進人21世紀以來，發動機制造業在産品、制造工藝、刀具、生産管理(lǐ)方面都進行了一系(xì)列變化，與過去的發(fā)動(dòng)機制造企業有很多不同。
在産品方面(miàn)輕量化的趨勢比較明顯，缸體零件用鋁合金替代鑄鐵。缸蓋(gài)産品簡單化，不采用以前的頂置凸輪軸的形式，使得缸蓋加(jiā)工更加容易。工藝上(shàng)不斷優化，曲軸除了車一車拉技術以外，還開發了新的高速(sù)外銑工藝，使得更加柔性。凸輪軸(zhóu)采用套裝式(shì)的，而不是整體(tǐ)式，使得加(jiā)工簡單，柔性好。連杆的脹斷工(gōng)藝應用的企業越來(lái)越(yuè)多，而且成熟。
高速化在(zài)發動機企業也表現的比較明顯，大量采用塗層硬(yìng)質合金(jīn)刀具PCD和CBN，且切削速度(dù)大大提高。HSK夾頭使用也(yě)較普遍。采用(yòng)複合型加工工藝和刀具、來節省設備投(tóu)資和(hé)減少加工時間。如(rú)采用(yòng)鑽銑螺紋一把(bǎ)刀，完成鑽孔、倒角、銑螺紋一(yī)次成形的多功能刀具。總(zǒng)之，在産品方面，在獲得滿意(yì)的(de)性能下，使得加(jiā)工工藝簡單，盡量在鑄造中解決一些加工(gōng)，使(shǐ)得在機械加工時，加工(gōng)餘(yú)量少。
在工藝技術(shù)方面，采用新工藝，使得刀具和設備(bèi)适應高速(sù)化和柔性(xìng)化的需要。在生(shēng)産組織和管理方面也(yě)有(yǒu)很多不同(tóng)的地方，企(qǐ)業的結構簡單，很多(duō)服(fú)務性的部門，如油品、切削液、刀具(jù)和設備備件都由專業公司來負責。人員(yuán)通過小組以及輪(lún)崗的方式來激勵(lì)。物流和設(shè)備管理方(fāng)面也是重點，發動機制造企業(yè)TPM是很重要的一環。在(zài)質(zhì)量方面，德國企(qǐ)業非常重視過程質量。
産品方(fāng)面
（1）輕量化研究表明，一輛轎車的質量若能減少10%，則其燃油(yóu)經濟性可提高3%～4%，同時汽車(chē)的排放也會降低。為此，各國的(de)汽車制造廠家為了使(shǐ)發動機輕量化、高速化、高功率化，并且(qiě)有較高的耐久性，最好的辦法(fǎ)是使用鋁(lǚ)缸體。它的優點：①鋁的導熱性好，提(tí)高發(fā)動機的壓縮比，對提高功率(lǜ)也十分有利。②缸體和缸蓋(gài)的膨脹率(lǜ)相同，減少熱應力，同(tóng)時提高缸體和缸蓋結合面的剛性。③重量輕。
（2）缸蓋結(jié)構缸蓋(gài)的(de)結構，一般是凸(tū)輪軸軸(zhóu)承孔一體的整體式鋁缸蓋(gài)，為了工藝加工方便，将整體缸蓋一分為(wéi)二或分成三個部分。凸輪軸不(bú)放置在缸蓋上，而(ér)裝(zhuāng)在罩殼(ké)内。
（3）凸輪軸凸(tū)輪軸的作(zuò)用就是控制氣閥的開啟和關閉。第一個(gè)變化是，四氣門和五氣門的凸輪(lún)軸為了去重，采用(yòng)輕量化中空凸輪軸。第二個變化，按常規而言，凸輪軸(zhóu)的毛坯一般是一根鑄件或(huò)鍛件，再進行粗加工、熱處理，最後磨削而成。而新的凸輪軸制造方(fāng)法，就是用了裝配式毛坯件，将預制(zhì)凸輪和相關部件裝(zhuāng)配到一根鋼管上，焊接固定其軸向和角向位置，增加了柔性、缺點是成(chéng)本高。
