大型薄壁铝合金零件加工过程研究

张亮亮　李丹　任涛

摘 要：本文以某大型薄壁铝合金零件为例，主要介绍了工艺优化，从刀具及加工参数的选择、制定工艺走刀路线、优选设备和夹具、测具的选择和温度控制等方面简单论述了大型薄壁铝合金零件加工工艺要点。还介绍了零件的防腐蚀保护、周转和储存保护。解决了铝合金零件受温度影响大，易变形，易腐蚀的问题，为今后铝合金零件的加工技术提供参考。

关键词：铝合金；工艺优化；保护；变形

中图分类号：TG71 文献标识码：A

1引言

近年来， 由于铝合金零件具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，被广泛的应用于民用航空零件中。大型薄壁铝合金零件结构复杂、自身刚性差、强度弱以及材料膨胀系数大，零件易发生变形， 且铝合金类零件易腐蚀。成功的控制零件变形，并做好零件的保护，才能实现零件的合格交付。本文以某低压压缩机护罩零件为例研究控制大型薄壁铝合金零件的变形，提高零件的合格率。

2 工艺优化

2.1刀具及加工参数的选择

尽量选择锋利的刀片，该类刀具可以减少零件在加工过程中产生的应力，减少零件因刀具加工而造成的变型。零件选用的包括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，因为粗精加工都会使零件产生应力以致变形，刀具加工参数为粗加工时转速45 r/min，进给0.2 mm/r，每刀切深0.5 mm，精加工时转速40 r/min，进给0.2 mm/r，每刀切深0.2 mm。刀具VBMT160404只在精加工时使用，刀具加工参数为转速40 r/min，进给0.2mm/r，每刀切深0.2mm。刀具N123H2-0400-R0 1105粗加工时转速45 r/min，进给0.1 mm/r，每刀切深0.5mm，精加工时转速30r/min，进给0.1 mm/r，每刀切深0.2 mm。

2.2工艺路线及走刀路线的选择。零件加工工艺路线及走刀路线的编制选择，对零件控制零件变形，保证零件质量非常重要。对于变形严重的零件工艺路线中有修基准、粗车、半精车和精车这几道工序，根据实际情况也可以减少工序。每道工序又要分粗车、半精车、精车工步，半精车工步根据需要实际需要决定取舍。每个工步都要以均匀祛除余量为主导，内外型面都要加工，并且内外型面余量要一致。 粗车、半精车、精车工步之间要有应力释放作为间隔，应力释放前应打表并记录零件的端跳及圆跳的状态数值，并在起始位置做好标记，应力释放时也要进行打表并记录零件的端跳及圆跳的状态数值。应力释放时要将压板对称松开。释放1-2个小时后，重新找正，找正时要参考比对之前记录的数值，这样有利于快速找正，并了解零件的变形量。每道车加工工序结束后也都要进行应力释放，确保零件在没有外力影响下放置4-8小时。

2.3设备、夹具应合理。先进的机床系统应该具备高稳定性的机床支撑部件、高速主轴系统、高精度快速进给系统、高效的冷却系统、高性能CNC控制系统、高安全性安全保障措施。其次合理可靠的夹具设计在零件的高效加工中作用很大，尤其是薄壁易变形零件，应考虑增加辅助支撑或压盖，这直接关系到整个零件系统的刚性。另外还应考虑到快速装夹、找正，以降低辅助加工时间。当零件没有工艺边时，可使用特殊的抱紧夹具。夹具采用16组扇形段及相关机构进行抱紧，调整16组扇形段至零件可以轻松放入，之后找正零件，用塞尺消除零件与夹具基准面之间的间隙，然后打表零件外圆，对点小跳动均匀抱紧四个扇形段。

2.4测具的选择及温度控制。测具的选择对零件的检测很重要。卡钳类测具要保证接触零件的部分要圆滑，不能有过尖，过尖会划伤零件。测量直径类的测具如果要以零件为支撑时，尺板最好为铝合金，这样质量轻，不会对零件产生影响，同样接触零件的部分要圆滑，不能有过尖。当加工和检测温度发生变化时，零件会发生变形，导致实际加工中零件无法准确加工和检测。可使用精确的温度计控制零件加工和检测时的环境温度。

3机械加工过程中防腐蚀保护

不允许用手直接接触零件最终表面，零件装夹前要认真清理夹具表面，避免划伤零件表面，不允许长时间与夹具接触。形成最终型面工序加工完毕后立即提交检验（1小时内），若无法保证检验的进行，需立即在加工表面涂防腐油介质。不允许任何其它液体附在零件表面，必要时可用指定的防腐袋封装零件，封装前检查防腐袋无污染。及时更换冷却液，防止由于冷却液原因，造成零件腐蚀。

4零件周转和储存要求

第一，手持零件时需带干净的防护手套。第二，需周转零件时，零件要用聚乙烯防腐袋封装或防腐油油封好后放到无污染和杂物的干净周转箱内，不允许零件与金属直接接触。严禁露天存放、搬运裸露铝合金零组件。第三，当零件需要进行荧光和阳极化，要检查零件表面质量，检查内容包括：不允许有腐蚀点、碰划伤、压坑和压痕。第四，铝合金零件在高温、潮湿环境下特别容易发生腐蚀，尤其是在夏季，要特别注意，需经常检查零件表面，如发现腐蚀点，要尽快处理。

结语

为了控制零件的变形，提高零件的合格率，需要使用合理的加工方案，通过优化刀具及加工参数、制定工艺走刀路线、优选设备和夹具、测具得选择和温度补偿的使用，以及零件防腐蚀保护和周转储存保护，最终实现了控制零件的变形，提高零件的合格率的目的

参考文献

[1]黎明技术中心.切削数据实用手册[Z].2011.

[2]陆剑中， 孙家宁.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，2007.