火花塞制造工藝美設(shè)計研究

（南京工業(yè)大學(xué)工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，南京 2 10009）

火花塞是汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)中的一個重要零件，其主要功能是把點火系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖高壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀鸹▉睃c燃氣缸中的可燃混合氣，從而推動活塞，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)。火花塞從發(fā)明至今已有一百多年的歷史，其在汽車發(fā)動機發(fā)展的不同階段均扮演重要的角色，起著不可替代的作用。最早的內(nèi)燃機點火方式是德國威廉·貝尼特(William Banett)于1838年發(fā)明的火焰點火法，隨后點火方式又經(jīng)歷了熱灌法、火花法等階段，現(xiàn)代汽油發(fā)動機的點火方式是基于感應(yīng)線圈和低壓及高壓磁電機發(fā)明的基礎(chǔ)上，由比利時人艾蒂昂納·路納依爾 (Etienehn Lenoir)工程師在1860年發(fā)明，一直沿用至今。由于火花塞與發(fā)動機之間的存在著相對應(yīng)關(guān)系，這樣就使得發(fā)動機技術(shù)必然要促進火花塞的不斷創(chuàng)新，每開發(fā)一種新型的發(fā)動機或發(fā)動機構(gòu)進行調(diào)整，自然就得設(shè)計出新型的火花塞與其匹配，致使各種類型不同用途的火花塞層出不窮[1]。所以對于火花塞而言，主要是根據(jù)功能的要求去改變火花塞的造型，因此，功能在火花塞產(chǎn)品設(shè)計中比造型顯得更為重要，但也不能完全忽視造型對于火花塞的作用。火花塞開發(fā)至今已有很多品種，主要有：準型火花塞、緣體突出型火花塞、電極型火花塞、座型火花塞、極型火花塞、面跳火型火花塞等。

1 制造工藝對火花塞的影響

火花塞主要由絕緣體、殼體、接線螺桿和電極組成。產(chǎn)品的制造主要是通過原材料的采購，然后通過加工成半成品，再裝配成成品，然后銷售出去。在每一步的加工和裝配過程都有與之相對應(yīng)的工藝路線，下面主要通過火花塞的殼體來說明其加工工藝。

1.1 火花塞的工藝流程

早期殼體的生產(chǎn)主要通過多工序車削六角鋼制成，材料利用率很低，只有25%左右；現(xiàn)代的殼體主要通過冷擠壓技術(shù)制成，材料利用率很高，可達85%左右。現(xiàn)代的殼體工藝采用經(jīng)表面潤滑出來的冷拉原料，在六工位專用冷擠壓機上實現(xiàn)冷擠壓，即下料、預(yù)成形、三次擠壓、沖連皮及切削加工[2]。火花塞制造工藝的改善不僅提高了機械性能，也提高了材料的利用率，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，使企業(yè)的經(jīng)濟效益大幅提高。

1.2 火花塞現(xiàn)代工藝的優(yōu)越性

上述殼體制造工藝的改善主要是提高了殼體的機械性能，也就是殼體的功能性得到了提高。產(chǎn)品的功能與造型是對立與統(tǒng)一的關(guān)系：一方面由于殼體的特殊要求，六角螺母需要旋進氣缸，使得殼體的造型必須受到功能結(jié)構(gòu)的限制，此時造型只能依附著功能而確定，功能在此次制造工藝中起著主導(dǎo)的作用；另一方面在追求功能主導(dǎo)的同時，造型也已經(jīng)相對應(yīng)的產(chǎn)生，外形已經(jīng)具備一定的功能。因此，制造工藝的提高也提高了功能和造型的進一步完善。

2 制造工藝美在產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計中的地位

產(chǎn)品的功能、造型（形式）是構(gòu)成產(chǎn)品的2個基本要素。功能是指產(chǎn)品所具有的某種特定功效和性能；造型是產(chǎn)品的實體形態(tài),是功能的表現(xiàn)形式。功能的實現(xiàn)和造型的確立需要構(gòu)成產(chǎn)品的材料,以及賦予材料以特定的造型乃至功能的各種技術(shù)、工藝和設(shè)備，這些被稱為產(chǎn)品的物質(zhì)技術(shù)條件[3]。產(chǎn)品制造工藝美即是用物質(zhì)技術(shù)條件創(chuàng)造出來的功能美與形式美的結(jié)合體。產(chǎn)品制造工藝美是產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的核心價值，依據(jù)不同產(chǎn)品的特殊性，通過制造工藝，其要求產(chǎn)品的功能美與形式美有機的結(jié)合來最大化的滿足客戶的需求。

