【編者按】發(fā)動機——是將某一種形式的能量轉換為機械能的機器。其功用是將液體或氣體的化學能通過燃燒后轉化為熱能，再把熱能通過膨脹轉化為機械能并對外輸出動力。汽車的動力來自發(fā)動機丁逝。根據(jù)所用的燃料不同,常見的發(fā)動機可分為汽油發(fā)動機(簡稱汽油機)和柴油發(fā)動機(簡稱柴油機)兩種。汽油機以汽油為燃料梭姓，柴油機以柴油為燃料霜幼。

進人21世紀以來，發(fā)動機制造業(yè)在產品驱请、制造工藝庵伙、刀具、生產管理方面都進行了一系列變化墓永，與過去的發(fā)動機制造企業(yè)有很多不同哆沽。

在產品方面輕量化的趨勢比較明顯，缸體零件用鋁合金替代鑄鐵枣肚。缸蓋產品簡單化，不采用以前的頂置凸輪軸的形式僧少，使得缸蓋加工更加容易丐鸽。工藝上不斷優(yōu)化，曲軸除了車一車拉技術以外供撵，還開發(fā)了新的高速外銑工藝郊男，使得更加柔性。凸輪軸采用套裝式的蔗括，而不是整體式孵堪，使得加工簡單，柔性好虽风。連桿的脹斷工藝應用的企業(yè)越來越多棒口，而且成熟。

高速化在發(fā)動機企業(yè)也表現(xiàn)的比較明顯辜膝，大量采用涂層硬質合金刀具PCD和CBN无牵，且切削速度大大提高漾肮。HSK夾頭使用也較普遍。采用復合型加工工藝和刀具茎毁、來節(jié)省設備投資和減少加工時間克懊。如采用鉆銑螺紋一把刀，完成鉆孔七蜘、倒角谭溉、銑螺紋一次成形的多功能刀具∠鹇保總之扮念，在產品方面，在獲得滿意的性能下蒜魄，使得加工工藝簡單扔亥，盡量在鑄造中解決一些加工，使得在機械加工時盯辅，加工余量少摹跑。

在工藝技術方面，采用新工藝趴鹰，使得刀具和設備適應高速化和柔性化的需要胚砰。在生產組織和管理方面也有很多不同的地方，企業(yè)的結構簡單纠沉，很多服務性的部門敬魏，如油品、切削液岔雾、刀具和設備備件都由專業(yè)公司來負責底盅。人員通過小組以及輪崗的方式來激勵。物流和設備管理方面也是重點黑乞，發(fā)動機制造企業(yè)TPM是很重要的一環(huán)揉贡。在質量方面，德國企業(yè)非常重視過程質量拟祖。

產品方面

(1)輕量化研究表明拣挪，一輛轎車的質量若能減少10%，則其燃油經濟性可提高3%～4%俱诸，同時汽車的排放也會降低菠劝。為此，各國的汽車制造廠家為了使發(fā)動機輕量化睁搭、高速化赶诊、高功率化，并且有較高的耐久性介袜，最好的辦法是使用鋁缸體甫何。它的優(yōu)點：①鋁的導熱性好出吹，提高發(fā)動機的壓縮比，對提高功率也十分有利辙喂。②缸體和缸蓋的膨脹率相同捶牢，減少熱應力，同時提高缸體和缸蓋結合面的剛性巍耗。③重量輕秋麸。

(2)缸蓋結構缸蓋的結構，一般是凸輪軸軸承孔一體的整體式鋁缸蓋馆柬，為了工藝加工方便筒臂，將整體缸蓋一分為二或分成三個部分。凸輪軸不放置在缸蓋上吻霎，而裝在罩殼內脚自。

