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“瘦身”是很多愛美女性的追求，這是人所共知的。但你有沒有聽過，一個冷冰冰的發(fā)動機，它也在努力地“瘦身”呢？想必很多人對此都不甚了解，或許根本就沒有聽聞過。
發(fā)動機也愛美嗎？這是毋庸置疑的，發(fā)動機的外觀、造型、結構都會考慮客戶對于美觀的嚴苛要求。但這里要說的發(fā)動機“瘦身”跟追求美麗不是一碼事，畢竟發(fā)動機不是靠美麗的外表來吸引用戶，眼球經濟在發(fā)動機行業(yè)行不通。
“我瘦我驕傲，我為國家省布料。”這是清瘦的人的一句玩笑話，但透射出一個道理，節(jié)省原材料、成本很重要。對玉柴來說，發(fā)動機的“瘦身”能有效地減少原材料的消耗，降低企業(yè)生產成本；對忠于玉柴產品的用戶來說，發(fā)動機“瘦身”了，整車的油耗會降低，運營成本就會減少，賺的錢就更多了。同時，發(fā)動機輕量化還是節(jié)能、環(huán)保的一項重要手段。
這個道理很好懂，但是發(fā)動機“瘦身”談何容易。據相關專家說，相對整車降重來講，發(fā)動機輕量化要求更高，實施起來更加困難。
玉柴技師協會、科技協會會長陳金源接受采訪時介紹，發(fā)動機輕量化是一個復雜的系統工程，它涉及到人才、設計、制造、工藝、材料等多個方面。
不僅如此，發(fā)動機零件眾多，特別是排放升級，發(fā)動機增加了一些必要的外附件，每增加一個部件，都在增加著發(fā)動機的自重。因此，可以說，玉柴發(fā)動機的“瘦身”事關玉柴、玉柴的供應商、客戶三方核心利益。
讓結構更優(yōu)
從結構上來對發(fā)動機“整形”是一件很難的事，因為任何的改動都是牽一發(fā)而動全身的。盡管如此，為了實現輕量化、增強產品競爭力這個目的，必要的結構優(yōu)化還是在研發(fā)人員的努力下實現了。
玉柴工程研究院副院長譚達輝說，從結構優(yōu)化入手，YC6L氣缸蓋的減重比較典型。我們通過優(yōu)化設計，減少氣缸蓋的接觸面，從而減少機械加工面積，實現了減重效果。
“對于每一處細小的改動，我們都要做充分的CAE計算、分析，確保其性能穩(wěn)定。”譚達輝強調。
從玉柴工程研究院相關技術人員那里獲悉，發(fā)動機輕量化是玉柴持續(xù)的追求。今年玉柴將通過去掉YC6L的氣缸體加強板來實現降重，其減重效果高達23.4公斤左右。安全性、穩(wěn)定性是發(fā)動機輕量化必須考慮的因素。“我們正在對其做臺架耐久實驗和振動試驗。”該技術人員補充到。
在保證鑄件性能的基礎上，對鑄件結構進行小型化、薄壁化、中空化等設計，去除冗余部分，也是實現發(fā)動機輕量化的有效途徑。
為節(jié)約成本，鑄造廠今年也將鑄件降重列為重點工作。鑄二車間砂芯減重效果明顯，采取優(yōu)化鑄造工藝等方法，D30機體鑄件比原重減少了2公斤。別小看這兩公斤鐵水，按照該工廠年度的生產大綱，因鑄件減重而節(jié)約的成本還是相當可觀的。
“高強度超薄機體水套高端技術”是陳金源和他的制造技術團隊取得的最新成果。應用這項新技術，在制造技術部可以做出2毫米超薄型水套砂芯，且鑄出的機體毛坯內壁光滑、無粘砂、無燒結，其技術水平直追奔馳、寶馬。
陳金源對此十分自信，他說，這項技術的成功，為玉柴超薄高強度水套制造技術提供了一個嶄新的平臺，更重要的是歷練出了一個追求高端技術的優(yōu)秀團隊。
發(fā)動機結構輕量化手段還有零部件模塊化設計、外附件輕量化，對某些部件進行有限元分析，采用拓撲結構優(yōu)化等等，玉柴在這條路上的探索還會繼續(xù)。
應用新材料
新材料應用也是減輕發(fā)動機自重的一個重要途徑。目前，在這塊最為突出的就是高強度材料的應用和一些輕質合金材料的應用。
蠕墨鑄鐵就是一種高強度的材料，它的機械物理性能和鑄造工藝性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，很適合制造強度要求較高及要求承受熱循環(huán)負荷的零件，如氣缸體、氣缸蓋等。
