凸輪軸(zhóu),曲軸制造(zao)業發展三(sān)大趨勢
時(shi)間:2025-12-13 11:44 作者:admin 點(dian)擊: 次
進人(ren)21世紀以來(lái)，發動機制(zhì)造業在産(chǎn)品、制造工(gong)藝、刀具、生(shēng)🌏産🥰管理🔞方(fang)面都進行(hang)了一系列(liè)變化，與過(guo)去的發動(dòng)機制造企(qi)業有很多(duō)不同。
在産(chǎn)品方面輕(qing)量化的趨(qu)勢比較明(míng)顯，缸體零(ling)件用鋁合(hé)♻️金替代鑄(zhu)鐵。缸蓋産(chǎn)品簡單化(hua)，不采用以(yi)前的頂置(zhì)凸輪軸的(de)形式🌈，使得(de)缸蓋加工(gong)更加容易(yi)。工藝上不(bu)斷優化，曲(qu)軸除了🔴車(che)一車拉技(ji)術以外，還(hai)開發了新(xīn)的高速外(wài)銑工⭐藝，使(shǐ)得更加柔(rou)性。凸輪軸(zhou)采用套裝(zhuāng)式的，而不(bu)是整體式(shì)，使得加工(gōng)簡單，柔性(xìng)好。連‼️杆的(de)脹斷工藝(yi)應用的企(qǐ)業越來越(yue)多，而且成(cheng)熟。
高速化(huà)在發動機(jī)企業也表(biao)現的比較(jiao)明顯，大量(liang)采用塗層(céng)硬質合金(jīn)刀具PCD和CBN，且(qiě)切削速度(dù)大大提高(gao)。HSK夾頭使用(yong)也💋較普遍(biàn)。采用複合(hé)型加工工(gōng)藝和刀具(jù)、來節省設(she)備投資和(hé)減少加工(gong)時間。如采(cǎi)用鑽銑螺(luó)紋一把刀(dao)，完成鑽孔(kong)、倒角、銑螺(luó)紋一次成(chéng)形的多功(gōng)能刀具。總(zǒng)之，在産品(pin)方面，在獲(huo)得滿意的(de)性能下，使(shǐ)得加工工(gōng)藝簡👉單，盡(jìn)量在鑄造(zào)中解決一(yi)些加工，使(shǐ)得在機械(xiè)加工時，加(jiā)工餘量少(shǎo)。
在工藝技(jì)術方面，采(cǎi)用新工藝(yì)，使得刀具(jù)和設備适(shi)應高速化(huà)和柔性化(hua)的需要。在(zài)生産組織(zhi)和管理方(fang)面也有很(hen)多不同的(de)地方，企業(yè)的結構簡(jiǎn)單，很多服(fú)務性的部(bu)門，如油品(pin)、切削液、刀(dao)具和設備(bèi)備件都由(you)專業公司(sī)來負責。人(rén)員通過小(xiǎo)組以及輪(lun)崗的方式(shì)來激勵。物(wù)流和設備(bei)管理方面(miàn)也是重點(dian)，發動機制(zhi)造企業TPM是(shì)很重要的(de)一環。在質(zhì)量方面，德(de)國企業非(fei)常重視過(guò)程質量。
（1）輕(qīng)量化研究(jiū)表明，一輛(liàng)轎車的質(zhì)量若能減(jiǎn)少10%，則其燃(ran)油經濟性(xìng)可提高3%～4%，同(tong)時汽車的(de)排放也會(huì)降低。為♉此(cǐ)，各國的汽(qì)車💞制造廠(chang)家為了使(shǐ)發動機輕(qīng)量化、高速(su)化、高功率(lü)化，并且有(you)較高的♌耐(nai)久性，最好(hǎo)的辦法是(shì)使用鋁缸(gang)體。它的優(you)點：①鋁的導(dǎo)熱性好，提(ti)高發動💚機(jī)的壓縮比(bi)，對提高功(gong)率也十分(fèn)有利♈。②缸體(ti)和缸蓋的(de)膨脹率相(xiang)同，減少熱(rè)應力，同時(shí)提高缸體(tǐ)和缸蓋結(jie)合面的剛(gang)性。③重🎯量輕(qīng)。
