進人(rén)21世紀以(yǐ)來，發(fā)動機制造(zào)業在産品、制造(zào)工藝(yì)、刀具、生産(chǎn)管理方面(miàn)都進(jìn)行了一系列變(biàn)化，與(yǔ)過去的發(fā)動(dòng)機制造企業(yè)有很(hěn)多不(bú)同(tóng)。
在産品方面輕量(liàng)化的趨(qū)勢(shì)比較明顯，缸體零件(jiàn)用(yòng)鋁(lǚ)合金替代鑄鐵(tiě)。缸蓋(gài)産(chǎn)品(pǐn)簡單化，不(bú)采用(yòng)以前(qián)的頂置凸(tū)輪軸的形式，使(shǐ)得缸(gāng)蓋加工更(gèng)加容易。工藝上(shàng)不斷優化，曲軸(zhóu)除了車一車拉(lā)技術(shù)以外(wài)，還開(kāi)發了新的高速(sù)外銑工藝，使(shǐ)得(dé)更加柔(róu)性。凸輪(lún)軸采(cǎi)用套(tào)裝式的，而不是整體(tǐ)式，使得(dé)加工簡(jiǎn)單，柔性好。連杆的脹斷工(gōng)藝應用的(de)企業越來(lái)越多(duō)，而且成熟(shú)。
高速化在(zài)發動(dòng)機企業也表(biǎo)現的比(bǐ)較明(míng)顯，大量采用(yòng)塗層硬(yìng)質合金刀(dāo)具pcd和(hé)cbn，且切削速(sù)度大(dà)大提高(gāo)。hsk夾(jiá)頭使(shǐ)用也較普(pǔ)遍。采用複合(hé)型(xíng)加工(gōng)工藝和刀具、來節(jiē)省設(shè)備投資(zī)和減少加工(gōng)時(shí)間。如采用(yòng)鑽銑(xǐ)螺紋一把刀，完成鑽(zuàn)孔、倒(dǎo)角、銑螺(luó)紋(wén)一次(cì)成形(xíng)的多功能刀具(jù)。總之，在産(chǎn)品方面，在獲得(dé)滿意(yì)的性(xìng)能下，使得(dé)加工工藝簡單(dān)，盡量在鑄造中(zhōng)解決一些(xiē)加工(gōng)，使得在機械加(jiā)工時，加工餘量(liàng)少。
在(zài)工藝(yì)技術(shù)方面，采(cǎi)用新工藝，使(shǐ)得刀(dāo)具和(hé)設備(bèi)适(shì)應高速(sù)化和柔性化的需要(yào)。在生(shēng)産組(zǔ)織和(hé)管理方(fāng)面也有很多(duō)不同(tóng)的地方，企業的(de)結構簡單(dān)，很多(duō)服(fú)務(wù)性的部門(mén)，如油品、切削液、刀具(jù)和設備備(bèi)件都由(yóu)專(zhuān)業公(gōng)司來負責。人員通過(guò)小(xiǎo)組以及(jí)輪崗(gǎng)的方式來(lái)激勵。物流和設(shè)備管(guǎn)理(lǐ)方面也(yě)是重點(diǎn)，發動機制造企業tpm是很(hěn)重要的一環。在質量(liàng)方面，德國(guó)企業非常重視(shì)過程質量(liàng)。
産品(pǐn)方(fāng)面(miàn)
（1）輕量(liàng)化研(yán)究表(biǎo)明，一輛(liàng)轎(jiào)車的(de)質(zhì)量(liàng)若能(néng)減少(shǎo)10%，則(zé)其燃油(yóu)經濟性可提高3%～4%，同(tóng)時汽車(chē)的排(pái)放也會降低。為此，各(gè)國的汽車(chē)制造廠(chǎng)家為了使發(fā)動機輕量(liàng)化、高速化、高功(gōng)率化，并且有較(jiào)高的(de)耐久(jiǔ)性，最(zuì)好的辦法是使(shǐ)用鋁(lǚ)缸體。它的優(yōu)點：①鋁的導熱(rè)性好(hǎo)，提高(gāo)發動機的(de)壓縮比，對(duì)提高功率也十分有(yǒu)利。②缸體和缸蓋的(de)膨脹率(lǜ)相同，減(jiǎn)少熱應力，同時提(tí)高缸(gāng)體和缸(gāng)蓋結合(hé)面的(de)剛性(xìng)。③重量輕。