(3)凸輪軸凸輪軸的作用就是控制氣閥的開啟和關閉。第一個變化是睹梢，四氣門和五氣門的凸輪軸為了去重联缝，采用輕量化中空凸輪軸。第二個變化九窿，按常規(guī)而言苇葫，凸輪軸的毛坯一般是一根鑄件或鍛件，再進行粗加工坦膘、熱處理堰聪，最后磨削而成。而新的凸輪軸制造方法承跟，就是用了裝配式毛坯件缝帝，將預制凸輪和相關部件裝配到一根鋼管上，焊接固定其軸向和角向位置花墩，增加了柔性擎颖、缺點是成本高。

(4)平衡軸體(Ausgleiehswellenmodul)在三缸機中為了減少震動观游，使得發(fā)動機運行更加平穩(wěn)，產品中增加了一個平衡軸體驮俗。目前懂缕，VW集團用于PoLo的1.2L四氣門發(fā)動機裝有平衡軸體。由于這個零件能明顯平衡發(fā)動機震動王凑，同時改善發(fā)動機運轉搪柑，將來ZL的四缸機配有平衡軸體。

工藝刀具方面

(1)產品變化引起工藝的變化有缸套的鋁缸體索烹，國外有的工廠缸孔是先將表面有鋸齒形的缸套放好工碾，然后進行澆鑄弱睦，鑄鐵部分離上平面2～4mm，為了有利于缸體上平面加工渊额。鑄鐵缸套粗加工在毛坯廠完成况木，留lmm余量。在工藝安排時驶滚，缸孔靡勾、主軸承孔放在后面加工，而上换秧、下平面悦级，四個側面前面加工完成。同以前的工藝安排不同辫航，使加工工藝較以前簡單斑渠。缸蓋變成一個長方體以后，使得缸蓋加工比以前容易漓惕。因為沒有凸輪軸軸承孔的加工榕诬，可以用專用的簡易加工中心機床，實現(xiàn)高速和柔性變化官孝。用裝配式凸輪軸以后努禽，凸輪的熱處理、裝配都在供貨廠家進行门俏，提供半成品給制造廠家丸匀，工藝如下：車主軸頸—主軸頸磨—粗、精磨凸輪—拋光—清洗危融。

(2)三個重要趨勢畏铆。國外的發(fā)動機廠在三個重要領域表現(xiàn)比較明顯，主要如下:

一是高速化吉殃。高速加工可以提高生產率辞居，縮短交貨時間。要實現(xiàn)高速加工蛋勺，主要步驟:①機床要能實現(xiàn)高速的主軸瓦灶。②HSK液壓夾頭，定位精度高抱完，同時剛性也較好贼陶。③大量采用涂層硬質合金刀具，金屬陶瓷巧娱、陶瓷碉怔、CBN、PCD刀具禁添。比如撮胧，在缸蓋線上大量采用高速加工中心二是硬質件加工庸伏。可以簡化工藝方法围娃、工藝環(huán)節(jié)技乡、節(jié)約成本、具有柔性桅蕊。例如聚灸，凸輪軸加工，德國在匈牙利的柴油發(fā)動機阅牛，過去在加工軸頸時朱鹤，用車削加磨削，現(xiàn)在改用CBN刀具一次完成秫痪，達到要求的表面粗糙度延杯，不要磨削，可減少大量投資叭舰。三是干式加工玫斋。優(yōu)點是可以滿足環(huán)保的要求，降低總成本忱当。例如缸體缸孔粗加工蚯涮，采用陶瓷刀片不加乳化液。目前國外很重視在干式加工采用噴霧——準干式加工卖陵。

(3)柔性化發(fā)動機制造業(yè)生產性柔性化是走向之一遭顶，在傳統(tǒng)的自動線局部工位用CNC或加工中心，來實現(xiàn)柔性加工的生產線叫柔性自動線FTL泪蔫，日本工廠使用較多棒旗，主要適合家族類的產品，從嚴格意義上來說撩荣，這還是自動線的設計概念铣揉。

