發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝和生產(chǎn)管理等方面都進(jìn)行了一系列的變革，發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械加工制造，而是集機(jī)械、電子、信息、材料、激光和管理等學(xué)科新興技術(shù)于一體的新興工業(yè)。發(fā)動(dòng)機(jī)零部件及其設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活已成為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的唯一途徑，在此，我們僅從設(shè)計(jì)技術(shù)、生產(chǎn)工藝和加工裝備等方面作一些探討。
1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)
現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件的設(shè)計(jì)主要圍繞產(chǎn)品輕量化和加工簡(jiǎn)單化進(jìn)行。比如，為了減輕重量，缸體零件大多采用鋁合金材料替代鑄鐵材料，寶馬公司甚至采用鋁續(xù)合金材料進(jìn)一步減輕重量，即用鋁合金制作缸套和水套，用錢(qián)合金制造缸體泊道和結(jié)合面等，這種內(nèi)鋁外族的復(fù)合缸體，集鋁與縷的優(yōu)點(diǎn)于一體，既有鋁的高抗腐蝕性能又有縷的減重效果。另外，為了減輕重量，并且使生產(chǎn)柔性化，凸輪軸設(shè)計(jì)成裝配式凸輪軸，這種凸輪袖是將凸輪和軸分開(kāi)制造，凸輪采用碳鋼或粉末冶金，軸則采用冷拔薄壁無(wú)縫鋼管，然后通過(guò)焊接的方法或者燒結(jié)的方法，或者機(jī)械的方法將凸輪和軸牢固地連接在一起，裝配式凸輪軸不僅材料利用合理、重量輕，而且加工簡(jiǎn)單、生產(chǎn)柔性好。
發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)在設(shè)計(jì)手段上也有著明顯的跨越，已從而為平面設(shè)計(jì)發(fā)展成三維空間設(shè)計(jì)，Pro/E，UG等軟件的使用日益普及，寶馬公司生產(chǎn)的鋁錢(qián)合金缸體的主維立體造型，這種計(jì)算機(jī)三維造型設(shè)計(jì)提高了設(shè)計(jì)精度，極大地減少了模具的成本，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，節(jié)省了大量的資金。在產(chǎn)品研發(fā)上，廣泛應(yīng)用有限元方對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些公司甚至采用CFD(computational fluid dynamics)軟件進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
2 工藝改進(jìn)和優(yōu)化
發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)有很多采用了先進(jìn)的加工工藝，優(yōu)化了工藝流程。比如，缸體珩磨中采用激光珩磨技術(shù)，加工工藝是粗珩、激光珩磨和精珩，首先通過(guò)粗珩加工出對(duì)氣缸壁進(jìn)行造型的原始表面，然后利用激光加工出預(yù)定的表面網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，最后配精珩去除激光加工所產(chǎn)生的毛刺。該技術(shù)把激光技術(shù)與珩磨技術(shù)相結(jié)合，能在缸壁上形成理想的摩擦刷表面微觀形貌，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)降低磨損、減少油耗、降低排放。
連桿的生產(chǎn)，傳統(tǒng)的加工方法是通過(guò)鋸、銑等方法將留有切斷余量的連桿鍛件分離成連桿蓋和連桿提，再通過(guò)樘、銑、磨等多種加工方法分別加工連桿蓋連桿體，最后裝配而成。這種加工方法工序多而復(fù)雜，尤其是連桿蓋和連桿體的結(jié)合面以及螺栓孔的裝配和定位要求，使結(jié)合面和螺栓孔的精度要求非常高，需要多道工序才能完成，加工難度大。而連桿脹斷工藝是連桿加工領(lǐng)域中先進(jìn)的制造技術(shù)，該技術(shù)首先在連桿大頭孔內(nèi)側(cè)用拉刀對(duì)稱(chēng)加工2條"V"型槽，或用激光割槽，形成初始裂紋源，然后用楔鐵將連桿沿初始裂紋脹斷分離成連桿體和連抨蓋，最后將連懺體和連桿蓋精確復(fù)位，并采用定扭矩上螺栓法使連桿體和逗杯蓋緊密連接，以進(jìn)行后續(xù)加工工序。這種工藝中，連桿結(jié)合面無(wú)需再進(jìn)行機(jī)械加工，同時(shí)也簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)螺栓孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體加工工藝，降低了加工精度要求?？梢?jiàn)，連抨脹斷工藝通過(guò)斷裂面的精確啃合，取代了傳統(tǒng)加工方法中連桿體和連桿蓋結(jié)合回復(fù)雜的機(jī)械加工，簡(jiǎn)化了螺栓孔的結(jié)構(gòu)并降低其加工精度，從而大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，減少了加工工序和設(shè)備。
