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凸(tu)輪軸,曲軸制造(zao)業發展三大趨(qu)勢
時間:2025-12-13 11:44 作者:admin 點(diǎn)擊: 次
進人21世紀(jì)以來，發動機制(zhì)造業在産品、制(zhi)造工藝、刀具、生(sheng)産管☎️理⁉️方面都(dou)進行了一系列(liè)變化，與過去的(de)發動機制造企(qǐ)業有很多不同(tóng)。
在産品方面輕(qing)量化的趨勢比(bǐ)較明顯，缸體零(ling)件用㊙️鋁合金替(tì)代🏃♀️鑄鐵。缸蓋産(chan)品簡單化，不采(cǎi)用以前的頂置(zhi)凸輪軸的形式(shi)，使得缸蓋加工(gong)更加容易。工藝(yì)上不斷優化，曲(qǔ)軸除了車一車(chē)拉技術以外，還(hai)開發🏃♂️了新的高(gāo)🌈速外銑工藝，使(shǐ)得更加柔性。凸(tu)輪軸采用‼️套裝(zhuāng)式的，而👨❤️👨不是整(zheng)體式，使得加工(gong)簡單，柔性好。連(lian)杆的脹斷工🌈藝(yi)應用的企業越(yuè)來越多，而且成(cheng)熟。
高速化在發(fa)動機企業也表(biǎo)現的比較明顯(xiǎn)，大量采用塗層(céng)👣硬質合金刀具(jù)PCD和CBN，且切削速度(du)大大提高。HSK夾頭(tóu)使✉️用也較普遍(bian)。采用複合型加(jiā)工工藝和刀具(jù)、來節省設備投(tou)資🔞和減少加工(gong)時間。如采🔞用鑽(zuàn)銑螺紋一把刀(dao)，完成鑽孔、倒角(jiao)、銑螺紋一次成(cheng)形的多功能🔞刀(dao)具。總之，在産品(pin)方面，在獲得滿(mǎn)意的性能下，使(shǐ)得加工工藝簡(jian)單，盡量在鑄造(zao)中解決一些加(jia)工，使得💃在機械(xiè)加工時，加❓工餘(yu)量少。
産(chan)品方面
（1）輕量化(hua)研究表明，一輛(liang)轎車的質量若(ruo)能減少10%，則其燃(rán)油經濟性可提(tí)高3%～4%，同時汽車的(de)排放也會降低(dī)。為🤟此，各⛱️國的汽(qi)車制造廠家為(wéi)了使發動機輕(qing)量化、高速化、高(gāo)功率化，并且有(you)較高的耐久性(xing)，最好的辦法是(shì)使用鋁缸體。它(tā)的優點：①鋁的💃導(dao)熱性好，提高發(fā)動🐇機的壓縮比(bi)，對提高功率也(ye)十分有利🔞。②缸體(tǐ)和缸蓋的膨脹(zhàng)率相同，減少熱(rè)應力，同時提高(gāo)缸體和缸蓋結(jie)合面的剛性。③重(zhong)量輕。
（2）缸蓋結構(gou)缸蓋的結構，一(yī)般是凸輪軸軸(zhóu)承孔一體的整(zheng)體式鋁缸蓋，為(wéi)了工藝加工方(fang)便，将整體缸蓋(gài)一分為二❤️或分(fèn)成三個部分。凸(tu)輪軸不放置在(zai)缸蓋上，而裝❄️在(zài)罩殼内。
（3）凸輪軸(zhou)凸輪軸的作用(yòng)就是控制氣閥(fá)的開啟和關閉(bì)。第一個變化是(shi)，四氣門和五氣(qì)門的凸輪軸為(wei)了去重，采用🚩輕(qīng)量化中空凸輪(lún)軸。第二個變化(huà)，按常規而言，凸(tū)輪軸的🔞毛坯一(yi)般是一💛根鑄件(jiàn)或鍛件，再進行(hang)粗加工、熱處理(li)，最後磨削而成(cheng)。而新的凸輪軸(zhou)制🔞造方法，就是(shì)用了裝配式毛(máo)坯件，将預制凸(tu)輪和相關部件(jiàn)裝配到一根鋼(gāng)管上，焊接固定(dìng)其軸向和角向(xiàng)位置，增加了柔(rou)性、缺點是成本(běn)高。
