楊金鳳，冷真龍，胡兆國，杜雪鋒

(1.四川工程職業(yè)技術學院機電工程系，四川德陽 618000;2.德陽市天和機械責任有限公司，四川德陽 618000)

由于鑄造鋁合金質量輕、熱膨脹系數小、高溫和室溫力學性能均較好、鑄造和切削加工性能好，在汽車零件中得到廣泛應用［1－2］。隨著汽車輕量化的發(fā)展趨勢，鋁合金還會越來越多地用于制造汽車零件。箱體零件是重要的汽車零件，如泵體、曲軸箱等。文中研究的鋁合金泵體毛坯為典型的壓鑄件，是汽車發(fā)動機的一個重要零件，工件材料為ZL107，固溶處理后人工時效狀態(tài)，硬度范圍HB90～115。該零件形狀復雜，加工精度高，壁薄、強度低，在切削力和夾緊力的作用下容易變形?？紫档募庸すに囈恢笔瞧嚤皿w研制生產的關鍵技術，傳統(tǒng)的孔系加工工藝方法很難保證技術要求和加工效率。為此，針對工藝方案、工藝裝備和工藝參數等進行技術研究是十分必要的。

1 零件技術要求

汽車鋁合金零件孔系加工工序簡圖如圖1所示，從零件結構分析，主要有分布在4個表面的3組不同直徑孔和臺階孔組成的孔系，包括mm及同軸的各孔、mm及同軸的各孔、φ及同軸的各孔。從零件精度分析，尺寸精度、表面粗糙度和位置精度的要求都較高。特別是6mm孔，精度等級為IT7，孔與孔之間的壁厚僅3 mm，各孔之間的位置精度小于0.01 mm，孔深達136 mm。

圖1 汽車鋁合金零件孔系加工工序簡圖

2 孔系的加工工藝方案

加工中心上孔的加工方法除了有普通加工常用的鉆、擴、鏜、鉸、攻螺紋等方法外，還有一個使用非常方便的功能是利用加工中心的三軸聯動功能用立銑刀直接銑孔。其中，鉆孔的經濟精度為IT13～IT11，一般用于粗加工;擴孔鉆的導向性和剛性都比麻花鉆好，經濟精度為IT10～IT9;鉸孔精度IT8～IT7，表面粗糙度好，是小孔精加工常用的方法;而鏜孔和銑孔適合于較大尺寸孔的粗、精加工。

在加工中心上鏜孔時，實質上是機床的一個點位控制，機床數控系統(tǒng)僅控制動作過程，并不控制孔的精度，而孔的尺寸精度和形狀精度只與鏜刀的調整和機床主軸的回轉精度有關。因此，加工中心的數控系統(tǒng)插補精度對鏜孔的尺寸和形狀精度影響不大。

在加工中心上銑孔時，旋轉的立銑刀繞Z軸作螺旋進給運動，在一次工作行程中銑出所需大小的孔，在無需換刀的情況下一次工作行程就可完成加工任務，從而大大簡化了加工工藝流程，節(jié)約了加工工時。由于這種圓周銑削工藝具有加工效率高、工藝使用范圍廣、操作方便等優(yōu)點，使得這種圓周銑削工藝在機械制造行業(yè)中得到愈來愈廣泛的應用。但是，由于銑孔時孔的精度直接受加工中心數控系統(tǒng)插補精度的影響，對于不同的加工中心，銑孔的圓柱度誤差也不同。無論是采用哪一種刀具進行銑孔，加工孔的表面粗糙度與刀具的精度以及所選的切削參數都有直接的關系［3－6］。如圖1所示泵體上要加工的孔都鑄造有毛坯孔，在加工中心上可用鏜孔和銑孔兩種方法完成，鏜孔加工作為一種高精度加工方法往往被使用在最后的工序上。因此，該泵體零件的加工中心工藝流程為:壓鑄→固溶處理→專機加工→加工中心加工→檢驗。專機主要用于加工平面和精度要求不高的孔，而重要的孔都在加工中心上完成，其孔加工工藝方案主要有以下3個:(1)粗銑→精銑;(2)銑→精鏜;(3)粗鏜→半精鏜→精鏜，原則上如果能夠銑孔達到精加工技術要求，就不選擇鏜孔。針對各孔的特點和精度要求，作者在該工序所用的加工中心上進行了一系列工藝試驗后，確定各孔的CNC加工工藝方案見表1。

表1 各孔的CNC加工工藝方案

3 加工中心工藝試驗

比較圖2和圖3試驗結果，在深度2.5 mm處測得孔在Y方向的尺寸與X方向的尺寸誤差為0.12 mm，遠遠超出mm的技術要求，而鏜孔在相同部位的尺寸誤差為0.005 mm，滿足加工要求;另外，鏜孔的錐度也比銑孔小，表面粗糙度Ra能達到1.6μm。所以，各孔的精加工用精鏜加工，而粗加工在結構允許的情況下盡量選擇銑削以提高效率。

表2 CNC試驗條件、工藝參數和表面粗糙度

圖2 精銑實測尺寸變化

圖3 精鏜實測尺寸變化

4 保證孔系加工精度應注意的問題

為了保證孔系加工的精度要求，除了各孔要按表1的工藝方案進行加工之外，在以下幾個方面還要特別注意:

(1)工件的定位。要求在加工中心上一次裝夾完成各孔的精加工，避免了重復定位誤差對加工精度的影響，定位精基準的選擇如圖1所示。主要定位精基準選J－Ⅰ面，限制工件3個自由度;次要基準分別是下端面和右側面，下端面限制2個自由度，與尺寸(45±0.06)mm的設計基準重合［7］。

(2)夾緊力的大小、作用點和位置。夾緊力的方向和作用點如圖1所示，指向主要定位面，作用在剛性好的部位，應用氣動夾緊，保證了夾緊力的穩(wěn)定可靠［6－7］。

(3)加工順序的安排。按照先粗后精的原則，將各孔粗加工和半精加工后再精加工?？着c孔之間的位置精度主要由加工中心的重復定位精度保證，由數控系統(tǒng)來完成位移的測量、控制和補償［8－9］。但在安排加工順序時，特別要注意把有孔距精度要求的各孔緊緊連在一起，以減少坐標尺寸累計誤差對孔距精度的影響，如孔mm的加工順序應從左到右依次完成。

5 結束語

對加工中心汽車泵體零件孔系的加工要求進行了分析，針對該零件的結構特點，在生產設備和工藝條件相似的條件下進行了工藝試驗，根據工藝試驗的結果選擇了合理的工藝方案。指出保證孔系加工精度應注意定位基準的選擇、加工順序的安排等幾個問題。這樣不僅使加工精度和表面粗糙度穩(wěn)定，而且提高了生產率，在加工中心上一次裝夾完成所有孔的加工，克服了多次定位引起的定位誤差，實際生產使用表明效果很好。這一研究成果在批量生產鋁合金箱體類零件中，在提高質量、提高效率和降低成本方面具有廣泛的推廣和應用價值。

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