鋁制薄壁圓筒零件切槽工藝設(shè)計(jì)

何彩穎

(四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，四川廣元 628017)

薄壁零件主要是指零件的壁厚≤2 mm的零件，薄壁零件由于其剛性好、比強(qiáng)度高、相對(duì)質(zhì)量較輕、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，使得薄壁零件在社會(huì)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。

在薄壁零件上切槽或鉆孔是在機(jī)械加工過(guò)程中經(jīng)常碰到的問(wèn)題，由于薄壁零件外廓尺寸相對(duì)截面尺寸較大，在加工過(guò)程中，隨著零件剛性的降低，容易發(fā)生切削振動(dòng)，嚴(yán)重影響零件的加工品質(zhì);同時(shí)薄壁零件不僅要具有較高的加工尺寸精度，而且對(duì)于槽口、結(jié)合孔、緣條內(nèi)套結(jié)合面以及接頭等有裝配要求的表面還要求有比較高的位置精度。如圖1所示為一切槽的薄壁圓筒零件圖，材料為鋁合金，屬于典型的薄壁零件，以該零件為例，探討薄壁零件切槽的加工工藝。

圖1 切槽的薄壁圓筒零件

1 零件的結(jié)構(gòu)及工藝分析

該薄壁零件的外形比較的簡(jiǎn)單，徑向及軸向尺寸都相對(duì)比較大，孔壁厚較小，屬于典型的薄壁套筒類(lèi)零件，該零件的材料為2A12(舊標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)Y12)，屬于硬鋁合金;切槽的尺寸公差要求較高，公差要求為0.03 mm，且要求U型槽的兩側(cè)面對(duì)D156孔軸線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度公差為0.02 mm，表面粗糙度要求較高，公差要求為1.6 μm。

2 加工技術(shù)難點(diǎn)分析

從該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，其加工具有以下難點(diǎn):零件壁厚較薄，僅有2 mm，裝夾方法不合適容易產(chǎn)生變形，同時(shí)其尺寸及形位公差要求較高，精度不容易保證。鋁合金具有質(zhì)量輕、塑性好、耐腐蝕、價(jià)格低、潤(rùn)滑性能好及切削性能良好等優(yōu)點(diǎn)，但正由于2A12具有塑性大的特點(diǎn)，加工過(guò)程中容易出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響工件表面粗糙度或在刀具上形成一條“粘結(jié)”的積屑瘤，積屑瘤會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，因而就需要更高的切削力，從而形成了糟糕的切削痕跡甚至將零件拉裂;同時(shí)由于材料本身的缺口敏感性較強(qiáng)，容易在加工過(guò)程中產(chǎn)生較大的變形。

3 原加工工藝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

在立式銑床采用三爪卡盤(pán)將工件水平裝夾的方式切制U型槽，雖然零件軸向尺寸較大，但是由于壁厚比較薄，裝夾時(shí)容易發(fā)生工件變形，使得零件的尺寸公差及形位公差得不到保證，再就是鋁合金2A12塑性較大，容易出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象，U型槽的表面品質(zhì)不易保證。

因此，在實(shí)際加工過(guò)程中，必須對(duì)舊的加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出更為合理的切槽工藝，使零件的精度及加工品質(zhì)得到保證。

4 改進(jìn)的加工工藝設(shè)計(jì)

在認(rèn)真查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并認(rèn)真分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸要求后，經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐探索，最后確定了如下切槽的方案:為了防止三爪卡盤(pán)裝夾零件而導(dǎo)致的較大變形，采用心軸、壓板加墊圈螺母的專(zhuān)用夾具將工件豎直裝夾，機(jī)床選用臥式數(shù)控銑床，準(zhǔn)確對(duì)刀后就可進(jìn)行工件的切槽工作。

改進(jìn)后的工件裝夾方案如圖2所示:

圖2 薄壁鋁筒切槽工裝圖

這樣的裝夾方式，雖然需要專(zhuān)門(mén)做一個(gè)心軸，但是卻使工件的定位和裝夾都變的簡(jiǎn)單，同時(shí)使工件在加工過(guò)程中的尺寸及形位公差得到了保證，控制了工件因?yàn)槿ūP(pán)裝夾造成的變形，提高了加工效率并更好的保證了零件的加工品質(zhì)，同時(shí)也使工件的拆卸過(guò)程變得更為簡(jiǎn)單。

再就是在加工的過(guò)程中還要注意鋁合金LY12的粘刀現(xiàn)象，要合理的選用切削液。加工鋁合金類(lèi)塑性材料時(shí)應(yīng)采用高效乳化切削液冷卻潤(rùn)滑，有利于降低切削力和切削溫度，并可防止切屑粘結(jié)在刀具上不能分離而使刀具提前報(bào)廢。同時(shí)加工經(jīng)驗(yàn)也表明，在切削鋁合金材料時(shí)，切削液對(duì)降低表面粗糙度和提高表面品質(zhì)有著很好的輔助作用。在實(shí)際加工該零件時(shí)，使用了乳化切削液效果較好。

5 結(jié)語(yǔ)

采用了新的切槽加工工藝及合理使用切削液后，零件上U型槽加工完成后經(jīng)檢驗(yàn)完全滿(mǎn)足圖樣要求，尺寸、形位公差及表面粗糙度都得到了有效的保證，取得令人滿(mǎn)意的效果。新的加工工藝不僅保證了加工品質(zhì)，而且簡(jiǎn)化了加工過(guò)程，提高了加工效率。

［1］戴陸武，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］，西安:西北工業(yè)出版社，1990.

［2］常永珍，鋁合金薄壁零件的機(jī)械加工工藝探討［J］.山西焦煤科技，2004(11):32-34.

［3］溫秉權(quán)，金屬材料手冊(cè)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009.

［4］魯淑葉，薄壁齒輪車(chē)削的創(chuàng)新加工工藝設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械，2011，38(12).