（4）平衡軸體(Ausgleiehswellenmodul)在(zai)三缸機中為了(le)減少震動，使得(dé)發動機運行更(gèng)🤩加平穩，産品中(zhong)增加了一個平(ping)衡軸體。目前，VW集(ji)團用于PoLo的1.2L四氣(qì)門🛀🏻發動🔴機裝有(yǒu)平衡軸體。由于(yú)這個零件能明(míng)顯平衡發🌈動機(ji)震動，同時改善(shan)發動機運轉，将(jiang)來ZL的四缸機配(pei)有平衡軸體。
工(gōng)藝刀具方面
（1）産(chan)品變化引起工(gong)藝的變化有缸(gāng)套的鋁缸體，國(guo)外有的工廠缸(gāng)孔是先将表面(miàn)有鋸齒形的缸(gang)套放好，然後進(jin)行🈚澆鑄🆚，鑄鐵部(bù)分離上平面2～4mm，為(wéi)了有利于缸⛷️體(ti)上平面加工。鑄(zhù)鐵缸套粗加工(gong)在毛坯廠完成(cheng)，留lmm餘量。在工藝(yi)安排時，缸孔、主(zhǔ)軸承孔放在後(hòu)面加工，而上、下(xia)平面，四個側面(miàn)前面加工完成(cheng)🙇♀️。同以前的工藝(yi)安排不同，使加(jiā)工工藝較以前(qián)簡單。缸蓋變成(cheng)一個長方體以(yǐ)後，使🌈得缸蓋加(jia)工比以前容易(yì)。因為沒有凸輪(lún)軸軸承孔的⛱️加(jiā)工，可以用專用(yòng)的簡易加工中(zhōng)心機床，實現高(gao)速和柔性變化(huà)。用裝配式凸輪(lun)軸以後，凸輪的(de)熱處理、裝配🚩都(dōu)在供貨廠家進(jìn)行，提供半成品(pǐn)給制造廠家，工(gōng)藝如下：車主軸(zhóu)頸—主軸頸磨🔴—粗(cū)、精😍磨凸輪—抛光(guang)—清洗。
（2）三個重要(yào)趨勢。國外的發(fā)動機廠在三個(gè)重要領域☔表現(xiàn)比較明顯，主要(yao)如下:
一是高速(sù)化。高速加工可(kě)以提高生産率(lü)，縮短交貨👨❤️👨時間(jian)。要實現👉高速加(jia)工，主要步驟:①機(jī)床要能實現高(gao)速的主軸。②HSK液壓(yā)夾頭🌂，定位精度(du)高，同時剛性也(yě)較好。③大量采用(yòng)塗層硬質合金(jīn)刀具，金屬陶📞瓷(ci)、陶瓷、CBN、PCD刀具。比如(ru)，在缸蓋線上大(da)✏️量采用高✍️速加(jia)工中☂️心二是硬(yìng)🌈質件加工。可以(yǐ)簡化工藝方法(fǎ)、工藝環節、節約(yuē)成本🔞、具有柔性(xìng)。例如，凸輪軸加(jiā)工，德國在匈牙(ya)利的柴油發動(dong)機，過㊙️去在加工(gōng)軸頸時，用車削(xuē)加磨削，現在改(gǎi)用💛CBN刀具一次完(wan)成，達🥵到要求的(de)表面粗❤️糙度，不(bu)要磨削，可減少(shǎo)大量投資。三是(shi)幹式加工。優點(diǎn)是可以滿足環(huán)保的要求，降低(dī)總成本。例如缸(gang)體缸孔粗加工(gōng)☂️，采用陶瓷刀片(piàn)不加乳化液。目(mù)前國外很重視(shi)在幹式加工采(cai)用噴霧——準幹式(shi)❌加工。
（3）柔性化發(fā)動機制造業生(shēng)産性柔性化是(shi)走向之一，在🧑🏾🤝🧑🏼傳(chuan)統的自🙇♀️動線局(ju)部工位用CNC或加(jiā)工中心，來實現(xiàn)柔性加工的生(shēng)産線叫柔性自(zì)動線FTL，日本工廠(chǎng)使用較多，主要(yào)适合家族類的(de)産品，從嚴格👣意(yì)義上來說，這還(hai)是自動線的設(shè)⭕計概念。
用專用(yòng)加工中心構成(chéng)的柔性制造系(xì)統，主要用在缸(gang)蓋🔞和缸體，從産(chan)量角度分析，可(kě)以達到，從傳統(tǒng)的FMS系統起步産(chǎn)量5萬件/年到傳(chuan)統自動線的産(chan)量20萬件/年。假如(ru)😄要規劃一條全(quán)柔性的适合大(dà)批量生産的柔(róu)性生産🈚線，以适(shi)合采購的不确(què)定性，由♊于開發(fa)新品種而不斷(duan)更新設計，環保(bǎo)要求和生産要(yao)求等。在🤞柔性生(shēng)産線考慮這些(xiē)因素可以使得(dé)年産量超過50萬(wan)件的投資更合(he)理，在今🌈後10年可(kě)以💚節省大概10～20億(yì)美元。