（2）缸蓋結構(gou)缸蓋的結(jie)構，一般是(shi)凸輪軸軸(zhóu)承孔一體(ti)🧑🏽🤝🧑🏻的整體式(shì)😍鋁缸蓋，為(wéi)了工藝加(jiā)工方便，将(jiāng)整體缸蓋(gai)一分為二(er)或分成三(san)個部分。凸(tū)輪軸不放(fàng)置在缸蓋(gài)上，而裝在(zài)罩殼内。
（3）凸(tū)輪軸凸輪(lún)軸的作用(yòng)就是控制(zhì)氣閥的開(kai)啟和關閉(bì)。第一個變(bian)化是，四氣(qi)門和五氣(qi)門的凸輪(lun)軸為了去(qu)重，采用輕(qīng)量化中🙇🏻空(kong)凸輪軸。第(dì)二個變化(huà)，按常規而(er)言，凸輪軸(zhóu)的毛坯一(yī)般是一根(gēn)鑄件🚶或鍛(duàn)件，再進行(háng)粗加工、熱(re)處理，最後(hou)磨削而成(chéng)。而新的凸(tu)輪軸制造(zào)方法，就是(shi)用了裝配(pèi)式毛坯件(jiàn)，将預制凸(tu)輪和相關(guān)部件裝配(pei)到一根鋼(gang)管上，焊接(jiē)固定其軸(zhóu)向和角向(xiang)位置，增加(jiā)了柔性、缺(quē)點是成本(ben)高。
（4）平衡軸(zhóu)體(Ausgleiehswellenmodul)在三缸(gang)機中為了(le)減少震動(dòng)，使得發動(dòng)機♍運行更(gèng)加平穩，産(chǎn)品中增加(jia)了一個平(ping)衡軸體。目(mù)前❓，VW集團🎯用(yòng)于PoLo的1.2L四氣(qì)門發動🚩機(jī)裝有平衡(héng)軸體。由于(yú)這個零件(jian)能明顯平(píng)衡發動機(jī)震動，同時(shi)改善發動(dong)機🆚運轉，将(jiang)來ZL的四缸(gāng)機配有平(píng)衡軸體。
工(gōng)藝刀具方(fāng)面
（1）産品變(biàn)化引起工(gōng)藝的變化(huà)有缸套的(de)鋁缸體，國(guó)外💰有的工(gong)♊廠缸孔是(shì)先将表面(mian)有鋸齒形(xíng)的缸套放(fang)好，然後進(jin)行澆鑄，鑄(zhu)鐵☁️部分離(lí)上平面2～4mm，為(wei)了有利于(yú)缸體上平(píng)面加工。鑄(zhu)鐵缸套粗(cū)加工在毛(mao)坯廠完成(cheng)，留lmm餘量。在(zài)工藝安排(pai)時，缸孔、主(zhu)軸♻️承孔放(fàng)在後面加(jiā)工😍，而上、下(xia)平面，四個(gè)側面前面(mian)加工完成(chéng)。同以前的(de)工藝安排(pai)不同📱，使加(jiā)工工藝較(jiào)以前簡單(dān)。缸蓋變成(chéng)一個長方(fang)體以後，使(shǐ)得缸蓋加(jia)工比以前(qián)容易。因為(wei)沒有凸輪(lun)軸軸承孔(kǒng)的☂️加工，可(ke)以用專用(yòng)的簡易加(jiā)工中心機(jī)床，實現高(gao)速和柔性(xìng)變化。用裝(zhuang)配式凸🚶輪(lun)軸🈚以後，凸(tū)輪的熱處(chu)理、裝配都(dōu)在供貨廠(chang)家進行，提(ti)供半成品(pǐn)給制🐅造廠(chǎng)家，工藝如(rú)下：車主軸(zhou)頸—主軸頸(jing)磨—粗、精磨(mó)凸輪—抛光(guang)—清洗。
（2）三個(gè)重要趨勢(shì)。國外的發(fā)動機廠在(zai)三個重要(yao)領域表🏃♂️現(xiàn)比較明顯(xiǎn)，主要如下(xia):
