大型薄壁鋁合金零件加工過程研究

張亮亮　李丹　任濤

摘 要：本文以某大型薄壁鋁合金零件為例，主要介紹了工藝優化，從刀具及加工參數的選擇、制定工藝走刀路線、優選設備和夾具、測具的選擇和溫度控制等方面簡單論述了大型薄壁鋁合金零件加工工藝要點。還介紹了零件的防腐蝕保護、周轉和儲存保護。解決了鋁合金零件受溫度影響大，易變形，易腐蝕的問題，為今后鋁合金零件的加工技術提供參考。

關鍵詞：鋁合金；工藝優化；保護；變形

中圖分類號：TG71 文獻標識碼：A

1引言

近年來， 由于鋁合金零件具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點，被廣泛的應用于民用航空零件中。大型薄壁鋁合金零件結構復雜、自身剛性差、強度弱以及材料膨脹系數大，零件易發生變形， 且鋁合金類零件易腐蝕。成功的控制零件變形，并做好零件的保護，才能實現零件的合格交付。本文以某低壓壓縮機護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 工藝優化

2.1刀具及加工參數的選擇

盡量選擇鋒利的刀片，該類刀具可以減少零件在加工過程中產生的應力，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，因為粗精加工都會使零件產生應力以致變形，刀具加工參數為粗加工時轉速45 r/min，進給0.2 mm/r，每刀切深0.5 mm，精加工時轉速40 r/min，進給0.2 mm/r，每刀切深0.2 mm。刀具VBMT160404只在精加工時使用，刀具加工參數為轉速40 r/min，進給0.2mm/r，每刀切深0.2mm。刀具N123H2-0400-R0 1105粗加工時轉速45 r/min，進給0.1 mm/r，每刀切深0.5mm，精加工時轉速30r/min，進給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，對零件控制零件變形，保證零件質量非常重要。對于變形嚴重的零件工藝路線中有修基準、粗車、半精車和精車這幾道工序，根據實際情況也可以減少工序。每道工序又要分粗車、半精車、精車工步，半精車工步根據需要實際需要決定取舍。每個工步都要以均勻祛除余量為主導，內外型面都要加工，并且內外型面余量要一致。 粗車、半精車、精車工步之間要有應力釋放作為間隔，應力釋放前應打表并記錄零件的端跳及圓跳的狀態數值，并在起始位置做好標記，應力釋放時也要進行打表并記錄零件的端跳及圓跳的狀態數值。應力釋放時要將壓板對稱松開。釋放1-2個小時后，重新找正，找正時要參考比對之前記錄的數值，這樣有利于快速找正，并了解零件的變形量。每道車加工工序結束后也都要進行應力釋放，確保零件在沒有外力影響下放置4-8小時。

2.3設備、夾具應合理。先進的機床系統應該具備高穩定性的機床支撐部件、高速主軸系統、高精度快速進給系統、高效的冷卻系統、高性能CNC控制系統、高安全性安全保障措施。其次合理可靠的夾具設計在零件的高效加工中作用很大，尤其是薄壁易變形零件，應考慮增加輔助支撐或壓蓋，這直接關系到整個零件系統的剛性。另外還應考慮到快速裝夾、找正，以降低輔助加工時間。當零件沒有工藝邊時，可使用特殊的抱緊夾具。夾具采用16組扇形段及相關機構進行抱緊，調整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面之間的間隙，然后打表零件外圓，對點小跳動均勻抱緊四個扇形段。

2.4測具的選擇及溫度控制。測具的選擇對零件的檢測很重要。卡鉗類測具要保證接觸零件的部分要圓滑，不能有過尖，過尖會劃傷零件。測量直徑類的測具如果要以零件為支撐時，尺板最好為鋁合金，這樣質量輕，不會對零件產生影響，同樣接觸零件的部分要圓滑，不能有過尖。當加工和檢測溫度發生變化時，零件會發生變形，導致實際加工中零件無法準確加工和檢測。可使用精確的溫度計控制零件加工和檢測時的環境溫度。

3機械加工過程中防腐蝕保護

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

4零件周轉和儲存要求

第一，手持零件時需帶干凈的防護手套。第二，需周轉零件時，零件要用聚乙烯防腐袋封裝或防腐油油封好后放到無污染和雜物的干凈周轉箱內，不允許零件與金屬直接接觸。嚴禁露天存放、搬運裸露鋁合金零組件。第三，當零件需要進行熒光和陽極化，要檢查零件表面質量，檢查內容包括：不允許有腐蝕點、碰劃傷、壓坑和壓痕。第四，鋁合金零件在高溫、潮濕環境下特別容易發生腐蝕，尤其是在夏季，要特別注意，需經常檢查零件表面，如發現腐蝕點，要盡快處理。

結語

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，通過優化刀具及加工參數、制定工藝走刀路線、優選設備和夾具、測具得選擇和溫度補償的使用，以及零件防腐蝕保護和周轉儲存保護，最終實現了控制零件的變形，提高零件的合格率的目的

參考文獻

[1]黎明技術中心.切削數據實用手冊[Z].2011.

[2]陸劍中， 孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社，2007.