進人21世紀以來，發動機制造業在(zài)産品、制造工藝、刀具、生産管理方面都進行了一系列(liè)變化，與過去的發動機(jī)制造企業(yè)有很多不同。
在(zài)産品(pǐn)方面輕量(liàng)化的趨勢比較明(míng)顯，缸體零件用鋁合金替代鑄鐵。缸蓋産品簡單化，不采用以前的頂置凸輪軸的(de)形式，使得缸蓋加工更(gèng)加容易。工(gōng)藝上不斷優化，曲軸除了車一車拉(lā)技術以外，還開發了新的高速外銑(xǐ)工藝，使得(dé)更加柔性。凸輪軸采用套裝式的，而不是整體式，使(shǐ)得加工簡單，柔性好(hǎo)。連杆的(de)脹斷工藝應用的企業越來越多，而且成熟。
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(zhì)合金刀具PCD和CBN，且切削速度大(dà)大提高。HSK夾頭使用也較普(pǔ)遍。采用複合(hé)型(xíng)加工工藝和刀具、來(lái)節省設備投資和減少加工時間。如采用(yòng)鑽銑螺紋一把刀，完(wán)成鑽孔、倒角、銑螺紋一次成(chéng)形(xíng)的多功能刀具(jù)。總之，在産品方面，在獲得滿意的性能(néng)下，使得加工工藝簡單，盡量(liàng)在鑄造中解決一些加工，使得在機械加(jiā)工時，加工餘量少。
在工藝(yì)技術方面(miàn)，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(zǔ)織和管理方面也有很多不同的地(dì)方，企業的(de)結構(gòu)簡單，很多服務性的(de)部門(mén)，如油品、切削液、刀具和設備備(bèi)件都由專業公司來負責(zé)。人員通過小組以及輪崗的方式來激勵。物流(liú)和設(shè)備管理方面(miàn)也是重點，發動機制造企業TPM是很重要的一環。在質量(liàng)方面，德國企業非常重視過程質量。
産品(pǐn)方面
（1）輕量(liàng)化研究表(biǎo)明，一輛轎(jiào)車的質量若能減少10%，則其燃油經濟性可提高3%～4%，同時(shí)汽車的排(pái)放也會降(jiàng)低。為此，各國的汽車(chē)制造廠家為了使發動機輕量化、高速化、高功率化，并且有較高的耐久性，最好的辦法(fǎ)是使(shǐ)用鋁缸體。它的優點：①鋁的導熱性好，提高發動機的壓縮比，對提高功率也十(shí)分有利。②缸體和缸蓋的膨(péng)脹率相同，減少熱應力，同時提(tí)高缸體和缸蓋結合面的剛性。③重量輕。
（2）缸(gāng)蓋(gài)結構缸(gāng)蓋的結構，一般是凸輪(lún)軸軸承孔(kǒng)一體的整體式鋁缸蓋，為了(le)工藝加工方便，将整體缸蓋一(yī)分為二或分成三個部(bù)分。凸輪軸不(bú)放置在缸蓋上，而裝在罩殼内。
（3）凸(tū)輪軸凸輪軸的作用就(jiù)是控制(zhì)氣閥的開啟(qǐ)和關閉。第(dì)一個變化是，四(sì)氣門(mén)和五氣門的凸輪(lún)軸(zhóu)為了去重，采用輕量化中空凸輪軸。第二個變化，按(àn)常規而言(yán)，凸輪軸的毛坯(pī)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(fāng)法，就是用了裝配式毛坯件，将預制凸輪和相關部件裝配到一根鋼管(guǎn)上，焊接固定其軸向和角向位置，增加了柔性、缺點是(shì)成本高(gāo)。
（4）平衡軸體(Ausgleiehswellenmodul)在三缸機中為了減(jiǎn)少震(zhèn)動，使得發動機(jī)運行更加(jiā)平(píng)穩，産品中增加了一個平衡(héng)軸體。目(mù)前，VW集團用于PoLo的1.2L四氣門發動機裝有平衡軸體。由于這(zhè)個零件能明顯平衡發動機震動，同(tóng)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）産品變化(huà)引起工藝的變化有缸套的鋁缸體，國外有的工廠缸孔是先将表面有(yǒu)鋸齒形的缸套(tào)放好，然後進行澆(jiāo)鑄，鑄鐵部分離上平(píng)面(miàn)2～4mm，為了有利(lì)于缸體上平面(miàn)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(gè)側面前(qián)面加工完成。同以前的工藝安排不(bú)同(tóng)，使加工(gōng)工藝較以前簡(jiǎn)單。缸(gāng)蓋變成一個長方體以後，使得缸蓋加工比以前容(róng)易。因為沒(méi)有凸輪軸軸承孔的加工(gōng)，可以用專用的簡易加工中(zhōng)心機床，實現高速和柔性變化。用裝配式凸輪軸以後，凸輪的熱處理(lǐ)、裝配都在(zài)供貨廠家進行，提供半成品給(gěi)制造廠家，工藝如下：車(chē)主軸頸—主軸頸磨—粗、精磨凸輪—抛光—清(qīng)洗。
