進人21世紀以來，發動機制造業在産品、制造工藝、刀具、生(shēng)産管理方面都進行了一系列變化，與過去的發動機制造企(qǐ)業(yè)有(yǒu)很多不(bú)同。
在産品方面輕量化的趨勢比較明顯，缸體零件用鋁合金替代(dài)鑄鐵。缸蓋産品簡單化，不采用以(yǐ)前的頂置凸輪軸的形式，使得缸蓋加工更(gèng)加容易。工(gōng)藝上不斷優(yōu)化(huà)，曲(qǔ)軸除了車一車拉(lā)技術以外，還開發(fā)了新的高速(sù)外銑工藝，使得更加柔性。凸輪軸采用(yòng)套(tào)裝式的，而不是整體式，使得加工簡單，柔性好。連杆的脹斷工藝應(yīng)用的(de)企業越來越多，而(ér)且成熟。
高速化在發動機企業也表現的比較明顯，大(dà)量采用塗層硬(yìng)質合金刀具PCD和CBN，且切削速度大(dà)大提高。HSK夾頭使用也(yě)較普遍。采用複合型加工工藝和刀具、來節省設備投資和減少加工時(shí)間。如采用鑽銑螺紋一把刀，完成鑽孔、倒角、銑螺紋一次成形的多功能刀具。總之，在(zài)産品方面，在獲得滿意的性(xìng)能下，使得加工工藝簡單(dān)，盡量在鑄(zhù)造中(zhōng)解決一些加工，使(shǐ)得(dé)在機械加工時，加工(gōng)餘量少。
在工藝技術方面，采用新工藝，使得刀具和設備适應高速化和柔性化的(de)需要。在生産組織和管理方面也(yě)有很多不同的地方，企業的結構簡單，很多服務性(xìng)的部門(mén)，如油品、切削液、刀具和設備備件都由(yóu)專業公司來(lái)負責。人員通過(guò)小組以及輪崗的方式來(lái)激勵。物流和設備管理方面也是重(zhòng)點，發動機制(zhì)造企業TPM是很(hěn)重要的一環。在質量(liàng)方面，德國企業非常重(zhòng)視過程質(zhì)量(liàng)。
産品(pǐn)方面
（1）輕量化研究表明，一輛轎車的質量(liàng)若能減少10%，則其燃(rán)油經濟性可提高3%～4%，同時汽車的排放也會降低。為此，各國的汽車(chē)制造廠家為了使發(fā)動機輕量化、高速化(huà)、高功率化，并且有較高的耐久性，最好的辦法是使(shǐ)用鋁缸體。它的優點(diǎn)：①鋁的導熱性好，提高發動機(jī)的壓縮比，對提高功率(lǜ)也十(shí)分有利(lì)。②缸體和缸蓋的膨脹率相同，減少熱應力，同時提(tí)高缸體和缸蓋結合面的(de)剛性。③重量輕。
（2）缸(gāng)蓋結構缸蓋的結構(gòu)，一般是凸輪軸軸承孔一體的整體式鋁缸蓋，為了工藝加工(gōng)方便，将(jiāng)整體缸蓋一分為二或(huò)分成三個部分。凸輪(lún)軸不放置在缸蓋上，而(ér)裝在罩殼内。
（3）凸輪軸凸輪軸的作用就是控制(zhì)氣閥的開啟和關閉。第一個變化是，四氣門和五氣門的凸輪(lún)軸為了去重，采用輕量化中空凸輪軸。第(dì)二(èr)個變化，按(àn)常規而言，凸輪軸的毛坯一般是一根鑄件或鍛件，再進行粗加工、熱處理，最後磨削而成。而(ér)新的凸輪軸制造方法，就是用了裝配式(shì)毛坯件，将預制(zhì)凸(tū)輪(lún)和相關部件裝配到一(yī)根(gēn)鋼管上，焊接固定其軸向和角向位置，增加了柔性、缺(quē)點是成本高。
（4）平衡軸體(tǐ)(Ausgleiehswellenmodul)在三缸機中為了減(jiǎn)少震動，使得發動機運行更加平穩，産品(pǐn)中增加了一個平衡(héng)軸體。目前，VW集團用于PoLo的1.2L四氣門發動機裝有平(píng)衡軸體。由于這個(gè)零件能明顯平衡發動機震(zhèn)動，同時改善發動機運轉，将來(lái)ZL的四缸機配有平衡軸(zhóu)體(tǐ)。
