大型薄壁鋁合金零件加工過(guò)程研究

張亮亮　李丹　任濤

摘 要：本文以某大型薄壁鋁合金零件為例，主要介紹了工藝優(yōu)化，從刀具及加工參數(shù)的選擇、制定工藝走刀路線、優(yōu)選設(shè)備和夾具、測(cè)具的選擇和溫度控制等方面簡(jiǎn)單論述了大型薄壁鋁合金零件加工工藝要點(diǎn)。還介紹了零件的防腐蝕保護(hù)、周轉(zhuǎn)和儲(chǔ)存保護(hù)。解決了鋁合金零件受溫度影響大，易變形，易腐蝕的問(wèn)題，為今后鋁合金零件的加工技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：鋁合金；工藝優(yōu)化；保護(hù)；變形

中圖分類(lèi)號(hào)：TG71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

近年來(lái)， 由于鋁合金零件具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于民用航空零件中。大型薄壁鋁合金零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自身剛性差、強(qiáng)度弱以及材料膨脹系數(shù)大，零件易發(fā)生變形， 且鋁合金類(lèi)零件易腐蝕。成功的控制零件變形，并做好零件的保護(hù)，才能實(shí)現(xiàn)零件的合格交付。本文以某低壓壓縮機(jī)護(hù)罩零件為例研究控制大型薄壁鋁合金零件的變形，提高零件的合格率。

2 工藝優(yōu)化

2.1刀具及加工參數(shù)的選擇

盡量選擇鋒利的刀片，該類(lèi)刀具可以減少零件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，減少零件因刀具加工而造成的變型。零件選用的包括VBMT160404 R0.4偏刀、VBGT160408 R0.8偏刀、N123H2-0400-R0 1105 R2.0球刀。刀具VBGT160408，精加工和粗加工都使用此刀具，因?yàn)榇志庸ざ紩?huì)使零件產(chǎn)生應(yīng)力以致變形，刀具加工參數(shù)為粗加工時(shí)轉(zhuǎn)速45 r/min，進(jìn)給0.2 mm/r，每刀切深0.5 mm，精加工時(shí)轉(zhuǎn)速40 r/min，進(jìn)給0.2 mm/r，每刀切深0.2 mm。刀具VBMT160404只在精加工時(shí)使用，刀具加工參數(shù)為轉(zhuǎn)速40 r/min，進(jìn)給0.2mm/r，每刀切深0.2mm。刀具N123H2-0400-R0 1105粗加工時(shí)轉(zhuǎn)速45 r/min，進(jìn)給0.1 mm/r，每刀切深0.5mm，精加工時(shí)轉(zhuǎn)速30r/min，進(jìn)給0.1 mm/r，每刀切深0.2 mm。

2.2工藝路線及走刀路線的選擇。零件加工工藝路線及走刀路線的編制選擇，對(duì)零件控制零件變形，保證零件質(zhì)量非常重要。對(duì)于變形嚴(yán)重的零件工藝路線中有修基準(zhǔn)、粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)這幾道工序，根據(jù)實(shí)際情況也可以減少工序。每道工序又要分粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)工步，半精車(chē)工步根據(jù)需要實(shí)際需要決定取舍。每個(gè)工步都要以均勻祛除余量為主導(dǎo)，內(nèi)外型面都要加工，并且內(nèi)外型面余量要一致。 粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)工步之間要有應(yīng)力釋放作為間隔，應(yīng)力釋放前應(yīng)打表并記錄零件的端跳及圓跳的狀態(tài)數(shù)值，并在起始位置做好標(biāo)記，應(yīng)力釋放時(shí)也要進(jìn)行打表并記錄零件的端跳及圓跳的狀態(tài)數(shù)值。應(yīng)力釋放時(shí)要將壓板對(duì)稱(chēng)松開(kāi)。釋放1-2個(gè)小時(shí)后，重新找正，找正時(shí)要參考比對(duì)之前記錄的數(shù)值，這樣有利于快速找正，并了解零件的變形量。每道車(chē)加工工序結(jié)束后也都要進(jìn)行應(yīng)力釋放，確保零件在沒(méi)有外力影響下放置4-8小時(shí)。