一是高速(su)化。高速加(jiā)工可以提(tí)高生産率(lǜ)，縮短交貨(huo)時間🔴。要實(shí)現高速加(jiā)工，主要步(bù)驟:①機床要(yào)能實現高(gao)速的主軸(zhóu)。②HSK液壓🌍夾頭(tóu)，定位精度(du)高，同時剛(gang)性也較好(hǎo)💚。③大量采用(yòng)塗層硬質(zhi)合金刀具(ju)，金屬陶瓷(ci)、陶瓷、CBN、PCD刀具(ju)。比如，在缸(gāng)蓋線上大(dà)量采用高(gao)速加工中(zhong)心二是硬(yìng)質件加工(gōng)。可以簡化(hua)工藝♊方法(fǎ)、工藝環節(jie)、節約成本(běn)📐、具有柔性(xìng)。例如🌂，凸輪(lun)軸加工，德(de)國在匈牙(yá)利的柴油(yóu)💯發動機，過(guò)去在加工(gōng)軸頸🍓時，用(yong)車削🔴加磨(mó)削，現在改(gǎi)用CBN刀具一(yī)次完成，達(da)到要求的(de)表面粗㊙️糙(cāo)度，不要磨(mó)削，可減少(shǎo)大量投資(zī)。三是幹式(shì)加工。優點(diǎn)是可以滿(mǎn)足環保的(de)要求，降低(di)總成本。例(li)如缸體缸(gang)孔粗加工(gōng)🈲，采用陶瓷(ci)刀🔞片不加(jia)乳化液。目(mu)前國外很(hěn)重視在幹(gan)式加工采(cǎi)用噴霧——準(zhǔn)幹式加工(gōng)。
（3）柔性化發(fā)動機制造(zào)業生産性(xing)柔性化是(shì)走向之一(yi)，在傳統的(de)自動線局(jú)部工位用(yòng)CNC或加工中(zhong)心，來實現(xian)柔性加工(gōng)的生産線(xiàn)叫柔性自(zi)動線FTL，日本(ben)工廠使用(yòng)🐪較多，主♋要(yao)适合家族(zu)類的産品(pin)，從嚴格意(yi)義上來說(shuo)，這還是自(zì)動線的設(shè)計概念。
用(yòng)專用加工(gong)中心構成(chéng)的柔性制(zhì)造系統，主(zhu)要用在缸(gāng)蓋🌈和缸體(ti)，從産量角(jiao)度分析，可(kě)以達到，從(cóng)傳統的FMS系(xi)統🌂起步産(chǎn)量5萬件🧡/年(nian)到🔞傳統自(zi)動線的産(chǎn)量20萬件/年(nian)。假如要規(guī)劃一條全(quan)柔性的适(shì)合大批量(liàng)生産的柔(róu)性生産線(xian)，以适合采(cǎi)購的不🏒确(què)定性，由于(yu)開發新品(pǐn)種而不斷(duàn)更新設計(jì)，環保要求(qiú)和生🧑🏽🤝🧑🏻産要(yào)求等。在柔(róu)性生産線(xiàn)考慮這些(xiē)因素可以(yi)使得年産(chǎn)量🐕超過50萬(wàn)件的投資(zī)更合🌈理，在(zài)今後10年可(kě)以節省大(dà)概10～20億美元(yuan)。
由于缸體(ti)需要較少(shao)的工件裝(zhuāng)夾次數，而(er)多為鑄件(jiàn)。材♉料和尺(chǐ)寸決定了(le)采用自動(dong)線更經濟(ji)。目前采用(yong)混合生産(chǎn)🔞線成為一(yī)種新趨勢(shì)。工藝上将(jiāng)大餘量切(qiē)削在傳統(tong)自動線上(shàng)完🈲成，缸體(tǐ)前後端面(miàn)和側面的(de)加工，用柔(rou)👈性生産單(dān)元。