（2）缸(gāng)蓋結構缸(gāng)蓋的結構，一般(bān)是凸輪軸(zhóu)軸承(chéng)孔一體的(de)整體(tǐ)式鋁(lǚ)缸蓋，為了(le)工藝加工方便(biàn)，将整體(tǐ)缸蓋一(yī)分為二或分成(chéng)三個部分(fèn)。凸輪(lún)軸不放置在缸(gāng)蓋上(shàng)，而裝在罩(zhào)殼内。
（3）凸輪軸凸(tū)輪軸(zhóu)的作(zuò)用就(jiù)是控制氣閥的(de)開啟(qǐ)和(hé)關閉。第(dì)一個變化是，四(sì)氣門(mén)和五(wǔ)氣門(mén)的凸輪軸為了(le)去重，采(cǎi)用輕量化中空凸輪軸(zhóu)。第二(èr)個變化，按(àn)常規而言(yán)，凸(tū)輪軸的(de)毛坯(pī)一般(bān)是一(yī)根鑄件或(huò)鍛件(jiàn)，再進行粗(cū)加工、熱處(chù)理，最(zuì)後磨(mó)削而成(chéng)。而(ér)新的(de)凸輪(lún)軸制造方(fāng)法(fǎ)，就是用(yòng)了裝(zhuāng)配式毛坯(pī)件(jiàn)，将(jiāng)預制(zhì)凸輪(lún)和相關部(bù)件裝配到(dào)一根鋼管(guǎn)上，焊(hàn)接固定其軸向和(hé)角向位置(zhì)，增加了柔性(xìng)、缺點是成本高(gāo)。
（4）平衡軸體(ausgleiehswellenmodul)在三缸機中(zhōng)為了減(jiǎn)少震動，使得發(fā)動機(jī)運行更加(jiā)平穩，産品(pǐn)中增(zēng)加了一個平衡(héng)軸體。目前，vw集團(tuán)用于polo的1.2l四氣門(mén)發(fā)動(dòng)機裝有平衡軸體。由于(yú)這(zhè)個零件能明顯(xiǎn)平衡發動機震(zhèn)動，同時(shí)改善發動機運轉，将來(lái)zl的四缸(gāng)機配有(yǒu)平衡(héng)軸體。
工藝(yì)刀具方面
（1）産品變化引起工藝(yì)的變化有缸套(tào)的鋁缸體(tǐ)，國外(wài)有的(de)工廠(chǎng)缸孔(kǒng)是先(xiān)将(jiāng)表面有(yǒu)鋸齒形(xíng)的缸套(tào)放好，然後進行(háng)澆鑄，鑄鐵部分離上平面2～4mm，為了(le)有利于缸體上(shàng)平面加工。鑄鐵缸套粗加工在(zài)毛坯(pī)廠完成(chéng)，留(liú)lmm餘量。在(zài)工藝安(ān)排時(shí)，缸孔、主軸(zhóu)承孔放在後面加工(gōng)，而上、下平(píng)面，四個側(cè)面前(qián)面加(jiā)工(gōng)完成。同(tóng)以前的工藝安(ān)排不同(tóng)，使加工(gōng)工藝較以(yǐ)前簡單。缸蓋變(biàn)成一(yī)個長方體(tǐ)以後，使得缸蓋加工(gōng)比以(yǐ)前容易。因(yīn)為沒有凸輪軸(zhóu)軸承孔的加(jiā)工，可以用(yòng)專(zhuān)用的簡易加(jiā)工中心(xīn)機床，實現(xiàn)高速(sù)和柔性變(biàn)化。用(yòng)裝配式凸(tū)輪軸(zhóu)以後(hòu)，凸輪(lún)的熱(rè)處理、裝配(pèi)都在供貨(huò)廠家進行(háng)，提供半成(chéng)品給(gěi)制造(zào)廠家(jiā)，工藝如下：車主(zhǔ)軸頸(jǐng)—主軸頸磨—粗、精磨凸輪—抛光—清洗。
