汽車外法蘭盤下模數控加工工藝分析與編程

李軍 戴保 趙明炯 朱磊

摘 要： 汽車外法蘭盤是汽車傳動系統的重要零件，其形狀復雜，主要通過高溫模鍛成型。外法蘭盤下模是生產汽車外法蘭盤的關鍵裝備，鍛件的外形、尺寸等主要靠下模獲得，其形狀復雜、尺寸精度要求較高，加工曲面較多，需要使用數控機床進行編程和加工。本文分析說明了汽車外法蘭盤下模數控加工工藝、自動編程方法。

關鍵詞： 汽車外法蘭盤凹模；數控加工；工藝分析；編程

中圖分類號： TG659 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-8153（2016）04-0103-03

汽車外法蘭盤作為典型的高溫模鍛成型產品，形狀復雜，鍛件尺寸較多，精度要求較高。汽車外法蘭盤下模是鍛件獲得外形、尺寸和精度的主要裝備，加工難度較高。汽車外法蘭盤凹模原型，如圖1所示，由4個鎖扣臺階、中央凸臺、法蘭邊、中心孔、分型平面等特征組成。

1 外法蘭盤凹模鍛件的工藝性分析

法蘭盤凹模鍛件毛坯尺寸為260×260×68.5 mm，小批量生產。采用法拉科系統數控銑床，用D30R5、D20R4和D6R1的圓鼻銑刀進行粗加工，用D10R3的圓鼻銑刀、B6的球頭銑刀進行精加工，該零件由平面、曲面、內圓角、外圓角、垂直面構成。環形凸臺區域有曲面和內圓角，應采用合適的刀具、切削方式、轉速、進給等防止過切。由于內倒圓角為2 mm，故先采用D6R1圓鼻銑刀半精加工，再用B6的球頭銑刀精加工。粗加工時，可一次性粗加工出第一臺階面（圖1標出）和第二臺階面（圖1標出）且采用D30R5的刀加工較省時、程序少方便加工。

故加工工藝為：先用D30R5、D20R4的圓鼻銑刀進行粗加工；再用D6R1的圓鼻銑刀半精加工，最后用D10R3的圓鼻銑刀、B6的球頭銑刀進行精加工。

2 法蘭盤凹模鍛件的刀路程序編制

2.1 凹模表面粗加工

凹模表面粗加工之前（程序），要先對工件的毛坯邊界進行設定。用D30R5的刀進行平面銑削加工第一個臺階面和鎖扣，再用D20R4的刀深度加工輪廓加工剩余的非型腔區域。加工時采用螺旋下刀方式，以防止撞刀，留加工余量0.35 mm，采用混合銑削方式加工。粗加工刀軌如圖2、圖3、圖4所示。粗加工結束后，凹模形狀初步形成。

2.2 法蘭盤凹模的半精加工程序編制

因型腔內圓角尺寸過小，因此采用D6R1的銑刀進行半精加工，采用深度輪廓加工方式加工圓角和垂直面，進刀類型為圓弧進刀，切屑方式為混合切削，選擇深度優先以減少抬刀，余量為0.15 mm，其刀路軌跡如圖5所示。

2.3 法蘭盤凹模的精加工

2.3.1 凹模鎖扣的精加工

采用深度加工輪廓方式進行四個鎖扣的精銑。由于加工面積小，因此進刀類型采用圓弧進刀防止撞刀，切削方式為混合切削，采用深度優先以避免抬刀過多，刀具為D10R3的圓鼻銑刀，其刀路軌跡如圖6所示。

2.3.2 法蘭盤型腔精加工

用深度加工輪廓方式進行型腔的精加工。可設定切削方向為順銑，采用深度優先以避免抬刀過多，下刀方式為螺旋進刀，可以同時加工內角和下面的垂直面，以保證加工精度和效率，刀路路徑合理。其刀路軌跡如圖7所示。

3 結語

外法蘭盤鍛模下模數控加工是湖北工業職業技術學院和東風汽車公司鍛造有限公司合作，由校企人員合作，帶領學生完成的數控編程、加工生產性實訓項目。加工程序由學生設計，并在工件上獲得驗證，得到了企業指導人員的認可。通過項目訓練，學生在數控機床操作、零件3D造型、自動編程、數控加工工藝編制等方面的能力均獲得明顯提升。由于零件采用多種數控加工方法，如平面銑、深度銑、輪廓銑等，各種加工方式配合使用，對于提高學生對于生產效率、生產成本、零件質量、精度等生產現場要素的認識和把控起到了十分顯著的教育作用。同時，由于學生實際工作能力的提升，使得他們在完成此生產性實訓項目過程中，不斷改進程序，提高效率，也促進了企業生產。