用專用加工中心構成的柔性制造系統(tǒng)，主要用在缸蓋和缸體餐曹，從產量角度分析逛拱，可以達到，從傳統(tǒng)的FMS系統(tǒng)起步產量5萬件/年到傳統(tǒng)自動線的產量20萬件/年台猴。假如要規(guī)劃一條全柔性的適合大批量生產的柔性生產線橘券，以適合采購的不確定性，由于開發(fā)新品種而不斷更新設計卿吐，環(huán)保要求和生產要求等。在柔性生產線考慮這些因素可以使得年產量超過50萬件的投資更合理忘哼，在今后10年可以節(jié)省大概10～20億美元疏悯。

由于缸體需要較少的工件裝夾次數(shù)灸尾，而多為鑄件。材料和尺寸決定了采用自動線更經濟歉冷。目前采用混合生產線成為一種新趨勢汗势。工藝上將大余量切削在傳統(tǒng)自動線上完成，缸體前后端面和側面的加工乳后，用柔性生產單元锁熟。

(4)高效率從日本汽車制造業(yè)的情況來看，平均每五年切削效率要提高28%确奄，其中切削速度平均提高19%麸媒，進給量平均提高8%，而最近幾年切削效率提高的幅度在30%以上闪铸。目前制造發(fā)動機主要零件的生產節(jié)拍已經縮短到了30～40s胚览。比十幾年前縮短了50%。例如在灰鑄鐵材料缸體的銑削加工需五，用高速加工中心機床鹉动，切削速度可達到700～1500m/min。刀具采用CBN刀片宏邮。( auto1950 )在缸體泽示、缸蓋鋁合金材料銑削加工時，廣泛采用PCD刀具蜜氨，考慮到高速回轉時將會產生很大的離心力械筛，故刀體采用高強度鋁合金材料制作。凸輪軸和曲軸用CBN砂輪進行高速磨削记劝。曲軸和凸輪軸的孔加工变姨，為了提高效率，采用內冷的硬質合金鉆頭厌丑，代替過去的高速鋼鉆頭定欧。攻螺紋也采用硬質合金絲錐來提高速度，甚至曲軸攻螺紋也采用無切削絲錐怒竿。高速加工中心有一個趨勢采用熱裝式工具系統(tǒng)砍鸠。總之耕驰，在發(fā)動機制造業(yè)有一個明顯的走向京佃，采用高速加工提高效率。

(5)脹斷工藝應用較普遍自從連桿大頭孔切斷采用脹斷工藝以來言丧，大部分工廠都采用脹斷工藝崔狂。國內工廠應用此項技術還存在些問題，主要是工廢率和裝配時產生的連桿爆口。而國外工廠已很好掌握了此項工藝茶链，它們的工廢率0.8%臊瞬，裝配的爆口幾乎為零。問題是脹斷時支承塊的間隙控制颓之。

(6)在曲軸車拉的基礎上結合采用高速外銑近幾年银景，曲軸主軸頸和連桿頸的加工，一般都是采用車拉工藝來完成鹤梳。但連桿頸軸線不在一條中心線上诽粪，如三缸、六缸發(fā)動機岁九，加工就有一些麻煩君铁。目前，有一種加工工藝方案為：主軸頸用車拉攻柠，連桿頸用高速外銑球订。這樣加工連桿頸時更好柔性。

(7)曲軸平衡機新的改進是不平衡量校正采用極坐標優(yōu)化高速鉆削校正方法瑰钮。過去用的是高速鋼冒滩，新的方法是曲軸的鉆削采用整體硬質合金鉆頭。鉆頭心部有冷卻液孔浪谴。這種鉆頭能進行大進給量鉆削开睡。

(8)缸孔的激光珩磨。近年來表面激光造型珩磨加工正在漸漸使用苟耻，為了同時達到缸孔表面粗糙度和儲油性能篇恒，需要通過特殊的加工技術，也就是用激光造型珩磨才能達到加工要求凶杖，同時還不會影響缸孔表面的加工質量胁艰。采用激光珩磨后，汽車發(fā)動機可以降低油耗量智蝠，降低排放腾么，減少磨損。另外铭梯，目前柴油機廣泛用于轎車上靡隔，柴油發(fā)動機體積小，功率大巷同，缸體鑄造時加人了TiC谆纸，為了將缸孔表面的TiC沖掉，去除產生的毛刺豁箱，同時達到表面儲油量耻炕，開發(fā)了高壓液體珩磨法顺，工藝為:粗珩+精珩十高壓液體衍磨十拋光。