（2）三個重要趨(qū)勢。國(guó)外(wài)的發動機廠在三(sān)個重(zhòng)要領(lǐng)域(yù)表現比(bǐ)較明(míng)顯，主(zhǔ)要如(rú)下:
一是高速化(huà)。高速(sù)加(jiā)工可(kě)以提高(gāo)生(shēng)産(chǎn)率，縮短交貨時(shí)間。要(yào)實現(xiàn)高速加工(gōng)，主要步驟:①機床(chuáng)要能實(shí)現高速(sù)的主軸。②hsk液壓夾(jiá)頭，定(dìng)位(wèi)精度高(gāo)，同時剛性(xìng)也較(jiào)好。③大量采用塗(tú)層硬質合(hé)金刀具，金屬陶瓷、陶(táo)瓷、cbn、pcd刀具。比如，在(zài)缸蓋(gài)線上大量(liàng)采用高速(sù)加工(gōng)中心(xīn)二是硬質(zhì)件加工。可(kě)以簡化工(gōng)藝方法、工(gōng)藝環(huán)節、節(jiē)約成(chéng)本、具有(yǒu)柔性。例(lì)如，凸輪軸加工，德國(guó)在匈牙利的柴(chái)油(yóu)發(fā)動機(jī)，過去(qù)在加工軸(zhóu)頸時，用車削加磨削，現在改用(yòng)cbn刀具一次(cì)完成(chéng)，達到要求的表面粗糙度，不要磨削，可(kě)減少大(dà)量投資。三是幹式加工(gōng)。優點是(shì)可以滿足(zú)環保的要(yào)求，降低總(zǒng)成本。例如缸體(tǐ)缸孔(kǒng)粗(cū)加工，采(cǎi)用陶瓷刀片不(bú)加乳化液(yè)。目前(qián)國外很(hěn)重(zhòng)視在(zài)幹式(shì)加工采用(yòng)噴霧——準幹(gàn)式加工。
（3）柔性化發動(dòng)機制造業生産(chǎn)性柔性化是走(zǒu)向之一，在傳統的自動線局部(bù)工位用cnc或(huò)加工(gōng)中心(xīn)，來實(shí)現柔(róu)性加工的(de)生産線叫(jiào)柔性自動(dòng)線ftl，日(rì)本工廠使(shǐ)用較多，主要适(shì)合家族(zú)類的産(chǎn)品，從(cóng)嚴格(gé)意義(yì)上(shàng)來說(shuō)，這(zhè)還是自動線的設計(jì)概念。
用(yòng)專用加工中心(xīn)構(gòu)成的(de)柔性(xìng)制(zhì)造系統(tǒng)，主(zhǔ)要(yào)用(yòng)在缸蓋(gài)和缸體，從(cóng)産(chǎn)量(liàng)角度分(fèn)析，可以(yǐ)達到，從傳統的(de)fms系統起步産量(liàng)5萬(wàn)件/年(nián)到傳統自動線的(de)産量20萬件/年。假如要規劃一(yī)條全柔(róu)性的(de)适合大批量(liàng)生産的柔性(xìng)生産線，以适合(hé)采購的不(bú)确定(dìng)性，由(yóu)于(yú)開(kāi)發新(xīn)品種而不斷更(gèng)新設計，環保要(yào)求和生産要求(qiú)等。在柔(róu)性生産(chǎn)線考(kǎo)慮這些因(yīn)素可(kě)以使得年産(chǎn)量超過50萬件(jiàn)的投資更合(hé)理(lǐ)，在今後10年(nián)可以(yǐ)節省大概10～20億美元。
由(yóu)于缸體需(xū)要較(jiào)少的(de)工件(jiàn)裝夾次(cì)數，而(ér)多(duō)為鑄(zhù)件。材(cái)料和(hé)尺寸決(jué)定了采(cǎi)用自動線更經(jīng)濟。目(mù)前采用混(hùn)合生産線(xiàn)成為(wéi)一種新趨(qū)勢。工藝上将大餘量切削(xuē)在傳統自(zì)動線(xiàn)上完(wán)成，缸(gāng)體前後(hòu)端面(miàn)和(hé)側面的加(jiā)工，用(yòng)柔性生産單元(yuán)。
