一种汽车发动机零部件新品样件快速仿型加工操作方法与流程

1.本发明属于汽车发动机技术领域，特别是涉及一种汽车发动机零部件数控加工。


背景技术：

2.汽车发动机新品样件在试制阶段没有模具毛坯，只能采购快速成型毛坯补充加工或采购成品样件，周期长、费用高。
3.新品样件经过组装、试验后，零件结构可能进行适当修整，需要重复进行新品样件设计、采购以及加工，制造成本剧增，生产周期延长。
4.汽车发动机壳盘类零件多为薄壁件，易变形，加工费时费力，精度难以保证，随着数控技术应用，目前多采用数控机床加工，但容易产生加工应力变形，加工精度不理想。
5.发动机新品样件的加工质量直接影响发动机各性能验证的精准度，新品样件加工效率直接影响交付时间以及新品开发进度。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种一种汽车发动机零部件新品样件快速仿型加工操作方法，保证新品加工质量，提升新品试制效率，实现从三维数模到样件的快速转化，降低新品开发成本。
7.本发明所采取的技术方案是：
8.一种汽车发动机零部件新品样件快速仿型加工操作方法，包括以下步骤：
9.s1.根据新品样件数模，选择毛坯；
10.s2.根据新品样件的零件图纸将加工部位填充余量，做成毛坯数模；
11.s3.根据零件结构，制定加工方案；
12.s4.确定加工工艺、进行刀具选择；
13.s5.编写加工程序，分为软件编程和手动编程；
14.s6.设计夹具；
15.s7.装夹零件；
16.s8.找正工件坐标系；
17.s9.调用加工程序开始正面加工；
18.s10.翻面加工，操作步骤重复同上述s3至s9；
19.s11.自然时效150小时；
20.s12.手工编程精加工各面及各孔，完成最终新品样件加工。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明的操作方法应用于汽车发动机新品样件快速仿型加工，满足公司汽车发动机新品样件快速成型加工的需求，在保障新品发动机零件质量的前提，有效提升新品加工效率达30％以上，同时针对不同型号、不同种类的零部件均可以采用此操作方法进行仿型加工，操作方便，减少找正次数，易于调整。在数控加工前通过软件编程、刀具走刀路径试切
以及模拟仿真等步骤验证加工零件与三维数字化模型一致性，提高编程效率。
附图说明
23.图1是本发明流出图；
24.图2是新品样件毛坯轴测图；
25.图3是新品样件毛坯俯视图；
26.图4是新品样件毛坯主视图；
27.图5是零件翻面加工夹具轴测图；
28.图6是零件翻面加工夹具俯视图；
29.图7是零件翻面加工夹具主视图；
30.图8是零件正面加工夹具轴测图；
31.图9是零件正面加工夹具俯视图；
32.图10是零件正面加工夹具主视图；
33.其中：1、毛坯；2、零件正面加工夹具；3、零件翻面加工夹具；4、辅助加长压板；5、夹具支撑块；6、机床工作台。
具体实施方式
34.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
35.本发明的技术方案是通过对壳盘类汽车发动机新品样件的三维数模及零件图纸进行分析，认真研究零件结构，研究加工工艺，制定加工方案，精心设计夹具，完成快速加工的操作方法。
36.具体操作步骤如下：
37.第一步：分析新品样件数模，选择毛坯1。
38.汽车发动机新品样件选用多轴数控机床加工，根据新品样件的三维数模，确定零件实际尺寸，选择能够将新品样件完全包容的铝块做为毛坯1(如图1)。
39.第二步：设计提供的三维数模是新品样件的最终零件数模，要根据新品样件的零件图纸将加工部位填充余量，做成毛坯数模。
40.第三步：分析零件结构，研究加工工艺，制定加工方案。
41.对于壳盘类零件，一般采用正、反面两次装夹加工，先加工结合面以及内腔轮廓，加工翻面找正基准，然后翻面加工外部轮廓，在翻面加工时，零件要有找正基准和装夹定位位置，且要保证定位稳定。
42.首先，选用结合面做为翻面后的定位基准。加工步骤如下：
43.1、正面加工：加工结合面、内腔轮廓；加工定位、找正基准孔；
44.2、翻面加工：加工外轮廓；
45.3、自然时效150小时；
46.4、按零件图精加工各面及各孔。
47.5、如翻面时，零件定位高度基准不稳定或难以定位时，要将零件某表面加高或增加辅助支撑点，便于工件定位，且定位稳定，最终精加工时将多余部分清除。
48.第四步，确定加工工艺、进行刀具选择。
49.4.1在整个加工过程中，要考虑刀具、工件与机床三者间运动空间，确定三者之间的安装位置，避免相互干涉。
