1.6L 2V RSH發(fā)動機是一汽-大眾汽車有限公司從2003年開始規(guī)劃，2004年底投產(chǎn)的一款新型發(fā)動機。該發(fā)動機項目規(guī)劃包括缸蓋機加線、凸輪軸機加線、缸蓋分裝線和發(fā)動機裝配線等。由于缸蓋生產(chǎn)線投資大，細節(jié)規(guī)劃工作量重，并且涉及到生產(chǎn)線工藝裝備規(guī)劃、輔助設施規(guī)劃、毛坯國產(chǎn)化、質量保證、產(chǎn)品認可、生產(chǎn)組織等多個方面，需要各部門同步啟動工作，相互配合，在此，本文著重對2V缸蓋機加生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃進行介紹。
生產(chǎn)線選型
工藝規(guī)劃首先面對的是生產(chǎn)線選型問題，即：選用剛性生產(chǎn)線還是采用以加工中心為主體的帶工件托盤（即隨行夾具）的柔性生產(chǎn)線。目前，中國的汽車市場發(fā)育還不成熟，產(chǎn)品品種、產(chǎn)量需求都存在變數(shù)。一旦生產(chǎn)線選型失敗，將會造成巨大的損失。
若采用剛性線，則前期一次性投入成本高，風險大；而采用柔性線則可以大大降低產(chǎn)品品種和產(chǎn)量需求變化帶來的風險。柔性線很容易實現(xiàn)多品種的共線生產(chǎn)。如果需要增加的新產(chǎn)品與原有產(chǎn)品差異不是太大，就可以通過改造托盤、刀具以及數(shù)控程序等來滿足生產(chǎn)要求。而且所需的改造費用較少，改造周期也較短。此外，為減少因產(chǎn)量需求變化造成的影響，可以將柔性生產(chǎn)線產(chǎn)能分為多個階段實施。在生產(chǎn)初期可先實現(xiàn)較低的產(chǎn)能，之后通過增加設備的辦法逐步提高產(chǎn)能，由于加工中心具有很強的可復制性，因此柔性線方案便于實施。如果市場需求降低或者產(chǎn)品取消，由于柔性線初期投資較少，損失也相對較少，大大降低了剛性線一次性投入的巨大風險。
但是，柔性線本身也存在著很多不足之處，因此，選型時還要根據(jù)產(chǎn)品品種、產(chǎn)能等的不同，進行合理選擇。例如：柔性線托盤的維修和維護要求高；共線生產(chǎn)的品種不能太多，當超過2個品種時，生產(chǎn)的組織管理難度就會加大，很容易出現(xiàn)紕漏；產(chǎn)能不能太高，一般情況下，當缸蓋年產(chǎn)量在30萬件以內時，較宜采用柔性線，而當年產(chǎn)量在30萬件以上時，剛性線更為經(jīng)濟；由于托盤自身制造精度（后期磨損）、不同托盤精度差異以及兩次夾緊（工件與托盤、托盤與設備）等因素的存在，使得精加工的尺寸精度和穩(wěn)定性不能保證?？梢哉f，剛性線和柔性線各有利弊。
2V鋁合金缸蓋的特點是：
□ 市場需求很大，要求生產(chǎn)節(jié)拍短;
□ 市場需求也存在一定量的不確定性，因此生產(chǎn)線的規(guī)劃分為兩個階段，第一階段達到36萬件，第二階段使生產(chǎn)線達到最終規(guī)劃產(chǎn)量；
□ 基材為鋁合金，產(chǎn)品結構復雜，部分尺寸要求很高；
□ 在生產(chǎn)線的生命周期內，產(chǎn)品更改可能性小。
圖1 試漏機
由于第二階段存在不實施的可能，所以我們只進行第一階段投資，但為第二階段做預留，這樣就降低了投資風險。
根據(jù)上述2V缸蓋的特點，綜合考慮剛性線和柔性線的投資成本、產(chǎn)能等因素，最終我們選擇了剛性線方案。
工藝規(guī)劃及設備選型
在確定采用剛性線方案后，初步制定如下生產(chǎn)線工藝流程：粗、半精加工→預清洗→試漏→導管、閥座壓裝→瓦蓋裝配→精加工→終清洗→鋼球、堵蓋壓裝及試漏。工藝種類分為清洗、試漏、壓裝、裝配和機加五類。
1、清洗設備選型
