发动机再制造技术

一、前 言

发动机再制造业在欧美有着50年的历史,已不是一个新兴的产业,有着系统完善的再加工工艺流程。近几年来随着国内汽车市场的逐步扩大,发动机再制造业逐渐开始起步。节约和环保问题已成为全人类共同关注的问题,报废的汽车如果不进行再制造将会造成材料的极大浪费和环境污染。据统计全球每年就有2600多辆汽车报费,数量何其大,浪费和污染也就非常严重。数据研究证明:一辆汽车上可回收利用材料就占90%,主要有钢铁、有色金属等。对回收的资源加工成再制造成产品与新成品比较,成本只是新成品的50%,节能60%,节材70%。利润相当可观。所以再制造业有着深厚的市场潜力。

随着我国汽车消费市场逐渐增大,汽车报废量也在逐渐增多,有资料表明我国汽车报废量约200万辆,再制造零部件企业产业价值7亿元左右,有着非常广阔的市场前景。发动机作为汽车的核心部件在再制造业中显得尤为重要。本文从发动机再制造技术的概念、价值、生产制造工艺过程、新技术、柔性制造技术的应用、市场展望几个方面进行阐述。

二、发动机再制造技术概念

汽车发动机再制造技术也称发动机专业修复技术,是将废旧的汽车发动机进行修复,使其尽量接近新机器性能水平的过程.在此过程中废旧汽车发动机被完全拆卸、清洗、检验、再制造加工、重新组装和试验以保证其使用的质量.旧机所有的核心部件将根据原厂商的技术标准进行检验,通过再加工使其恢复到原来的技术要求,从而使整个再制造汽车发动机的装配公差恢复到原机水平。

欧盟于2000年发布了对全部成员国实施的关于报废汽车循环再利用的法规。它率先明确规定在2002年7月1日(含)以后生产的任何新车必须免费从最终所有者回收。到2007年1月1,这项规定将对所有报废车实施。这项指令细化了循环再利用的具体零部件和材料,并且规定一辆报废汽车循环再利用的比例要占整车重量的85%(2015年起为95%)。

我国汽车工业起步晚、基础差,汽车回收技术还相当落后、回收行业目前还处于一种混乱无序的状况。长期以来,国内报废汽车回收再制造行业分布散、管理松、成分杂、技术水平低、技师也无法保证。对于汽车最重要的部件——发动机而言,目前的回收再制造还是传统的、低水平、小规模的。在大多数情况下,没有的检测条件,没有必要的专用设备,没有规范的行业管理,没有回收再制造的标准可依,而且很难完全保证可靠的配件供应。

三、发动机再制造技术的应用价值

发动机再制造技术的精髓就在于对原有发动机的有效利用,这正符合了循环经济的思想。应用这项技术可以有效降低生产成本,提高售后服务层次,增强产品的综合竞争力。目前,发动机再制造技术主要用于汽年维修行业当中,实施此项技术可在较短时间内完成总成互换,缩短汽车大修时间,由过去的几天时间缩短为现在的几个小时。同时,实施这种再制造技术后,发动机的工作效益都大幅度提高,有利于减少机动车的排放污染。而且,因为再制造后的发动机总成价格远低于新机的价格,这在另一方面也有效地遏制了非法拼装车的蔓延。发动机再制造技术不仅仅只属于售后服务范畴,而事实上,在发动机的生产环节。再制造技术也发挥着不可替代的重要作用。如在发动机制造厂,应用再制造技术对在线次品进行次加工后的产品作为维修备件纳入售后服务系统,是对主生产线的重要补充。发动机再制造技术的应用不仅为汽车工业带来巨大的成本节约,同时也是有利于环境资源再利用的“绿色工程”。