（4）平衡軸體(Ausgleiehswellenmodul)在三缸機中為(wéi)了減(jiǎn)少震動，使得發(fā)動機運行更加平穩，産品中增加了一個平衡軸體。目前，VW集團用于PoLo的1.2L四氣門發動機(jī)裝有平衡軸體。由(yóu)于這個零件能明顯平衡發動機震動，同時改善發動機運轉，将來ZL的四缸機配有平衡軸體。
工藝刀具方面
（1）産品變化引起(qǐ)工藝的變化有缸套的鋁缸(gāng)體，國外有的工廠缸孔是先将表(biǎo)面有鋸齒形的缸套(tào)放好，然後(hòu)進行澆鑄，鑄鐵部分離上平面2～4mm，為了有利于缸體上平面加工。鑄鐵缸套粗加(jiā)工在毛坯廠(chǎng)完(wán)成，留lmm餘量。在工藝安排時，缸孔、主(zhǔ)軸承孔放在後面加工，而上、下平面(miàn)，四個側面前面加工完成。同以前的工藝安排不(bú)同，使(shǐ)加工工藝較以前簡(jiǎn)單。缸蓋變成一個長(zhǎng)方體以後，使得缸蓋(gài)加工比以(yǐ)前容易。因(yīn)為沒有凸(tū)輪軸軸承孔的加工，可以用專用的簡易加(jiā)工中心(xīn)機床，實現(xiàn)高速和柔(róu)性變(biàn)化。用裝配(pèi)式凸(tū)輪軸以後，凸輪的熱處理、裝配(pèi)都在(zài)供貨廠家進(jìn)行，提供半成品(pǐn)給制造廠家，工藝如下：車主軸頸—主軸(zhóu)頸磨—粗、精磨凸輪—抛光—清洗。
（2）三個(gè)重要趨勢。國外的(de)發(fā)動機廠在三個重(zhòng)要領域表現比較明顯，主(zhǔ)要如下:
一是高(gāo)速化。高速(sù)加工可以(yǐ)提高生産(chǎn)率，縮短交貨時間。要實現高速加工，主要步驟:①機床要能(néng)實現(xiàn)高速的主(zhǔ)軸。②HSK液壓夾頭，定位精度高，同時剛性也較好。③大量采用塗層硬質合(hé)金刀具，金屬陶(táo)瓷、陶瓷(cí)、CBN、PCD刀(dāo)具。比如，在缸蓋(gài)線上大量采用高速(sù)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(tū)輪軸加工，德國在匈牙利的柴油發(fā)動機，過去在加工軸頸時，用車削加磨削，現在改用CBN刀具(jù)一(yī)次完成，達到要求的表面粗糙(cāo)度，不要磨削，可減少大量投資。三是幹式加工。優點是可以滿足環保(bǎo)的要求，降低總成本。例如(rú)缸體缸孔粗加工，采用陶瓷刀片不加乳化液。目前國外很重視在幹式加工采用噴霧——準幹式加工(gōng)。
（3）柔性化發動機制造業生産性柔性化是走向之(zhī)一，在傳(chuán)統的自動線局部工位用CNC或加工中心，來實現柔性加工的生産線叫柔性(xìng)自動線FTL，日本工(gōng)廠使(shǐ)用(yòng)較多，主要适合家族類的産(chǎn)品，從嚴格意義(yì)上來說，這(zhè)還是自動線的(de)設計概念。
用專用加工中心構(gòu)成的柔性制造系(xì)統，主要用在缸蓋和缸體，從産量角度分析(xī)，可以達到，從傳統的FMS系統起步産量5萬件(jiàn)/年到傳統自動線的産(chǎn)量20萬件/年。假如要規劃一條全柔性的适合大批量(liàng)生産的柔性生産線，以适合(hé)采購的不确定性，由于開發(fā)新(xīn)品種而不斷更新設計，環保要求和生産要求等。在柔性生産線考慮這些因素可以使得年産量超過(guò)50萬(wàn)件的投資更合理(lǐ)，在今後10年可以節省大概10～20億美元。
由于缸體需要較少的(de)工件裝夾次數，而多為鑄件。材料和尺寸決定了采(cǎi)用自動線更(gèng)經濟(jì)。目前采用(yòng)混合生産線(xiàn)成為一種新趨勢。工藝上将大餘量切削在傳統自動線上完成，缸體前後端面和側(cè)面的加工，用柔性生産單元(yuán)。
