見微知著

牧野茂雄

利 用刀具和鉆頭對金屬進行加工的方法，在汽車發動機內各種零件上得到廣泛使用。我參觀過加工現場，對金屬切削很感興趣，因此也經常去汽車發動機工廠觀摩。這次就來介紹一下我非常感興趣的汽車發動機工廠。

首先是馬自達的工廠。SKYACTIV發動機的制造有很多特征，其中最有特點的就是缸蓋的砂型鑄造，這在量產汽車企業中大概是唯一的。將特殊的沙子和樹脂混合在一起做成鑄模，然后將融化的鋁合金注入成型。砂型的表面很光滑，能做出非常纖細的形狀。現在大多數發動機使用高壓鑄造的方法來生產缸體和缸蓋，這種方法可以面向大量生產，但不能做出燃燒室周圍冷卻水路那樣的復雜結構，因為熔化的金屬在一瞬間流入金屬模具后，薄壁的地方不能很好的成型。

F1發動機也采用了砂型鑄造。一方面是生產數量較少，使用高價金屬模具會使發動機單價大幅提高，另一方面是砂型能做出復雜的形狀，而冷卻性能要求很高的F1發動機正好有這方面的需求。馬自達SKYACTIV發動機的缸蓋，在使用了砂型鑄造技術后，能使5毫米厚度的薄壁一體成型。這項技術是馬自達在福特汽車旗下時，為福特考斯沃斯生產賽車發動機時掌握的。

這頁的照片中展示的就是組成馬自達砂型的“中子”。中子的部分是空心的。可以看到有非常復雜的形狀。這都是只能使用一次，當金屬流入砂型成型后，必須破壞砂型才能將鑄造物取出。砂型只能單次使用，那么為了量產發動機，也需要量產砂型的技術和設備。

接下來是富士重工（斯巴魯）的發動機工廠。現在只有保時捷和斯巴魯在使用量產的水平對置發動機了，它們的制造工藝和其它發動機不太一樣。最大的特征是切削加工的面積很大。曲軸的旋轉支撐部分使發動機機械零件中精度要求最高的地方，都是在斯巴魯發動機工廠通過精密加工技術以非常高的精度制造出來的。過去斯巴魯參加世界拉力比賽并獲得冠軍的時代，拉力車上使用的水平對置發動機所使用的制造工藝和普通車是一樣的。

斯巴魯的水平對置發動機采用了常見的高壓鑄造法，然后再對成型的零件進行高精度的加工，加工精度達到10微米。而且因為左右合體的構造，基本上所有平面都是全自動加工而成。

馬自達發動機也是全自動加工而成，精度也很高，但水平對置發動機擁有兩個缸體，要花費更多的功夫。折合到每毫升排氣量的話，日本產最貴的發動機是斯巴魯的水平對置4缸發動機。

在切削加工方面我還想介紹一下渦輪增壓器的生產。這是利用發動機的排氣能量推動排氣旋轉葉片，帶動同軸上的空氣壓縮葉片吸入大量空氣送往氣缸的裝置。

豐田汽車是從1992年開始制造增壓機的。去年，新一代增壓機開始量產了，第一次通過切削加工的方法生產空氣壓縮葉片。在豐田汽車的工廠里，使用小鉆頭來加工復雜形狀的葉片。使用5軸自由移動的全自動加工機床，幾分鐘就能做出一個空氣壓縮葉片。與通過鑄造來生產空氣壓縮葉片比，產品的耐久性和剛性都能提高不少。豐田汽車發動機產量很大，一般重點宣傳都在油耗和靜音方面，實際上高精度的優秀發動機也很多。

馬自達汽車、斯巴魯汽車、豐田汽車所使用的機械加工設備，基本上都是日本生產的，只有鉆頭和切削刀具使用的德國或瑞士的產品，現在最優秀的刀具都是歐洲制造的。

我曾去過大約200家工廠采訪，有汽車組裝工廠、發動機工廠、變速箱工廠、齒輪零件工廠等。在看過工廠后，就能明白這個企業的經營思想。