工藝刀具方面
（1）産品(pǐn)變化引起工藝的變化有缸套(tào)的鋁(lǚ)缸體，國外有的工廠缸孔是(shì)先将表面有(yǒu)鋸齒形的缸套放好，然後進行澆鑄，鑄鐵部分離上平面2～4mm，為了(le)有利于缸(gāng)體上平面加工。鑄鐵缸套粗(cū)加(jiā)工在毛坯廠完成，留lmm餘量。在工藝安(ān)排時，缸孔、主軸承孔放在(zài)後面加工，而上、下平面，四個側面前面加工完成。同以前的工藝安排不同，使加工工藝較以前簡單。缸(gāng)蓋變成一個長方體(tǐ)以後，使得缸蓋加工比以前容(róng)易。因為沒有凸(tū)輪軸軸承孔的加工(gōng)，可以用專用的(de)簡易加工中心機床(chuáng)，實現高速和柔性變化。用裝配式凸(tū)輪軸以後，凸輪的熱處理、裝配都在供貨廠家進行，提供半成品給制造廠家，工藝如下：車主軸頸(jǐng)—主軸頸磨—粗、精(jīng)磨凸(tū)輪—抛光—清(qīng)洗。
（2）三個重要趨勢。國外的發動機廠在三(sān)個重要領域表現比較明顯，主要如下:
一(yī)是高(gāo)速化。高速加工可以提高生産率，縮(suō)短交貨時間。要實現高速加工，主要步驟:①機床(chuáng)要能實現高速(sù)的主軸。②HSK液壓夾頭，定位精度高(gāo)，同時剛性也較(jiào)好。③大量(liàng)采用塗(tú)層硬質合金刀具，金(jīn)屬陶瓷、陶(táo)瓷(cí)、CBN、PCD刀具。比如，在缸蓋線上大量(liàng)采用(yòng)高速加工中心二是硬質件加工。可以簡化工藝方法、工(gōng)藝環節、節約成本、具有柔性。例如，凸輪軸加工，德國(guó)在匈牙利的柴油發動機，過去(qù)在加工軸頸時，用車(chē)削加磨削，現在改用CBN刀具一次(cì)完(wán)成，達到要求的表面粗糙度，不要磨削，可減少大量投資(zī)。三是幹式(shì)加工。優點是可以(yǐ)滿足環保的要求，降低總成本。例如缸體缸孔粗加工，采(cǎi)用陶瓷刀片不加乳化液。目前國外很重視在幹式(shì)加工采用噴霧——準幹(gàn)式加工。
（3）柔性化發動機制造業生産性柔性化是走向之一，在傳統的(de)自動線局部工位用CNC或加工中心，來實現柔性加工的(de)生産線叫柔性自(zì)動線FTL，日本工廠使(shǐ)用較多，主要适合家族類的産品，從(cóng)嚴格意義上來說，這還是自動線的設計概念。
用專用加工中心構(gòu)成的(de)柔性制造系統，主要用在缸(gāng)蓋(gài)和缸體(tǐ)，從産量角度分析，可以達到，從傳統的FMS系統起(qǐ)步産量5萬件/年到傳統(tǒng)自動線的産量20萬件/年。假如要規劃(huà)一條全柔性的适合大批量生産(chǎn)的(de)柔性生産線，以适(shì)合采購的不(bú)确定性，由于開發新品種而不斷更新設計，環保要求和生(shēng)産要求等。在柔性(xìng)生産(chǎn)線(xiàn)考慮這些因素可以使得年産量超過50萬件(jiàn)的投資更合理，在今後10年可以節省大(dà)概10～20億美元。
由于缸體需要較少的工件(jiàn)裝夾次數，而(ér)多為鑄件。材料和尺寸決定了采用自動線更經濟。目前(qián)采用混(hùn)合生産線成為一種新趨(qū)勢(shì)。工藝上(shàng)将大餘(yú)量切削(xuē)在傳統自(zì)動線上完(wán)成，缸(gāng)體前(qián)後端面和側面的(de)加工，用柔性生産(chǎn)單元(yuán)。
