AT 动力总成制造与应用许长林

2014.04.06

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• 1. 发动机部件典型制造技术• 2.AT 壳体、阀体制造技术• 3. 加工单元切削液高压供给• 4. 装配、测试物流• 5.AT 装配过程控制• 6.AT 动力总成集成

目录

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公司背景资料• 东安汽车发动机制造有限公司（简称 DAE ）， 1998 年由中国、日本、马来西亚共同投资组建；引进三菱技术，生产 4G1/4G9 （ 1.3 － 2.0 ）系列发动机和 AT 变速器及手动变速器，同时拥有发动机、变速器制造技术；

配套车厂 配套车型比亚迪 F3 、 M6昌河 利亚纳江淮 和悦东南 戈蓝永源 A380青年汽车 L3 、 L5北汽福田 迷迪郑州日产 C16A 、 C2

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• 已累计生产发动机 245 万台；• 配套 AT 动力总成 5 万 多套；

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• 缸体线：柔性线 2 条、刚性线 1 条；• 缸盖线：柔性线 4 条；• 曲轴线：刚、柔性各 1 条；

发动机主要部件生产线

• MT 变速器壳体线： 2 条 ；• AT 变速器壳体线： 2 条；• 阀体生产线： 2 条；• 发动机装配线： 2 条；• TA 、 MT 装配线各 1 条；

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缸体轴承盖止推面加工• 缸体轴承盖止推面尺寸精度 H7 ；• 加工单元，常规采用铣削加工；• 铣刀往返行程，加工两侧面、底面；• 尺寸在线检测，依据实测尺寸，实施必要补偿；• 测具刀库存储；检测过程：测具抓取、检测、入库，循环时间约 12 秒；• 受加工环境影响，测具与主轴配合精度不易稳定；偶尔出现补偿偏离问题；

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缸体轴承盖止推面加工（续）• 止推面拉削是刚性线的传统工艺；尺寸精度由刀具保证；加工精度稳定，无需补偿；• 在加工单元引入拉削工艺；• 必要条件：高强度主轴设备；配置适合的拉刀规格；合理的工艺参数；• 加工成本：拉削 1.89 元 / 件；铣削 2.14 元 / 件；• 加工单元拉削止推面，已 36 万余件，确认技术成熟、质量稳定、成本优势明显；

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缸体轴向止推面加工• 要求轴向止推面与曲轴孔中心线的垂直度： 0.05 毫米（含形状公差要素）；• 止推面为半圆结构；只能与曲轴孔分工序加工；两次定位装夹，需公差分配；• 止推面加工：垂直度

0.025 毫米 （相对缸体基准孔）；• 曲轴孔精镗：保证止推面、曲轴孔垂直度精度满足图样要求；

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缸体轴向止推面加工（续）• 止推面铣刀：悬臂长、结构刚性低；• 两刃面同时切削，切削力较大；• 切削力大、刚性不足，易振颤、影响型面精度；• 采用增强刀具刚性结构、合理加工参数、有效管控刀刃精度，稳定加工质量，保证图样要求；

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缸孔镗削• 缸孔加工，采用正向行程粗镗、回程精镗工艺；• 在正向行程，固定刀片粗镗；• 缸孔精镗：应用气液增压控制，使精镗刀刃凸起、高于粗镗刀刃，回程完成精镗；• 刀柄与主轴配合、密封，确保控制气压稳定；• 控制气压的精确控制，保证刀刃精度；• 刀柄频繁装卸是加工单元的固有特性，确保每次安装的密封性能，是稳定加工精度的技术难点；

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缸孔珩磨• 珩磨网纹含油，润滑；• 传统珩磨到平顶珩磨，省略磨合过程；• 粗珩修正镗削误差，统一的基础精度；• 精珩形成含油网纹，达成艾伯特斜率要求；• 平顶珩磨，削平网纹尖峰，达成规范要求的支撑率；• 珩磨过程，在线主动测量；• 分级、刻号，用于选配；

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缸盖加工• 定位销孔为加工基准，应用温度补偿技术，确保其位置精度（ 0.035 ）；• 气门导管、座圈，采用组合铰削加工，保证尺寸、同轴、表面精度；• 气门座圈气密性，采用气动量仪 （允许泄漏 40-300 毫升 / 分钟）检测• 凸轮轴孔采用粗、精镗工艺，保证尺寸、同轴精度（ 0.016-0.02 ）；• 适配、调节刀柄，保证与机床主轴回转精度；• 刀刃装配，量仪检测，保证孔径精度；

