現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝的發(fā)展動(dòng)向
一、缸體與缸蓋柔性生產(chǎn)線的發(fā)展動(dòng)向
1.柔性生產(chǎn)線的發(fā)展動(dòng)向
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，1968年英國首次推出了世界上的第一條柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)，這種生產(chǎn)技術(shù)在隨后的時(shí)間里不斷創(chuàng)新，其具體的發(fā)展過程可以分為以下幾個(gè)階段。具體來說，第一階段是70年代研發(fā)的多種小批量的FMS，這種生產(chǎn)技術(shù)由于成本高效率低，并沒有被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，而是僅用在試驗(yàn)和研發(fā)過程中；第二階段是80年代開發(fā)的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線FTL，這種制造系統(tǒng)由傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工中心，再結(jié)合數(shù)控組合機(jī)為主的設(shè)備構(gòu)成，這種制造系統(tǒng)已經(jīng)可以初步應(yīng)用在汽車的工業(yè)生產(chǎn)中，但是還無法完全滿足汽車工業(yè)生產(chǎn)的全部需要；第三階段是90年代初期的生產(chǎn)系統(tǒng)。在這個(gè)時(shí)期由于科學(xué)技術(shù)的的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的生產(chǎn)線發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，所生產(chǎn)的產(chǎn)品不但質(zhì)量好價(jià)格低，而且生產(chǎn)效率也大大提高。另外，由于加工中心的發(fā)展到后期逐漸出現(xiàn)三坐標(biāo)生產(chǎn)型高速加工中心，而應(yīng)用這種加工中心作為主體所構(gòu)成的新型柔性生產(chǎn)自動(dòng)線，也就是敏捷柔性自動(dòng)線，它從根本上提高了生產(chǎn)效率，而且這種生產(chǎn)線既可以重復(fù)使用又可以互相組合使用，還能夠進(jìn)行擴(kuò)展，因此這種生產(chǎn)能夠滿足市場發(fā)展的需要，正因?yàn)槊艚萑嵝陨a(chǎn)線能夠適應(yīng)未來的市場需求和變化，所以它就是未來這方面加工制造的發(fā)展方向。
2.缸體與缸蓋的AFTL結(jié)構(gòu)方案
AFTL最核心的技術(shù)是CNC高速加工中心，最早它是由美國的兩家機(jī)床公司通過多年合作研發(fā)出來的一種新型的高速加工中心，這種技術(shù)的出現(xiàn)對于柔性制造技術(shù)來說是一項(xiàng)革命性的突破，同時(shí)他開創(chuàng)了柔性制造技術(shù)的新天地，而在以后的歲月里是德國、美國、意大利、日本、法國到公司相繼開發(fā)出單子CNC高速加工中心，而其中單軸CNC高速加工中心的主要特點(diǎn)有：
第一、主軸轉(zhuǎn)速15000-20000-24000r/min；
第二、給進(jìn)速度60-76m/min；
第三、加速度1-1.5g。
由于缸蓋AFTL是一個(gè)由多個(gè)工序組成的加工系統(tǒng)，它的加工過程還保留著傳統(tǒng)的加工工藝，而且每道加工工序都配備多平臺(tái)平行的CNC高速加工中心，因此可以大量滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，另外由于這種加工系統(tǒng)的產(chǎn)品不僅柔性較好，而且投資效益好，對于投資人十分有利，并且設(shè)備的開動(dòng)率也高，這主要是因?yàn)榇讼到y(tǒng)的每道工序都是有取得設(shè)備共同完成，所以當(dāng)其中的一臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)問題時(shí)，也不會(huì)對其他的生產(chǎn)線造成影響。
二、凸輪磨削工藝的發(fā)展動(dòng)向
1.凸輪磨削工藝的發(fā)展動(dòng)向
凸輪磨削工藝在很長的一段時(shí)間里在機(jī)械仿形領(lǐng)域占有重要地位，直到80年代中期，才被高速加工中心CNC無抗魔的屠龍磨削工藝技術(shù)所代替。出現(xiàn)這種局面的原因主要是CNC屠龍磨削的柔性和加工成型后。產(chǎn)品表面的精度大大提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于過去的機(jī)械仿形通過磨削工藝，因此我們說CNC凸輪磨削工藝就是凸輪磨削工藝的發(fā)展方向。
2.凸輪軸的主軸頸系統(tǒng)以及凸輪的集成磨削工藝