（4）高效率從日本汽車制造業的情況來看(kàn)，平均每五年切削效(xiào)率要提高28%，其中切削速度(dù)平均提高19%，進給量平(píng)均提(tí)高8%，而(ér)最近幾年切削(xuē)效率提高的幅度(dù)在30%以上。目前制造(zào)發動(dòng)機主要零件的生産節拍已(yǐ)經縮短到了30～40s。比十幾(jǐ)年前縮(suō)短了50%。例如(rú)在灰鑄(zhù)鐵材料缸體(tǐ)的銑削加工，用高速(sù)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、缸蓋鋁合金材料銑削加(jiā)工時，廣泛采用PCD刀具，考慮到高速回轉(zhuǎn)時将會産生很大的離心力，故刀體(tǐ)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。曲軸和凸輪軸的孔(kǒng)加工，為了提高效率(lǜ)，采用内冷的硬質合金(jīn)鑽頭，代(dài)替過去的高(gāo)速鋼鑽頭。攻螺紋(wén)也采(cǎi)用硬(yìng)質合金絲錐來(lái)提高速度，甚至曲軸攻螺紋(wén)也采用(yòng)無(wú)切削絲錐。高速加工中心有一個趨勢采用熱裝式工具系(xì)統。總之，在發動機制造業有一個明顯的(de)走向，采用高速加工提(tí)高效率。
（5）脹斷工藝應用較普遍自從(cóng)連杆大頭孔切斷采用脹斷工藝以來，大(dà)部分工廠都(dōu)采用脹斷工藝。國内工廠應用(yòng)此項技術還存在些問(wèn)題，主要是工廢率和裝(zhuāng)配時産生的連杆爆口(kǒu)。而國外(wài)工廠(chǎng)已很好掌(zhǎng)握了此項(xiàng)工藝，它們(men)的工廢率0.8%，裝配的爆口幾乎為(wéi)零。問題是脹斷時支承塊的間隙控制。
（6）在(zài)曲軸車拉的基礎上結合(hé)采用(yòng)高速外銑近幾(jǐ)年，曲軸主軸頸和連杆頸的加工，一般都是采用車拉工藝來完成。但連杆頸軸線不在一條中心線上，如三缸、六缸發動機，加工就有一些麻煩。目前，有(yǒu)一種加工工藝方案為：主軸頸用(yòng)車拉，連(lián)杆頸用高速(sù)外銑。這樣加工連杆頸時更好柔性。
（7）曲軸平衡機新的改(gǎi)進是不平衡量校正采用極坐(zuò)标優化高速鑽削校(xiào)正方法。過去用的是高速鋼，新的方(fāng)法是曲軸的鑽削采用整體硬質合(hé)金鑽頭。鑽頭心部有冷卻液孔(kǒng)。這種鑽頭能進行大進給量鑽(zuàn)削。
（8）缸孔的激光珩磨(mó)。近年來表面激光造型珩磨加工正在漸漸使用，為了同時達到(dào)缸孔表面粗糙度和儲油性能，需(xū)要通(tōng)過特殊的加工技術，也就是用激光造型珩磨才能達(dá)到加(jiā)工要求，同時還不會影響缸孔表面的加工(gōng)質量。采用激光珩(héng)磨後，汽車發動機(jī)可以降低油耗量(liàng)，降低排放，減(jiǎn)少磨損。另(lìng)外，目(mù)前柴油機廣泛用于轎車上，柴油發動機體積小，功率大，缸體鑄造時加(jiā)人了TiC，為了将缸孔表面的TiC沖(chòng)掉，去除産生的毛刺，同(tóng)時達(dá)到表(biǎo)面儲油量，開發了高壓液體珩磨，工(gōng)藝為:粗珩+精珩十高壓液體衍磨十抛光。
