批量制造的规划关键技术。2.汽车机械制造中的锻造技术汽车的轻量化必然带来燃油经济性的提高和二氧化碳的降低。新法规对在制造过程中产生的二氧化碳、废弃物和油脂的排放要求越来越严格,所以, 锻造不仅要多使用铝、镁、钛合金等轻量化材料, 还要研究新的 设 备 润 滑 剂 和 模 具 表 面 处 理 方法。在锻造领域大量使用IT也可以减少环境污染。目前在部分豪华汽车 的 悬 架 臂 和 转 向 节 等 行 驶 部 件处, 由铝锻造部件代替钢锻造部件的实例越来越多。通过开发表面质量好的铸造钢坯来代替以往的铸造钢坯, 可以取消清理工序降低锻造毛坯成本。从环保的角
30、度看, 对冷锻造钢丝的塑性加工表面处理采用环保调和无磷润滑剂, 而不使用磷酸锌和石灰碱, 已经到了实用化阶段。由于其不会产生加速滞后断裂的浸磷现象, 所以适用于高强度螺栓。不使用粉末润滑剂还可以减少对镦锻机的污染, 取消3次加工中热处理前处理膜去除工序, 对减少环境污染贡献很大。另外, 热、冷复合锻造中的冷减薄工序, 由过去的磷酸盐氧化膜处理复合排放变成单一的润滑剂排放物, 同样对减少污染非常有利。与此同时, 工艺设计、模具设计、模拟技术以及锻造CAE系 统 也 处 在 一 边 验 证 实 验 数据, 一边向前推进的工作阶段。过去, 锻件设计和制造是通过对产品反复试制来确定的, 从开始到量产的
31、开发周期长。如今, 设计和制造人员从开发初期就可以同步参与活动, 使用模拟仿真技术进行产品、功能和制造设计, 从而缩短开发周期。目前, 在曲轴的制造领域已有这方面的大量报道, 同时, 模拟热锻造模具软化轨迹的实例报道也不少。如今, 可以通过700和800的 比 较 来 推 测 锻 件 软 化 程 度 的 差异。随着技术的发展, 生产设备的技术含量在不断提高。例如, 现代塑性加工的伺服冲压机中就使用了许多新的伺服技术, 不仅成形精度高、模具寿命长, 而且使加工过去难以加工的部件成为可能, 做到噪声 低 、 振 动 少 , 加 工 环 境 得 到 改善。3.汽车机械制造中的热处理技术汽车轻量化的发
32、展趋势, 使提高部件强度的技术开发受到重视。由于汽车部件大多使用高强度和耐磨的材料, 所以以发动机、驱动系统为主的部件多数采用渗碳淬火、高频淬火和氮化热处理。驱动系统齿轮一般采用以减少渗碳异常层、提韧性为目的的高强度渗碳钢为减少残留压应力进行喷丸强化。近来, 通过采用高浓度渗碳技术和渗碳渗氮的最优化来提高表面疲劳强度, 该强化方法被作为提高轴承寿命的手段而广泛使用。解决热处理变形是热处理技术的永恒课题, 尤其是从降低齿轮噪声和简化精加工工序的角度来解决热处理变形。虽然用油淬火法可解决部分热处理变形, 但采用气体冷却技术却更加有效, 而最有前途的是热理模拟技术。通过模拟技术可以进行冷却控制、分析气体冷却流向、进行冷却气室设计、变形预测等, 目前已取得了很多成果。另外, 作为解决热处理变形的手段之一, 科学地运用氮化处理是发展方向。氮化处理不进行淬火, 所以热处理变形很少,但是由于强度不够, 使用上会受到限制。然而今天可以通过添加AI、TI、V等氮化物来加强其强度。这项技术已被广泛地应用到齿轮和钢板部件上。在流程管理上, 为了缩短渗碳处理的生产周期, 正在努力开发高CO渗碳、高温渗碳、真空渗