四、汽车发动机再制造生产工艺过程

发动机再制造生产工艺过程包括对故障发动机的回收、拆卸、清洗、检测、再制造、装配、整机测试、包装、销售.发动机产品回收再利用研究。下面逐一简要的介绍。

　　(1)回收

包括两个方面:一是对旧发动机从客户手中进行回收,再就是对旧发动机性能进行检测评估。

　　(2)拆卸、清洗、分类

拆卸就是将旧机全部拆卸到部件或零件。清洗就是用不同的洗涤方式清洗零件上灰尘油污和锈蚀等。依据零件的损坏功能可将零件分为四类.一是完好件,即可直接再利用的部件。旧汽车发动机再制造工艺过程机拆卸判定可直接利用再利用零部件。如:进气管总成、前后排气支管、油箱底壳等。第二是可再制造件。通过再制造加工恢复或升级的零件。如:缸体总成、连杆总成、曲轴总成、缸盖总成等,这是再制造的核心。第三是不可再利用件,如:主轴瓦、气缸等。第四是易损件,是指那些目前无法通过再利用、再制造和再循环回收其资源的零件。

　　(3)再制造加工

再制造加工是指利用表面工程或者先进的加工工艺或常规热处理方法对可再制造工件进行性能、尺寸等进行恢复,使其恢复到原有的尺寸要求,使其性能上优于原先发动机的性能。

　　(4)装配

　　装配是指将再制造合格的零件与新的配件,按照新产品的工艺流程重新装配发动机.可根据条件升级发动机的性能。

　　(5)整机测试

　　测试的标准很严格,必须按照质监标准进行测试,且不允许抽样,需逐一检测,每一项都达标才行。

　　(6)喷漆和包装

对发动机外表喷漆和包装入库.

五、发动机再制造技术的新技术

发动机再制造的高新技术包括:1)高效环保的清洗技术:高温分解、超声波清洗、振动喷砂先进清洗剂;2)废旧零部件无损检测及寿命评估:经电磁探伤,涡流检测、磨损检测对旧零件的状态进行识别并做出剩余寿命的评估;3)纳米表面工程技术:电刷镀(轴类)、高速电弧喷鎏(箱类)、微脉冲冷焊(局部微损)、粘接(结合面);4)先进再制造加工技术:激光鳖敷激光研磨;5)再制造后的质检。

“十二五”规划中新战略资源的重点之一是新材料的应用,主要包括以纳米材料等为代表的新材料应用。我国近来在表面工程技术方面有了很大进展,这为发动机再制造业提供了有力的保障。随着新技术、新材料的的应用,我国再制造业必定上一个新的台阶。

六、柔性制造系统在发动机再制造中的应用

当前，车型的市场寿命周期越来越短，小批量、多品种生产成为各大汽车厂商的追求目标。与此相适应，发动机的生产制造模式也必须适应多品种、不同批量的市场需求。由于市场需求的多样性，产品更新换代的周期加快，促使许多发动机企业先后引进了以加工中心为主体的柔性生产线——柔性制造系统（FMS）。它能够根据制造任务和生产环境变化迅速进行调整，适应多品种、中小批量的生产需求。

发动机根据汽车制造业多品种、柔性化生产的需求而建造的一个具有国际领先水平的现代化柔性工厂。该工厂在产品设计时就采用同步工程并充分预留后期产品的共用性，以便根据市场及产品需求，在生产线上共线生产多个品种。

 

柔性制造系统

一般柔性制造系统由以下组成部分：2台以上数控加工设备或加工中心及相应的辅助设备；自动装卸的运储系统；套计算机控制系统。

发动机箱体类零件的主要加工部分均是由数十台全柔性加工中心组成，几个加工中心组成一个工岛——柔性制造单元（FMC）。各个柔性制造单元之间均通过自动辊道或机械手连接起来，其中还包括所必需的清洗、压装、试漏、珩磨、在线测量、线外测量设备以及切削液集中处理装置等。辅助设备一般采用通过式辊道输送上料，并通过型号识别，选择相应的工位及试漏、拧紧程序。在柔性制造单元内，由全自动机械手进行上下料，整线设有数个机械手。在生产线的自动辊道上，设置有产品型号自动识别装置，机械手、辊道及加工中心通过Profibus总线连接起来，由一套西门子数控系统自动控制各部分的一致性。同时，控制计算机还能根据各机床的加工情况，选择最优的上下料顺序，并根据设定的范围，将需要抽检的工件自动放入检测站。

