1 引言

　　車身作為汽車的四大總成之一，其開發設計的費用及時間占據了整車開發費用和時間的約70％，作為汽車產品開發中的重要環節，汽車車身的設計在全新車型開發中的造型設計需經過繪制產品構思圖、繪制總布置設計圖、繪制效果圖、制作1：1油泥模型、三維坐標測量、建立數學模型等多個工序，工作量大，用時多，在整車開發過程中占有很大的比例。

　　車身主模型是根據CAD數據模型制造的1：1實例模型，是重要的設計資料之一。同時也是作為制造沖模、胎具、焊裝夾具、檢驗樣架的主要依據，它還是大批量生產汽車車身時不可缺少的依據。

　　本文描述的主模型加工突破了傳統工藝的束縛，采用了新的主模型框架結構，同時對模型材料的選用做了充分考慮，對主模型的表面進行了合理的處理。在加工方面應用了先進的大型五軸聯動數控機床進行整體加工，并將高速加工數控技術理念融人到加工中，不論在加工方式、加工精度、加工周期、模型精度還是加工費用上都得到了滿意的效果。

2 毛坯準備

　　2.1 主模型骨架結構

　　主模型采用整體的鋼骨架結構，首先根據主模型的CAD數據利用橋梁學的珩架理論，充分考慮骨架的受力情況，利用方鋼焊接形成主模型的內骨架。去應力處理后，在骨架的定位處粘接灰色樹脂(灰色樹脂強度較高)然后對它進行預加工。根據設計構想，在骨架上加工出與外飾材料連接用的定位孔、加工用定位孔、與輪胎架連接用定位孔。

　　2.2 主模型外飾型腔基體的構成

　　主模型外飾型腔基體的構成了使加工前主模型所使用的毛坯余量均勻，利用泡沫做主模型外飾材料內型腔的容料基體。這樣可以節省很多外飾材料，泡沫不但容易加工成型而且價格便宜。將模型數據根據需要分塊(一般分成側圍、頂蓋、發罩、前風窗、后風窗、前保險杠、后保險杠等)，按加工需要將余量進行放大，并用數控機床加工成型。在加工時，只要對泡沫進行粗銑和半精銑就可以使用，因為泡沫非常容易切削，所以進給速度和被吃刀量都可以較大，加工效率很高。泡沫上面根據工藝需要加工成平面，并在上平面加工出材料對接用的刻線，刻線是形體與輔助支撐相連接時做基準線用。

　　2.3 主模型的外飾材料

　　主模型外飾材料選用二合一環氧樹脂，它在固化前為紅、白兩種粉末，經過1：1配比并攪拌均勻形成糊狀粘性物質，通過24小時的固化形成可加工固體樹脂。它固化前的可塑性能夠保證它可以形成任何形狀，以減少材料的應用數量，而且價格比樹脂板材要廉價很多。

　　2.4 外飾材料的成型

　　外飾材料的成型采用手工注塑的方法，在糊樹脂前要把基體上的泡沫碎屑打掃干凈，在行腔內鋪較薄的塑料薄膜避免與泡沫粘接，然后用長度為100mm左右的長鐵釘扎在泡沫基體表面做厚度參照，使鐵釘頂端距泡沫表面50n蚰左右。接下來在泡沫基體上糊樹脂，要注意樹脂厚度基本同鐵釘頂端持平，涂抹力求均勻，但不要覆蓋鐵釘，糊完后取出所有鐵釘，并修補鐵釘孔。為保證樹脂強度，樹脂糊需要固化24h。

　　2.5 主模型外飾材料與骨架的裝配連接

　　有了以上準備后，即可準備進行骨架固定步驟：由于在設計骨架時，考慮到骨架裝配時的簡潔性和骨架本身的剛性，主模型的骨架和主模型的外飾形狀并不完全相同，所以在外飾毛坯與骨架裝配時需要輔助支撐才能完成主模型外飾與骨架的完全固定。輔助支撐采用放射型連接方式，這樣可以使各個支撐點相互牽制，減少主模型的整體變形。

　　首先，在骨架剛性較好的位置設計幾個合適的點作為基礎固定點，并固定好基礎座，然后根據需要在基礎座上連接出數根鋼筋，通過鋼筋的外接點與外飾毛坯連接完成整體連接的任務。操作時主模型外飾毛坯與鋼筋用樹脂糊粘接，固定基礎座與骨架用螺栓連接，基礎座與鋼筋焊接。將主模型的外飾毛坯裝配完成后，用樹脂糊填充毛坯之間的縫隙，完成毛坯的準備工作。