清洗機的選型取決于兩個要素——節(jié)拍和清潔度。受這兩個要素限制，終清洗機比較昂貴。預清洗是一個過程工藝，目的是為“試漏”、“導管、閥座壓裝”、“瓦蓋裝配”這三道后續(xù)工序提供干凈、干燥的工件。對預清洗機的清潔度要求可適當放寬，只要能保證后續(xù)工序順利進行即可。我們根據(jù)實踐經(jīng)驗，制定出了一個較理想的清潔度值，即缸蓋的清潔度≤25mg，就能保證生產(chǎn)要求，因此也降低了設備投資。
2、試漏機選型
試漏機根據(jù)工件輸送方式的不同，可分為步伐料道式和旋轉臺式。前一種方案已經(jīng)被廣泛采用，技術非常成熟，但是成本較高；后一種采用渦輪、桿驅動的5工位（1、5同一位置）轉臺（見圖1），由機械手進行上下料，具有結構簡單、成本低的特點，但是不如步伐料道式應用廣泛。我們選擇了后一種，即旋轉臺式試漏機。截至目前，設備運轉穩(wěn)定。
圖1 試漏機
3、壓裝設備選型
壓裝方案選用帶有“路徑和壓力檢測”（見圖2）的電動壓裝頭，可以實時反饋各工位零件壓裝的質量狀況。壓裝設備的其它系統(tǒng)，如工件輸送系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)，均采用電動驅動，其優(yōu)點是既節(jié)約了資金，又便于維修。而以往采用液壓驅動時，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)漏壓、壓裝不到位、壓廢（工件尺寸超差、壓裝件在壓頭上定位不準）等事故，卻無法檢測報警，致使不合格件流到下道工序中去。
圖2 壓力路徑曲線
4、裝配方案選
型國內有豐富的勞動力資源，所以瓦蓋裝配采用人工預擰緊螺栓和螺母的方案，設備簡單，價格便宜。
上述4種工藝設備不考慮柔性，全部采用專用設備，生產(chǎn)節(jié)拍直接達到第二階段的要求，而且不增加投資（相對第一階段）。相對于專用設備而言，機加方案的規(guī)劃十分復雜，產(chǎn)品質量和規(guī)劃投資很難達到平衡。
5、機加選型設備類型
的選擇取決于工藝節(jié)拍。一般情況下，若加工節(jié)拍時間超過生產(chǎn)線工藝節(jié)拍的加工內容，選用自動線（專機）比較合適。加工內容分為兩類，一類是單個的孔、面，另一類是由多個坐標有規(guī)律、尺寸相同的孔、面組成的孔、面系。單個的孔、面節(jié)拍時間指自身的工藝循環(huán)過程時間，孔、面系節(jié)拍時間則是各孔、面加工節(jié)拍之和。例如，主油道孔為通孔，長度為398.5mm，加工時間遠超出工藝節(jié)拍，采用深孔鉆（專機）就比加工中心經(jīng)濟。
對于加工節(jié)拍時間與生產(chǎn)線工藝節(jié)拍相近的加工內容，設備類型選擇比較復雜，應當整體考慮工藝編排。
目前，鋁合金缸蓋機加設備有兩種：自動線（專機）和數(shù)控加工中心。在粗、半精加工階段，尺寸精度要求相對較低，但加工余量大、加工工時長，自動線（專機）和數(shù)控加工中心都能滿足所有的尺寸精度要求。根據(jù)上述原則，在粗、半精加工工序，把主油道孔、SLS主氣道孔、缸蓋與缸體聯(lián)結螺栓孔等安排在自動線，整個工藝過程由1條自動線和10臺雙軸加工中心完成。加工中心選用德國GROB公司的BZ530和BZ535雙軸加工中心，提高了加工效率。自動線節(jié)拍直接達到第二階段要求，只需再增加兩臺加工中心即可實現(xiàn)第二階段目標。這種混合型方案比較經(jīng)濟。
氣門導管和閥座、凸輪軸孔在精加工工序完成。氣門導管和氣門閥座是缸蓋加工精度要求最高的部位，加工難度大；凸輪軸孔由5段不連續(xù)軸承孔組成，精度要求高。自動線是非常成熟的工藝方案，產(chǎn)品質量容易保證，且穩(wěn)定性好。精加工安排在自動線進行，節(jié)拍可以直接達到第二階段目標。
生產(chǎn)工藝的優(yōu)化
1、加工面的表面缺陷