（4）高效率從日本汽車(chē)制造業的(de)情況來看(kàn)，平均每五(wǔ)年切削效(xiào)率要提高(gāo)28%，其中切削(xuē)速度平均(jun1)提高19%，進給量平均提(tí)高8%，而最近(jìn)幾年切削(xuē)效率提高(gāo)的(de)幅(fú)度在(zài)30%以上。目前(qián)制造發動(dòng)機(jī)主(zhǔ)要零(líng)件的生産節拍已經(jīng)縮短到了(le)30～40s。比十(shí)幾(jǐ)年前縮短了(le)50%。例如在灰(huī)鑄鐵材料缸體(tǐ)的銑削加工，用(yòng)高速加(jiā)工(gōng)中心機床，切(qiē)削速度(dù)可達到700～1500m/min。刀具采(cǎi)用cbn刀片。（ auto1950 ）在缸體(tǐ)、缸蓋鋁(lǚ)合(hé)金材(cái)料銑(xǐ)削加(jiā)工時(shí)，廣泛采用pcd刀具，考慮到高速回(huí)轉(zhuǎn)時将(jiāng)會産生(shēng)很大的離心力(lì)，故刀體采(cǎi)用高(gāo)強度鋁合金材(cái)料制作(zuò)。凸輪軸(zhóu)和曲軸用(yòng)cbn砂輪(lún)進行高速磨削(xuē)。曲軸(zhóu)和凸輪軸(zhóu)的孔(kǒng)加工(gōng)，為了提高效率，采用(yòng)内冷的硬(yìng)質合(hé)金鑽(zuàn)頭(tóu)，代替(tì)過(guò)去的高速鋼鑽頭。攻螺紋也采(cǎi)用硬質合金絲(sī)錐(zhuī)來提高速度(dù)，甚至曲(qǔ)軸(zhóu)攻螺(luó)紋也采用無切(qiē)削絲錐。高速加(jiā)工中心有(yǒu)一個(gè)趨勢(shì)采用熱裝(zhuāng)式工(gōng)具系(xì)統。總(zǒng)之，在發動(dòng)機制(zhì)造業(yè)有一個明(míng)顯的走(zǒu)向，采用高速加工提高(gāo)效率。
（5）脹斷工藝(yì)應用(yòng)較普遍自(zì)從連杆大(dà)頭孔切斷采用脹斷工藝以(yǐ)來，大部(bù)分工(gōng)廠都采用(yòng)脹斷(duàn)工藝(yì)。國内工廠應(yīng)用(yòng)此項(xiàng)技術還存在些(xiē)問題(tí)，主要是工(gōng)廢率(lǜ)和裝配(pèi)時(shí)産生(shēng)的連杆爆(bào)口。而國(guó)外工廠(chǎng)已很好掌握了(le)此(cǐ)項(xiàng)工藝，它們(men)的工廢(fèi)率0.8%，裝(zhuāng)配(pèi)的爆口幾(jǐ)乎為(wéi)零。問題(tí)是脹斷(duàn)時支承塊的間隙控制。
（6）在曲軸(zhóu)車拉的基(jī)礎上結合采用(yòng)高速(sù)外銑近幾年，曲(qǔ)軸主(zhǔ)軸頸和連(lián)杆頸的加工，一(yī)般都是采用(yòng)車(chē)拉工藝(yì)來(lái)完成。但連杆(gǎn)頸軸線(xiàn)不在一條中心線上，如三缸、六(liù)缸發(fā)動機(jī)，加(jiā)工就有一些(xiē)麻煩(fán)。目前，有一(yī)種加工工(gōng)藝方(fāng)案為(wéi)：主(zhǔ)軸頸用車拉(lā)，連杆頸用高速外銑。這(zhè)樣加工(gōng)連杆頸(jǐng)時更好(hǎo)柔性。