（4）高效率從日本汽車制造業的(de)情況來看，平均(jun1)每五年切(qiē)削效率要提高28%，其中切削速度平均提高19%，進給量平均提高8%，而(ér)最近幾年切削(xuē)效率(lǜ)提高的(de)幅度在30%以上(shàng)。目前制造發動(dòng)機主(zhǔ)要零件的生産節拍已(yǐ)經(jīng)縮(suō)短(duǎn)到了30～40s。比十幾年前(qián)縮短了(le)50%。例如在灰(huī)鑄鐵材料缸體的(de)銑削加工，用(yòng)高速加工中心機床，切削速度可達到700～1500m/min。刀具采用CBN刀片。（ auto1950 ）在缸體、缸蓋(gài)鋁合(hé)金材料銑削加工時，廣泛采用(yòng)PCD刀具，考慮到(dào)高速回轉時将(jiāng)會(huì)産生(shēng)很大的離(lí)心力，故刀體采(cǎi)用高強度(dù)鋁合金材料制作。凸輪軸和曲軸(zhóu)用CBN砂輪進行高速磨削(xuē)。曲軸(zhóu)和凸輪軸(zhóu)的孔加工(gōng)，為了提高效(xiào)率，采用内冷的硬質合(hé)金鑽頭，代替過去的高速鋼鑽頭。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(cǎi)用無切削絲錐。高速加工中心有一個趨勢采用熱裝式工具系統。總之，在發動(dòng)機制造業有(yǒu)一個(gè)明顯的走向，采用高速加工提高效率。
（5）脹斷工藝應用較普遍自從連杆大頭孔(kǒng)切斷(duàn)采用脹斷(duàn)工藝以來，大部分工廠都采用脹斷工(gōng)藝。國内(nèi)工廠應用此項(xiàng)技術還存在些問題，主(zhǔ)要是工廢率和裝配時産生的連杆爆口。而國外工廠已很好掌握了(le)此項(xiàng)工藝，它們(men)的工廢率0.8%，裝配的爆口(kǒu)幾乎為零。問題是(shì)脹斷時(shí)支承塊的間隙控制。
（6）在曲軸(zhóu)車拉(lā)的基礎上結合(hé)采(cǎi)用(yòng)高速外銑近幾年，曲軸主軸頸和連杆頸的加(jiā)工，一(yī)般都是采用車拉工藝來(lái)完(wán)成(chéng)。但連杆(gǎn)頸軸線不在(zài)一條中心線上，如三缸、六缸發動機，加工就有一些麻煩。目前，有一種加工工(gōng)藝方案為(wéi)：主軸頸用車拉(lā)，連杆頸用高速外銑。這樣加工連杆頸時更好柔性。
（7）曲軸平衡機新的(de)改進是(shì)不平衡量校正采用(yòng)極坐标優化高速鑽削校正方(fāng)法。過去用的是高速鋼，新的方法是曲軸(zhóu)的鑽削采用(yòng)整(zhěng)體硬質合金鑽(zuàn)頭。鑽頭心部有冷卻液孔。這種(zhǒng)鑽頭(tóu)能進行大進給量(liàng)鑽削。
（8）缸(gāng)孔的激光珩磨。近年來表面激(jī)光造型珩(héng)磨加(jiā)工正在漸漸使用，為了同時達到缸(gāng)孔表面粗糙度和(hé)儲油性能，需要通(tōng)過特殊(shū)的加(jiā)工技術，也就是用激光(guāng)造型珩磨才能達到加工要求，同時(shí)還不會影(yǐng)響缸孔表(biǎo)面的加工質量。采用激光珩磨後，汽車發動機可以(yǐ)降低(dī)油耗量，降(jiàng)低(dī)排放，減少磨損。另外，目前柴油機(jī)廣泛用于轎車上，柴油發(fā)動機體積小，功率大，缸體鑄造時加人了TiC，為了将缸孔表面的TiC沖掉，去(qù)除産生的毛刺，同時達到表面儲油量，開發了高壓液(yè)體珩磨，工藝為(wéi):粗珩+精珩十高壓液體衍磨十抛光(guāng)。