（5）脹(zhàng)斷工藝應(yīng)用較普遍(biàn)自從連杆(gan)大頭孔切(qiē)斷采用脹(zhang)斷工藝以(yǐ)來，大部分(fèn)工廠都采(cǎi)用脹斷工(gōng)藝。國内工(gōng)廠應用🐕此(ci)項技術還(hai)存在些問(wèn)題，主要是(shì)工廢率和(hé)裝配時産(chǎn)生的連杆(gǎn)☔爆口。而國(guo)外工廠已(yǐ)很好掌握(wo)了此項‼️工(gong)藝，它們的(de)工廢率0.8%，裝(zhuāng)配的爆口(kǒu)幾乎為零(ling)。問題是脹(zhang)斷時支承(cheng)塊的間隙(xi)控制。
（7）曲(qu)軸平衡機(jī)新的改進(jin)是不平衡(heng)量校正采(cǎi)用極坐标(biāo)優❓化高速(sù)鑽削校正(zhèng)方法。過去(qù)用的是高(gāo)速鋼，新的(de)方法是曲(qǔ)軸的鑽⭐削(xue)采用整體(ti)硬質合金(jīn)鑽頭。鑽頭(tóu)心部♈有冷(leng)卻液孔。這(zhè)種鑽頭能(neng)進行大進(jìn)給量鑽削(xue)。
（8）缸孔的激(jī)光珩磨。近(jìn)年來表面(mian)激光造型(xing)珩磨加工(gong)正🍉在漸漸(jian)使用，為了(le)同時達到(dao)缸孔表面(miàn)粗糙度和(he)儲油👨❤️👨性能(neng)，需要🚩通過(guò)特殊的加(jiā)工技術，也(ye)就是用激(jī)光造型珩(heng)磨才💰能達(dá)到加工要(yao)求，同時還(hai)不會影響(xiang)缸孔表面(mian)的加工質(zhì)❗量。采用激(ji)㊙️光珩磨後(hou)，汽車發動(dòng)機可以降(jiàng)低⭐油耗量(liang)，降低排放(fàng)，減少磨🆚損(sǔn)。另外，目前(qián)🌍柴油機廣(guang)泛用于轎(jiao)車上，柴油(yóu)發動機體(ti)積小🏃🏻，功率(lǜ)大，缸體鑄(zhu)📐造時加人(ren)了TiC，為了将(jiang)缸孔表面(mian)的TiC沖掉，去(qù)除産生的(de)毛刺，同時(shi)達到表面(miàn)儲油量，開(kāi)發了高壓(ya)液體珩磨(mo)💞，工藝為:粗(cū)珩+精珩十(shi)高壓液體(ti)衍磨十抛(pāo)🎯光。
(9)曲軸磨(mó)床凸輪軸(zhóu)采用CBN砂輪(lun)高速磨削(xuē)，已經非常(cháng)普遍。目前(qián)曲軸🔞的加(jiā)工也漸漸(jian)開始使用(yong)CBN砂輪加工(gong)。一般來講(jiang)，四缸曲軸(zhóu)隻要是升(shēng)程的變化(hua)，工藝路線(xian)還是過去(qu)的較好:主(zhu)軸頸用多(duō)砂輪，連杆(gǎn)頸分别用(yòng)雙砂輪。如(rú)果要加工(gong)四缸、五缸(gāng)和六缸曲(qǔ)軸，就要采(cǎi)用👣CBN單砂輪(lún)或雙砂輪(lun)磨曲軸，這(zhe)樣柔性好(hǎo)🈚，而且砂輪(lun)每修整一(yi)次，可加工(gong)600～800件。
組織機(ji)構和生産(chǎn)管理
（1）結構(gòu)簡單發動(dong)機廠的組(zu)織結構相(xiàng)比以前，特(tè)别是在海(hǎi)外的工廠(chang)，隻是一個(ge)生産性的(de)工廠。服務(wu)性的工作(zuo)都交給專(zhuān)業部門負(fù)責。比如，刀(dāo)具管理(Tool-Management)是(shi)20世紀90年代(dai)在美國企(qǐ)業提出的(de)，開始于16年(nian)前的美國(guo)通用土星(xing)項目。當時(shí)的刀具管(guan)理主要是(shì)物流，刀具(ju)比較簡單(dān)，沒有精加(jia)工刀具，後(hòu)來漸漸完(wán)善發展成(cheng)為一個完(wán)整的系統(tong)，甚至在新(xīn)項目開始(shi)階段刀具(ju)管理就參(can)與項目支(zhi)持。