3 工藝選擇的原則

3.1 造型對于產(chǎn)品設(shè)計要求

在經(jīng)濟全球化的情況下，客戶對于產(chǎn)品的基本造型都有一定的認識，對于火花塞而言，客戶看到的第一點就是火花塞的造型，也就是產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計中的形式美。一個火花塞拿到客戶手中，如果發(fā)現(xiàn)火花塞的造型即點線面的肌理、色澤明顯沒有滿足一定的基本要求，顯然這件產(chǎn)品的設(shè)計是失敗的。所以，形式美是產(chǎn)品設(shè)計不可忽視的一方面。

3.2 功能對于產(chǎn)品設(shè)計至關(guān)重要

功能要求對于火花塞是最為重要的一個功能，也是客戶最為關(guān)心的問題。比如，結(jié)構(gòu)上瓷件是否能夠裝配進殼體，火花塞是否能夠旋緊發(fā)動機，并滿足要求的密封性；材料上瓷件是否耐高溫，耐腐蝕并且絕緣，殼體是否滿足一定的機械強度，中心電極導(dǎo)電性是否良好，側(cè)電極是否能在規(guī)定的行程內(nèi)腐蝕最小化等。

4 制造工藝美表達的途徑

制造工藝即通過原材料的加工到產(chǎn)品的成型的整個階段。如火花塞的殼體從冷拉圓棒下料到殼體成型的整個階段，火花塞的瓷件從粉料通過等靜壓成型而制成的整個過程，制造工藝賦予了產(chǎn)品的形式和功能。制造工藝美主要通過材質(zhì)美，結(jié)構(gòu)美和工藝美來表達。材質(zhì)美：材料是造型必不可少的物質(zhì)條件,是表現(xiàn)功能、體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基本條件[5]，不同的材料有不同的色澤、肌理，有不同的性能，給人以不同的視覺、心理感受；結(jié)構(gòu)美：產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)方式是體現(xiàn)其功能的具體手段,是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的核心因素[5]，結(jié)構(gòu)美是材料經(jīng)過一定的加工形成的形態(tài)，主要是去除加工跟變形加工，如鍛造、鑄造，一個好的合理的結(jié)構(gòu)不僅能提高產(chǎn)品的性能，并且能夠給客戶以美好的視覺感受；工藝美：產(chǎn)品的工藝是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、完成造型的基礎(chǔ)條件之一[5]，工藝美主要通過材料的結(jié)合加工（利用物理和化學(xué)方法將相同材料或不同材料結(jié)合在一起而成型，是一種堆積成形、分層制造方法[6]）來表達，如鍍、氧化、激光焊接等。材質(zhì)美、結(jié)構(gòu)美和工藝美各個子系統(tǒng)都體現(xiàn)著形態(tài)與功能的對立與統(tǒng)一，同時在產(chǎn)品制造工藝美中又相互補充，相互影響，最終形成產(chǎn)品呈現(xiàn)在用戶面前。

5 結(jié)束語

21世紀的信息化時代，產(chǎn)品趨于小批量化，要求企業(yè)對于市場的需求做出快速的反應(yīng)，使得生產(chǎn)的一切產(chǎn)品都是以滿足客戶為第一原則，這就要求必須堅持在產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)下，最大化的實現(xiàn)產(chǎn)品制造工藝美的表達，使得功能跟造型能夠在產(chǎn)品中完美的結(jié)合，滿足客戶的需要。

[1]張明洪.火花塞發(fā)展主流與市場競爭[J].火花塞與特種陶瓷，1997，（4）：10-16.

[2]金仁鋼.火花塞鐵殼冷擠壓技術(shù)[J].株洲工學(xué)院學(xué)報，2001，15（1）：51-53.

[3]耿 蕊，劉友緣.談產(chǎn)品設(shè)計中的從“形式服從功能”到“形式服從體驗”[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報，2008，27（1）：84-86.

[4]李新德.金屬工藝學(xué)[M].北京：中國商業(yè)出版社，2006.

[5]高 敏，謝慶森.工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1992.

[6]王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[7]張世琪，李 迎，孫 宇.現(xiàn)代制造引論[M].北京：科學(xué)出版社，2003.