凸轮轴孔刀具

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缸盖加工• GDI喷觜安装孔，安装高压燃油喷嘴，与燃烧室连通；• 安装孔柱面、锥面密封，抵御燃烧室高温、高压 （ 95bar) ，保证有效密封；• 为有效密封，保证柱面、锥面的尺寸、同轴精度及表面完整性高精度要求；• 复合铰削加工，保证图样精度；• 气密性量仪检测；

喷嘴密封面

燃烧室

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曲轴变压滚压技术• 主轴颈、连杆颈沉割槽是应力集中、疲劳失效危险区；• 在沉割槽要求采用滚压工艺，获得组织压应力，提升疲劳强度、满足使用耐久要求；• Ⅰ主轴颈与Ⅱ ～ Ⅴ主轴颈滚压力不同；• 连杆颈圆周不同区域的压力要求不同，因而采用变压滚压技术；• 采用主轴颈、连杆颈同步滚压工艺；• 滚压力伺服液压控制；

连杆颈沉割槽

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曲轴颈沉割槽滚压• 曲轴主轴颈、连杆颈沉割槽滚压提升疲劳强度；• 按预计压力、分布范围，滚压沉割槽，检测沉压量；• 若未能满足疲劳耐久试验要求，调整相关参数，再次耐久试验；达到耐久规范要求，确定相关参数；

滚压论

• 连杆颈高应力区 220～ 270 度、滚压力 12.5～15kN ； 其余区域 5.5～ 7.5kN ；

• Ⅱ ～ Ⅴ主轴颈、 Ⅰ主轴颈分别 12.5 、 7.5kN ；

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AT 变速器壳体加工• 采用桁架机械手自动物流；• 铝材质热膨胀系数较大；采用温度补偿，减少环境温度对孔径、定位销孔位置精度的影响；

温度传感器

壳体生产线

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AT 变速器壳体加工（续）• 液压油路孔系采用高压 （ 50MPa ）、定点冲洗，去除飞边、毛刺，避免工作过程脱落，妨碍电液控制；• 液压油路气密性测试，确保液压油路的有效密封；• 气密性 NG 件，允许浸渗堵漏；

高压清洗机定点冲洗机器人

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AT 变速器壳体加工（续）• 刻印壳体序号二维码，记录加工质量信息、气密性测试数据；• 上线装配扫描二维码，录入 AT 总成质量信息档案，以便机加质量追溯；• 下线前清洗，满足清洁度要求；

二维码气动量仪检测

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阀体加工• 内、外阀体集成 17处多油路控制阀芯孔；• 阀芯孔为多阶、多孔径结构，尺寸 / 同轴精度、表面完整性均有较高要求，保证困难；• 深孔加工，不利排屑，易划伤孔壁；• 采用复合铰削、强力内冷冲洗工艺，以稳定实现 图样精度要求； 阀芯孔截面

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阀体加工（续）• 高压铸造毛坯，加工后阀芯孔壁难免疏松缺陷；• 采用内窥、放大显示系统， 100％检查阀芯孔表面完整性；• 铝质阀芯孔硬度低，孔径检测，避免损伤表面；• 铸造基准一次定位装夹，完成全部加工内容；• 阀芯孔探入高压冲洗，去除尖边、毛刺，保证清洁度；

阀芯孔内窥检测

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柔性线高压切削液系统• 加工单元，普遍采用高压内冷切削技术；以保证在高效切削条件下的冷却、冲屑效果，延长刀具寿命，降低加工成本； • 高压内冷切削液压力通常要求在 20bar以上；• 加工单元独立配置一级高压泵，达到切削液系统压力，满足自身加工需求；• 单级泵高压供给，工作强度大、磨损快，有效寿命期短；• 单台泵故障，影响整条线生产；

独立高压切削液系统

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柔性线高压切削液集中供给系统• 加工单元单独配置高压泵系统，整线配置数量多，投资费用高 ；• 加工单元按需求上线配置流量，对于低需求工位，供给冗余过大，运行成本高；• 按生产线实际需求，配置高压切削液集中供给系统，实施多加工单元集中供给；• 可有效解决运行能耗高、单泵故障影响整线生产问题；

