采用传统通用设备、专用机床加工悬置支架的工艺，已不能适应汽车市场产品多样化、中小批量和快速换型的需求。为此，本文介绍了一种采用加工中心机床和专用机床组成的高效柔性化加工悬置铸造支架的工艺方案。

驾驶室悬置铸造支架由下支架、左和右翻转支架及左和右翻转臂等多种支架构成。悬置支架具有高强度、轻量化、系列化以及结构异形的特点。不同车型所用的下支架已形成系列化，大同小异。部分系列化下支架结构如图1所示；翻转支架分左右对称，每种之间结构差异较大，部分翻转支架如图2所示。

图1  系列化的下支架

悬置支架为高强度合金钢铸件，结构复杂、结构异形，多个部位为悬臂状，其表面有多处孔系和多个平面需要加工。悬置支架局部的刚性差，加工时易变形，加上铸造毛坯材质软硬的差异，属难加工的零件。

悬置支架的孔系和平面、平面与平面尺寸及形位公差在（±0.05～±0.3）mm，在整车上与冲压的车身、冲压的车架连接。为此，要求悬置支架的加工尺寸、形位公差稳定且一致性好，才能减小车身、车架综合累积误差的影响，保证其装配质量。

工艺方案的确认

1.原加工工艺方案

悬置铸造支架品种多，各种品种为中、小批量叠加形成的大批量生产模式。支架原始加工工艺方案：配置立式/卧式铣床约30台多、钻床约40台及5台的镗孔设备辅助夹具连线，实行每周6天、每天2班工作制，每班约75人，完成10万辆的年生产纲领。这个方案利用工厂现有设备资源，提高了设备利用率，最重要的是可以减少新的投资。而如此多的加工设备平面布置占地面积大，设备加工效率低，配备的操作人员多，劳动力成本、动能消耗上升导致制造成本居高不下，制约着支架多品种的混流生产。

图2  不同种类的翻转支架

2.新加工工艺方案

新方案采用多台数控加工中心、2台钻孔以及4台铣面专机辅助夹具连线，实行每周6天制、每天2班工作制，每班定员由原来75人减至30人，可完成15万辆年生产纲领的混流生产。

3.加工工艺方案的对比分析

原方案所用设备多、夹具多、操作人员多并且占地面积大；物流周转时间长、装夹次数多且加工效率低，制造成本高。

新方案投入加工中心，减少了加工工序、换刀时间、装夹次数和装夹时间，优化加工程序缩减单件非加工时间，提高加工效率；同时减小加工累积误差，稳定加工质量。

通过分析：新投入加工中心费用大，但配置的设备、操作人员和占地面积都减少了一半，大幅度降低了动能消耗、人工成本。综合考虑各类因素，工厂采用加工中心和专用机床组合，形成柔性化、高效加工悬置支架的加工线，满足现代化汽车零件多品种的混流制造。

新工艺方案的特点

1.加工线的布置

根据悬置铸造支架的特殊性，结构复杂、单件重量较重，因此以工序集中为原则编制工艺流程，采用加工中心加工孔系和多个平面，非关键工序、单一的孔或平面优先采用专用机床。工艺平面布置按工艺流程一字排列成线，两台加工中心对面布局，方便一人操作两台加工中心，充分利用装卸零件、加工零件的时差高效组织生产。加工线充分发挥加工中心和专用机床的优势，有效地实现了加工中心柔性化与专用机床高效率的结合，适应现代汽车零部件多品种叠加成大批量和专业化的混流生产，加工线平面布置如图3所示。

图3  混流生产加工线

2.典型的加工工艺流程

悬置铸件加工工艺流程以下支架为代表（见图1）。下支架是铸造类零件，薄壁刚性差，设计工艺流程时应遵循以下原则：

（1）粗、精加工分开，消除了粗加工时零件自身内应力释放对加工精度的影响，提高零件加工质量；

（2）尺寸和形位公差要求高的孔系、平面工步集中，减小重复定位装夹误差对加工质量的影响；

（3）加工余量大、非重要的单一孔或平面单独安排工序，采用专用机床，提高工效。

下支架的原加工工艺为19道工序，优化后的新加工工艺为10道工序，其中5道工序为双工位，一次装夹加工出两个零件。新加工工艺减少了装夹次数和装夹时间，降低了劳动强度，有效地保证了工序质量。

图4  立式加工中心

3.设备的选型

悬置支架关键工序集中了尺寸和形位公差要求高的孔系、平面工步，采用柔性的立式加工中心，换刀管理系统定时自动快速换刀、辅助双工位液动夹具，实现高效柔性化的切削加工。

设备选用具有较高性能价格比的KVC800、BV75立式加工中心（见图4）。

KVC800的定位精度为0.006mm，重复定位精度0.005mm，主轴转速为（20～8000）r/min，快移速度为
20m/min，换刀时间2.5s。三轴行程（X/Y/Z）：（800/550/600）mm；工作台（宽×长）：500mm×1050mm。

BV75的定位精度为0.006mm，重复定位精度0.005mm，主轴转速（60～8000）r/min，快移速度24m/min，换刀时间（刀–刀）为2.5s。三轴（X/Y/Z）行程为：（762/510/560）mm；工作台（宽×长）：900mm×610mm。

对于加工余量大、非重要的单一孔或平面的加工单独安排工序，加工设备采用刚性强、转矩大的双轴组合专用机床，提高工效。

4.刀具、夹具的选择

刀具选择应满足铸件材料切削加工性能的要求，同时考虑产能与成本，优先选用进口的高耐用度的合金刀具，辅以国产刀具。延长刀具耐用度，控制零件尺寸稳定性，换刀管理系统定时自动快速换刀，实现高效切削。

刀具为了满足高效切削，精加工孔的镗刀、可调式盘状面铣刀等，采用对刀仪预调刀具，一种型号的刀具配备三套用于周转，避免机床停机等待刀具，有效地减少非加工时间。

夹具采用多点联动式液动双工位夹具，每一种夹具以兼容多品种为设计原则，统一系列零件的定位和夹紧部位，夹具实现了模块化。通过设计接口一致的定位元件、夹紧块解决零件尺寸的差异，更换零件品种时，通过更换定位元件、夹紧块快捷实现夹具换型，保证夹具相对机床的位置不变，做到了换型后不用调整夹具的精度，不用调整零件的坐标系，有效地减少非加工时间。夹具设计运用了防错技术，错误安装的零件与挡块、销子会发生干涉，强制区分系列支架，杜绝人为因素对质量的影响。

结语

工厂设计和使用的驾驶室悬置铸造件加工生产线打破了传统的专用机床生产模式，采用加工中心、专用机床连接成加工线，实现了多品种悬置铸造支架的高效柔性化加工；通过优化工艺方案，简化工艺流程，集中工序、减少装夹次数和装夹时间，减少加工累积误差，稳定产品加工质量；减少设备台数、操作人员和占地面积，降低了动能消耗和人工成本，从而降低了制造成本；建成具有现代化高效柔性化的加工线，有效地保障了加工质量的稳定，提升了市场竞争的能力。