（7）曲軸平衡機(jī)新(xīn)的改進是(shì)不平(píng)衡(héng)量(liàng)校(xiào)正(zhèng)采用極坐标優化高速鑽(zuàn)削校(xiào)正方(fāng)法。過(guò)去用(yòng)的(de)是高速(sù)鋼，新的方法是曲軸(zhóu)的鑽削采用整(zhěng)體硬(yìng)質合金鑽(zuàn)頭。鑽(zuàn)頭心部有冷卻(què)液孔。這種(zhǒng)鑽頭能(néng)進(jìn)行大進給量鑽削。
（8）缸(gāng)孔的激光珩磨(mó)。近年(nián)來表面激(jī)光造型珩磨加(jiā)工正在漸漸使(shǐ)用，為了同時達(dá)到缸(gāng)孔表面粗(cū)糙度和儲油性能，需要通過特(tè)殊的加工(gōng)技術(shù)，也就是(shì)用(yòng)激光(guāng)造型珩磨(mó)才能(néng)達到(dào)加(jiā)工要求(qiú)，同時還不會影(yǐng)響缸(gāng)孔表面的(de)加工質量(liàng)。采用(yòng)激光珩磨後，汽(qì)車發動機(jī)可以降低油(yóu)耗量，降(jiàng)低排(pái)放，減(jiǎn)少磨損。另外(wài)，目前柴油機(jī)廣泛(fàn)用于轎車(chē)上，柴(chái)油發(fā)動機體積小，功(gōng)率大(dà)，缸(gāng)體鑄造時加人了(le)tic，為了将缸孔表(biǎo)面的(de)tic沖掉，去除産生的毛刺，同時達(dá)到表面(miàn)儲油量(liàng)，開發(fā)了高壓液(yè)體珩(héng)磨(mó)，工藝為:粗珩(héng)+精珩十高壓液(yè)體衍磨十(shí)抛光(guāng)。
(9)曲軸(zhóu)磨床(chuáng)凸輪軸采(cǎi)用cbn砂輪高速(sù)磨削，已(yǐ)經非常普遍。目(mù)前曲軸(zhóu)的加工(gōng)也漸(jiàn)漸開始使用cbn砂(shā)輪(lún)加(jiā)工。一(yī)般來講(jiǎng)，四缸曲軸隻(zhī)要是升程的變化(huà)，工藝路(lù)線還(hái)是過去的(de)較好:主(zhǔ)軸(zhóu)頸用(yòng)多砂輪，連杆頸(jǐng)分别(bié)用雙(shuāng)砂輪。如(rú)果(guǒ)要加(jiā)工四(sì)缸、五缸和六缸(gāng)曲軸，就要采用(yòng)cbn單砂輪或雙砂(shā)輪磨(mó)曲軸，這樣(yàng)柔性好，而(ér)且砂(shā)輪每(měi)修整(zhěng)一次(cì)，可加工(gōng)600～800件(jiàn)。
組織(zhī)機構(gòu)和(hé)生産管(guǎn)理
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單發(fā)動機廠(chǎng)的(de)組織(zhī)結構(gòu)相比以前(qián)，特别是在海外(wài)的工廠，隻(zhī)是一(yī)個生(shēng)産性的工(gōng)廠。服務性的工(gōng)作都交給專業(yè)部門負(fù)責。比如(rú)，刀具管(guǎn)理(lǐ)(tool-management)是20世(shì)紀90年代在美國企(qǐ)業(yè)提出的，開(kāi)始于16年前(qián)的美國通用土星項(xiàng)目。當時的刀具管理(lǐ)主要是物(wù)流(liú)，刀具比較簡(jiǎn)單，沒有(yǒu)精加工(gōng)刀具，後來漸漸(jiàn)完善發展成為(wéi)一個完整(zhěng)的系(xì)統，甚(shèn)至在新項(xiàng)目開始階段(duàn)刀(dāo)具管理就參與(yǔ)項目支(zhī)持(chí)。90年代(dài)後期在德國和(hé)歐洲推行，雖然(rán)應用較少，是一個有潛力(lì)的管理模(mó)式(shì)，從範圍(wéi)來說，将(jiāng)會有越來越多(duō)的企業(yè)特别是汽車工業采用。目前匈(xiōng)牙利的(de)opel工廠，德國大衆在波蘭(lán)的(de)工廠，美國通(tōng)用在(zài)上海工廠(chǎng)都在(zài)進行刀具(jù)管理(lǐ)。減少(shǎo)了刃(rèn)磨、倉庫管理、采購、技術管(guǎn)理人(rén)員，使得(dé)機構簡(jiǎn)單。
