发动机机械加工生产线工艺规划浅谈
作者：杜文
工作单位：吉利控股集团
【摘要】随着国内汽车行业的迅猛进展，本文简单阐述了
发动机机加线前期规划各种考虑因素，结合国内发动机机加
线的进展趋势，简单介绍了刚性线和柔性线两种类型及各自
优缺点，着重介绍各类柔性线的布置及特点，并对部分柔性
机加线所存在的问题进行分析并提出相关解决措施。
【关键词】发动机，机械加工，工艺规划，刚性线，柔性线
1/1
， 1/1
，
，
1 前言
发动机是汽车的核心，“得发动机者得天下”，发动机制造技术也 是汽车制造技术的集中体现。
一般所讲的发动机加工要紧是针对发动 机箱体（缸体、缸盖）、曲轴、凸轮轴、连杆等 5 大件进行加工，其余 部件外购，然后进行组装。
然而关于一些中小型汽车厂家来讲，受投 资限制，加工 5 大件所需的投资费用实在太高，结合自身实力和市场 销售情况，差不多采纳两种供应方式：一、放弃“核心”，不建发动机 厂，所有发动机外购，减少投资；二、抓住“核心”，建立自己研发团 队，自建发动机厂，自制关键部件，要紧完成对发动机箱体的机械加 工（曲轴、凸轮轴、连杆等托付相关专业厂家加工）及发动机总成的 装配、磨合试验等任务。
依照国内各发动机厂家现状，下面简单介绍 一下国内发动机机加线前期规划及进展趋势。
2 发动机机械加工生产线前期规划
发动机机械加工生产线（简称机加线）规划是一项系统性专门强 的工作，同时也是一门基于经验的学问，在实际操作中需要注意的问 题专门多。
发动机制造技术的先进性并不是发动机项目实施和运作成
1/1
功的必要条件。
回忆周围的例子我们不难发觉，发动机项目的成功专 门少是取决于它是否采纳了某项新技术；而在实际生产过程中，也可 不能因为某把刀具的选择错误而导致整条生产线的失败。
与之相反， 专门多失败的例子却是由于生产线选型失误、设备选择错误而造成的。
由此可见，发动机机加线前期规划才是项目成功与否的关键。
就在几年前，发动机机加线的选型要紧是在刚性自动线和柔性 CNC 加工线之间的选择。
选择刚性线或柔性线的要紧考虑依据依旧产量和 产品的变化。
通常大批量（一般年产量 30 万以上）且较成熟的产品采 纳刚性线，中小批量或产品潜在变化较大的选择柔性线。
随着规划经 验的丰富、规划水平的不断提高以及国际间合作的深入开展，许多汽 车公司在选择发动机生产线类型时将更多的因素纳入到了需要考虑或 权衡的范围内，同时慢慢地成为了比产量更为重要的决策依据。
这些 因素要紧包括：今后产品及其品种进展规划；公司对生产线的柔性要 求；生产线被改造的可能性；投资的限制以及公司人员对现有系统的 熟悉程度等。
刚柔生产线对比如下：
柔性生产线（加工中心） 刚性生产线（专机）
生产批量
适用于中等批量加工
适用于大批量加工
1/1
投资形式
一次规划、分步实施 差不多一次投资到位
投资风险
相对较小
相对较大
适应品种变化能 力
较好
较差
生产线被改造可 能性
较灵活
较困难
设备维修
简单
困难
运行成本
较大
较小
设备开动率
较低
较高
劳动生产率
较低
较高
加工精度
整体精度高
关键尺寸专机精度高
打算治理工作
比较复杂
比较简单
对工人技术水平 的能力
较高
可低
生产线布置
较短
较长
当前，随着我国汽车工业的迅猛进展和相关环境爱护要求的提
高，为适应市场需求，各企业都在加速发动机新技术的研发并对老产
品进行改进，间接加快了产品的更新换代，同时也加大了对原有生产
1/1
线技术改造的力度，以实现发动机机体等要紧零件的多品种共线生产。
如何实现发动机机体、缸盖等要紧零件的多品种共线生产一直是发动 机生产企业技术人员研究的一个课题。
生产线被改造的可能性与产品 的生命周期、市场预期发生变化和产品本身发生变化等决定了选择柔 性线有着明显优势，并在业界内得到广泛的推广和应用，下面仅就柔 性 CNC 加工中心生产线进行简单介绍。
3 柔性生产线类型
目前，各汽车厂家广泛应用的柔性（CNC 加工中心）生产线要紧 分为三种：规模相对较小的串行柔性线、规模相对较大的并行柔性线 及最近几年新出现的专机式柔性线。
3.1 串行柔性线
图 1-1 为年产 10 万缸盖生产线示意图，能够看到，CNC 加工线分 为 A 线和 B 线，分不由红色和粉红色两色圈示，所有加工中心的节拍 是一致的。
两线并联后再同中间的辅机串联成整条生产线。
图 1-1 串行柔性线 1/1
串行柔性线的每台 CNC 加工中心的加工内容是由整条生产线的节 拍所确定的，假如没有复线的话，每台 CNC 设备的设计节拍差不多上 一致的，加工内容必须安排在节拍内完成。
