進人21世紀以來，發動機制造業在産品、制造(zào)工藝、刀具、生産管理方面都進行了一系列變化，與(yǔ)過去的發(fā)動機制造企業有很多不(bú)同。
在産品方面輕量化的趨勢比較明顯，缸體零件用(yòng)鋁合金(jīn)替代鑄鐵。缸蓋産品簡單化，不采用以前的頂置凸輪軸(zhóu)的形式，使得缸蓋加工更(gèng)加容易。工藝上不斷優(yōu)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。凸輪軸采用套裝式(shì)的，而不是整體式，使得加(jiā)工簡單，柔性好。連杆的脹斷工藝應用的(de)企業越來越多(duō)，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。采用複合型加工工藝和刀具、來(lái)節省設備投資和(hé)減少(shǎo)加工時間。如采用(yòng)鑽銑螺紋一把刀，完成鑽孔、倒角、銑螺紋一次成形的多功能刀具。總之，在(zài)産品方面(miàn)，在獲得滿意的性(xìng)能下，使得(dé)加工工藝簡單，盡量在鑄造中解決一些加工，使得在(zài)機械加(jiā)工時，加工餘量少。
在工藝技術方面，采(cǎi)用新工藝，使得(dé)刀具和設備适應(yīng)高速化和柔性化的(de)需要。在生産組(zǔ)織和管理方面(miàn)也有很多不同的地方，企業的(de)結構簡單，很多服務(wù)性的部門，如油品、切削液、刀具和設備備(bèi)件都由專業公司來負責。人員通過小組以及輪崗的方式來激勵。物流和設備管理方面也是重點，發動機制造企業TPM是很重要的一環。在質量方面，德國企業非常重(zhòng)視過程質量(liàng)。
産品方面
（1）輕量化研究表明，一輛轎(jiào)車的質量若能減少10%，則(zé)其燃油經濟性可提高3%～4%，同時汽車的排放(fàng)也會降低。為此，各國的汽(qì)車(chē)制造廠家為了(le)使發動機輕量化、高速化、高功率化，并且有較(jiào)高的耐久性，最好的辦法是使(shǐ)用鋁缸體。它的優點：①鋁的導熱(rè)性好，提高發(fā)動機的壓縮比，對提高功率也十分有利。②缸體和缸蓋的膨脹率相同，減少熱應力，同時提(tí)高缸(gāng)體和(hé)缸蓋結合面的剛(gāng)性。③重量輕。
（2）缸(gāng)蓋結構缸蓋的(de)結構(gòu)，一般是凸輪軸(zhóu)軸承孔一體的整體式鋁缸蓋，為了工藝加工方便(biàn)，将整體缸蓋一(yī)分為二或(huò)分成三個部(bù)分。凸輪軸不放置在缸蓋上，而裝在罩殼内。
（3）凸輪軸凸輪軸的作用就(jiù)是控制氣閥的開啟(qǐ)和關閉。第一個變化是，四氣門和五氣門的凸輪軸為(wéi)了去重，采用輕量(liàng)化中空凸輪軸。第二個變化，按常規(guī)而言，凸輪軸的毛坯一般是一根鑄件或鍛件(jiàn)，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(shì)毛坯件，将預制(zhì)凸輪和相關部件裝配到一根鋼管上，焊接固定其軸向和角向位(wèi)置，增加了柔性、缺點是成本高(gāo)。
（4）平衡軸體(tǐ)(Ausgleiehswellenmodul)在三(sān)缸機中為了減少震動，使得發動機運行更加(jiā)平穩，産品中增加了一個平衡軸體。目(mù)前，VW集團用于(yú)PoLo的1.2L四(sì)氣門發動機裝有平衡軸體。由于這個零件能明顯平衡發動機震(zhèn)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(pǐn)變化引(yǐn)起工藝(yì)的變化有缸套(tào)的鋁(lǚ)缸體，國外有的工廠缸孔是先将表面有(yǒu)鋸齒形(xíng)的缸套放好，然後進行澆鑄，鑄鐵部分離上平面2～4mm，為了有利(lì)于缸體上平面加工。鑄鐵缸套粗加(jiā)工在毛坯廠完成，留lmm餘量。在工(gōng)藝安排時，缸孔、主軸承孔放在後面加工(gōng)，而上、下平面，四個(gè)側面前面加工完成。同以前的工藝安排不同，使加工(gōng)工藝較以前簡單。缸蓋(gài)變成一個長方體(tǐ)以後，使得缸蓋加工比以前容易。因為沒有凸(tū)輪軸軸承孔的加工(gōng)，可以用專用(yòng)的簡易加工中(zhōng)心機床，實現高速(sù)和柔性變化。用裝配式凸輪軸(zhóu)以後，凸輪的熱處理、裝配都在(zài)供貨廠家進行，提供半成品給制造廠家，工藝如下：車主軸頸—主軸頸磨(mó)—粗、精磨凸輪—抛光(guāng)—清洗。
