1 引言

　　汽車工業的發展離不開先進和便捷的檢測技術。如今單個零部件檢具的生產開發已經趨于成熟。對于單個零部件的檢測手段也日益多樣化。但是這類檢具無法有效地檢測各零部件之間的配合，在整體檢測方面存在明顯的劣勢。于是在汽車制造領域，汽車匹配主模型檢具的概念應運而生，既能實現單個零件檢具對于尺寸、粗糙度值等方面的檢測，又可以彌補其無法檢測整體配合的不足。對于汽車匹配主模型檢具而言，由于其技術性能要求高、制造精度高、加工難度大，附加值也較高，但與此同時也導致介入門檻較高。目前在國內尚處于起步階段，技術尚不成熟，現對面向汽車匹配主模型檢具的大型薄壁件加工工藝開展研究。

　　2 大型薄壁件概念及加工難點

　　對于大型薄壁件，目前還沒有—個十分明顯的界限。一般認為長寬尺寸遠大于厚度的工件，即可稱為大型薄壁件。這類零件具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點，已日益廣泛地應用在各工業部門。由于薄壁零件剛性差、強度弱，加工中極易變形，導致加工難度較大，難以保證零件的加工質量.如何提高薄壁零件的加工精度已經是業界普遍關心的話題。就目前而言，薄壁件一般采用數控加工。因而需對工件的裝夾、刀具幾何參數、程序的編制等方面進行優化設計，以有效克服薄壁零件加工過程中出現的變形，從而保證加工精度。

　　3 汽車主模型檢具加工藝

　　汽車匹配主模型檢具是根據汽車外形CAD數據制成的標準汽車白車身的檢具，主要部件有4門、頂棚、前后2蓋、翼子板、前后保險杠、前散熱隔柵等。與汽車一樣，汽車主模型檢具存在許多復雜的曲面，厚度遠小于長寬尺寸，平均厚度4mm，局部區域只有0.8mm,是典型的大型復雜形狀薄壁件。由于它是非沖壓制造的高精度白車身及內飾，不能像汽車零件一樣通過板料的沖壓成形，通常是通過整塊鋁合金銑削加工而成。加工難度大，實際加工時有許多難點需注意。對此，現以汽車匹配主模型檢具中的內門板為例(見圖1)，詳細介紹面向汽車匹配主模型檢具的大型薄壁件的加工工藝。內門板形狀復雜，是主模型檢具中較難加工的部件。

　　圖1 內門板

　　3.1 材料選擇

　　采用整體法加工大件時，由于結構問題難以拼接，需選擇超大超厚材料。但對于如尺寸約為1400mmX1200m的工件，最薄處可能僅為3～5mm時。工件加工后變形量大。雖可采用適當的熱處理方式以降低變形量，但如果基材選擇不合適，只會增加材料費和加工費，且使制造周期延長。綜合考慮以上幾點.對于內門板選用6061鋁合金型材。

　　3.2 加工設備選擇

　　與普通機加工一樣，汽車匹配主模型檢具的加工也分粗加工、半精加工、精加工和清根等幾個步驟。在粗加工過程中，采用傳統的三軸機床進行加工。但當被加工工件深度超過400mm時，即便使用非常好的三軸機床和切削刃具，z軸(即深度方面)還是很難保持剛性。且還有許多清根的部位需要用小直徑的刀具進行。因此，在精加工內門板這類主模型檢具的大型薄壁工件時，必須采用合適的五軸加工設備。

　　3.3 工藝路線選擇

　　在加工主模型檢具時，對某些關鍵部件必須制定合理的工藝路線，它決定了該部件所需材料的大小和加工周期。常用的工藝路線主要有斜放基準方式和平置基準方式。

　　如果基準面是平置方式，其加工方式要容易許多。可采用盤銑刀通過粗、精銑削而成。然而，一旦采用斜放基準方式。由于需采用層切的方式加工成形，加工難度較大且難以保證平面度。對于這種方式，基準面粗加工時通常利用三軸機床加工而成，精加工時則使用五軸機床采用法向加工的方式加工而成，可保證平面度在0.02/1000mm以內。