3 主模型的加工數控技術

　　3.1 粗加工的數控技術

　　毛坯準備好以后，即可準備進行加工。把骨架用螺栓固定在加工支架上，模型中心線與機床x軸平行，考慮到機床需要擺頭，加工主模型的中心線應盡量在y軸方向的中間位置，x軸同樣留出擺頭空間。定義加工坐標系。第一次粗加工選用32鑲齒球頭銑刀，首先留1mm加工余量，采用10mm的大步距進行加工，然后檢查主模型整體的加工情況，并將主模型缺料處補充完整。第二次粗加工用20整體合金刀具進行加工，采用負余量過切形式進行加工，過切量2mm，步距采用2mm，然后仔細檢查主模型的加工情況，用樹脂將較大的氣孔補料并清理平整。接下來，同樣用過切的方式進行清角加工，并用大于開縫線的刀具進行開縫線的過切加工，同時，仔細檢查主模型的加工情況，根據具體情況進行小范圍的手工精細處理，確定滿意完成主模型的粗加工。

　　3.2 表面處理與精加工的數控技術

　　利用樹脂糊進行模型加工的主要缺點是：難以去除表面的氣孔，從而模型的表面精度不能滿足要求。為滿足主模型加工精度的要求，選用新型樹脂材料。這種材料可以涂刷，特點是：附著力很強，表面精度高，可以彌補涂刷表面的微小缺欠，并且沒有氣味。

　　在加工主模型的應用中，主模型粗加工后，利用上述樹脂材料精細涂刷，確定達到要求厚度時，進行主模型的半精加工。采用稅O的整體合金刀具余量為0.8mm，步距2mm。加工后精細檢查加工情況，以確定是否滿足精加工條件，如果出現缺料現象則及時補料。

　　精加工是主模型的加工關鍵，它需要機床長時問的運轉，在精加工時采用高速加工方式。在加工精度和加工效果上，最終結果都非常好。在局部處理上應用了五軸聯動的加工模式，提高了加工的精度和效率，同時也驗證了機床后置處理的正確性。

　　3.3 局部加工方法

　　為了便于加工，在實例主模型的加工中，將主模型的后視鏡、水箱面罩和車門拉手單獨進行加工。其加工難度比較大，模型不但是異形曲面形成的幾何體，而且在最終加工時，沒有任何的裝夾和固定位置，六面全都需要加工。在加工時，應用石膏做最終加工的固定載體成功地完成了加工，找到了加工的新途徑。在形成車身的構件連接的逢線處，根據加工需要，通過增加CAD輔助數據的方式，解決了很多加工的數控技術難題。

4 新型機床的功能及后置處理的編譯

　　加工用的五軸聯動數控加工中心，具有現代高速加工的電子主軸，轉速高(可達24000r／“n)、并具有整體冷卻回路和HsK高速錐柄。電主軸上裝有集成電路傳感器，可以記錄任何振動現象，而且可以計算電主軸的熱特性，利用智能運算法則進行補償。采用矢量控制技術，也就是由閉合控制回路控制。

　　機床采用FIDIA軟件控制系統。由于軟件的控制系統有著一定的優勢，它更適合補償綜合誤差和功能強大的程序的前瞻功能。前瞻功能可以保持最佳的軸進給速度、進給加速度和最佳的路徑變換；可保持規定的動態精度曲線；可識別拐角，及時降速。使加工速度不超過機床的運行特性范圍。

　　可見，機床更適合于高速加工。一個新型機床在對機床功能、操作了解之后，針對機床和應用的加工編程軟件制作合適的后置處理是相當重要的。機床的后置處理就是要根據指定機床運動結構和控制指令格式，將cAM軟件產生的刀位原文件轉換成機床各軸的運動數據，并按其控制指令格式進行轉換，成為數控機床可識別的數控代碼文件。

　　由于機床在多坐標加工時，實際刀位的運動是由多個平動軸和一個或多個轉動軸運動合成的，不同的數控機床有不同的運算形式，所以制作后置處理的第一步是對機床運動形式的選擇，然后是技術參數定制、旋轉軸超限時的處理、數控系統定制、NC數據具體內容的定義，最后獲得符合數控設備的后置處理器。

5 結語

　　簡單的定義來概括高速銑削是很難的，因為其涉及的問題太多，更好地利用現代刀具材料的效率、極大地提高切削速度，從而提高切削效率及加工精度一直是加工者所希望的。加工主模型時，在高速加工的應用上，采用高于20000r／rnin的轉速，同時采用高于20000mm／IIIin的進給速度，比如在主模型側圍的精加工中，接近10000m的走刀程序，用常規的加工方法需要35h；而采用高速加工時，加上機床數控系統在程序換向進行必要的自動緩沖減速所占用的時間，走刀的實際時間不到12h，效率提高3倍。