（2）三個(gè)重要趨(qū)勢。國外的發動機廠在三個重要領(lǐng)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(gāo)生産率，縮短交貨時間。要實現高速加工(gōng)，主要步驟:①機(jī)床要能實(shí)現高速的主軸。②HSK液(yè)壓夾頭，定位精度高，同時剛性也較(jiào)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(gōng)中心二是硬質件加工。可以簡化工藝方法、工藝環(huán)節、節約成本、具有柔性。例(lì)如，凸輪軸加(jiā)工，德國(guó)在匈牙利的柴油發動機，過去在加工軸頸時，用車削加磨削，現在改用(yòng)CBN刀具一次完成，達到要求的表面粗(cū)糙度(dù)，不(bú)要磨削，可減少大(dà)量投資。三是幹式加工。優點是可以(yǐ)滿足環保的要(yào)求，降低總(zǒng)成本。例如缸體缸孔粗加工，采用陶瓷(cí)刀(dāo)片不加乳化液。目前國外很重視在幹式加工(gōng)采用(yòng)噴霧(wù)——準幹式加工。
（3）柔性(xìng)化發動機制造(zào)業生産性柔(róu)性化是走向之一，在傳統的自動線局部工位用CNC或加(jiā)工中心，來實現柔(róu)性加工的生産線叫柔性自動(dòng)線FTL，日本工廠使(shǐ)用較多，主要适合家族類的産品，從(cóng)嚴格意義上來說(shuō)，這還是自動線的設計(jì)概念。
用專(zhuān)用加工中心(xīn)構成的(de)柔性制造系統，主(zhǔ)要用在缸蓋和缸(gāng)體，從産量角度分析，可以(yǐ)達到，從傳統的FMS系統起步産量5萬件/年到傳統(tǒng)自動線的産量20萬(wàn)件/年。假如要規劃(huà)一條全柔(róu)性的适合大批量生産(chǎn)的柔性生産線，以适合采購的不确定(dìng)性，由于開發(fā)新品種而不斷更(gèng)新設計，環保要求和生(shēng)産要求等。在柔性(xìng)生産線考慮這些因素可以使得年産量(liàng)超過50萬件(jiàn)的(de)投資更合理，在今後10年(nián)可以(yǐ)節省大概10～20億美元。
由于缸體需要較少的工件裝夾次數，而(ér)多為鑄件。材料和尺寸決定了采(cǎi)用自動線更經(jīng)濟。目前采用混合生産線成為一種(zhǒng)新趨勢。工藝上将大餘量切削在傳統自動(dòng)線上完成，缸體前(qián)後端面和側面的加工，用柔性生産單元。
（4）高效率從日本汽車制造業的情(qíng)況來看，平均每五年切削效(xiào)率要(yào)提(tí)高28%，其中切(qiē)削速度平均提高19%，進給(gěi)量平(píng)均提高8%，而最近(jìn)幾年切削效率提高的幅度在30%以上。目前制造發動機主要零(líng)件的生産節拍已(yǐ)經縮(suō)短到(dào)了(le)30～40s。比十幾年前縮(suō)短了50%。例如在灰鑄鐵材料缸體的銑削加工，用(yòng)高速加工中心機床，切削速度可達到700～1500m/min。刀(dāo)具采用CBN刀片。（ auto1950 ）在缸體、缸蓋(gài)鋁(lǚ)合金材料銑削加工時，廣泛采用(yòng)PCD刀具，考慮(lǜ)到高速回轉時将會産生很大的離(lí)心力(lì)，故刀體采用高強度鋁合金材料制作。凸輪軸和曲軸用CBN砂輪(lún)進行高速磨削。曲軸和凸輪軸的孔加工(gōng)，為了提高(gāo)效率，采用内冷的硬質合金鑽頭，代替過去(qù)的高速鋼鑽頭。攻螺紋也采用硬質合金絲錐來提高速度，甚至曲軸攻螺紋也采用(yòng)無切(qiē)削絲錐。高速加工中心有一個趨勢采用熱裝式工具系統。總(zǒng)之，在發動機制造業有一個明顯的走向，采用高速加工提高(gāo)效率。
（5）脹斷工藝應用較普遍自從連杆大頭孔切斷采用(yòng)脹斷(duàn)工藝以來，大部分工廠都采用脹斷工藝。國内工(gōng)廠應用此項技術(shù)還存在些問題，主(zhǔ)要是工廢率和裝配時産生的連(lián)杆爆口。而國(guó)外工廠已很好掌握了此項工藝(yì)，它們的工廢率0.8%，裝配(pèi)的爆口幾乎為(wéi)零。問題是脹斷時支承塊的間隙控制。
（6）在曲軸(zhóu)車拉(lā)的基礎上結合(hé)采用高速外銑近(jìn)幾年，曲軸主軸頸和連杆頸的加(jiā)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(shàng)，如三缸、六缸發動機，加工就有一些(xiē)麻煩。目前，有一種加工工藝方案為(wéi)：主軸頸(jǐng)用車拉，連杆頸用高速外銑(xǐ)。這樣加工連杆頸時更好柔性。