每个FMC中都由几道工序组成，每道工序分别由多台相同型号的加工中心组成。每个FMC前面是上料辊道，后面是下料辊道及检测站。各个FMC之间也是相应的辊道，可以起到工件暂存作用。

加工中心是FMC最核心的部分，FMC中的加工中心采用大容量刀库的自动换刀系统，可以满足多品种生产所需的快速换刀及刀具存储需求。系统具有刀具寿命管理、激光刀具折断检测和ARTIS扭矩监控等丰富的刀具监控管理功能，使得设备的自动化及可靠性得到有效充分的保证。

每个FMC中都由几道工序组成，每道工序分别由多台相同型号的加工中心组成。每个FMC前面是上料辊道，后面是下料辊道及检测站。各个FMC之间也是相应的辊道，可以起到工件暂存作用。

2、柔性加工案例

根据市场需求，奇瑞公司2006年开发了新的铸铁发动机，为缩短投产周期，公司决定在原有铸铝缸体线上进行共线生产。通过产品的对比分析，我们对机械手的夹爪、夹具的定位销及夹爪进行了调整和更换，同时，增加相应的刀具，修改加工程序和机械手的输送控制程序，扩展工件型号装置。控制方面，我们在机床操作界面上对加工类型的选择进行了扩展，在机械手系统上增加了钥匙开关选择加工类型。在生产换型中，切换机床上的NC程序选择1.6L、1.8L或者2.0L的产品程序，并在机械手上选择相应的铸铁或铸铝工件，控制系统会自动控制型号识别装置放行相应的工件，机械手自动调用上下料程序，并自动调整上下料位置，机床则根据程序进行加工。整个单元的一致性由机械手的控制系统进行协调控制。由于生产线采用的是3个相对独立的柔性制造单元，因此，可以一个单元一个单元的换型，即当第二、第三加工单元还在加工铝缸体时，第一加工单元已经进行了铸铁缸体的生产。

奇瑞公司的72系列发动机是装载在QQ系列车型上的一款自主研发的发动机，2005年，随着QQ的热销，为补充72系列发动机产能，我们在发动机厂的481缸盖线上抽出部分加工中心来加工72系列产品。由于两个产品差异较大，因此我们采用了更换夹具的方式，将372的夹具安装在481加工中心的托盘上，把372设备原有的数控加工程序直接拷贝过来，即可快速投入生产。

除了能共线生产同类型的产品，还可利用自制组合夹具在箱体类个别工序能力富余的设备上进行进气管的加工。组装夹具和程序编制同时进行，只用了2天时间，就完成了进气管设备的调试。生产结束后，拆下组合夹具，重新装上缸盖的夹具，设备又立即恢复了正常的加工。

利用加工中心的柔性特点，对于已经定型的产品来说，多个品种在一条线上生产优势更为明显。奇瑞公司新建的一条缸盖线可共线加工数个品种，包含汽油机和柴油机。由于这些产品都已基本定型，因此夹具和上料系统可以进行通用设计，刀具的设计也充分考虑多品种共用，以便节约成本并减少换刀时间。由于输送辊道及上料装置上设置了型号识别，夹具上也进行了防错设计，机床已经具备了混流生产能力。

3、FMS应用的注意事项

 FMS的使用对产品设计、工艺规划及生产组织提出了更高的要求。根据使用经验，以下几点应引起注意：

1. 根据产品系列特点，决定是否选择及选择何种程度的柔性制造系统。当生产纲领比较大（超过30万），后续系列产品较少且产品比较稳定时，不太合适选择柔性系统。

2. 根据产品工艺特点，确定加工单元的分布，并选择合适的物流运输储备方式。

 

　　3. 生产线产品差别较大时，为减少夹具更换时间，应尽量采用备用托盘，更换时夹具和托盘一起更换，减少安装及调整时间。

4. 在生产线规划阶段，要明确后期加工产品的范围及材料，确定机床加工行程范围、功率扭矩等的选型。

5. 由于生产线产品较多，产品的型号识别及防错非常重要，产品设计及工艺规划时应考虑充分，否则会导致撞刀甚至损坏机床。

6. 柔性生产换型，主要是夹具和刀具及程序的更换。夹具主要考虑夹具的轮廓尺寸，机床和夹具液压油路的接口及控制；当批量小、品种较多时，可以考虑采用通用的组合夹具。刀具主要考虑刀柄接口形式，机床最大装刀直径及长度，合适的刀库容量。设备上应采用刀具寿命监控、备用刀具自动选择、刀具破损检测及刀具扭矩监控等装置。

