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【摘要】型面角度变化大的钻模在数控加工时，一次加工完成有时候会增加加工难度，甚至不能实现。采用翻面二次加工的方法解决了这一难题，通过增加工艺补加部分做装夹位置，实现装夹方便、简单。选用DST五轴数控铣床加工，54-Φ2.1分布密集的五轴孔加工完成。
【关键词】钻模；翻面二次加工；DST五轴数控铣床；工艺补加
一、工装情况介绍
图1为钻模简图，主要由胎体、钻模板两部分组成。该套钻模用于成型零件凸缘上54-Φ2.1孔和零件侧壁上1-Φ5.6孔，该套工装内型结构复杂，型面角度变化大，需加工孔多，本文对1#胎体数控加工方法进行分析。图2为胎体结构图，胎体最大外形尺寸87×240×417mm，上型面分布54-Φ2.1垂直于型面的五轴孔，内型面为与水平成不同角度的斜面，最大角度为109.539°的正角和76.461°的负角，工装最薄边缘处宽度仅为7.81mm，工装材料为Q235-A.F。
二、问题描述
1、上型面边缘窄，且分布一圈54-Φ2.1孔，工装加工时无法装夹。2、型面最窄处7.81mm，易变形。3、内型面加工难度大，两相对型面间距小最小为164.87mm，且角度变化大由109.539°—76.461°。4、54-Φ2.1孔分布密集且全部为垂直于型面的五轴孔，加工困难。
三、确定工艺方案
1、工艺分析。由于工装型面有正负角度的变化，决定采用五轴数控铣镗床加工，但由于工装内型斜面角度大，如一面为76.461°的负角度，且两相对面间距小，如采用一次加工完成，则在加工过程中底部型面无法加工到且刀头会伤到另一侧型面，所以决定采用翻面二次加工的方法进行加工。
2、拟定方案。方案一：两次装拆工具板，如图2所示，先在A面一侧装工具板进行第一次加工，之后拆下工具板，再在B面装工具板进行第二次加工。方案二：在工装长方向两侧加工艺补加部分作装夹位置，数控加工完毕由常规铣床铣去。两套方案都可行，但第一套方案不仅费时而且费力，从经济价值和对加工效率考虑，第二套方案更具优势。
四、方案的实施
加工方案确定为采用翻面二次加工，增加工艺补加的方法进行数控加工，与常规工艺沟通后确定，在下料时工装长方向两侧增加80×100mm工艺补加部分。设备选定为DST五轴数控铣镗床，表1为该设备的技术参数。
1、第一次加工。加工基准孔选取工装上型面上Φ8孔，基准孔主要用于零件数模的设计、工装数模设计、工装程编、工装零件找正及检验测量的基准。这样保证了设计、程编、加工找正、检验测量基准的统一。工装的装夹位置确定为两端增加的工艺补加，用压板将其固定。以钻模的一长方向边拉直找正。第一次加工主要加工工装内型面，首先选用Zlevel加工方式进行粗加工，考虑工装单边最小宽度7.081mm，采用小步距分层加工方式，以防止加工量大而产生工装变形；之后选用 Zlevel加工方式分别进行半精加工和精加工；最后选用Spot Drilling加工方式制侧面Φ10五轴孔。至此第一次加工完毕，采用Full V idio命令进行实体加工模拟，并将最终模拟状态保存作为第二次加工的毛料状态。将工装装夹部分拆下，翻面再装夹进行第二次加工。
2、第二次加工。为保证加工基准一致，二次加工坐标系的建立要遵循以下原则：坐标系原点与第一次加工坐标原点相同，基准面与一次加工基准面一致。首先选用Rough加工方式对工装上型面进行粗加工，选用Zlevel加工方式对内型面进行粗加工；其次选用Contour-driven对上表面分别进行半精加工和精加工，选用Zlevel加工方式对内型面分别进行半精加工和精加工；之后选用Zlevel加工方式对内型面加工不到位的拐角处进行五轴清角处理；最后选用Spot Drilling加工方式加工上型面54-Φ2.1五轴孔，加工刀具选择和参数设定见表2。
3、测量。数控加工完成后各型面及孔的精度，采用三坐标测量机检测，并对测量结果进行记录。测量基准采用数控加工基准，以此保证数控加工基准与测量基准一致。经测量，全部孔位公差在要求公差范围内，如附表3所示测量记录。
五、论述
以上多空钻模数控加工工艺的论述是对30套类似工装加工方法总结得出的，采用翻面二次加工，通过增加工艺补加做装夹位置，以一长方向边拉直找正，采用小步距分层加工方式防止工装变形的方法进行加工，加工后的型面及孔采用三坐标测量机进行检测。
六、结束语
采用翻面二次加工的方法，工装数控加工型面精度达到公差要求±0.1mm，表面粗糙度达到，54-Φ2.1孔位达到公差精度±0.05mm.次加工方法加工方便，生产效率高，加工效果好，完全保证了型面及孔的加工精度要求，同时对解决类似工装的加工问题提供了便利的参考。
参考文献
[1]罗永顺.机床数控化改造技术.机械工业出版社，2007.07
[2]王爱玲，李清.数控机床加工工艺.机械工业出版社，2007.05
[3]魏凤兰，赵秀荣.机械制造基础.辽宁科学技术出版社，2002.08
[4]赵葛霄.数控编程中的工艺规划问题研究.机械工程出版社，2000.12
[5]杜桂军.模具制造.模具制造杂志社，2008.01
作者简介
王佳宁，中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司技术装备中心模具单元工艺室副主任，工程师.