（2）成(chéng)本中(zhōng)心汽(qì)車工業(yè)日趨激(jī)烈的競(jìng)争中，降(jiàng)低産品(pǐn)的(de)成本(běn)已成為各汽車(chē)廠競争的重要(yào)策略(luè)。把降(jiàng)低成(chéng)本作(zuò)為一(yī)個硬(yìng)指标(biāo)來推行，是(shì)全球(qiú)汽(qì)車(chē)工業發展的(de)趨勢。發(fā)動機廠也不例(lì)外，把降低成本(běn)作(zuò)為一個(gè)重要目标來實施。一(yī)般來說(shuō)，各(gè)車間(jiān)成立(lì)成(chéng)本(běn)中心(xīn)，主要(yào)指标是工(gōng)廢、料廢、人員費(fèi)用、刀具輔料費用、設(shè)備(bèi)折舊等(děng)。
（3）tpm和人(rén)員激(jī)勵發(fā)動機(jī)廠的(de)設備(bèi)都是比較(jiào)複雜(zá)、精度高，有一定(dìng)技術含量(liàng)，新的生産(chǎn)線(xiàn)規劃完(wán)成以(yǐ)後，重要的一項(xiàng)工作是tpm。首(shǒu)先，提(tí)出(chū)具(jù)體的實施(shī)方案(àn)，每條(tiáo)線都規定(dìng)了負責人，加強點檢(jiǎn)和專業(yè)點(diǎn)檢。針(zhēn)對具體的機床(chuáng)提出合适(shì)的解(jiě)決方案(àn)。不(bú)是做(zuò)一些表面(miàn)文章(zhāng)，就是根據簡單(dān)清晰的思(sī)路，其次是(shì)腳踏實地(dì)執行。使用一些(xiē)合适(shì)的(de)人員，而(ér)不是高(gāo)學(xué)曆的(de)員工(gōng)，重(zhòng)點放在(zài)崗位上的(de)培訓。為了(le)鼓(gǔ)勵員工(gōng)，積極(jí)采用休假制度，整個生産(chǎn)線一年的休假計劃(huà)張(zhāng)貼(tiē)在生(shēng)産線。将維(wéi)修、操(cāo)作工(gōng)等組(zǔ)成小(xiǎo)組(zǔ)，為了(le)解決單(dān)調生(shēng)産産(chǎn)生(shēng)新(xīn)的問題，一(yī)段時間以後進行崗位輪換。
（4）質量管理(lǐ)任何發動機(jī)廠都(dōu)将質量置(zhì)于公司戰略的(de)核心地位(wèi)，質量管理(lǐ)乃是(shì)發展的最為重要的(de)“内功”之一。質量(liàng)方面的讓步絕(jué)非一種選擇，任(rèn)何讓(ràng)步都(dōu)可能(néng)威脅企業的生(shēng)存，隻有那(nà)些(xiē)緻力于(yú)質量改善(shàn)的公司(sī)，才(cái)能成功，才能獲利。發(fā)動機廠提高質(zhì)量的(de)關(guān)鍵手(shǒu)段(duàn)，确定質量(liàng)目标(biāo)，最高層的參與(yǔ)。采用(yòng)零(líng)次(cì)品生(shēng)産作為核心流(liú)程，加強質量過(guò)程控(kòng)制。動員全(quán)體員(yuán)工(gōng)參(cān)與，由(yóu)車間工人自己(jǐ)解決問(wèn)題(tí)，成立(lì)qc小組來改善質量。