2.3設(shè)備、夾具應(yīng)合理。先進(jìn)的機(jī)床系統(tǒng)應(yīng)該具備高穩(wěn)定性的機(jī)床支撐部件、高速主軸系統(tǒng)、高精度快速進(jìn)給系統(tǒng)、高效的冷卻系統(tǒng)、高性能CNC控制系統(tǒng)、高安全性安全保障措施。其次合理可靠的夾具設(shè)計(jì)在零件的高效加工中作用很大，尤其是薄壁易變形零件，應(yīng)考慮增加輔助支撐或壓蓋，這直接關(guān)系到整個(gè)零件系統(tǒng)的剛性。另外還應(yīng)考慮到快速裝夾、找正，以降低輔助加工時(shí)間。當(dāng)零件沒(méi)有工藝邊時(shí)，可使用特殊的抱緊夾具。夾具采用16組扇形段及相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行抱緊，調(diào)整16組扇形段至零件可以輕松放入，之后找正零件，用塞尺消除零件與夾具基準(zhǔn)面之間的間隙，然后打表零件外圓，對(duì)點(diǎn)小跳動(dòng)均勻抱緊四個(gè)扇形段。

2.4測(cè)具的選擇及溫度控制。測(cè)具的選擇對(duì)零件的檢測(cè)很重要。卡鉗類(lèi)測(cè)具要保證接觸零件的部分要圓滑，不能有過(guò)尖，過(guò)尖會(huì)劃傷零件。測(cè)量直徑類(lèi)的測(cè)具如果要以零件為支撐時(shí)，尺板最好為鋁合金，這樣質(zhì)量輕，不會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生影響，同樣接觸零件的部分要圓滑，不能有過(guò)尖。當(dāng)加工和檢測(cè)溫度發(fā)生變化時(shí)，零件會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致實(shí)際加工中零件無(wú)法準(zhǔn)確加工和檢測(cè)?？墒褂镁_的溫度計(jì)控制零件加工和檢測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度。

3機(jī)械加工過(guò)程中防腐蝕保護(hù)

不允許用手直接接觸零件最終表面，零件裝夾前要認(rèn)真清理夾具表面，避免劃傷零件表面，不允許長(zhǎng)時(shí)間與夾具接觸。形成最終型面工序加工完畢后立即提交檢驗(yàn)（1小時(shí)內(nèi)），若無(wú)法保證檢驗(yàn)的進(jìn)行，需立即在加工表面涂防腐油介質(zhì)。不允許任何其它液體附在零件表面，必要時(shí)可用指定的防腐袋封裝零件，封裝前檢查防腐袋無(wú)污染。及時(shí)更換冷卻液，防止由于冷卻液原因，造成零件腐蝕。

4零件周轉(zhuǎn)和儲(chǔ)存要求

第一，手持零件時(shí)需帶干凈的防護(hù)手套。第二，需周轉(zhuǎn)零件時(shí)，零件要用聚乙烯防腐袋封裝或防腐油油封好后放到無(wú)污染和雜物的干凈周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，不允許零件與金屬直接接觸。嚴(yán)禁露天存放、搬運(yùn)裸露鋁合金零組件。第三，當(dāng)零件需要進(jìn)行熒光和陽(yáng)極化，要檢查零件表面質(zhì)量，檢查內(nèi)容包括：不允許有腐蝕點(diǎn)、碰劃傷、壓坑和壓痕。第四，鋁合金零件在高溫、潮濕環(huán)境下特別容易發(fā)生腐蝕，尤其是在夏季，要特別注意，需經(jīng)常檢查零件表面，如發(fā)現(xiàn)腐蝕點(diǎn)，要盡快處理。

結(jié)語(yǔ)

為了控制零件的變形，提高零件的合格率，需要使用合理的加工方案，通過(guò)優(yōu)化刀具及加工參數(shù)、制定工藝走刀路線、優(yōu)選設(shè)備和夾具、測(cè)具得選擇和溫度補(bǔ)償?shù)氖褂?，以及零件防腐蝕保護(hù)和周轉(zhuǎn)儲(chǔ)存保護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)了控制零件的變形，提高零件的合格率的目的

參考文獻(xiàn)

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