1 引言
汽车内饰件（主要是塑料制件）一般采用直接成型的方法生产，但有些内饰件直接成型困难或对其精度要求高时，必须进行切削加工。内饰件的切削加工一般采用加工金属的设备。由于塑料的性能和金属相差较大，且塑料品种繁多，其种类不同性能也有较大差异，所以塑件的切削加工有它自身的特点。
本文基于实际车型项目M 开发上的应用，从切割工艺对比和选择、关键技术要点分析和定义、验收和安装调试过程遇到问题和总结等角度对铣刀切割技术应用于内饰件切削的关注点进行了研究和总结。
2 内饰件常见切割方法对比
内饰件的切割有多种方法，目前常见的主要有冲切、铣刀切割、水刀切割、激光切割等，相关对比见下表1：
汽车内饰件铣刀切割工艺开发
马强祥 高绍芊 裘旭东
上海延锋金桥汽车饰件系统有限公司 上海市 200233
摘 要： 近年来，由于铣刀切割设备的高兼容性和切割轨迹的可柔性化等特点，铣刀切割技术被越来越多地应用于汽
车内饰件的加工。基于实际项目开发，本文从内饰件铣刀切割应用前期开发关注点和后期试制注意点等方面，对铣刀切割技术应用于汽车内饰件的加工进行了关键注意点的梳理和总结。
关键词：铣刀切割；内饰件；胎具；刀具；切割工艺
通过表中对比可发现，铣刀切割多适用于高加工柔性和较高加工精度要求同时存在的情况。比如内饰件仪表板所有边缘的切割处理和多角度定位装配孔位的切割
3 内饰件铣刀切割关键技术要点分析和定义
3.1 铣刀切割空间和尺寸可行性分析3.1.1 铣刀切割空间可行性分析
由于铣刀主轴和刀头具有一定的尺寸，对于切割应用场景中的深腔结构，需要着重分析并进行空间校核，确认是否可以完成切割。
比如内饰件仪表板切割的IP 帽檐深腔区域（图1）：
以M 项目为例，基于某H 型铣床和主轴尺寸，经校核后，多处位置存在主轴和切割产品干涉的情况，通过改变进刀角度无法完全消除干涉，影响产品原有功能结构。最终，在保持与组合仪表装配距离安全的前提下，通过适当移动切割边位置，并采用加长刀座加圆柱形铣刀（图2），并改变进刀角度后，最终在满足产品应有功能和装配可行的前提下，实现了M 项目仪表板本体在H 型铣床上的切割可行性确认。
在应用于内饰件切割时，需要提前和充分考虑铣刀主轴和刀具的尺寸对切割可行性的影响，必要时需要在保证产品正常功能前提下改变切入角度（切割边缘垂直度要求不
高时）或加大刀长（切割垂直度要求较高时，
表1 内饰件切割工艺特性对比
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刀头不宜过长，多使用加长刀座），并辅以适当的产品结构配合性调整，确保切割可行。
3.1.2 切割轮廓R角校核
使用圆柱形铣刀时，铣刀刀头的半径（以下简称Rc ）决定了能够切出的轮廓最小内R 角值（以下简称Rp ）。内饰件
以M 项目仪表板为例，局部位置出现Rp 小于Rc 的情况，数据校核可以改到Rc 以上，产品结构配合性调整后，切割可行性OK ：
在校核切割可行性时，也需要校核产品切割轮廓上的内Rp 定义是否合理。发现有内Rp 小于选择的铣刀刀头Rc 时，需要及时校核产品内Rp 是否可以改为大于Rc ，否则此Rp 无法通过铣切割实现或者需要在切割过程中通过换小Rc 的刀头来实现。
3.2 铣刀切割胎具设计要点分析3.2.1 胎具位置和高度校核
基于所选择的铣刀切割设备，按照产品放置/切割角度校核铣切割工作时的胎具/产
品工作面位置和高度，确保所有需要切割的位置都在设备加工范围尺寸内。
以M 项目仪表板切割分析为例（图3）： 3.2.2 产品在胎具上的定位、支撑和锁紧设计
内饰件铣刀切割轮廓的位置度和轮廓度是受胎具在设备上的定位精度、产品在胎具上的定位精度、产品在胎具上的支撑和锁紧牢固程度和铣刀设备自身加工位置精度共同影响的。除了铣刀设备本身加工精度受铣刀形式（铣床、机器人铣刀等）影响、胎具在设备上的精确定位由台板定位销保证外，产品在胎具上的定位、支撑和锁紧是铣刀胎具设计的关键考虑点。
以M 项目仪表板铣刀切割胎具设计为例说明（图4）：
图1 M项目仪表板帽檐区域深腔切割空间校核示意图
切割件深腔位置
铣刀主铀
加长刀座和刀头
图2 加长刀座（上）和铣刀（下）
图3 M项目仪表板基于H型铣刀设备的胎具工作位置和高度校核
设备加工范围上下限铣刀胎具位置和高度
H 型龙门式铣刀设备
中部主定位
两端辅助定位
B 面仿形支撑
切割位置真空吸紧
图4 M项目体表板铣刀切割胎具设计布局图
表2 M项目铣刀切割后关键轮廓尺寸测量结果