集中高压切削液系统

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高压切削液集中供给系统• 两级泵达到高压需求，降低单级泵压；泵可低配、延长使用寿命；• 集中供给系统，可采取“一用一备” 配置，系统故障，适时切换，保障供给；• 我公司采用“两用一备”配置，供给 20 台加工单元，停机故障大幅减少、运行成本显著降低；• 集中供液系统与生产线同步规划、建设，效果最好；• 要点提示：采用集中过滤，需重点维护，确保过滤实效；

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装配物流案例• 两种平台机型共线装配；• 要求平台机型快速切换；• 生产纲领：年产 10 万；• 现有生产面积改造，强制约束；• 满足必要物流长度，只能环线；• 更换支撑、共用托盘，难以满足平台机型快速切换时限要求；• 两种平台机型，分别配置托盘；

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装配物流案例（续）• 上层环线用于发动机装配，需满足必要物流长度； • 下层环线，存储备用机型托盘；• 缸体线首上线；经过“三边”装配线，完成发动机装配，线尾下线；空托盘返回线首；• 平台机型切换：下层托盘由升降机提升到线首；当前机型空托盘线尾陆续下线；实现平台机型快速切换；

装配线物流示意图

托盘升降机

线首

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测试物流案例• 多平台机型共线测试：地面物流、托盘自动输送；• 总成线首上线；自动输送，转台回转进入测试工位；• 测试后进入试后输送线，线尾包装下线；• 空托盘下层物流返回线首上线；• 方案特点：物流短小、投资少；适合小面积、多机台布置；

测试台下层线 下线 上线

回转台

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AT总成装配、测试线• 壳体清洗、上线； ERP 总成编号，写入 ID 、数据库；• 传动系（离合器、行星架等）、泵、阀体装配为 AT 总成；• AT 总成经空中物流进入测试线；• 装变矩器、测试预装，进入测试台；总成包装下线出厂；

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装配间壳体上线 测试线

总成下线清洗机

AT 总成装配线

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AT装配清洁度控制• 行业清洁度一般要求： 5mg/kg ；• 供应状态满足清洁度要求，原包装上线装配； • 自产件清洗、上线装配；• 总成测试过程同步冲洗；• 抽检测试总成整体清洁度；• 专用清洁度检测间、专用设备；经冲洗、过滤、烘干、称重；

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AT装配清洁度控制（续）• 原包装上线，禁用产生碎屑污染的包装材料；• 在压装、铆接等工位，定点吸尘；• 采用热胀孔、冷缩轴方式，间隙装配，避免过盈装配刮削污染；• 空气经过滤注入装配间• 保持装配间正压，防止不洁空气污染装配环境

定点吸尘

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AT装配符合性控制• 测量、选择垫片级别；• 复测确认所选垫片级别；• 装配后确认实际间隙符合性；• 螺钉拧紧力矩确认；• 过盈配合，压装力监控；• 离合器、总成气密性测试；• 泵、阀体总成性能测试；

轴向尺寸测量机

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AT装配追溯信息系统• 壳体上线总成编号数据库存储、刻印二维码；• 装配间隙、拧紧力矩、压装力、气密性测试数据上传数据库、写入托盘 ID ；• 总成下线前，读取 ID 数据与数据库数据核对，存储信息漏、错，托盘导入返修区；• 确认数据库信息完整，人工放行，总成下线；• 确保数据库总成符合性信息完整，便于追溯； 托盘 ID 、读写器

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AT装配防错• 装配防错最高境界是设计防错，难以错装；• 壳体上线机型识别；• 扫描装配件条码，确认符合装配机型；• 拍照识别，防止形状差异错、漏装 、混型；

止推轴承防错设计

壳体上线机型识别

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AT装配防错

• 阀体装配，成套料盘配送• 采用多头电感探测装置，检测细小件是否漏装；• 采用翻板定位装配，防止液压弹簧、钢球，滚落、遗失；

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AT总成下线测试• 模拟工作状态，测试 AT 总成性能，确认机、电、液控制性能符合性：• 获取离合器、变矩器实际特性（电流―液压―扭矩），用于车辆的匹配、标定，完成下线学习；• 采用测试油体外循环、过滤方式，伴随测试过程冲洗，清除装配、测试过程产生的污染物，确保总成清洁度满足规范要求；