7. 针对发动机制造来说，柔性系统除了加工，还要考虑其他辅助设备，如试漏、清洗等，可以采用随行夹具或多工位方式，通过型号识别，自动选择加工工位，实现柔性化。

七、我国发动机再制造产的市场展望

国内市场发展潜力巨大

据统计,2010年我国汽车保有量将达到6000万辆,今后每年报废的汽车都将在200万辆以上,按照这个趋势测算,到2010年若我国报废车辆的30%用于再制造,则年均销售额可创360亿元,回收附加值490亿元,解决就业18万人,减少二氧化碳排放量230万吨。在如今这个倡导节约和环保的时代,汽车零部件再制造产业前景巨大。发动机是汽车的核心其再制造价值显得尤为凸显。虽然在我国发动机再制造技术有很大的发展空间,但由于应用时问不长,还不成熟,所以国家相关部门必须注意合理地引导与控制,尽最使它规范化、合理化,只有这样,才能使它更好地服务于社会。

(1)国家政策法规是发动机再制造技术健康发展的理论依据和有力保障。在2006年国家发改委、科技部、环保总局新发布的《汽车产品回收利用技术政策》明确提出:2010年起,我国汽车生产企业或进口汽车总代理商要负责回收处理其销售的汽车产品及其包装物品,也可委托相关机构、企业负责回收处理。在我国销售的汽车产品在设计生产时,需充分考虑产品报废后的可拆和易拆解性。在政策允许的前提下,鼓励合格的拆卸零部件重新进入流通,作为维修部件装车使用,并且,《汽车产品回收利用技术政策》还提出了具体的目标:2010年起,所有国产及进口的M2类和M3类、N2类和N3类车辆的可回收利用率要达到85%左右,其中材料的再利用率不低于80%;所有国产及进口的M1类、N1类车辆的可网收利用率要达到80%。汽车的核心部件发动机自然是回收再利用的重点[3]。由此可见,国家是非常重视汽车旧件的回收利用的。发动机再制造技术的应用与推广有了国家政策法规的大力支持,就有了健康发展的前提和保障。

(2)消化吸收国外的成功经验是发动机再制造技术快速发展的有效途径。国外发动机再制造技术比我国早发展了几十年,从技术标准、生产工艺、加工设备、到供销和售后服务,已形成了一套完整的体系,积累了成熟的技术和丰富的经验,且已形成足够的规模。我们可以借鉴国外一些发展得好的发动再制造企业的成功做法,结合我国的实际情况,来制定相关的政策文件、法律法规、行业标准等,以促进发动机再制造技术在我国健康快速的发展。我们国家汽车产业的迅猛发展不也是走的“引进吸收”这条途径么?这说明消化吸收国外的成功经验的确是个切实可行而又高效的办法。

(3)建立完善的质量保障体系是发动机再制造技术应用与长远发展的关键目前,虽然我国在政策上支持与鼓励发动机再制造技术的应用发展,但在我国建立完善的发动机再制造市场体系尚需一段时间,因为还有许多问题有待解决,包括法律和法规的完善、制造商责任制的建立、行业准人标准的制定与颁布、再制造发动机技术标准的制定与颁布、严格和完备的废旧发动机回收体系的构建等等。其实这些问题可以归结为建立完善的质量保障体系问题。因为质量保障体系建好后,再制造发动机的质量才有可靠保证,它才有存在和发展的意义。质量保障体系是一个系统工程,短时间内难以完善,我认为可以先采取试点、再进行经验总结推广的办法,例如可以在我国两家发动机再制造技术应用得较早的企业(上海大众公司和济南复强公司)进行试点,对他们的质量体系进行分析评价和对他们的再制造发动机产品进行监测,得出对发动机再制造企业的基本要求、再制造发动机技术标准和工艺流程等关键数据,从而为国家制定相关的法规提供依据。