由于缸體(tǐ)需要較少的工(gōng)件裝夾次數，而(er)多為鑄件。材👈料(liào)和尺寸決定了(le)采用自動線更(geng)經濟。目前采用(yong)混合生産線成(cheng)為一🈲種新趨勢(shi)。工藝上将大餘(yu)量切削在傳統(tong)自動線上完💔成(chéng)，缸體前後端面(mian)和側面的加工(gōng)，用柔性生産單(dān)元。
（4）高效率從日(rì)本汽車制造業(yè)的情況來看，平(píng)均每五年切削(xue)效率要提高28%，其(qi)中切削速度平(ping)均提高19%，進給量(liàng)平🥰均提高8%，而最(zui)近幾年切削效(xiao)率提高的幅度(du)在30%以上。目前制(zhì)造發動機主要(yao)零件的生産節(jie)拍已經♻️縮短到(dào)了30～40s。比十幾年前(qián)縮短了50%。例如在(zai)灰鑄鐵材料缸(gāng)體的銑削加工(gōng)，用高速加工中(zhong)心機⭕床，切削速(su)度🏃♂️可達到700～1500m/min。刀具(ju)采用CBN刀片。（ auto1950 ）在缸(gāng)體、缸蓋鋁合金(jīn)材料銑削加工(gōng)時，廣泛采👣用PCD刀(dao)具，考慮到高速(su)回轉時将會産(chan)生很大的離心(xīn)力，故刀體采用(yong)高強度鋁合金(jin)材料制作。凸輪(lun)軸和曲軸用CBN砂(shā)輪進行高速磨(mo)削🏃。曲軸和凸輪(lun)軸的孔加工，為(wéi)了提高效率，采(cǎi)用内冷的硬質(zhì)合金鑽頭，代替(ti)過去的🌐高速鋼(gang)鑽頭。攻螺紋也(yě)采用硬質合金(jīn)絲錐來提高💰速(su)度，甚☀️至曲軸攻(gōng)螺紋也采用無(wú)切👅削絲錐。高速(su)加工中心有一(yi)個趨勢采用熱(re)裝式工具系🔅統(tong)。總之，在發動機(jī)制造業有一個(gè)明🏒顯的走向，采(cai)用高速加工提(ti)高💘效率。
（5）脹斷工(gong)藝應用較普遍(biàn)自從連杆大頭(tóu)孔切斷采用脹(zhàng)斷工藝以來，大(da)部分工廠都采(cǎi)用脹斷工藝。國(guo)内工廠應用此(ci)項技術還存在(zài)些問題，主要是(shi)工廢率和裝配(pèi)時産生的連杆(gǎn)爆口。而🔅國外工(gong)👉廠已很好掌握(wò)了此項工藝，它(tā)們的工廢率0.8%，裝(zhuāng)配的爆口幾乎(hū)為零。問題是脹(zhang)斷時支承塊的(de)間隙控制。
（6）在曲(qu)軸車拉的基礎(chǔ)上結合采用高(gao)速外銑近幾年(nian)，曲軸主軸頸和(he)連杆頸的加工(gong)，一般都是采用(yong)車拉💋工藝來完(wán)成。但連杆頸軸(zhou)🈲線不在一條中(zhōng)心線上，如三缸(gang)、六缸發動機，加(jiā)工就有一些麻(ma)煩🐉。目前，有一種(zhǒng)加工工藝方案(àn)為：主軸頸用車(chē)✍️拉，連杆頸用高(gao)速外☀️銑。這樣加(jiā)工連杆頸時更(geng)好柔性。
（8）缸孔的激光珩(héng)磨。近年來表面(miàn)激光造型珩磨(mó)加工正在漸漸(jian)💋使用，為了同時(shí)達到缸孔表面(miàn)粗糙度和👉儲油(you)⭐性能，需要通過(guo)✌️特殊的加工技(ji)術，也就是用激(jī)光造型珩磨才(cai)🆚能達到加工要(yào)求，同時還不會(huì)影響缸孔表面(miàn)💘的加工質✊量。采(cǎi)用激光珩磨後(hòu)，汽車發動機可(kě)以降低油耗量(liàng)，降低排放，減少(shǎo)磨損。另外，目前(qián)🛀柴油機廣泛用(yong)于轎車上，柴油(you)🥵發動機體積小(xiǎo)，功率大，缸體鑄(zhu)造時加人了TiC，為(wei)👄了将缸孔表面(mian)的TiC沖掉，去☔除産(chǎn)生的毛刺，同時(shi)達到表面儲油(yóu)量，開發了高壓(ya)液體珩磨🚩，工藝(yi)為:粗珩❤️+精珩十(shí)高壓液體衍磨(mó)十抛光。