【关键词】钻模；翻面二次加工；DST五轴数控铣床；工艺补加
一、工装情况介绍
图1为钻模简图，主要由胎体、钻模板两部分组成。该套钻模用于成型零件凸缘上54-Φ2.1孔和零件侧壁上1-Φ5.6孔，该套工装内型结构复杂，型面角度变化大，需加工孔多，本文对1#胎体数控加工方法进行分析。图2为胎体结构图，胎体最大外形尺寸87×240×417mm，上型面分布54-Φ2.1垂直于型面的五轴孔，内型面为与水平成不同角度的斜面，最大角度为109.539°的正角和76.461°的负角，工装最薄边缘处宽度仅为7.81mm，工装材料为Q235-A.F。
二、问题描述
1、上型面边缘窄，且分布一圈54-Φ2.1孔，工装加工时无法装夹。2、型面最窄处7.81mm，易变形。3、内型面加工难度大，两相对型面间距小最小为164.87mm，且角度变化大由109.539°—76.461°。4、54-Φ2.1孔分布密集且全部为垂直于型面的五轴孔，加工困难。
三、确定工艺方案
1、工艺分析。由于工装型面有正负角度的变化，决定采用五轴数控铣镗床加工，但由于工装内型斜面角度大，如一面为76.461°的负角度，且两相对面间距小，如采用一次加工完成，则在加工过程中底部型面无法加工到且刀头会伤到另一侧型面，所以决定采用翻面二次加工的方法进行加工。
2、拟定方案。方案一：两次装拆工具板，如图2所示，先在A面一侧装工具板进行第一次加工，之后拆下工具板，再在B面装工具板进行第二次加工。方案二：在工装长方向两侧加工艺补加部分作装夹位置，数控加工完毕由常规铣床铣去。两套方案都可行，但第一套方案不仅费时而且费力，从经济价值和对加工效率考虑，第二套方案更具优势。
四、方案的实施
加工方案确定为采用翻面二次加工，增加工艺补加的方法进行数控加工，与常规工艺沟通后确定，在下料时工装长方向两侧增加80×100mm工艺补加部分。设备选定为DST五轴数控铣镗床，表1为该设备的技术参数。
1、第一次加工。加工基准孔选取工装上型面上Φ8孔，基准孔主要用于零件数模的设计、工装数模设计、工装程编、工装零件找正及检验测量的基准。这样保证了设计、程编、加工找正、检验测量基准的统一。工装的装夹位置确定为两端增加的工艺补加，用压板将其固定。以钻模的一长方向边拉直找正。第一次加工主要加工工装内型面，首先选用Zlevel加工方式进行粗加工，考虑工装单边最小宽度7.081mm，采用小步距分层加工方式，以防止加工量大而产生工装变形；之后选用 Zlevel加工方式分别进行半精加工和精加工；最后选用Spot Drilling加工方式制侧面Φ10五轴孔。至此第一次加工完毕，采用Full V idio命令进行实体加工模拟，并将最终模拟状态保存作为第二次加工的毛料状态。将工装装夹部分拆下，翻面再装夹进行第二次加工。
2、第二次加工。为保证加工基准一致，二次加工坐标系的建立要遵循以下原则：坐标系原点与第一次加工坐标原点相同，基准面与一次加工基准面一致。首先选用Rough加工方式对工装上型面进行粗加工，选用Zlevel加工方式对内型面进行粗加工；其次选用Contour-driven对上表面分别进行半精加工和精加工，选用Zlevel加工方式对内型面分别进行半精加工和精加工；之后选用Zlevel加工方式对内型面加工不到位的拐角处进行五轴清角处理；最后选用Spot Drilling加工方式加工上型面54-Φ2.1五轴孔，加工刀具选择和参数设定见表2。
3、测量。数控加工完成后各型面及孔的精度，采用三坐标测量机检测，并对测量结果进行记录。测量基准采用数控加工基准，以此保证数控加工基准与测量基准一致。经测量，全部孔位公差在要求公差范围内，如附表3所示测量记录。
五、论述
以上多空钻模数控加工工艺的论述是对30套类似工装加工方法总结得出的，采用翻面二次加工，通过增加工艺补加做装夹位置，以一长方向边拉直找正，采用小步距分层加工方式防止工装变形的方法进行加工，加工后的型面及孔采用三坐标测量机进行检测。
六、结束语
采用翻面二次加工的方法，工装数控加工型面精度达到公差要求±0.1mm，表面粗糙度达到，54-Φ2.1孔位达到公差精度±0.05mm.次加工方法加工方便，生产效率高，加工效果好，完全保证了型面及孔的加工精度要求，同时对解决类似工装的加工问题提供了便利的参考。
参考文献
[1]罗永顺.机床数控化改造技术.机械工业出版社，2007.07
[2]王爱玲，李清.数控机床加工工艺.机械工业出版社，2007.05
[3]魏凤兰，赵秀荣.机械制造基础.辽宁科学技术出版社，2002.08
[4]赵葛霄.数控编程中的工艺规划问题研究.机械工程出版社，2000.12
[5]杜桂军.模具制造.模具制造杂志社，2008.01
作者简介
王佳宁，中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司技术装备中心模具单元工艺室副主任，工程师.