在傳統(tǒng)的加工工藝中，凸輪軸的主軸頸系統(tǒng)以及凸輪的磨削需要采用三道工序來逐步完成。也就是說，首先需要磨削產(chǎn)品的前端小軸頸和端面，然后再對全部的主軸頸進(jìn)行磨削工作，最后在對全部凸輪進(jìn)行磨削。隨著人們研究和應(yīng)用越來越深入，在90年代中期有人開發(fā)了只需要一道工序和一臺(tái)磨床就可以做好主軸頸系統(tǒng)和凸輪的所有磨削工作，也就是采用CBN砂輪在高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下磨削的新型工藝。這種工藝對凸輪軸的傳統(tǒng)制造工藝產(chǎn)生了極大的沖擊和影響，并且隨著技術(shù)的不斷革新，后來出現(xiàn)了通過磨削代替銑床進(jìn)行凸輪軸制造的工藝革新，充分運(yùn)用這種新型的工藝就可以有效完成曲軸主軸頸系統(tǒng)和連桿軸頸的全部磨削工序，從而大大提高了生產(chǎn)效率。
三、兩岸分離面采用漲斷工藝正在取代傳統(tǒng)的切削加工工藝
1.連桿分離而漲斷工藝的特點(diǎn)
連桿分離面的漲斷工藝就是將連桿的蓋子與連桿本體上斷裂開，然后再將二者分開的工藝，與傳統(tǒng)的加工工藝如銑、鋸、拉、壓等不同，這種技術(shù)是在連桿大頭孔的斷裂線位置處提前進(jìn)行設(shè)計(jì)，加工出二條應(yīng)力集中的槽子，然后再讓一個(gè)楔子的壓頭進(jìn)入連桿的大頭孔，由于連桿的大頭孔和壓頭之間有一對半圓套筒。這樣的設(shè)置就可以將壓頭與連桿大頭孔之間建立力的傳導(dǎo)作用，壓頭在移動(dòng)時(shí)就會(huì)把力傳到大頭孔上，產(chǎn)生徑向力，這個(gè)徑向力不但會(huì)是槽子上產(chǎn)生裂縫，而且由于徑向力的持續(xù)作用會(huì)使裂縫變大，通過這種方式就能把連桿蓋從連桿本體上分離出來。此外，在所有的工藝當(dāng)中，連桿漲斷工藝是最實(shí)用的，這是因?yàn)椴捎眠@種工藝不會(huì)給連桿的分離面造成損傷，如塑性變形、斷裂等。只有這樣才能顯示出連桿與連桿蓋的裝配優(yōu)勢。
2.連桿漲斷工藝的優(yōu)點(diǎn).
1）簡化了連桿計(jì)連桿蓋的設(shè)計(jì)要求
在進(jìn)行簡化連桿以及連桿蓋的設(shè)計(jì)時(shí)，必須按照實(shí)際的使用要求進(jìn)行，具體來說，一方面，為了使連桿設(shè)計(jì)的更加科學(xué)，就必須盡可能的使連桿和連桿蓋的分離面保持很好的嚙合度，正因如此，在進(jìn)行連桿分離時(shí)的加工工藝是漲斷工藝，這大大的促進(jìn)了連桿與連桿分離面二者相互結(jié)合的質(zhì)量，因而他們的分離面就不需要再次進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械加工，也就是將分離面的拉小加工和磨削加工的工序省略掉了。另一方面，因?yàn)檫B桿和連桿蓋的分離面是最佳的嚙合狀態(tài)，當(dāng)連桿和連桿蓋裝配在一起時(shí)，我們完全不需要再增加額外的精確定位工作。比如螺栓孔的定位，在此種情況下，通常只需要兩只螺栓位就可以拉緊，這樣就能省掉一些加工工序，如針對螺栓孔的精確加工。
2）改善了連桿總成的大頭孔變形
眾所周知，作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿的的加工技術(shù)對于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能有重要影響，就欄桿與連桿蓋的分離技術(shù)來說，為了能保證他們二者之間的分離面足夠的光滑，連桿和連桿蓋分離后必須采用專業(yè)的磨削加工設(shè)備磨削加工一次，此外，螺栓和連桿與連桿蓋的分離面和兩個(gè)螺栓孔二者無論是垂直度，還是孔的中心距都有要求。而在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中，分離面總會(huì)出現(xiàn)或者大或者小的誤差，微小的誤差也會(huì)給連桿與連桿蓋的裝配完畢后帶來殘余的應(yīng)力并且留在了連桿中，此時(shí)殘余應(yīng)力要釋放出來，就會(huì)產(chǎn)生連桿大頭孔變形現(xiàn)象，當(dāng)連桿蓋與連桿再次裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上時(shí)，嚴(yán)重的變形就要發(fā)生裝不上去的質(zhì)量問題。連桿大頭采用漲斷工藝時(shí)后，它們分離而是最完全的嚙合。
四、結(jié)語
總而言之，縱觀汽車制造業(yè)的歷史發(fā)展已有百余年，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和水平的不斷提升，發(fā)動(dòng)機(jī)的加工工藝也在不斷的推陳出新，無論是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大加工工藝，還是缸體與缸蓋正在發(fā)展捷柔性生產(chǎn)線取代傳統(tǒng)柔性生產(chǎn)線的發(fā)展路徑，都在朝著精益求精加工方向發(fā)展，而也是連桿制造工藝的一次革命，是連桿制造工藝的發(fā)展方向�，F(xiàn)在國外連桿分離面的漲斷工藝正在迅速且大量地進(jìn)人連桿生產(chǎn)領(lǐng)域。
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