（2）三個重要趨勢。國外的發動機廠在三個重要領域表現比較明顯，主要如下:
一是高速化。高速加工(gōng)可以提高生産率，縮(suō)短交貨時間。要實現高(gāo)速加工，主要步驟:①機床(chuáng)要能實現高速的主軸。②HSK液(yè)壓夾頭，定位精度高，同時剛性也較好。③大量采用塗(tú)層硬質合金刀具，金屬陶瓷、陶瓷、CBN、PCD刀具。比如，在缸蓋線上大量(liàng)采用高速加工中心二是硬質件加工。可(kě)以簡化工藝方法、工藝環(huán)節、節約成本、具(jù)有(yǒu)柔性。例如，凸輪軸(zhóu)加工，德國在匈牙利(lì)的柴油發動機(jī)，過去(qù)在加工軸頸時，用(yòng)車削加磨(mó)削，現在改用(yòng)CBN刀具一次完(wán)成，達到要求的表面粗糙度(dù)，不要磨削，可減少大(dà)量投資(zī)。三是幹式加工。優點是(shì)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(qián)國外很重視在幹式(shì)加工(gōng)采用噴霧——準幹式加(jiā)工。
（3）柔性化(huà)發動(dòng)機制造業生産性柔(róu)性化是走向之一，在傳統的自動(dòng)線局部工位(wèi)用CNC或加工中心，來實現柔性加(jiā)工的生産線叫柔性自(zì)動線FTL，日本工廠使(shǐ)用較多，主要适(shì)合家族類的産品，從嚴格意義上來說，這還是自動線的設計概念。
用專用加工中心構成的(de)柔性制造系統，主(zhǔ)要用在缸(gāng)蓋和缸體，從産量角度分析，可以達到，從傳統的FMS系統(tǒng)起步産量5萬件/年到傳統(tǒng)自動線的産量20萬件/年(nián)。假如要規劃一條全柔性的适合大批量生産的柔性生産線，以适(shì)合(hé)采購的不确定性，由于(yú)開發新品種而不斷更(gèng)新設計，環保要求和生産要求等。在柔性(xìng)生産(chǎn)線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(hòu)10年可以節省大概10～20億美(měi)元。
由于缸體需要較少的(de)工件裝夾次(cì)數，而(ér)多為鑄件。材料和尺(chǐ)寸決定了采用自(zì)動線更經濟。目前采用混(hùn)合生産線成為一種新趨(qū)勢。工藝上将大餘量切削在(zài)傳統自動線上完成，缸體前後端面和側面的加工，用柔性生産單元。
（4）高效率從日(rì)本汽車制造業的情況來看，平均每(měi)五年切削效率要提高28%，其中切削速(sù)度平均(jun1)提高19%，進給量平均提(tí)高8%，而最近幾年切削效率(lǜ)提高的幅度在30%以上。目前制造發動機主要零件的生産節拍已經(jīng)縮短(duǎn)到了30～40s。比十幾年(nián)前縮短了50%。例如在灰(huī)鑄鐵材料缸體的銑削加工，用高速加工中心機床，切削速度可達到700～1500m/min。刀具采用CBN刀片。（ auto1950 ）在缸(gāng)體(tǐ)、缸蓋鋁合金材(cái)料銑削加工時，廣泛采用PCD刀具，考慮(lǜ)到高速回(huí)轉時将會産生很大的離(lí)心力，故刀體(tǐ)采(cǎi)用高強度鋁合金材料制作。凸輪軸和曲軸(zhóu)用CBN砂輪進行高速磨削。曲軸和凸輪軸的孔加工，為了提高效率，采用内冷的硬質合金鑽頭，代替過去的高速(sù)鋼(gāng)鑽頭。攻螺紋也采用硬質合金絲錐來提高速度(dù)，甚至曲軸攻(gōng)螺紋也采用無切(qiē)削絲錐。高速加工中心有一個趨勢采用熱裝式工具(jù)系統。總(zǒng)之，在發動機制造業有一個(gè)明顯的走向，采用(yòng)高速加工提高效率。
（5）脹斷工藝應用(yòng)較(jiào)普遍自從連杆大頭孔切斷采用脹斷(duàn)工藝以來，大部分工廠都采用(yòng)脹斷工藝(yì)。國内工廠應用此項(xiàng)技術還存在些問題，主要是工廢率和裝(zhuāng)配時産生的連杆爆(bào)口。而國外工廠(chǎng)已很(hěn)好掌握了(le)此項工藝，它們(men)的工廢率0.8%，裝配的(de)爆口幾(jǐ)乎為零。問題是脹斷時支承塊(kuài)的間隙控制。
（6）在曲軸(zhóu)車拉(lā)的基礎上結合采用高速外銑近幾年，曲軸主軸頸和連杆頸的加(jiā)工，一般都是采用(yòng)車拉工藝來完成。但連杆頸軸線不在一條中心線上(shàng)，如三缸、六缸發動(dòng)機，加工就有一些(xiē)麻煩。目前，有一種加工工藝方案為：主軸頸用車拉，連杆頸用高速外銑(xǐ)。這樣加工連杆頸時更好(hǎo)柔性。