50.4.2加工工艺为依次进行粗加工、半精加工和精加工。
51.4.3刀具选择按照实际加工需求，选择适合的刀具进行切削，保证较小区域能够完全被加工。
52.4.4夹具设计要保证零件定位稳定，夹紧牢固，减少零件变形量，便于零件基准找正。
53.4.5找正基准；在零件上如果无法直接加工找正基准，需要在毛坯1空闲区域补充加工间接基准，便于翻面时基准找正，保证定位精度。比如，壳盘类零件是密封的，翻面后没有孔位。
54.4.6选择零件紧固方式：翻面后，零件紧固方法：为避免刀具与夹具干涉，零件紧固方式为下压紧式，用螺钉将零件压紧在夹具体上。
55.4.7在粗加工时，选用较大直径的方肩铣刀去除大部分余量，提升加工效率。
56.4.8正面加工内腔轮廓，外部轮廓只加工到翻面后无法加工的深度。其它外部轮廓在翻面后都属于有效切削深度，应用本方法可以减少重复走刀，提高效率。
57.4.9刀具型号选择：加工时选用x75、x22、x12r2、x10r0.5、x6r0.5、x4r0.5、x6r3、x3r1、x2r0.5、x3r1.5等铣刀完成内、外轮廓铣削，其中带“r”圆头铣刀用于轮廓精加工，减少每层刀具切削后残留高度，提高表面质量。
58.4.10根据实际零件切削区域空间选择刀具直径。优先选用大直径刀具，去除毛坯1大部分余量，提升加工效率；采用圆角刀具铣削零件内、外轮廓，提高表面质量。
59.4.11选择刀具时要注意刀具切削刃长度及有效长度，防止发生刀柄与零件与夹具间的干涉。
60.第五步，编写加工程序分为软件编程和手动编程。其中，软件编程是应用ug软件，生成刀具走刀路径，后置处理生成加工程序，仿真模拟后用于数控机床加工。
61.5.1按第四步加工工艺和刀具应用软件编程和手工编程编排实际加工步骤。最终实现新品样件加工完成。
62.5.2在刀具可能与夹具发生干涉的部位填加机加检查体(是在ug上做出一个夹具体，让刀具避让该区域)，刀具自动避让该区域。
63.5.3应用轮廓型腔铣、剩余铣、深度轮廓加工、区域轮廓铣等模式完成刀具路径编辑。
64.5.4对刀具路径进行验证，确定加工区域和余量。
65.第六步，设计夹具。设计制作专用夹具，便于零件装夹、找正，提高重复定位精度达0.005以内。
66.6.1零件正面加工夹具2设计，零件正面加工夹具2包括四个辅助加长压板4，所述四个辅助加长压板4矩形阵列设置，所述毛坯1放置在四个辅助加长压板4上并通过螺栓固定，四个辅助加长压板4外端均伸出毛坯1外并通过螺栓和夹具支撑块5安装在机床工作台6上。四个辅助加长压板4起到用于夹紧定位和支撑毛坯1的作用。如图8～10所示。
67.6.2零件翻面加工夹具3设计，多数是在钢板或铝板上加工紧固钉孔，用螺钉将零
件固定在夹具板上。如图5～7所示。
68.6.3对于小批加工的新品样件减少基准找正时间，或对于有些新品样件翻面时基准找正困难，设计专用夹具定位零件。
69.第七步，装夹零件。
70.第八步，找正工件坐标系。
71.与软件编程时设定的工件原点重合。在数控机床上找正、设定工件坐标原点，分别在对应坐标系中输入x、y、z值。
72.第九步，调用加工程序开始正面加工。
73.第十步，翻面加工。操作步骤重复同上述第三至第九步骤。
74.第十一步，自然时效150小时。
75.第十二步，手工编程精加工各面及各孔，完成最终新品样件加工。
76.轮廓加工时，具体步骤如下：
77.第一步.选用x75铣刀去除毛坯1大部分余量，切削深度每刀1.5～1.7mm，优选为1.6mm；
78.第二步.选用x22铣刀粗加工轮廓，零件轮廓侧面留0.2～0.4mm余量，优选为0.3，切削深度每刀0.9～1.1mm，优选为1mm；
79.第三步.选用x12r2铣刀半精加工，切削深度每刀0.5～0.7mm，优选为0.6mm；
80.第四步.选用x6r0.5铣刀精加工内、外轮廓，切削深度每刀0.1
‑
0.4mm(根据加工区域倾斜程度，越陡峭切削深度越大)。
81.第五步.选用更小直径的铣刀选择区域加工，补充完成小区域切削。
82.通过上述的汽车发动机壳盘类零件的加工方法加工完成新品样机零件件精度高，便于零件装夹、找正，零件重复定位精度在0.005毫米以内，板状夹具可重复使用，用于多元化零件，通用性强，运用此装夹方法避免加工过程中刀具与夹具干涉。优化加工工艺，减少重复走刀。设计专用夹具便于装夹，无需反复找正，提升加工效率，夹紧时受力均匀有效防止零件装夹变形。
83.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。