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1、薄壁鋁合金零件切削成型工藝研究 摘要：鋁合金是工業(yè)制造中應(yīng)用最為廣泛的有色金屬材料，薄壁鋁合金零件因其質(zhì)量輕、易成型、結(jié)構(gòu)緊湊和屏蔽性能好等特點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子通信和汽車行業(yè)等領(lǐng)域。該文針對數(shù)控銑切削成型的薄壁鋁合金零件，從工藝方案及工序設(shè)計的角度給出了解決的方法，從而降低零件在加工過程中的變形，避免加工基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不能重合產(chǎn)生的誤差，提高零件的加工精度（尺寸公差和形位公差）?！ ￡P(guān)鍵詞：薄壁鋁合金零件數(shù)控銑加工工藝方案加工精度 中圖分類號：TG751文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0097-03 鋁合金具有密
2、度小、成本較低、內(nèi)應(yīng)力均勻、散熱性能良好、不易腐蝕等特點，因此鋁合金零件被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是電子行業(yè)及航空航天行業(yè)。鋁合金零件的成型方式一般分為鈑金成型、機(jī)加工成型和模壓（鑄造或鍛造）成型，其中，機(jī)加工成型的工藝方法更易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜而精密的零件以及單件小批量試制類零件，因而在電子行業(yè)及航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來，因重量的限制以及密閉性、屏蔽性、功能性等綜合要求，薄壁鋁合金零件被廣泛應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，精度要求越來越高，而且產(chǎn)品往往是單件試制型零件，不適于采用模壓成型工藝，又因焊接工藝的局限，鈑金成型及拼焊成型的工藝方法一般也無法
3、滿足產(chǎn)品要求，因此選用整體切削成型的工藝方法。目前，薄壁鋁合金零件形式多樣，該文針對非回轉(zhuǎn)體類的薄壁鋁合金零件（以下簡稱薄壁鋁合金零件）的切削成型工藝進(jìn)行研究，如何減少整體切削加工成型的薄壁零件變形或不發(fā)生變形，滿足各項精度高的技術(shù)要求，成為了產(chǎn)品能否滿足性能要求的關(guān)鍵工藝課題?！ ?加工設(shè)備的選擇 普通銑床一般無消隙功能，在逆銑加工過程中，易形成積屑瘤增大切削力，又因夾緊力影響，表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)要求，薄壁處易出現(xiàn)扭曲變形現(xiàn)象，相對較厚的內(nèi)框面壁厚及平面度也達(dá)不到技術(shù)要求，特別在切削加工過程中，易產(chǎn)生翹曲變形。若零件復(fù)雜程度高，普通銑床加工難度會更大，甚至相
4、當(dāng)困難，效率大大降低，加工設(shè)備的工藝性差?！ ♂槍Ρ”阡X合金零件，尤其是復(fù)雜薄壁鋁合金零件，一般選擇數(shù)控加工中心。它加工適應(yīng)性強(qiáng)、多軸聯(lián)動，工藝人員基于零件，統(tǒng)籌設(shè)計出最優(yōu)工藝方案，通過數(shù)字化編程，設(shè)置合理的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切削量、插補、刀具補償?shù)葏?shù)，可加工出輪廓形狀特別復(fù)雜或某些特殊的難以控制尺寸的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件，且一般不需要使用專用夾具等專用工藝設(shè)備，加工精度和效率高；能在一次裝夾后，完成多道工序（銑削、鏜削、鉆削和攻螺紋）的加工；若零件需要變換工位，數(shù)控加工中心重復(fù)定位精度高；通過合理的工序及工步設(shè)計，數(shù)控加工
5、中心可以實現(xiàn)薄壁鋁合金零件的切削成型，并且滿足設(shè)計要求?！ ?鋁合金材料的工藝性 金屬材料工藝性能的優(yōu)劣，直接影響其工藝過程的繁簡、難易程度，工藝人員在進(jìn)行數(shù)控編程時，需要充分考慮材料特性，合理選擇刀具、加工參數(shù)等，否則會影響金屬制品的加工質(zhì)量。 鋁合金材料的工藝特性中，導(dǎo)熱系數(shù)較高、易產(chǎn)生加工變形問題，特別是復(fù)雜薄壁鋁合金零件，切屑量較大、形狀復(fù)雜，會導(dǎo)致零件失去應(yīng)有的加工精度。針對薄壁鋁合金零件銑削成型工藝，在滿足產(chǎn)品零件性能的前提下，選擇加工工藝性能較好的2系鋁合金，如2A12H112。 3產(chǎn)品成型工藝的選擇 大多數(shù)產(chǎn)品的成型不僅僅采用一種工藝方法，
6、合理安排各種工序，才能解決加工變形及提高精度等問題。針對薄壁鋁合金零件，特別是復(fù)雜薄壁鋁合金零件，主要成型工藝一般選擇數(shù)控加工中心銑削成型，再統(tǒng)籌鉗工、熱處理及表面處理等工序，尤其是熱處理工序與銑加工工序的交叉安排，設(shè)計出最優(yōu)化的工藝路線，保證零件的技術(shù)要求。整個加工實現(xiàn)過程中，數(shù)控加工中心的銑削加工是零件滿足圖紙設(shè)計要求的關(guān)鍵過程?！ ?薄壁鋁合金零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 4.1零件結(jié)構(gòu)特點 復(fù)雜鋁合金薄壁零件的結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)要素多和壁薄等特點，通常含有如下幾類結(jié)構(gòu)要素：薄壁厚度不一、立面凸臺、立面凹槽、端面環(huán)槽、底面凸臺與環(huán)槽等，且工件多面均含有不同結(jié)構(gòu)要素需
7、加工?！ ?.2變形問題 影響薄壁鋁合金零件銑削成型，最需關(guān)注的是變形問題，內(nèi)應(yīng)力、切削熱和裝夾等情況，易引起工件變形。有些變形可通過合理的工藝設(shè)計避免，有些變形無法完全消除?；诹慵δ?，將不可避免的變形控制在非功能性區(qū)域內(nèi)?！ ?.3變形問題的解決途徑 第一，分析零件的技術(shù)要求（尺寸精度、形位精度、表面粗糙度等），確定工位及加工內(nèi)容；為保證最終的技術(shù)狀態(tài)，是否增加工藝輔助工序，如工序間的熱處理工藝以釋放應(yīng)力等；第二，合理安排工序、細(xì)化工步；第三，統(tǒng)籌各設(shè)計基準(zhǔn)、形位公差和表面光潔度等技術(shù)要求，合理選擇刀具、加工基?始案骷庸げ問?；第四，考慮變形對重復(fù)定位的
8、影響；第五
