“提高品質(zhì)，降低成本”為汽車企業(yè)在未來的競爭中提供了基本保證。對于汽車動力總成制造企業(yè)來講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的，因為，合理的選擇可以進一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價值，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化，為企業(yè)節(jié)約大量的開支。

對于發(fā)動機制造所采用的生產(chǎn)裝備來講，其投資費用和壽命的計算并非是件簡單的事情：首先，企業(yè)要考慮在前期投入大量的資金購置生產(chǎn)設(shè)備；其次，在后期的使用過程中還要考慮加工過程中的使用成本和維護費用。為了適應(yīng)未來的生產(chǎn)需求，規(guī)劃發(fā)動機生產(chǎn)線時還要考慮，所選擇的生產(chǎn)設(shè)備能否滿足未來生產(chǎn)需求的變化。如何合理進行投資建設(shè)生產(chǎn)線，成為當前每個發(fā)動機生產(chǎn)廠慎重研究的課題。

課題的提出

長城汽車股份有限公司獨立研發(fā)的發(fā)動機，需要建設(shè)新的生產(chǎn)線來滿足新產(chǎn)品的加工和裝配任務(wù)。

生產(chǎn)的機型為G01～G06三缸、四缸兩個汽油機系列，排量0.8L～1.5L。其結(jié)構(gòu)特點是：全鋁材質(zhì)，采用了DOHC、塑料進氣管、電子節(jié)氣門、直噴及增壓等技術(shù)，排放標準為歐IV、歐V。規(guī)劃的生產(chǎn)線將承擔0.8L、1.0L、1.1L、1.3L和1.5L共5款發(fā)動機的加工、裝配和熱試等任務(wù)，生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)能10萬臺。

生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇

考慮到未來機型的拓展，我們決定選用柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。目前，國外流行的由高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線主要有兩種形式，一種是由桁架機械手輸送工件組成的全自動生產(chǎn)系統(tǒng)；一種是以每臺單機為單元，由簡單的物料系統(tǒng)組成流水線，每臺機床由人工或由機器人來上下料。第一種方法由于采用了桁架機械手進行工件輸送，可以大大簡化作為柔性線的基本單元——高速加工中心的結(jié)構(gòu)，從而降低每臺單元的制造成本，且增加的桁架機械手的費用完全可由機床制造節(jié)省下來的費用平衡。因此，第一種方案的最終造價對于我們來講，是完全可以接受的。

基于多方面的考慮，我們做出了如下選擇：缸體、缸蓋生產(chǎn)線由高速加工中心（缸體還有珩磨機）及輔助設(shè)備組成，以此來完成機械加工、清洗、軸承蓋的裝配、氣密性試驗、檢測和分組等任務(wù)；曲軸生產(chǎn)線采用柔性加工方式進行多品種的共線生產(chǎn)，全部采用機械手自動上下料，實現(xiàn)了生產(chǎn)線的全自動生產(chǎn)。

機型拓展思路

1. 設(shè)備選型

高速加工中心具有的基本特性是：高主軸轉(zhuǎn)速、高進給速度（含快移動速度）、高加（減）速度、微米級的加工精度、高的靜（動）態(tài)剛度以及輕量化的移動部件。為了合理論證選購設(shè)備的合理性，我們從以下幾方面進行了考慮：不同速度和加速度時間的比較；電主軸啟動及停止時間；移動距離與時間的關(guān)系。對多方面的數(shù)據(jù)進行綜合分析后，我們得出結(jié)論：針對我們的產(chǎn)品，采用德國進口的加工中心，并大量使用PCD刀片，可以減少設(shè)備臺數(shù)、降低投資額度，保證可靠的加工質(zhì)量。

從表1、表2中可知，德國設(shè)備在高速加工中具有很明顯的優(yōu)勢。當加工余量較大（3mm左右）時，可以直接進行穩(wěn)定的精加工，并實現(xiàn)很好的加工質(zhì)量。

2. 珩磨機的選擇

（1）缸孔加工方案的確認：缸體的缸筒為合金鑄鐵鑲嵌埋鑄件，按照圖紙設(shè)計尺寸缸孔不分組（4-φ750+0.01）及表面質(zhì)量參數(shù)、平臺網(wǎng)紋要求，選擇平臺網(wǎng)紋的珩磨機能夠滿足要求。

（2）主軸承孔鉸珩加工的確認：由于產(chǎn)品的主軸承蓋是鑄鐵材料，與缸體的材料不同，針對兩種材料的加工，我們展開了充分論證，見表3。

經(jīng)綜合性分析我們認為：主軸承孔（雙金屬切削）的精加工采用鉸珩的方式更加可靠，且圓度、直線度和表面粗糙度在大批量生產(chǎn)中易于保證；珩磨機采用可漲舒技術(shù)，可以保證鉸珩在全長范圍內(nèi)與孔表面緊密接觸，因此通過珩磨加工，可以使缸孔、曲軸孔的加工精度顯著改善。

