薄壁鋁合金襯套類零件的加工方法

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1、薄壁鋁合金襯套類零件的加工方法硅谷網(wǎng)文據(jù)《硅谷》雜志2012年第23期刊文稱，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展要求，迫切需要材料節(jié)省、緊湊結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)量等特點(diǎn)的部件，在汽車等行業(yè)中，薄壁鋁合金襯套類零件成為最優(yōu)選擇。但因?yàn)槠淞W(xué)性能差、自由狀態(tài)下變形量大，在加工中受力狀態(tài)和自由狀態(tài)下應(yīng)變量相差較大，迫使驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)往往以自由狀態(tài)下的形位公差和尺寸公差為檢查標(biāo)準(zhǔn)。因此如何提高產(chǎn)品的加工精度成為急需解決的問題。關(guān)鍵詞：應(yīng)力；應(yīng)變；鋁合金1零件的加工問題為了解決加工產(chǎn)品的質(zhì)量問題，本文從一個(gè)薄壁標(biāo)準(zhǔn)和三個(gè)方面來看：1.1薄壁標(biāo)準(zhǔn)在薄壁標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對(duì)于薄壁零件的非配合尺寸在受

2、力裝配情況下能夠恢復(fù)零件設(shè)計(jì)圖要求值并滿足裝配要求時(shí)，允許多截面平均值法進(jìn)行測(cè)量。這就說明了薄壁零件的變形問題是較難避免的，我們對(duì)其應(yīng)變量大的問題持默認(rèn)態(tài)度，但是有嚴(yán)格的要求，1）非配合尺寸；2）滿足裝配。這就使該標(biāo)準(zhǔn)形同虛設(shè)，使用行標(biāo)并不能很好的解決變形問題，是治標(biāo)不治本！1.2彈性變形在三爪卡盤卡爪應(yīng)力的裝夾下的鋁合金零件，發(fā)生較大的彈性變形，工件的尺寸公差和形位公差偏離預(yù)期目標(biāo)，不滿足交付要求。1.3切削溫度鋁鎂合金零件在切削時(shí)，類似斷屑加工，切屑呈片狀，刀尖和工件產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)被鐵屑帶走，在零件表面產(chǎn)生極大的切削熱，使工件發(fā)生高溫變形

3、。1.4背吃刀力12薄壁件一般壁厚僅3-5mm，有些甚至只有1mm以下，內(nèi)孔為中空形式，在車刀背吃刀力的徑向作用下，由于工件共振和諧振，嚴(yán)重影響鋁合金零件的設(shè)計(jì)圖尺寸和光潔度等要素。我們通常傾向于數(shù)控方法對(duì)鋁合金薄壁工件進(jìn)行加工交付，本文著重針對(duì)對(duì)于以上所說的三大應(yīng)變主要因素對(duì)數(shù)控刀片選擇、零件的夾持、走刀路線及切削三要素等方面進(jìn)行論證，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低應(yīng)變風(fēng)險(xiǎn)。2零件的夾持方式零件的夾持是否合理直接影響到加工質(zhì)量的好壞，首先我們以薄壁鋁合金襯套類零件車內(nèi)孔為例，對(duì)傳統(tǒng)的工件裝夾進(jìn)行論證，當(dāng)我們采用軟三爪進(jìn)行零件裝夾車孔時(shí)（如圖1所示），零件被

4、裝夾后，由于徑向夾持力的作用，薄壁零件由原先的圓形，微小應(yīng)變成類似于橢球形或者梨形的工件，切削后工件恢復(fù)規(guī)整的圓形截面零件。加工完成并卸下工件后，由于缺少了徑向力，工件釋放彈性應(yīng)力，呈橢球形的工件外圓恢復(fù)原始狀態(tài)，就使工件加工面呈現(xiàn)出（如下圖2所示）的內(nèi)不等徑或者等直徑（理想狀態(tài)下）弧面橢球形。與加工的期望出現(xiàn)了較大誤差，造成零件超差返修或者報(bào)廢的情況出現(xiàn)。對(duì)于以上的問題，我們可以通過更改裝夾方案來進(jìn)行解決：由于裝夾力的產(chǎn)生根源在于三爪卡盤的卡爪與工件接觸后，實(shí)際作用為3點(diǎn)，即三爪的夾持面，根據(jù)物理學(xué)原理，壓力與壓強(qiáng)的轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵在于----接觸面

