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控加工工藝為例，對于復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，以及刀具及參數選擇的問題進行深入闡述。進而對工程技術人員在后續加工此類零件中起到一定幫助和借鑒作用。

關健詞：復雜外形曲線工件、加工夾具；數控加工；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阻系數小，風阻系數的大小取決于動車組的外形，因此為降低動車風阻系數和輕量化要求，現在生產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和工藝特點，提出了數控加工的工藝措施，設計一種加工夾具，利用高速銑技術的特點，確定加工工藝流程，并完成刀具及參數選擇，達到提高加工效率，降低工人勞動強度，提高工件成品率，降低生產成本的目的。

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雜曲線組成。目前是將工件放到通用工裝的平塊上進行裝夾找正，由于車門型材外形只有少量直線段，工人找正工件，將工件坐標系與機床坐標系重合非常難以實現，如圖1所示，圖中黑實線①工件表示兩坐標系重合，在找正過程中很容易出現圖中虛線②和點劃線③所示工件坐標系與機床坐標系兩個坐標系不重合情況，而且工人在加工過程中校核不出來這種現象，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，裝夾找正時間占工件加工的70%左右，加工成品率只有30%左右，降低機床使用效率，提高了制造成本。

二、車門型材加工夾具的設計

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

隨形工裝是由底座、5個隨形定位座塊、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系與機床坐標系不重合問題。底座邊緣長度方向銑削一條1mm深的基準槽，用于工裝安裝在機床上，作為工裝坐標系與機床坐標系重合找正基準。在工裝縱向一端設定位塊，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、加工工序設計、刀具及參數選擇

1、加工此零件，首要解決裝夾問題，這是加工的前題和準備工作。

（1）、將制作完的隨形工裝吊運到機床橫梁上，以工裝縱向基準槽為基準，用頂尖找正，使工裝坐標系與機床坐標系重合，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，按照附圖二對工件進行裝夾。

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

2、針對車門型材加工零件的特點，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。

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

（1）、銑削外形工步選用Ф32側固鑲焊立銑刀，選擇轉速為8000 r/min，進給量為2000 mm/min；

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

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

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

四、零件加工效果

此工件加工時，只需要在夾具安裝到數控機床的工作臺上時找正一次，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。在產品相對穩定、批量較大的生產中，采用本加工夾具和加工工藝方法，可以獲得較高的生產率和加工精度，且成本較低。

參考文獻

[1] 李偉光主編.現代制造技術[M].北京：機械工業出版社，2001

[2] 孫全平. 高速銑削刀軌優化技術的研究 機械科學與技[J].機械科學與技術，2004，23（8）

（作者單位：1.長春軌道客車股份有限公司）