90年代後(hòu)期在德國(guó)和歐洲推(tui)行，雖然應(yīng)用較少，是(shi)一個有潛(qian)力的管理(lǐ)模式，從範(fan)圍來說，将(jiāng)會有越來(lái)越多的企(qi)業特别是(shì)汽車工業(ye)采用。目前(qián)匈牙利的(de)OPel工廠，德國(guo)大衆在波(bo)蘭的工廠(chang)，美國通用(yong)在上海工(gōng)廠都在進(jìn)行刀具管(guan)理。減少了(le)刃磨、倉庫(ku)管理、采購(gou)、技術管理(lǐ)人員，使得(de)機構簡單(dān)。
（2）成本中心(xin)汽車工業(yè)日趨激烈(liè)的競争中(zhōng)，降低産品(pǐn)的成本♋已(yǐ)成為各汽(qi)車廠競争(zhēng)的重要策(cè)略。把降低(dī)成本作為(wéi)一個硬指(zhǐ)标來推行(hang)，是全球汽(qì)車工業發(fa)展的趨勢(shi)。發動機廠(chǎng)也不例外(wài)，把降低成(cheng)本作為一(yī)個重要目(mu)标來實施(shi)。一般來說(shuo)，各車間成(cheng)立成本中(zhong)心，主要指(zhi)标是工廢(fèi)、料廢、人員(yuán)費用、刀具(ju)輔料費用(yong)🌈、設備折舊(jiù)等。
（3）TPM和人員(yuan)激勵發動(dong)機廠的設(she)備都是比(bi)較複雜、精(jing)度高🐕，有一(yī)定技術含(han)量，新的生(sheng)産線規劃(hua)完成以後(hòu)，重📐要的一(yī)項工作是(shì)TPM。首先，提出(chu)具體的實(shi)施方案，每(měi)條線都規(gui)定了負責(zé)人，加強點(dian)檢和專業(ye)點檢。針對(dui)具體的機(jī)床提出合(hé)适的解決(jue)方案。不是(shi)做一些表(biao)面文章，就(jiù)是根據簡(jiǎn)單清晰的(de)思路，其次(cì)是腳踏實(shí)地執行。使(shǐ)用一📱些💁合(he)适的人員(yuán)，而不是高(gao)學曆的員(yuan)工，重點放(fàng)在崗位上(shang)的培訓🚶♀️。為(wéi)了鼓勵員(yuan)工，積極采(cǎi)用休假制(zhì)度，整個生(shēng)産🌍線一年(nian)的休假計(ji)劃張貼在(zai)生🍓産線。将(jiang)維修、操作(zuo)工等組成(chéng)小組，為了(le)解決單調(diao)生📱産産生(shēng)新的問題(ti)💘，一段時間(jian)以後進行(hang)崗位輪換(huàn)。
（4）質量管理(lǐ)任何發動(dong)機廠都将(jiang)質量置于(yu)公司戰略(lue)的核心地(dì)位，質量管(guǎn)理乃是發(fā)展的最為(wei)重要的“内(nei)功”之一。質(zhì)❤️量方面的(de)讓步絕非(fei)一種選擇(ze)，任何讓步(bù)都可能威(wēi)脅企🔞業的(de)生存，隻有(you)那些緻力(li)于質量改(gǎi)♋善的公司(sī)，才能成功(gōng)，才能獲利(li)。發動機廠(chang)提高質量(liang)💃🏻的關鍵手(shǒu)段，确定質(zhì)量目标，最(zuì)高層的參(cān)與。采用零(ling)次品生産(chan)作為核心(xin)流程，加強(qiáng)質量過程(cheng)控制。動員(yuán)全體員工(gōng)參與，由🔱車(chē)間工人自(zi)己解決問(wèn)題，成立Qc小(xiao)💰組🌏來改善(shan)質量。