在鋁缸蓋的大批量生產(chǎn)過程中，加工面的表面缺陷是一個普遍存在而又難以徹底解決的問題，這主要是由鋁合金材料本身的物理特性決定的。大眾集團針對工件表面的質量要求制定了詳細而又嚴格的PV標準文件。不考慮毛坯鑄造本身以及非正常加工（如刀具損壞）原因導致的表面缺陷，只針對生產(chǎn)線本身，結合5V生產(chǎn)線的實踐經(jīng)驗以及理論分析，我們對加工面的表面缺陷進行了分類，并分析了其產(chǎn)生原因。針對這些產(chǎn)生原因，我們制定了相應的解決方案，并對供貨商提出了一定要求（見表1）。
上述解決方案看似很合理，也容易實施，但是，在生產(chǎn)線的實際工藝布局過程中，方案1并不合理也不經(jīng)濟，方案2實施起來也比較復雜。
粗、半精加工工序，工件帶有鋁屑和乳化液，即使選用不銹鋼輥子料道也無法避免劃傷的產(chǎn)生，并且這種料道價格昂貴。綜合考慮，在這一工藝流程內，放棄不銹鋼輥子料道而采用便宜的鏈輪料道，方案1只在后續(xù)工藝過程采用。
2、優(yōu)化加工尺寸
2V缸蓋的構造特點是只能利用燃燒室面和排氣面在料道上輸送。這兩個面是缸蓋加工的定位面，通常是一次加工完成。而我們根據(jù)質量要求及實際生產(chǎn)經(jīng)驗，對尺寸進行了優(yōu)化，將這兩個面設計成分兩次加工完成，在第一次加工完成后都保留0.5mm的余量，以便進行隨后的第二次加工(精加工)。
燃燒室面和排氣面加工工藝的優(yōu)化（加之其它措施），徹底解決了這兩個面的劃傷問題。但是，精加工序相應（相對非優(yōu)化方案）增加的兩個工位，也意味著投資的增加。質量與投資，確實是很難平衡的兩個要素。
3、去除鋁屑
缸蓋機加成品內的鋁屑都是從粗加、半精加工工序帶來的。這些鋁屑較厚、較大，卡在缸蓋水套內或加工孔內，即使經(jīng)過清洗機清洗也很難去除。根據(jù)5V缸蓋生產(chǎn)線的經(jīng)驗，我們制定了如下措施：
□ 優(yōu)化刀具、加工參數(shù)；
□ 防止鋁屑進入水套內。在機加工序內，在合適工位利用乳化液沖洗水套（見圖4），同時也能去除部分鋁屑；
□ 在產(chǎn)生較大鋁屑的工位，增加乳化液噴管，及時沖走鋁屑，同時防止鋁屑進入孔（腔）內（見圖5）。
投產(chǎn)近一年來，在生產(chǎn)線終檢下料工位沒有發(fā)現(xiàn)鋁屑，上述措施達到了目的。
總結
新技術、新工藝的實施可以降低投資，提高質量控制水平，如旋轉臺式試漏機和電動壓裝頭的運用。但在汽車行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)線規(guī)劃中，應當避免同時采取大量的、未經(jīng)廣泛驗證的新技術和新工藝。豐富的經(jīng)驗、成熟的技術和工藝、熟練的生產(chǎn)維修和技術管理人員以及成熟的管理模式是非常重要的，這一切都是為了降低投資風險，以期盡快獲得預期的經(jīng)濟效益。
一汽-大眾汽車有限公司發(fā)動機傳動器規(guī)劃科經(jīng)理方殿平先生
一汽-大眾汽車有限公司發(fā)動機傳動器規(guī)劃科經(jīng)理方殿平先生
由于剛性線和柔性線各有利弊，所以在確定生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃時，要綜合考慮產(chǎn)品的市場需求、投資成本、產(chǎn)品更改的可能性等因素，進行合理選擇。
作者簡介
方殿平，現(xiàn)任一汽-大眾汽車有限公司發(fā)動機傳動器規(guī)劃科經(jīng)理。 1992年調入一汽-大眾汽車有限公司，從事一汽-大眾建廠時EA113系列四缸20氣門發(fā)動機的缸蓋線、凸輪軸線的規(guī)劃工作；1997年作為項目負責人，先后從事奧迪1.8L 增壓發(fā)動機項目、柴油機項目、發(fā)動機增加產(chǎn)能項目、EA113 RSH發(fā)動機項目以及MQ250變速箱項目的規(guī)劃管理工作；還參與并見證了一汽-大眾發(fā)動機傳動器廠創(chuàng)建的整個進程。方殿平先生在缸蓋線的規(guī)劃設計以及制造工藝上積累了豐富的經(jīng)驗，并對工藝規(guī)劃有著深刻的認識。
缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。
