汽车外法兰盘下模数控加工工艺分析与编程

李军 戴保 赵明炯 朱磊

摘 要： 汽车外法兰盘是汽车传动系统的重要零件，其形状复杂，主要通过高温模锻成型。外法兰盘下模是生产汽车外法兰盘的关键装备，锻件的外形、尺寸等主要靠下模获得，其形状复杂、尺寸精度要求较高，加工曲面较多，需要使用数控机床进行编程和加工。本文分析说明了汽车外法兰盘下模数控加工工艺、自动编程方法。

关键词： 汽车外法兰盘凹模；数控加工；工艺分析；编程

中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号： 2095-8153（2016）04-0103-03

汽车外法兰盘作为典型的高温模锻成型产品，形状复杂，锻件尺寸较多，精度要求较高。汽车外法兰盘下模是锻件获得外形、尺寸和精度的主要装备，加工难度较高。汽车外法兰盘凹模原型，如图1所示，由4个锁扣台阶、中央凸台、法兰边、中心孔、分型平面等特征组成。

1 外法兰盘凹模锻件的工艺性分析

法兰盘凹模锻件毛坯尺寸为260×260×68.5 mm，小批量生产。采用法拉科系统数控铣床，用D30R5、D20R4和D6R1的圆鼻铣刀进行粗加工，用D10R3的圆鼻铣刀、B6的球头铣刀进行精加工，该零件由平面、曲面、内圆角、外圆角、垂直面构成。环形凸台区域有曲面和内圆角，应采用合适的刀具、切削方式、转速、进给等防止过切。由于内倒圆角为2 mm，故先采用D6R1圆鼻铣刀半精加工，再用B6的球头铣刀精加工。粗加工时，可一次性粗加工出第一台阶面（图1标出）和第二台阶面（图1标出）且采用D30R5的刀加工较省时、程序少方便加工。

故加工工艺为：先用D30R5、D20R4的圆鼻铣刀进行粗加工；再用D6R1的圆鼻铣刀半精加工，最后用D10R3的圆鼻铣刀、B6的球头铣刀进行精加工。

2 法兰盘凹模锻件的刀路程序编制

2.1 凹模表面粗加工

凹模表面粗加工之前（程序），要先对工件的毛坯边界进行设定。用D30R5的刀进行平面铣削加工第一个台阶面和锁扣，再用D20R4的刀深度加工轮廓加工剩余的非型腔区域。加工时采用螺旋下刀方式，以防止撞刀，留加工余量0.35 mm，采用混合铣削方式加工。粗加工刀轨如图2、图3、图4所示。粗加工结束后，凹模形状初步形成。

2.2 法兰盘凹模的半精加工程序编制

因型腔内圆角尺寸过小，因此采用D6R1的铣刀进行半精加工，采用深度轮廓加工方式加工圆角和垂直面，进刀类型为圆弧进刀，切屑方式为混合切削，选择深度优先以减少抬刀，余量为0.15 mm，其刀路轨迹如图5所示。

2.3 法兰盘凹模的精加工

2.3.1 凹模锁扣的精加工

采用深度加工轮廓方式进行四个锁扣的精铣。由于加工面积小，因此进刀类型采用圆弧进刀防止撞刀，切削方式为混合切削，采用深度优先以避免抬刀过多，刀具为D10R3的圆鼻铣刀，其刀路轨迹如图6所示。

2.3.2 法兰盘型腔精加工

用深度加工轮廓方式进行型腔的精加工。可设定切削方向为顺铣，采用深度优先以避免抬刀过多，下刀方式为螺旋进刀，可以同时加工内角和下面的垂直面，以保证加工精度和效率，刀路路径合理。其刀路轨迹如图7所示。

3 结语

外法兰盘锻模下模数控加工是湖北工业职业技术学院和东风汽车公司锻造有限公司合作，由校企人员合作，带领学生完成的数控编程、加工生产性实训项目。加工程序由学生设计，并在工件上获得验证，得到了企业指导人员的认可。通过项目训练，学生在数控机床操作、零件3D造型、自动编程、数控加工工艺编制等方面的能力均获得明显提升。由于零件采用多种数控加工方法，如平面铣、深度铣、轮廓铣等，各种加工方式配合使用，对于提高学生对于生产效率、生产成本、零件质量、精度等生产现场要素的认识和把控起到了十分显著的教育作用。同时，由于学生实际工作能力的提升，使得他们在完成此生产性实训项目过程中，不断改进程序，提高效率，也促进了企业生产。