曲軸線上的機械手

3. 刀具的選擇

當確定好機床設(shè)備后，我們就要著手進行刀具的選擇。為充分發(fā)揮加工中心性能和效率，適應(yīng)當前發(fā)動機生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢，優(yōu)先選用以下刀具品牌，MAPAL、KENNAmetaL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG、GUHRING及KOMET，并且優(yōu)先采用機夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭及立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具。

4. 刀片的選擇

以生產(chǎn)7萬件缸蓋為例，大量使用PCD刀片比少量使用PCD刀片單件成本更低，所以使用PCD刀具可以降低單件生產(chǎn)成本。PCD刀片的價格一般比硬質(zhì)合金高8～10倍，而實際使用中其壽命比硬質(zhì)合金長約10～50倍。

5.輔助設(shè)備的選用

為了降低成本，降低勞動強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，我們從以下幾方面對輔助設(shè)備進行了規(guī)劃：

（1） 缸體生產(chǎn)線的線首和線尾采用人工借助于懸掛起重機從機動輥道上裝卸工件；

（2） 缸蓋生產(chǎn)線采用人工從機動輥道上裝卸工件（鋁缸蓋重量輕，符合人體負重要求）；

（3） 加工中心配置雙交換工作臺，采用門架氣動平衡吊往夾具上裝卸工件，工序間運輸采用機動摩擦輥道；

（4） 主軸承蓋裝配后，軸承蓋裝配采用電動雙頭擰緊機，采用扭矩控制術(shù)；

（5） 專用設(shè)備完成堵蓋壓裝、氣密試驗和檢測分組等工序內(nèi)容；堵蓋壓裝、氣密試驗和檢測分組等設(shè)備間運輸采用機動摩擦輥道，自動運行；

（6） 生產(chǎn)線設(shè)置工序間檢測，配備檢測工件所需的氣電量儀、線性量具和相應(yīng)的在線檢驗臺，以加強產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

成果展示

本著保證 “高品質(zhì)的產(chǎn)品，低成本的投資”這一經(jīng)營理念，以使我們的產(chǎn)品有競爭力的精益思想，缸體、缸蓋這兩條生產(chǎn)線設(shè)備主要有德國HELLER公司的高速加工中心組成，缸體還有NAGEL的珩磨自動線、意大利MARPOSS的最終測量機以及國內(nèi)知名廠家生產(chǎn)的輔機設(shè)備組成。其柔性加工方式可以滿足多品種的共線生產(chǎn)需要。整條線均采用了機動輥道自動傳輸，各生產(chǎn)線設(shè)置了工序間在線檢測功能，配備了氣電量儀及在線檢測臺，所有的氣電和電子類量儀均具備了SPC統(tǒng)計功能。

曲軸生產(chǎn)線采用柔性加工方式進行多品種的共線生產(chǎn)，全部采用機械手自動上下料，實現(xiàn)了全自動生產(chǎn)。粗加工采用德國BOEHRINGER公司的高速隨動外銑和車拉床，精加工采用德國JUNKER公司的磨削精度圓度在2mm以內(nèi)、圓柱度在3mm以內(nèi)、連桿頸平行度能夠達到8mm左右的隨動磨床。此外，生產(chǎn)線上還有德國Schenk公司的動平衡機、意大利Marposs的綜合測量機等先進檢測設(shè)備，保證了曲軸的生產(chǎn)精度要求。

為充分發(fā)揮HELLER加工中心的性能和效率、適應(yīng)當前發(fā)動機生產(chǎn)線的高速、高效的優(yōu)勢，我們選擇KENNAmetaL作為第一刀具配套商。加工設(shè)備優(yōu)先采用機夾不重磨刀具、硬質(zhì)合金鉆頭和內(nèi)冷鉆頭、立方氮化硼（CBN）等新型材料的刀具；采用錐度為 1∶10的HSK刀柄，其與主軸的雙面接觸點保證了定位精度與連接剛性；采用熱漲式工具系統(tǒng)其均勻夾緊力使同心度＜3mm，更適合高速加工。為使刀具的切削性能發(fā)揮到最大，所有加工中心刀具均采用中心內(nèi)冷結(jié)構(gòu)；缸體、缸蓋鋁合金材料的銑削加工廣泛采用PCD刀具，保證了加工精度與表面質(zhì)量，切削速度選擇2500m/min；考慮到高速回轉(zhuǎn)時將會產(chǎn)生很大的離心力，刀體采用高強度鋁合金與鋼質(zhì)雙金屬材料制作。KENNAmetaL的TX型超細硬質(zhì)合金刀具，特別薄的尖端有最好的定心作用，可同時完成鉆和鉸兩道工序，加工精度可達7級。

目前，這幾條生產(chǎn)線已進行小批量驗證，從加工質(zhì)量和穩(wěn)定性來看，均滿足規(guī)劃要求；從投資的經(jīng)濟性來講，也得到了長城汽車股份有限公司和市場的廣泛認可。