(9)曲軸磨(mo)床凸輪軸采用(yong)CBN砂輪高速磨削(xue)，已經非常普遍(bian)。目前❄️曲🤟軸⛱️的加(jia)工也漸漸開始(shǐ)使用CBN砂輪加工(gōng)。一🌂般來講，四缸(gāng)曲軸隻要是✌️升(sheng)程的變化，工藝(yì)路線還是過去(qù)🏃的較好:主軸頸(jing)用多砂輪，連杆(gǎn)頸分别用雙砂(shā)輪。如果🥵要加工(gōng)四💃缸、五缸和六(liu)缸曲軸，就要采(cai)用CBN單砂輪或雙(shuāng)砂輪磨曲軸⛱️，這(zhè)樣柔性好，而且(qiě)砂輪每修整一(yi)次，可加工600～800件。
（1）結構簡單(dan)發動機廠的組(zu)織結構相比以(yi)前，特别是在海(hai)外的工廠，隻是(shì)一個生産性的(de)工廠。服務性的(de)工作都交給專(zhuān)業部門負責。比(bi)如，刀具管理(Tool-Management)是(shì)20世紀90年代在美(mei)國企業提出的(de)，開始于16年前的(de)美國通用土星(xing)項目。當時的刀(dāo)具管理主要是(shì)物流，刀具比較(jiao)簡單，沒有精加(jiā)工刀具，後來漸(jian)漸完善發展成(chéng)為一個完整的(de)系統，甚至在新(xīn)項目開始階段(duàn)刀具管理就參(can)與項目支持。90年(nian)代後期在德國(guo)和歐洲推行，雖(suī)然應用較少，是(shì)一個有潛力的(de)管理模式，從範(fan)圍來說，将會有(yǒu)越來越多的企(qi)業特别是汽車(che)工業采用。目前(qián)匈牙利的OPel工廠(chang)，德國大衆在波(bo)蘭的工廠，美國(guo)通用在上海工(gong)廠都在進行刀(dao)具管理。減少了(le)刃磨、倉庫管理(li)、采購、技術管理(li)人員，使得機構(gou)簡單。
（2）成本中心(xīn)汽車工業日趨(qū)激烈的競争中(zhong)，降低産品的成(cheng)本已成為各汽(qi)車廠競争的重(zhong)要策略。把降低(di)成本作為一個(gè)🏒硬指标來推行(háng)，是全球汽車工(gōng)業發展的趨勢(shì)。發動機廠也㊙️不(bu)例外，把降低成(cheng)本作為一個重(zhòng)要目标來實施(shi)。一般來說，各車(che)間成立成本中(zhong)心，主要指标是(shì)工廢、料廢、人員(yuan)費用、刀具輔料(liào)費用、設備折舊(jiù)等。
（3）TPM和人員激勵(li)發動機廠的設(she)備都是比較複(fu)雜、精度高，有一(yī)定技術含量，新(xīn)的生産線規劃(hua)完成以後，重要(yao)的☎️一項工作🚶♀️是(shì)TPM。首先，提出具體(tǐ)的實施方案，每(měi)條✊線都規定了(le)負責人，加強點(dian)檢和專業點檢(jiǎn)。針對具體的機(jī)床提出合适的(de)解決方🤩案。不是(shì)做一些表面文(wén)章，就是根據簡(jiǎn)單清晰的思路(lu)，其次是腳踏實(shi)地執行。使用一(yi)些合适的人員(yuan)，而不是高學曆(lì)的員工，重點放(fang)在崗位上的培(pei)訓。為了鼓勵📐員(yuán)工，積極采用休(xiū)假制度，整個生(shēng)産😘線一年的休(xiū)假計劃張貼在(zai)生産線。将維修(xiu)、操作工等組成(cheng)小📞組，為了解決(jué)單調生産産生(sheng)新的問題😄，一段(duan)時間以後進行(hang)崗位輪換。