5、積。當(dāng)接觸面積增加時(shí)，同樣的壓力下，單位面積的壓強(qiáng)減小，我們可以采用擴(kuò)大零件與夾具的接觸面積，使用焊接弧面鏜正的軟爪、卡瓣或者俗稱的“開口套”，增大工件與夾具的受力面，使工件受力進(jìn)行大面積分散，減小彈性變形；3加工優(yōu)化3.1優(yōu)化工藝方案在薄壁零件加工中，經(jīng)常會(huì)遇到不同的情況，如材料的熱處理性能不同、工件內(nèi)孔及外圓的精度不同、零件為單一車削情況或車銑復(fù)合的結(jié)構(gòu)、零件表面粗糙度要求等，設(shè)計(jì)圖的要求不同就決定了加工方法會(huì)有很多的差異。12　　1）換一種思路，揚(yáng)長(zhǎng)避短：零件變形的一大重要因素就是夾緊力作用下的應(yīng)力變形，我們?cè)诩庸ぶ?，可以盡量避免這種不利的

6、加工方式，以加工零件的外圓面為例，不采用內(nèi)撐式三爪夾緊，而先加工出尺寸一致的零件內(nèi)孔（由于數(shù)控車床加工人工參與較少，其質(zhì)量較為穩(wěn)定，應(yīng)優(yōu)先采用該方法較為合適），根據(jù)內(nèi)孔尺寸加工出配合較為合理的階梯芯軸（配合標(biāo)準(zhǔn)以芯軸與零件內(nèi)孔有緊度，但間隙較小為宜）與工件內(nèi)孔配合，工件一端與階梯芯軸的非配合外圓的端面無縫接觸，另一端面應(yīng)用壓板和緊固螺母壓緊，并用塞尺檢查端面配合間隙不大于0.02mm，然后精車零件外圓。　　2）先加工薄壁零件外圓再加工零件內(nèi)孔的方法：在加工產(chǎn)品時(shí)，盡量采用先精加工零件的外圓。在加工外圓前，可以用銑床在零件內(nèi)孔中銑出類似于汽車輪轂狀

7、的工藝用加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)，精加工出零件的外圓，然后再采用水切割方法去除工藝?yán)?，最后用?nèi)漲胎夾具抱緊零件外圓，采用內(nèi)圓磨床或拋光磨床加研磨膏加工方法保證精密內(nèi)孔尺寸公差。　　3）擴(kuò)大材料消耗定額：薄壁零件的加工一般采用鋁合金棒料加工，在編制工藝路線時(shí)，擴(kuò)大材料消耗定額，對(duì)了薄壁零件加工出帶空刀槽的階梯軸形式（空刀槽位置就是薄壁零件的理論長(zhǎng)度稍留余量），用三爪卡盤夾持階梯軸的較大外圓，加工階梯軸較小外圓，先車加工端面，保證空刀槽到小軸端面的尺寸正好是薄壁零件的實(shí)際值，然后一次成形精加工出薄壁零件的外圓和內(nèi)孔尺寸，最后在加工完成后沿空刀槽位置切下加工好的零件

8、?！　?.2刀具的選擇　　加工孔的刀具（車孔）刀桿懸伸距比較大，剛性差，容易產(chǎn)生振動(dòng)，并在徑向分力的作用下，容易發(fā)生讓刀現(xiàn)象，影響加工孔