为了提高加工中心的利用 率，通常在串行柔性线中的 CNC 加工中心的节拍规划得比系统中的辅 机慢一半，而使用 CNC 设备的复线来补足生产能力。
串行柔性线是比较成熟的工艺规划模式，在国内应用较多，其要 紧特点是： 1. 零件在生产线中的流向相对比较简单，通常只有 A 线和 B 线的区 不；零件的差异性较小，便于质量治理和跟踪； 2. 由于节拍的延长，CNC 加工中心的利用率较高； 3. 便于实现手动上下料； 4. 在单台 CNC 加工中心发生故障时还能维持部分生产； 5. 如要实现零件追溯，则追溯系统的投入相对较少，追溯方法简单。
现在许多中小汽车厂家倾向于投资自动线和柔性 CNC 加工中心组 合的刚柔生产线。
关键工序采纳自动线，以保证加工精度和稳定性， 而其它工序则采纳 CNC 加工中心。
这种方式也是属于柔性串行生产线 的一种，在保证满足精度要求的前提下，最大程度地增加了柔性。
在 资金投入上，自动线一般是依照产量纲领一次投资到位，而 CNC 加工 中心则依照产量的爬坡打算进行分期投入，降低了初期项目投资过大
1/1
的风险。
刚柔生产线能够充分发挥组合机床和加工中心的各自优势，实现
了组合机床的高效率与加工中心柔性化的统一，要紧特点如下： 1.突出加工中心机床工序集中的优势，对同一平面上的所有孔都
能够在刀库容量同意的范围内完成加工，不受工件孔距限制，每道工 序能够选择最佳的切削参数，由于孔的坐标由计算机操纵，孔的位置 加工精度高于刚性自动线；
2.增加数控回转台后，同一夹具可实现工件多方向加工，减少了 夹具品种和夹具费用；
3.应对产品改进的周期短，如增加加工工序可通过编程来实现， 同样取消某个工序也可从加工程序中取消，十分方便；
4.这种混线柔性生产线，突出了组合机床在加工气缸孔、主油道 长孔、主轴承孔等专门工序时的高精度、高效率的优势。
随着高速、准高速加工中心和先进刀具的不断进展及其在大批量 生产线中的广泛应用，刚柔结合的生产线以其适应能力强、生产效率 高而成为工艺设计的进展方向，成为了新建生产线和对老生产线进行 技术改造的主流思想。
吉利发动机厂机加线除宁波发动机一厂为完全 刚性线外，其余的差不多上采纳刚柔结合的生产线（规模相对较小的 串行半柔性线），因设计纲领都为 10 万台/年，差不多差不多上采纳“一
1/1
次规划，分两次实施”（自动线依照产量纲领一次投资到位）。
3.2 并行柔性线
如图 1-2 所示，整条线上大部分机床为 CNC 加工中心，A 工位是 5 台加工中心，B 工位是 3 台，C 工位是 5 台，D 工位是 4 台；整条线的 节拍是一定的，同工位的加工中心加工内容一样，节拍也是相同的， 但不同工位的加工中心的节拍不一定相同。
为了尽可能多的安排加工 内容，提高加工中心的利用率，其节拍应较长。
图 1-2 并行柔性线组成单元 组成并行柔性线的每台 CNC 加工中心的加工内容是由实际理想的 加工步骤、定位夹紧方式等确定的，组成每道工序的加工中心的节拍 并不完全相同。
在确定每道工序的加工内容和节拍后，再依照整条生 产线节拍的要求确定每道工序需要的 CNC 加工中心的数量。
并行柔性线的要紧特点是：
1/1
1. 单台 CNC 设备的故障对系统的开动率阻碍专门小； 2. 由于单台设备的节拍不受限制，故加工工艺过程设计相对完美， CNC 加工中心的利用率专门高，投资相对较少； 3. 生产时假如对某机床进行调试，对产量的阻碍较小； 4. 与串行柔性线相比，能够通过增加单台 CNC 加工中心实现扩 能，生产线分期投入的灵活性更大； 5. 便于随行托板的使用，进一步增加了生产的柔性，但手动上下 料专门难实现； 6. 零件在生产线中的流向十分复杂，排列组合的可能性专门多， 零件追溯系统十分复杂，增加了质量治理和跟踪的难度； 近年来，随着微电子芯片和计算机技术的快速进展，扫除了零件 追溯困难的障碍，使得并行柔性线越来越受到各汽车厂的青睐，特不 是欧洲的厂商应用极多。
值得一提的是这种并行柔性线特不适合一些 加工工艺较简单，工序较少的工件，如变速器壳体、阀体等。
3.3 专机式柔性线 专机式柔性线同加工中心与专机组合而成的刚柔生产线并不是一 个概念，专机式柔性线最要紧特点是采纳的加工中心是专机式加工中 心，其构造结合了自动线和加工中心的特点，将机床转化为一个独立 的加工单元。
消除了专机与加工中心之间的对立，弥补了专机和加工
1/1
。