(9)曲軸磨床凸輪軸采用CBN砂輪高速磨(mó)削，已經非常普遍。目前曲軸的加工(gōng)也漸漸開始使用(yòng)CBN砂輪加工。一(yī)般來講，四缸曲軸隻(zhī)要是升程的變化，工藝路線還是過去的(de)較好:主軸頸(jǐng)用多砂輪，連杆頸分别(bié)用雙(shuāng)砂輪。如果要加工四缸、五缸和六缸曲軸，就要(yào)采用CBN單砂輪或雙砂輪磨曲軸，這樣(yàng)柔性好，而且砂輪每(měi)修整一次，可加工600～800件。
組織機構和生産管理
（1）結構簡(jiǎn)單發動機廠的組織結構相比以前，特别是在海外(wài)的工廠，隻是一個生(shēng)産性的工廠。服務性的工作都交給專業部門負責。比如，刀具管(guǎn)理(Tool-Management)是(shì)20世紀90年(nián)代在美(měi)國企業提出的，開(kāi)始于16年前的美國通用土星項(xiàng)目。當時(shí)的刀具管理(lǐ)主要是物流，刀(dāo)具比較簡單，沒有精加工刀(dāo)具，後來漸漸完善發展成為(wéi)一個完整的系統，甚至在新項目開始階段刀具管理就(jiù)參與(yǔ)項目支持。90年代後期在德國和(hé)歐洲推行，雖然應用較少，是一個有潛力(lì)的管理模(mó)式，從範圍來說，将會有越來越多的企業特别是汽車工業采(cǎi)用。目(mù)前匈(xiōng)牙利的OPel工廠，德國大(dà)衆在波蘭的工廠，美國通用在上海工廠(chǎng)都在進行刀具管理。減少了刃磨、倉庫管理、采購、技術管理人(rén)員，使得機構簡單。
（2）成本中心汽(qì)車工業日趨激(jī)烈的競争中，降低産品的成本已成為各汽車廠競争的(de)重要策略(luè)。把降低成(chéng)本作為一個硬指标來推行，是全球汽車工業發展的趨勢。發動機廠也(yě)不例外，把降低成本作為一個重要(yào)目标(biāo)來實施。一般來說，各車間成立成本中心，主要指标是工廢、料廢、人員費用、刀具輔料費用、設備折舊等。
（3）TPM和人員激勵發(fā)動機廠的設備(bèi)都是比較(jiào)複雜、精度高，有一定技術含量，新的生産線(xiàn)規劃完成以後，重要的一項工作是TPM。首先，提出(chū)具體的實施方案，每條線都規定了負責人(rén)，加強點檢和專業點檢。針對具體的(de)機床提出合适(shì)的解決方案。不是做(zuò)一些表面文章，就是根據簡單清晰的思路，其次是腳踏實地(dì)執行。使用(yòng)一些合适的人員，而不是高學曆的(de)員工，重點放(fàng)在崗位上的培訓。為了鼓勵員工(gōng)，積極采(cǎi)用休假制度，整個生産線一年的休假計劃張(zhāng)貼在生(shēng)産線。将維修、操作工等組成小組，為了(le)解決單(dān)調生産産生新的問題，一段時間以後進行崗位輪換。
（4）質量(liàng)管(guǎn)理任何發動機廠都将質量置于公司戰略的(de)核心地位，質量管(guǎn)理乃是發展的最為重要的“内功”之一。質量(liàng)方面的讓步絕非一種選擇，任何讓步都可能威脅企業的生存，隻有那些緻力于質量改善的公司(sī)，才(cái)能成功，才能獲利。發動(dòng)機廠提高質量的關鍵手段，确定質量目标(biāo)，最高層的參與。采用零次品生産作為核心流(liú)程，加強(qiáng)質量過程控制。動員全體員工參與，由車間工人自己解決問(wèn)題，成立Qc小組來改善質量。