(9)曲軸磨床凸輪軸采用CBN砂輪高(gāo)速磨削，已經非常普(pǔ)遍。目前曲軸的(de)加工也漸(jiàn)漸開始使用CBN砂輪加(jiā)工。一般來講，四缸(gāng)曲(qǔ)軸(zhóu)隻要是升程的變化，工藝路線還是(shì)過去的較好:主軸頸用多砂輪，連杆頸(jǐng)分别用雙砂輪。如果要加工四缸(gāng)、五缸和六缸曲軸，就要采用CBN單砂(shā)輪或雙砂輪磨曲軸(zhóu)，這樣柔性好，而且砂輪每修整一次(cì)，可加工600～800件。
組織機構和生産管理
（1）結構簡單發動機廠的(de)組織結構相比(bǐ)以前(qián)，特别(bié)是在(zài)海外的工廠，隻是一(yī)個生産性(xìng)的工廠(chǎng)。服務性的工作都交給專業部門負責。比如，刀具管理(lǐ)(Tool-Management)是20世紀90年代(dài)在美國企業提出(chū)的，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，刀具比(bǐ)較簡單，沒有精加工刀(dāo)具，後來漸漸(jiàn)完善發展(zhǎn)成為一個完整的系統，甚至在(zài)新項目開始階段刀具管理就參與項目支持。90年代後期在德(dé)國和歐洲推行，雖(suī)然應用較少，是一個有潛力的管理模式，從(cóng)範圍來(lái)說，将會有越來越多的(de)企業特别是汽車工(gōng)業采用。目前匈牙利(lì)的OPel工廠，德(dé)國大衆在波蘭的工廠(chǎng)，美(měi)國通用在上海工廠都在(zài)進行刀具管理。減少了刃磨、倉庫管(guǎn)理、采購、技術管理人員，使得機構簡單。
（2）成本中心汽車工業日趨激烈的競争中，降低産品的成本(běn)已成為各汽車廠(chǎng)競争的重要(yào)策略。把降低成本作為(wéi)一個硬指(zhǐ)标來推(tuī)行，是全球汽車工業發展的趨勢。發動機廠也不例外，把降低(dī)成本作為(wéi)一個重要(yào)目(mù)标來實施。一般來說，各(gè)車間成立成本中(zhōng)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和人員激勵發動機廠的設備都是(shì)比較複雜、精度高，有一定(dìng)技術含量，新的生産線規(guī)劃完成以後，重要的一項工作是TPM。首先，提出具體的實施方案(àn)，每條線都規定了負責人，加強(qiáng)點檢和專業點檢。針對具體的(de)機床提出合适的解決方案。不(bú)是做一些表面文(wén)章，就是根據簡單(dān)清晰的思路，其次(cì)是(shì)腳踏實地執行。使用一些合适的人員，而不是高學曆的員工，重(zhòng)點放在崗位上的培訓。為了鼓勵員工，積極采用休假制度，整個生産線一年的休假計劃張貼在生産線(xiàn)。将維修(xiū)、操作工等組成小組(zǔ)，為了解決單調生産産生新的問(wèn)題，一段時間以後進(jìn)行崗位輪換。
（4）質量管理任何發動機廠(chǎng)都将質量置于公司戰略的核心地位，質量(liàng)管理乃是發展的最為重(zhòng)要的“内功”之一(yī)。質量方面的讓步(bù)絕非一種(zhǒng)選擇，任何讓步都可能威脅(xié)企業的生存，隻有那些緻力于質量改善的公司，才(cái)能成(chéng)功，才能獲(huò)利。發動機廠提高質量的關鍵手段，确定質量目标，最高(gāo)層的參與。采用零次品生産作為核(hé)心流程，加強質量過程控制。動員全體員工參與，由車間工人自己解決問題，成立Qc小組來改(gǎi)善質量。