(9)曲軸磨床凸輪軸采用CBN砂輪高速磨削定邪，已經非常普遍瓤鬓。目前曲軸的加工也漸漸開始使用CBN砂輪加工。一般來講乏束，四缸曲軸只要是升程的變化，工藝路線還是過去的較好:主軸頸用多砂輪衔甲，連桿頸分別用雙砂輪糖埋。如果要加工四缸、五缸和六缸曲軸窃这，就要采用CBN單砂輪或雙砂輪磨曲軸瞳别，這樣柔性好，而且砂輪每修整一次杭攻，可加工600～800件祟敛。

組織機構和生產管理

(1)結構簡單發(fā)動機廠的組織結構相比以前，特別是在海外的工廠兆解，只是一個生產性的工廠馆铁。服務性的工作都交給專業(yè)部門負責。比如锅睛，刀具管理(Tool-Management)是20世紀90年代在美國企業(yè)提出的埠巨，開始于16年前的美國通用土星項目。當時的刀具管理主要是物流现拒，刀具比較簡單辣垒，沒有精加工刀具，后來漸漸完善發(fā)展成為一個完整的系統(tǒng)印蔬，甚至在新項目開始階段刀具管理就參與項目支持勋桶。90年代后期在德國和歐洲推行，雖然應用較少铅州，是一個有潛力的管理模式牛跷，從范圍來說，將會有越來越多的企業(yè)特別是汽車工業(yè)采用旱已。目前匈牙利的OPel工廠肌蛮，德國大眾在波蘭的工廠，美國通用在上海工廠都在進行刀具管理殿漆。減少了刃磨忍猛、倉庫管理、采購肾蕉、技術管理人員掐股，使得機構簡單。

(2)成本中心汽車工業(yè)日趨激烈的競爭中，降低產品的成本已成為各汽車廠競爭的重要策略扳九。把降低成本作為一個硬指標來推行尝鬓，是全球汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢。發(fā)動機廠也不例外玖瘸，把降低成本作為一個重要目標來實施秸讹。一般來說，各車間成立成本中心雅倒，主要指標是工廢璃诀、料廢、人員費用蔑匣、刀具輔料費用劣欢、設備折舊等。

(3)TPM和人員激勵發(fā)動機廠的設備都是比較復雜裁良、精度高凿将，有一定技術含量，新的生產線規(guī)劃完成以后价脾，重要的一項工作是TPM牧抵。首先，提出具體的實施方案彼棍，每條線都規(guī)定了負責人灭忠，加強點檢和專業(yè)點檢。針對具體的機床提出合適的解決方案座硕。不是做一些表面文章攘体，就是根據(jù)簡單清晰的思路，其次是腳踏實地執(zhí)行门痕。使用一些合適的人員办轮，而不是高學歷的員工，重點放在崗位上的培訓困喜。為了鼓勵員工枫欢，積極采用休假制度，整個生產線一年的休假計劃張貼在生產線裤能。將維修返引、操作工等組成小組，為了解決單調生產產生新的問題勿玖，一段時間以后進行崗位輪換隔每。

(4)質量管理任何發(fā)動機廠都將質量置于公司戰(zhàn)略的核心地位，質量管理乃是發(fā)展的最為重要的“內功”之一场比。質量方面的讓步絕非一種選擇贼酵，任何讓步都可能威脅企業(yè)的生存糙笛，只有那些致力于質量改善的公司，才能成功烛愧，才能獲利油宜。發(fā)動機廠提高質量的關鍵手段，確定質量目標怜姿，最高層的參與慎冤。采用零次品生產作為核心流程，加強質量過程控制沧卢。動員全體員工參與粪薛，由車間工人自己解決問題，成立Qc小組來改善質量搏恤。

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