高速动车组车门型材加工工艺的研究

王隽 李保国 刘明雪 刘勇 鲍洪阳 张力

摘要：确定高速动车组车门型材的数控加工工艺方法及加工工艺方案，以高速动车组车门型材的数控加工工艺为例，对于复杂外形曲线工件如何解决装夹找正问题，加工工艺流程的确定，以及刀具及参数选择的问题进行深入阐述。进而对工程技术人员在后续加工此类零件中起到一定帮助和借鉴作用。

关健词：复杂外形曲线工件、加工夹具；数控加工；装夹找正

350公里高速动车组由于其速度等级高，要求其动车车体轻量化和风阻系数小，风阻系数的大小取决于动车组的外形，因此为降低动车风阻系数和轻量化要求，現在生产的动车车体是由铝合金制成的，而且是流线型外形。流线型外形铝合金动车车体是由各种复杂外形曲线工件组成的，其加工在高速动车制造中具有十分重要的地位，以高速动车车门型材加工为例分析这类零件的特点和工艺特点，提出了数控加工的工艺措施，设计一种加工夹具，利用高速铣技术的特点，确定加工工艺流程，并完成刀具及参数选择，达到提高加工效率，降低工人劳动强度，提高工件成品率，降低生产成本的目的。

一、车门型材在加工过程中找正问题分析

动车组车门型材外形是由少量直线连接圆弧的复杂曲线组成。目前是将工件放到通用工装的平块上进行装夹找正，由于车门型材外形只有少量直线段，工人找正工件，将工件坐标系与机床坐标系重合非常难以实现，如图1所示，图中黑实线①工件表示两坐标系重合，在找正过程中很容易出现图中虚线②和点划线③所示工件坐标系与机床坐标系两个坐标系不重合情况，而且工人在加工过程中校核不出来这种现象，这样加工会造成所截取工件弧度不对，造成废品。弯曲件加工量非常少，装夹找正时间占工件加工的70%左右，加工成品率只有30%左右，降低机床使用效率，提高了制造成本。

二、车门型材加工夹具的设计

为解决车门型材找正问题，发明一种专用随形工装和定位块，使工人在加工工件时无需找正和找原点，工件装到工装上，即可以加工。

随形工装是由底座、5个随形定位座块、压紧装置和定位块组成。工装底座是通过螺栓固定在机床横梁上。随形块是通过螺栓固定在底座上，其外形与工件弧形曲线一致，工件放置到随形定位块上，就可以避免工件坐标系与机床坐标系不重合问题。底座边缘长度方向铣削一条1mm深的基准槽，用于工装安装在机床上，作为工装坐标系与机床坐标系重合找正基准。在工装纵向一端设定位块，起到装夹工件纵向定位作用，定位块和压紧装置都是固定在底座上。

三、加工工序设计、刀具及参数选择

1、加工此零件，首要解决装夹问题，这是加工的前题和准备工作。

（1）、将制作完的随形工装吊运到机床横梁上，以工装纵向基准槽为基准，用顶尖找正，使工装坐标系与机床坐标系重合，将工装用螺栓固定在横梁上。

（2）、将附图二中工件4按照附图示意图所示装到随形工装上，工件一端与定位块2靠严，按照附图二对工件进行装夹。

（3）、将工件加工原点定到工装上，附图二中7所示位置，将此位置的机床坐标值输入到机床坐标原点中，工装固定后工件加工原点也随之固定，以后加工工件不用再找工件原点。

2、针对车门型材加工零件的特点，对该零件安排加工工艺流程为：检测工件→工件长度加工定尺→钻孔→铣削长圆孔→粗铣外形轮廓→精铣外形轮廓→钳工（去毛刺）→检验。

3、刀具及参数选择，该零件在FOOKE五轴加工中心上加工，最高转速为16 000 r/min。材料为铝合金材质6005A-T6 EN755-2-1996，由于铝合金材质比较粘，加工时必须高转速、切削量小和快进给，这样利于刀具排屑，防止刀具产生积屑瘤。

（1）、铣削外形工步选用Ф32侧固镶焊立铣刀，选择转速为8000 r/min，进给量为2000 mm/min；

（2）、工件长度定尺工步选用Ф500mm锯片，选择转速为3000 r/min，进给量为2000 mm/min；

（3）、铣削29×9mm长圆孔工步选用Φ7mm硬质合金立铣刀，选择转速为8000 r/min，进给量为500 mm/min，每刀下切深度为2mm；

（4）、钻孔工步选用Φ11mm钻头，选择转速为3000 r/min，进给量为500 mm/min；

四、零件加工效果

此工件加工时，只需要在夹具安装到数控机床的工作台上时找正一次，而在之后的加工过程中，只需要将工件与夹具靠紧装夹，即可开始加工，无需工件再次找正，提高了加工效率。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用本加工夹具和加工工艺方法，可以获得较高的生产率和加工精度，且成本较低。

参考文献

[1] 李伟光主编.现代制造技术[M].北京：机械工业出版社，2001

[2] 孙全平. 高速铣削刀轨优化技术的研究 机械科学与技[J].机械科学与技术，2004，23（8）

（作者单位：1.长春轨道客车股份有限公司）