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中最難加工的零件，傳統(tǒng)的加工方法主要通過(guò)租車(chē)、精車(chē)、粗磨、半精磨和精磨等方法，這種加工方法曲軸的變形量大，工序繁多，質(zhì)量穩(wěn)定性差?，F(xiàn)代加工新技術(shù)對(duì)曲軸中心孔的加工采用質(zhì)量定心，而不是幾何定心，這使得后續(xù)加工過(guò)程中曲軸的不平衡量大大減少。粗加工采用數(shù)控內(nèi)鏡或者車(chē)?yán)に?，所謂數(shù)控內(nèi)鏡是將曲軸軸頸置于內(nèi)銳刀盤(pán)內(nèi)，并保持靜止不動(dòng)。內(nèi)銳刀在CNC控制下繞工件做內(nèi)切圓旋轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)軸頸的加工。車(chē)?yán)に囀乔S高速旋轉(zhuǎn)，拉刀沿垂直于曲軸軸線方向作直線運(yùn)動(dòng)(直線形刀具〉或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(盤(pán)形刀具)，即刀具與工件以外切線或外切圓的方式加工。這種粗加工新技術(shù)能使工序質(zhì)量達(dá)到原來(lái)租磨后的水平，且切削變形小、效率高，先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的曲軸精加工采用數(shù)控磨削，超精加工采用數(shù)控拋光等數(shù)控技術(shù)。另外，由于曲軸工作時(shí)的受力情況非常復(fù)雜，為了改善曲軸的工作性能，制造上常采用在軸頸圓角處滾壓的方法使這些危險(xiǎn)截面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以此部分抵消工作時(shí)將產(chǎn)生的拉應(yīng)力。由于曲軸在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，后續(xù)工藝還要對(duì)此進(jìn)行檢驗(yàn)和校直，傳統(tǒng)的方法是采用壓力校直，先進(jìn)的加工技術(shù)已經(jīng)將曲軸滾壓和校直2道工序綜合在1臺(tái)滾壓校直一體化設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。它首先對(duì)曲軸進(jìn)行圓角滾壓強(qiáng)化，然后通過(guò)在線檢測(cè)，獲得曲軸的變形規(guī)律，再針對(duì)曲軸變形的具體情況，在計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)指導(dǎo)下，用適當(dāng)?shù)膲毫υ谇櫟膱A角處進(jìn)行滾壓，使之產(chǎn)生與原變形方向相反的變形，從而達(dá)到校直的目的。采用這種先進(jìn)的工藝方法，不僅進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，而且使工件的被校部位得到了強(qiáng)化，從而提高了曲鈾的整體強(qiáng)度和可靠性。
3 裝備提升和管理
以前，發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)線基本上是由普通機(jī)床、組合機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成的剛性生產(chǎn)線，現(xiàn)在，剛性生產(chǎn)線向柔性生產(chǎn)線發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)控機(jī)床、加工中心被用于生產(chǎn)，這些高效和高性能的加工裝備為快速生產(chǎn)高質(zhì)量的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件提供了基礎(chǔ)，如缸體、缸蓋的加工引進(jìn)了高速臥式加工中心組成的柔性生產(chǎn)線，曲鈾加工設(shè)備中采用曲軸車(chē)-車(chē)?yán)瓩C(jī)床、數(shù)控曲軸內(nèi)鏡或外鏡床、數(shù)控曲軸磨床、數(shù)控砂帶拋光機(jī)等。凸輪軸加工設(shè)備中使用凸輪軸數(shù)控車(chē)床，連桿加工設(shè)備中使用數(shù)控雙端面磨床等。
加工裝備的技術(shù)力量決定了企業(yè)的整體技術(shù)水平和發(fā)展后勁，只有高質(zhì)量的設(shè)備才能制造出高質(zhì)量的零部件。奇瑞汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廠的生產(chǎn)車(chē)間，該車(chē)間由9條國(guó)際先進(jìn)的生產(chǎn)線和200臺(tái)數(shù)控設(shè)備的加工中心(CNC)組成，這些裝備均由內(nèi)部工業(yè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，形成生產(chǎn)與管理的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行程序管理和刀具管理等，并且還可以通過(guò)INTERNET進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控，全方位的進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程的控制。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著現(xiàn)代高新技術(shù)在生產(chǎn)中的綜合利用，發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)上的先進(jìn)技術(shù)還有很多，如零件表面處理技術(shù)、精密成形技術(shù)、精益生產(chǎn)及其管理模式等。這些新技術(shù)的應(yīng)用使得發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)朝著生產(chǎn)過(guò)程柔性化、敏捷化、智能化和信息化方向發(fā)展，未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)必將是采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理方式的全新制造業(yè)。
（轉(zhuǎn)載）
