高速動車組車門型材加工工藝的研究

王雋 李保國 劉明雪 劉勇 鮑洪陽 張力

摘要：確定高速動車組車門型材的數(shù)控加工工藝方法及加工工藝方案，以高速動車組車門型材的數(shù)控加工工藝為例，對于復(fù)雜外形曲線工件如何解決裝夾找正問題，加工工藝流程的確定，以及刀具及參數(shù)選擇的問題進(jìn)行深入闡述。進(jìn)而對工程技術(shù)人員在后續(xù)加工此類零件中起到一定幫助和借鑒作用。

關(guān)健詞：復(fù)雜外形曲線工件、加工夾具；數(shù)控加工；裝夾找正

350公里高速動車組由于其速度等級高，要求其動車車體輕量化和風(fēng)阻系數(shù)小，風(fēng)阻系數(shù)的大小取決于動車組的外形，因此為降低動車風(fēng)阻系數(shù)和輕量化要求，現(xiàn)在生產(chǎn)的動車車體是由鋁合金制成的，而且是流線型外形。流線型外形鋁合金動車車體是由各種復(fù)雜外形曲線工件組成的，其加工在高速動車制造中具有十分重要的地位，以高速動車車門型材加工為例分析這類零件的特點(diǎn)和工藝特點(diǎn)，提出了數(shù)控加工的工藝措施，設(shè)計(jì)一種加工夾具，利用高速銑技術(shù)的特點(diǎn)，確定加工工藝流程，并完成刀具及參數(shù)選擇，達(dá)到提高加工效率，降低工人勞動強(qiáng)度，提高工件成品率，降低生產(chǎn)成本的目的。

一、車門型材在加工過程中找正問題分析

動車組車門型材外形是由少量直線連接圓弧的復(fù)雜曲線組成。目前是將工件放到通用工裝的平塊上進(jìn)行裝夾找正，由于車門型材外形只有少量直線段，工人找正工件，將工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系重合非常難以實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，圖中黑實(shí)線①工件表示兩坐標(biāo)系重合，在找正過程中很容易出現(xiàn)圖中虛線②和點(diǎn)劃線③所示工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系兩個(gè)坐標(biāo)系不重合情況，而且工人在加工過程中校核不出來這種現(xiàn)象，這樣加工會造成所截取工件弧度不對，造成廢品。彎曲件加工量非常少，裝夾找正時(shí)間占工件加工的70%左右，加工成品率只有30%左右，降低機(jī)床使用效率，提高了制造成本。

二、車門型材加工夾具的設(shè)計(jì)

為解決車門型材找正問題，發(fā)明一種專用隨形工裝和定位塊，使工人在加工工件時(shí)無需找正和找原點(diǎn)，工件裝到工裝上，即可以加工。

隨形工裝是由底座、5個(gè)隨形定位座塊、壓緊裝置和定位塊組成。工裝底座是通過螺栓固定在機(jī)床橫梁上。隨形塊是通過螺栓固定在底座上，其外形與工件弧形曲線一致，工件放置到隨形定位塊上，就可以避免工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系不重合問題。底座邊緣長度方向銑削一條1mm深的基準(zhǔn)槽，用于工裝安裝在機(jī)床上，作為工裝坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系重合找正基準(zhǔn)。在工裝縱向一端設(shè)定位塊，起到裝夾工件縱向定位作用，定位塊和壓緊裝置都是固定在底座上。

三、加工工序設(shè)計(jì)、刀具及參數(shù)選擇

1、加工此零件，首要解決裝夾問題，這是加工的前題和準(zhǔn)備工作。

（1）、將制作完的隨形工裝吊運(yùn)到機(jī)床橫梁上，以工裝縱向基準(zhǔn)槽為基準(zhǔn)，用頂尖找正，使工裝坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系重合，將工裝用螺栓固定在橫梁上。

（2）、將附圖二中工件4按照附圖示意圖所示裝到隨形工裝上，工件一端與定位塊2靠嚴(yán)，按照附圖二對工件進(jìn)行裝夾。

（3）、將工件加工原點(diǎn)定到工裝上，附圖二中7所示位置，將此位置的機(jī)床坐標(biāo)值輸入到機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)中，工裝固定后工件加工原點(diǎn)也隨之固定，以后加工工件不用再找工件原點(diǎn)。

2、針對車門型材加工零件的特點(diǎn)，對該零件安排加工工藝流程為：檢測工件→工件長度加工定尺→鉆孔→銑削長圓孔→粗銑外形輪廓→精銑外形輪廓→鉗工（去毛刺）→檢驗(yàn)。

3、刀具及參數(shù)選擇，該零件在FOOKE五軸加工中心上加工，最高轉(zhuǎn)速為16 000 r/min。材料為鋁合金材質(zhì)6005A-T6 EN755-2-1996，由于鋁合金材質(zhì)比較粘，加工時(shí)必須高轉(zhuǎn)速、切削量小和快進(jìn)給，這樣利于刀具排屑，防止刀具產(chǎn)生積屑瘤。

（1）、銑削外形工步選用Ф32側(cè)固鑲焊立銑刀，選擇轉(zhuǎn)速為8000 r/min，進(jìn)給量為2000 mm/min；

（2）、工件長度定尺工步選用Ф500mm鋸片，選擇轉(zhuǎn)速為3000 r/min，進(jìn)給量為2000 mm/min；

（3）、銑削29×9mm長圓孔工步選用Φ7mm硬質(zhì)合金立銑刀，選擇轉(zhuǎn)速為8000 r/min，進(jìn)給量為500 mm/min，每刀下切深度為2mm；

（4）、鉆孔工步選用Φ11mm鉆頭，選擇轉(zhuǎn)速為3000 r/min，進(jìn)給量為500 mm/min；

四、零件加工效果

此工件加工時(shí)，只需要在夾具安裝到數(shù)控機(jī)床的工作臺上時(shí)找正一次，而在之后的加工過程中，只需要將工件與夾具靠緊裝夾，即可開始加工，無需工件再次找正，提高了加工效率。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用本加工夾具和加工工藝方法，可以獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度，且成本較低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李偉光主編.現(xiàn)代制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[2] 孫全平. 高速銑削刀軌優(yōu)化技術(shù)的研究 機(jī)械科學(xué)與技[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2004，23（8）

（作者單位：1.長春軌道客車股份有限公司）