（7）曲軸(zhóu)平衡機新的改進是(shì)不平衡量校正采用極坐标優化高速鑽削校正方法。過去用的是高速鋼，新的方(fāng)法是曲軸的鑽(zuàn)削采(cǎi)用整體硬質合金鑽頭。鑽頭(tóu)心部有冷(lěng)卻(què)液孔。這種(zhǒng)鑽頭能進行大進給量(liàng)鑽削。
（8）缸(gāng)孔的激光珩(héng)磨。近年來表面(miàn)激光造型珩磨加(jiā)工正在漸漸使用，為了同時達到缸孔(kǒng)表面粗糙度和儲油性(xìng)能，需要通過特殊的加工技術，也就(jiù)是用激光造型珩磨才能達到加工要求，同時還不會影響缸孔表面(miàn)的加工質量(liàng)。采用激光珩磨後，汽(qì)車發動機可以降低油耗量，降(jiàng)低(dī)排放，減(jiǎn)少磨損(sǔn)。另外，目前柴油機廣泛用于轎車上，柴(chái)油發(fā)動機體積(jī)小，功(gōng)率大，缸體鑄造時加人了TiC，為了将(jiāng)缸孔表面的TiC沖掉(diào)，去除産生的毛刺，同時達(dá)到表面儲油量，開發(fā)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(sù)磨(mó)削，已經非常普遍。目前曲軸的加工(gōng)也漸漸開始使用CBN砂輪加工。一般來講，四缸曲軸隻要是升程的變化，工藝路線還是過去的(de)較好:主軸頸用多砂輪，連杆頸分别用雙(shuāng)砂輪。如果(guǒ)要加工四缸、五缸和六缸曲軸，就要采用CBN單砂(shā)輪(lún)或雙砂輪磨曲軸，這樣(yàng)柔性好，而且砂輪每(měi)修整一次，可加工600～800件。
組織(zhī)機構和(hé)生産管理
（1）結構簡(jiǎn)單發動機廠的組(zǔ)織結構相比以前，特别是在海外(wài)的工廠，隻是一個生産性的工廠。服務性的工(gōng)作(zuò)都交給專業部門負責。比如，刀具管理(Tool-Management)是20世紀90年代在美國企業提出的，開始于16年前(qián)的美國通用土星項目。當時(shí)的刀具管理主要是物流，刀具比較簡(jiǎn)單，沒有精加工刀具，後(hòu)來漸漸完善發展成為一個完整的系統，甚至在新(xīn)項目開始階段刀具管理就(jiù)參與項目支持。90年代(dài)後期在德國和歐洲(zhōu)推行，雖然應用較少，是一個有潛力的管理模式，從範圍來說，将會有越來越多的企業特别是汽車工業采用。目前匈牙利的OPel工廠，德國大衆在(zài)波蘭的工廠(chǎng)，美國通用在上海工廠(chǎng)都在進行刀具管(guǎn)理。減少了刃磨、倉庫管理、采購、技(jì)術管理人員，使得機構簡單。
（2）成本中心(xīn)汽車工業日趨激烈的競(jìng)争中，降低産品的成本(běn)已成(chéng)為(wéi)各汽車廠競争的(de)重要策略。把降(jiàng)低成(chéng)本作(zuò)為一個硬指标來推行，是(shì)全球汽車工業發展的趨勢。發動機廠也不例外，把降低成本作為一個(gè)重要目标來實施(shī)。一般來說，各車間(jiān)成立成本中心，主要指标是工廢、料廢、人員費(fèi)用、刀具輔料費用、設備折(shé)舊等(děng)。
（3）TPM和人員激勵發動機廠的設備都是比較複雜、精度高，有一定(dìng)技術含量，新的生産線規劃完(wán)成以後，重(zhòng)要的一項工作是TPM。首先，提出具體的實施方案，每條線都規定(dìng)了負(fù)責人，加強點檢和專業點檢(jiǎn)。針對具體的機床(chuáng)提出合适的解決方案。不是做(zuò)一些表面文章，就(jiù)是根據簡單(dān)清晰(xī)的思路，其(qí)次是腳踏實地執行。使用(yòng)一些合适的人(rén)員，而不是高學(xué)曆的員工，重點放(fàng)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(huà)張貼在生産線。将維修、操作工等組成小組，為了解決單調生産産生新的問題，一(yī)段時間以後進行(háng)崗位輪換。
（4）質量管理任何發動機廠都将質(zhì)量置于公(gōng)司戰略的(de)核心地(dì)位，質量管理乃是發展(zhǎn)的最為重要(yào)的“内功”之一。質量方面的讓步絕非(fēi)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)量改(gǎi)善的公司，才能成功，才能獲利。發(fā)動機廠提高質量的關鍵手段，确定質量目标，最高層的參與(yǔ)。采用(yòng)零次品(pǐn)生産作為核心流(liú)程，加強質量過程(chéng)控制。動員全體員(yuán)工(gōng)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。