（7）曲軸(zhóu)平衡機新的(de)改進是不平衡量校正(zhèng)采用(yòng)極坐标優化高速鑽削校正方法。過去用的是高速鋼，新的方法是曲軸(zhóu)的鑽削采(cǎi)用整(zhěng)體硬質合金鑽頭。鑽頭心部有冷卻液孔。這種鑽頭能進行大進給量鑽削。
（8）缸(gāng)孔的激光珩磨。近年(nián)來表面激光造型珩磨加(jiā)工正在漸漸使(shǐ)用，為了同時達到缸(gāng)孔表面粗糙度(dù)和儲油性能，需要通(tōng)過特殊的加工技(jì)術，也就是用激光(guāng)造型珩磨才能達到加工要求，同時(shí)還不會影響缸孔(kǒng)表面的加工質量。采用激光珩磨後，汽(qì)車發動機可以(yǐ)降低油耗量，降低(dī)排放，減(jiǎn)少磨損(sǔn)。另(lìng)外，目前柴油機廣(guǎng)泛用于轎車上，柴油發動機體積小，功率大，缸體鑄造(zào)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(dá)到表面儲(chǔ)油量，開發了高壓液體珩磨，工藝為: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砂輪高速磨削，已(yǐ)經非常普遍。目前曲軸的加工(gōng)也漸漸開始使用CBN砂輪加工。一(yī)般來講，四缸曲軸隻要是升程的變化，工藝路(lù)線還是過去的較好:主軸(zhóu)頸用(yòng)多砂輪，連杆頸分别(bié)用雙砂輪。如果要加工四(sì)缸、五缸和六缸曲軸，就要采用CBN單砂輪或雙砂輪磨曲軸，這樣柔性好，而且砂輪每修整一次，可加工600～800件。
組織機構和生産管(guǎn)理
（1）結構(gòu)簡單發動機廠的組織(zhī)結構相比以前，特别是(shì)在海外的工廠，隻是一個生(shēng)産性的工廠。服務性(xìng)的工作都交給專業部門負責(zé)。比(bǐ)如，刀具管理(Tool-Management)是(shì)20世紀90年代在美國(guó)企業提出的，開始于(yú)16年前的美國通用土(tǔ)星項目。當時的刀具管理主要是物(wù)流，刀具比較簡單，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(xiàng)目開始階段刀具管理就參與項目支持。90年代後期(qī)在德國和歐洲推行，雖然應用較少，是一個有潛力(lì)的管理模式，從範圍來說，将會有越來越多的企業(yè)特别是汽車工業采(cǎi)用。目前匈牙利的OPel工廠，德國大衆在波蘭的工廠(chǎng)，美國通用在上海工廠(chǎng)都在進行(háng)刀具管理。減(jiǎn)少了刃磨(mó)、倉庫管理、采購、技術管理人員，使得機(jī)構簡單。
（2）成本中心汽(qì)車工業日趨激烈的競(jìng)争中，降低産品的成本已成(chéng)為各汽車廠競争的重要策略。把降低成本作為一個硬指标來推行，是(shì)全球汽車工業發(fā)展的趨勢。發動機廠也不例外，把降低成本作為一個重要目标來實施。一(yī)般來說，各車間成立成本中心，主要指标是工廢、料(liào)廢、人員費用、刀具(jù)輔料費用、設備(bèi)折舊等(děng)。
（3）TPM和人員激勵發動機(jī)廠的設備都是比較複雜、精度高，有一定(dìng)技術(shù)含量(liàng)，新的生産線規劃完成以後，重(zhòng)要的一項(xiàng)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，加強點檢和專業點檢。針對具體的機床提出合适的解決(jué)方案。不是做一些表面文章，就是根據簡單(dān)清晰的思(sī)路，其次是腳(jiǎo)踏實地執行。使用一些合适的人(rén)員，而(ér)不是高學曆的(de)員工，重點放在崗位上的培訓。為了(le)鼓勵員工，積極采用休假制度，整個生産線(xiàn)一年的休假計劃張貼在生産線。将維修、操作(zuò)工等組成小組，為了解決單(dān)調生産産生新(xīn)的問題，一(yī)段(duàn)時間以後進行崗位輪(lún)換。
（4）質量管(guǎn)理任(rèn)何發動機廠都将質量置于公司戰略的核心地位，質量管理乃是發展的最為重要的“内功”之一。質量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(zhì)量(liàng)改善的公司(sī)，才能成功，才能獲利。發(fā)動機廠提高質量的(de)關鍵手段，确定質量目标，最高層的參與(yǔ)。采用零(líng)次品生産作為核心流程，加強質(zhì)量過程控制(zhì)。動員全體員工參與，由車間(jiān)工人自己解決問題，成立Qc小組來改善質(zhì)量。