AT总成下线测试

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AT动力总成集成• 动力总成的作用是满足车辆的动力性、经济性需求；• 动力性表现为车轮驱动扭矩；• 车轮扭矩取决于发动机扭矩、变速器速比；• 按车辆动力性需求，选配相应扭矩的发动机、适当速比的 AT 变速器，构建适合目标扭矩需求的 AT 动力总成；

AT动力总成

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AT动力总成集成（续）• 变矩器性能适配：• 选择大扭矩比变矩器－－强化起步动力；

液力变矩器特性比较

• 选择液力效率高的变矩器，利于改善经济性；• 选择大转角、低刚度减振器，有效克服发动机低转速扭振，尽早直结，提升传动效率；• 选择滑差性能锁止离合器，实施滑差控制，在有效减振前提下，提升效率；

传动效率

扭矩比系数

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AT动力总成智能控制• 自动挡车智能控制的目标是实时判断驾驶意图，快速响应、实现驾驶意图；• TCU通过局域网（ CAN ）从 ECU获取油门位置、发动机转速、油门变化率信息；从 AT转速传感器获取涡轮转速、车速信息；• 通过策略分析、逻辑判断，确定驾驶意图；• 驾驶意图对应策略：急踩油门－－降档增扭、加速超车；紧急制动－－锁止离合器解锁；上坡行驶－－延迟升档；坡路停车－－延缓制动解除；正常工况按标定换档线行驶；• 降耗策略：锁止离合器滑差、低速锁止、滑行直结控制

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AT动力总成性能• AT 动力总成的液力变矩器性能，是业界争论的交点；• 赞誉者看重的是：液力传动优异的减振性能，是应对发动机低速扭振的良方；避免了拥堵工况，离合器高频次、长时间滑摩传扭，可靠性得天独厚；液力增扭，起步加速性能改善明显；• 弃选者认为：液力传动效率低，油耗较高；• 热衷 AT 动力者，致力于改进液力变矩器的结构、性能，采用滑差控制、低速直结、滑行直结等控制技术，使 AT 传动效率显著提高；• 奥迪 Q5 配置 2.0T 发动机、分别搭配 AT 、 DCT 动力总成，百公里加速性、油耗相当；• 知名车厂回归选择没有血缘关系的 AT 动力总成表明， AT 动力总成更适合中国路况，特别是城市路况；

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AT动力总成性能• 驾驶舒适性：• 驾驶舒适性主要体现在换档冲击控制；有效控制换档过程的车辆加速度变化率，满足驾驶舒适性需求；• 驾驶舒适性：主观评价， 10 分制， 7 分及格；客观评价采用加速度分析评价（ DRIVE ）系统；• 为改善换档舒适性，同时实施发动机扭矩控制、锁止离合器解锁控制，使换档过程在液力传动状态进行，发挥液力传动优异的缓冲特性，获得更好的驾驶舒适性；• 即使在拥堵的城市路况，液力传动也会使驾驶者，充分享受其独有的驾驶舒适性；

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D20TGDI 发动机新动力 • DAE 量产的 D20TGDI 发动机 ,同时应用涡轮增压、缸内直喷技术；• 缸内直喷技术：配置高压泵、轨系统，将高压燃油喷入燃烧室直接燃烧，以获得优异的扭矩特性；高压泵、轨系统

DA

E新G

DI发动机

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动力强劲 GDI＋ AT动力总成• 发动机扭矩特性曲线表明： D20TGDI 不仅具有优异的低转速扭矩特性，高峰值扭矩覆盖常用发动机转速，具有良好的扭矩保持能力；表明其优良的动力性能；• 该发动机与 6AT 变速器构建的新动力总成，动力更强、响应更快、油耗更低，为乘用车市场提供了新的、更优动力选择；

1000 2000 3000 4000 5000 6000100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

D系列外特性曲线

D20 VVT D20TGDI D20

speed(rpm)

T-EC

/Nm

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分享几个观点• 1.没有 AT企业股份的著名车厂，在中国市场回归使用 AT 动力总成表明： AT 动力总成更适合，拥堵的中国城市路况；• 2.自动挡车辆的智能在于动力总成控制软件；开发性能良好智能软件是 AT 制造商应具备的另种形式的制造能力；• 3. 控制策略是 AT 动力总成控制软件的核心，是 AT本体性能与开发者智力的结晶；构建控制策略、开发控制软件、匹配标定固化控制参数，是更高层次、无形产品的制造；

科技 • 品质 • 绿色动力