在进行铣刀切割胎具对产品的定位设计时，建议优先考虑内饰件切割轮廓尺寸精度要求较高位置设计主定位位置，辅以其它位置的辅助定位。所有切割轮廓位置附近都需要有胎具提供支撑，所有切割轮廓位置附近都要有锁紧（常用真空吸附锁紧）。
4 内饰件铣刀切割试制问题分析
4.1 内饰件切割轮廓尺寸和稳定性分析在确认内饰件切割轮廓尺寸是否符合要求时（通常定义切割轮廓度在+/-1mm ，稳定
性较差的设备定义切割精度在+/-2mm 或更大），建议检查确认整套切割系统的尺寸切割精度。
以M 项目仪表板切割为例，使用了2种方法验证了切割尺寸的到位性和稳定性：
（1）批量测量切割件关键尺寸，检查确认是否符合尺寸定义要求。M 仪表板首次调试时连续切割了20件，分别测量关键定义尺寸，均符合要求。测量结果见表2：
（2）选择整个铣刀切割胎具对M 仪表板支撑最弱并离定位较远位置，设置1个切
割圆，使用同一个M 仪表板重复以下操作：切割胎具上设备台板并锁紧-M 仪表板上切割胎具-切割验证圆位置-M 仪表板下切割胎具-切割胎具紧固放开并下设备台板，分别由3人操作，各切割5次，以验证切割胎具在台板上的定位精度、产品在胎具上的定位精度、设备走位和切割精度、不同人员操作误差对切割稳定性带来的影响，要求小尺寸切割尺寸公差为+/-1mm 。结果证明，切割系统整体精度和重复性OK 。统计结果见表3。
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作者简介
马强祥： （1983.08—），男，汉族，浙江余姚人，
材料学硕士，上海延锋金桥汽车饰件系
统有限公司技术中心工程开发部工程科
经理。
4.2 铣刀刀头磨损问题分析
4.2.1 铣刀刀头磨损对内饰件切割效果
的影响
铣刀刀头磨损后，对塑料件的切割加工
效果有明显影响，容易导致切割边不光顺影
响外观，甚至造成切割边切屑大量粘连导致
零件装配和使用问题。
在M项目中，考虑了更换刀刃、刀刃硬化、
优化切割参数等多种方法，尝试减少刀头磨
损提高刀头寿命，提高切割质量。
4.2.2 更换刀刃形式的尝试
直刃刀：刀刃垂直于切割边缘方向，纯
垂直剪切；卷刃刀：刀刃与切割边缘方向呈
一定角度，垂直剪切和平行剪切同时存在。
尝试用卷刃刀替换直刃到进行切割，同种工
艺条件下卷刃刀切割刀头寿命是直刃到的2-3
倍。
卷刃刀缺点是表皮切割状态较差，切割
后需要大量的手工返修，M项目最终未采用
卷刃刀。
4.2.3 刀刃硬化处理的尝试
尝试对刀刃表面增加TiNALOX（氮化物）
涂层处理，以期提高刀头的硬度和耐磨性。
更换带涂层刀头实测，刀头切割寿命延
长到普通刀的2倍左右。
4.2.4 铣刀切割参数优化的尝试
设备的稳定运转是提高切割精度和降低
刀头磨损的重要前提：M项目验证发现，常
规情况下，短刀切割主轴转速在30000RPM
左右切割较稳定；长刀切割：主轴转速在
20000RPM左右切割较稳定。根据切割塑料件
组成层数和材料的不同、厚度的不同，适当
调整切割速度可以提高切割稳定性。
M项目，局部调整切割速度：在零件厚
度较大、骨架件厚度较大等切割阻力较大区
域适当降低切割速度，减小刀刃受力，提高
切割稳定性；在零件厚度较小、骨架件厚度
较小等切割阻力较小区域适当提高切割速度，
适当提高刀刃在单圈切割循环内的切割量，
减少单圈切削次数，减少无用磨损。最终在
短刀平均切割速度3600mm/min左右、最快
3800mm/min、最慢3200mm/min，长刀平均
切割速度2000mm/min左右、最快2300mm/
min、最慢1900mm/min的切割参数下，在保
证整体生产节拍不受影响的同时，刀头的切
割寿命提高了3倍左右。
5 结语
本文基于M项目实际产品的开发，对铣
刀切割技术应用于内饰件的加工进行了深入
的研究和总结。发现切割空间校核、切割轮
廓尺寸要求校核、切割胎具定位和支撑的设
计是内饰件铣刀切割前期开发的重要关注点。
切割实物试制和验证时，需要重点关注切割
精度和刀头磨损问题。刀头磨损问题可以从
变刀刃形式、增加刀刃涂层、细化切割工艺
参数等多方面进行优化，具体可以视设备实
际能力和产品实际需求选择。
参考文献：
[1] M 李光耀编著.《汽车内饰件设计与制造
工艺》2013-09 /机械工业出版社.
[2] M 吕斌杰等编著.《SIEMENS系统数控铣
床和加工中心培训教程》2013-01/化学工
业出版社.
[3] S GB/T 16460-2016.《立铣刀寿命试验》.表3 切割系统精度和重复性验证图5 直刃刀和卷刃刀
直刃
卷刃
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