減輕單個零部件的重量也是減輕發(fā)動機總重量的有效途徑，而機體作為發(fā)動機中最大的核心零部件，占總重量的四分之一，玉柴發(fā)動機的“瘦身”當然要從它下手。
陳金源說：“從2013年1月開始，在玉柴股份副總經理梁清延的布置下，制造技術部就主動開展了4種機型機體的輕量化工藝試驗，其中我們在做的D2500機體降重就是用蠕墨鑄鐵替代原來的灰鑄鐵，達到了高強度、薄壁化目的，每個鑄件可降重25公斤。”
按目前的進度，D2500減重版機體模具已完成，進入試模驗證階段，預計9月份就可以小批量生產，年底能形成大批產能力，為4D機型升級國4打下了良好的基礎。根據測算，減重可實現降本金額可觀。陳金源表示，他們正在努力，爭取實現更高的降成本目標。
對于發(fā)動機輕量化，陳金源有他自己的理解。他說：“我們總的要求是高強度輕量化，追求‘兩降一保’。‘兩降’就是要降重、降成本，‘一保’即是保質量。”
誠然，發(fā)動機輕量化不是跟風，更不是摳摳搜搜、偷工減料，沒有質量作保證，產品根本沒市場，到頭來只是搬起石頭砸自己的腳。
在玉柴，蠕墨鑄鐵只是新材料應用的冰山一角。鑄鐵雖然剛度較好，成本也低，但是它自身的比重大也制約了這種材料在發(fā)動機輕量化領域的應用。相較而言，鋁合金、鎂合金等輕質材料未來則有更大的應用空間。
2011年，制造技術部試驗車間建立，它所肩負的其中一項任務就是鋁合金新材料應用的試驗。前不久，玉柴股份董事長晏平到制造技術部試驗車間考察，陳金源向晏平展示了一項技術成果，應用自主開發(fā)的高強度鋁合金材料，并進行缸蓋結構優(yōu)化，成功開發(fā)的高強韌輕量化某V型機鋁合金缸蓋。這個鋁合金缸蓋成品重量為15.6公斤，跟原來的鑄鐵缸蓋相比，降重17.7公斤，降幅達53.2%，鋁合金缸蓋毛坯經過30次冷熱循環(huán)沖擊試驗無裂紋，抗拉強度達到HT250水平，能滿足發(fā)動機需要。目前，該鋁合金缸蓋已進入試驗、驗證階段。
從目前國內外發(fā)動機輕量化的成功案例來看，新材料的應用效果是最明顯的。新材料和新鑄造工藝的掌握，玉柴發(fā)動機“瘦身”又向前邁出一大步。
“瘦身”生產兩不誤
雖然發(fā)動機輕量化是大趨勢，但發(fā)動機生產企業(yè)也不會不考慮盈利而去盲目地推行輕量化工作。
選擇哪款機型進行輕量化處理，這需要經過嚴密的論證和風險評估。一方面，企業(yè)要考慮輕量化帶來的收益，另一方面輕量化本身也需要研發(fā)設計、制造技術、工藝、工廠等多個相關部門的討論、驗證。
鑄造廠技術科科長陳宏興說，如果我們接到任務，要對某個鑄件進行輕量化處理，那么我們首先要做的工作就是對這個鑄件進行解剖，這個過程有點像醫(yī)生給病人動手術。解剖就是為了看清結構，看看哪些地方有改進的空間。理論的改進空間還需經過風險評估、驗證。這個過程沒問題了，我們才能試制，然后對試制的鑄件進行解剖、分析、改進，直到達到滿意的減重效果。先做30多臺鑄件，沒問題了，然后才能幾百臺的小批量生產。
當然，這個因發(fā)動機輕量化而涉及的鑄件修改如果經常性的出現在工廠生產中，勢必會影響正常的生產活動。
“這個問題已經可以解決了！”陳金源告訴筆者，玉柴的無模快速制造技術正好可以克服這個難關。利用無?？焖僦圃旒夹g，不用開模具，就能制造出我們想要的鑄件來，既省成本，又省時間，這項技術特別有利于新品試制，不會妨礙工廠正常的生產。目前，該技術在國內已處于領先水平。
“瘦身”生產兩不誤，這使得玉柴發(fā)動機的輕量化之路走得更為舒坦。
YC6L、YC6MK、YC6J、YC4D等發(fā)動機的輕量化之路已經開啟。對玉柴來說，路漫漫其修遠兮，發(fā)動機輕量化之路需要探索的東西還很多。這只是一個旅途的開始，為了增強玉柴發(fā)動機的競爭力，未來還有更多輕量化的玉柴機器走向市場。