　　由于內門板外形尺寸大、細節繁多，考慮采購難度和成本因素，通常采用斜放基準的工藝路線，但這也造成加工上的難度增加。

　　3.4 工藝基準選擇

　　3.4.1 分型面選擇

　　由于面向汽車匹配主模型檢具的大型薄壁件無法在—個工步內完成，分型面的選擇決定了內門板加工的工位。一般可基于以下原則來進行：

　　(1)分型面的易加工性。這是考慮的首選因素。

　　(2)分型處的隱蔽性。即在數模上觀察其型面的交線。盡可能選擇在棱角處，這樣保證分型面的不顯現。

　　(3)分型面的一貫性。即考慮分型后刀具銑削刀路的一致性，保證加工表面的整體質量。

　　(4)分型面的區域性。即考慮分型面的功能部分使加工后表面錯落有致。能體現同一工件的不同功能區域。

　　基于上述原則，對圖1所示內門板將其分4個區域：車門面、車窗部分、車門與車窗連接部分以及車門與車身連接部分，并以此來確定分型部位。

　　3.4.2 輔助基準選擇及原則

　　在加工內門板的時候.由于選用的是斜放基準的工藝路線，車門自身的工藝基準已不能滿足加工時的需要，需要添加輔助基準使加工能順利進行。圖2所示為設計后帶有輔助基準的內門板。對比圖1可以看出，其中增加了許多圓柱形的輔助基準以及方形的工件找正基準。

　　圖2帶有輔助基準的內門板

　　輔助基準的增加，主要是為了便于加工。因此，其設計和選用一般應遵循以下原則：

　　(1)可加工性。輔助基準一般是在粗加工階段產生的，在粗加工階段采用三軸機床加工，這樣就必須使輔助基準容易加工，要有良好的可加工性。

　　(2)放置原則。輔助基準是工件不需要的部分，在放置時應盡量使其對工件的影響最小。一般要求輔助基準放置在工件厚度較厚的地方.這樣便于在去除基準時使其對工件的影響最小。有時候甚至可以放在工件外部或某些便于加工的特征體上(如原有的工藝基準)。另外還應注意盡量不要放在曲面上，而要放置于平面上。

　　(3)穩定性。輔助基準的作用主要是用于固定工件、方便加工，因此工件的穩定性非常重要。基準應盡量拉開，如圖3所示，在工件中心附近設計2個輔助基準。這樣的基準數量少，便于后期的清除。但由于基準過于集中，基準在加工時要承受很大的應力，且2個點的穩定性不好。如果按照圖4所示方法設計輔助基準。4個基準在工件4個點受力，不僅能很好地承受加工應力，而且具有相當的穩定性。應注意在特殊位置加裝輔助基準，如圖4所示的基準設計，雖然很好地保證了加工時的穩定性，但在工件中心易出現回彈等情況，導致誤差加大。為減少由于輔助基準帶來的誤差，應采取圖5所示的方法，在工件中心增加—個輔助基準。從而達到既穩定又減少誤差的效果。

　　(4)易裝夾。由于工裝夾具的一些局限，在設計輔助基準時應注意盡量滿足工裝夾具的要求。合理分配輔助基準。

　　3.4.3 輔助基準處理

　　輔助基準不是產品所需的，在加工進行到最后一步，需將其清除。去除輔助基準時。需利用原有的工藝基準。對于內門板，應先利用外側的輔助基準固定車門，去除內側多余的基準，再通過內側原有的工藝基準，去除外側的輔助基準。

　　3.4.4 工件找正選擇

　　由于選擇了輔助基準，加上原有的工藝基準，在加工內門板時就有2套不同的基準，原有的工藝基準所在的坐標稱為汽車坐標，產品數模中使用的是該坐標。但在加工時，所使用的是輔助基準所確立的坐標系，與汽車坐標系不同，可稱之為加工坐標系。為了讓設備能確定新坐標系的位置，需要對工件找正。此時，需對定好加工坐標系的X,Y,Z軸的工件找正，在各向加工出一個輔助基準面，從而使設備能夠定位。最后，在精加工去除輔助基準后，回歸到汽車坐標系下。

　　4 結束語

　　隨著生產力的發展和人們生活水平的提高，汽車工業正蓬勃發展。為發展我國的汽車工業，汽車匹配主模型檢具的發展刻不容緩，而大型復雜形狀鋁合金薄壁件的加工工藝正是主模型檢具發展的核心。以內門板為例，介紹了面向汽車匹配主模型檢具的大型薄壁件在工藝路線的制定、材料的選擇以及數控加工工藝的編排等方面可采用的技術方法，在汽車匹配主模型檢具制造中取得了實質性效果。