关于铝合金薄壁零件的机械加工工艺研究

王延波 山东工业职业学院



关于铝合金薄壁零件的机械加工工艺研究

王延波 山东工业职业学院

【文章摘要】

【关键词】

铝合金薄壁零件；机械加工工艺；优化策略

引言

近年来，我国的经济建设步伐不断加快，各生产领域对于机械生产设备的需求量大幅增加，铝合金薄壁零件作为机械设备中的重要组成部件，对其加工工艺的要求也越来越高。而由于铝合金薄壁零件铸造壁较薄、结构较为复杂，大大增加了加工的难度。提升铝合金薄壁零件机械加工工艺水平，对于我国机械生产加工行业的持续发展具有重要意义。

1.铝合金薄壁零件的机械加工中的难点

1.1铝合金材料特性

因铝合金材料具备较强的粘附性、可塑性以及韧性，在机械操作人员对铝合金材料进行切削加工的过程中，刀刃上非常容易粘连上切屑，从而形成刀瘤。让切削刀之后的使用受到极大影响，大大降低了加工的效率。

1.2刚性不足

铝合金薄壁零件的刚性不足，在加工过程中，操作人员施加的力过大，极易导致零件变形。而在切削过程，切削刀会拉伸、扯断以及挤压铝合金材料表层的晶体颗粒使其发生位移现象，直接导致铝合金薄壁零件产生无法恢复的塑性变形。

1.3热变形

由于铝的膨胀系数（0.0000238）大约是钢的线膨胀系数（0.00001）的2.4倍，因而在操作人员进行切削加工的过程中产生的大量热量，会使得铝合金薄壁零件发生热变形。

1.4硬度不足

在机械加工过程中，经常会出现机械加工人员划伤加工面的现象，造成零件表面粗糙度不符合设备要求的问题。而造成这种问题的原因除了操作失误外，更重要的原因是铝合金薄壁零件所用材料硬度不足。

1.5薄度过小

部分铝合金薄壁零件的薄度过小，若机械加工人员使用数控机床进行加工操作，由于薄板本身就具备一定的弹力。在切削过程中与切削力相互作用下，容易使切削面发生振动，机械加工人员会很难控制零件的尺寸和厚度，并会增加零件表面的粗糙程度。

2.提升铝合金薄壁零件机械加工工艺水平的策略

2.1分析铝合金材料特性，优化机械加工基准选取

机械加工人员在进行零件加工操作前，需对铝合金材料的韧性、粘附性、相应的塑性以及应用环节加以分析，从而避免在加工过程中出现零件变形、表面划伤、刀瘤等现象，提升铝合金薄壁零件机械加工的效率与质量。同时机械加工人员需优化加工基准的选取，应尽可能地选取平整度、光洁度较好且面积较大的粗基准，并对其进行处理，使基准面更为平整。若发现粗基准存在毛刺、飞边、以及浇冒口材料等凸起部分，需及时地进行清理，在确认后期加工过程中能够进行准确定位后，将粗基准夹紧。

2.2注重机械粗加工过程

尺寸和表面粗糙度不精准的铝合金零件，难以达到高要求，所以要求机械加工人员在进行加工的时候，要对形状繁复的铝合金零件进行加工余量处理。

在加工铝合金材料时，铝合金材料会进行摩擦，从而使铝合金零件的表面晶粒出现错位变形以及硬化的现象。而产生的热量在切削中也会导致变形，使铝合金零件加工的尺寸之间出现误差，更有加工铝合金零件出现变形的状况。所以，针对以上出现的问题，加工人员可以使用铳刨加工方法，可运用进给量适当、切削深浅度以及转速不高的方法进行，保证加工的铝合金零件尺寸达到标准。而在进行复杂铝合金零件加工时，加工人员采用冷却液和镗床进行粗加工，不会出现切削热量影响加工精准度的现象。此外，对于特殊的较大壁厚度的铝合金零件，多采用低温热处的方法进行处理。热处理即将零件进行切削，使组织结构的精度发生变化，通过切削的作用，零件内有了应力值较大的残余应力。故运用低温退火方式处理零件变形，释放材料残余应力。

2.3注重精加工成型过程

机械加工人要使用精加工方法，达到加工零件精准尺寸和粗糙度符合设备的标准。在加工同时还应当注意融合铝合金材料的特性，选用设备零件精准度高的加工办法。在一般情况下，加工人员以数显铳床、镗床和加工中心为主要方法运用。在进行精加工时，要挑选切削速度不慢的设备弥补加工余量不足的铝合金材料。同时还应当注意选择粗刀杆的刀具，保证达到刀具的刚度要求，弥补切削中振动影响机械加工精度的问题。机械加工人员进行工件装夹的时候，不能出现缩减装夹次数过多的情况，最好能够一步到位定位成型，使得夹紧力降低，从而弥补人为因素带来的误差问题。

刃前产生高度的温度，切削虽然能够消散大量热量，但是由于铝合金熔点太低，会造成刃前区出现半融化情况，所以机械加工人员在切削过程中应当注意切削速度。切削速度不能过快，避免造成切削热量过大，热量不能及时消除的情况。机械加工人员可以使用有良好的润滑性、冷却性能好、粘稠度不高的切削液进行机械加工，避免出现加工零件在大量高温的影响，使得加工零件强度降低，铝合金零件出现凹凸现象。而好的润滑性、冷却性能好、粘稠度不高的切削液能降低切削热量，也能够使刀具润滑，还能够使零件变形问题得到大范围的解决。

2.4合理选择夹紧方法

铝合金薄壁零件有着刚度不足的缺陷，虽然已经铳平零件定位基准面，如果遇到施工过程中施加力度过大的情况，铝合金薄壁零件就会出现装夹变形的情况。

机械加工人员不想在机械加工后发生波两面和鼓型面的机械零件，想要使得铝合金薄壁零件达到符合机械设备的标准，就必须在加工机械零件前，设置安装专用支撑。一般情况下，专用支撑由调节螺杆和地板构成。机械架构人员可以利用高度调节螺杆，通过支撑力弥补铝合金薄壁零件的刚度不足问题。机械加工人员在进行机械加工的过程中，必须夹紧零件，堆成分布压板，以螺杆作为中心，保持作用点相同的夹紧力。如果出现夹紧力作用点分布不平衡，铝合金薄壁零件就会出现变形情况，加工零件预期数值和各个参数也会出现偏差，最终导致铝合金薄壁零件无法投入设备中进行正常使用。

3.结束语

铝合金薄壁零件的机械加工并不简单，在加工过程中常出现加工零件变形，这一现象的发生是由于多方面因素引起的。作为铝合金薄壁零件的加工，加工人员应当拥有熟练的专业知识和技能，提升自身的机械水平，保证机械加工质量，使得加工零件达到匹配机械设备的标准，能够正常运行机械设备。

【参考文献】

［1］许小娟.基于铝合金薄壁零件的机械加工工艺分析［J］.科技展望，2016，08:53-54.

［2］回宝琦，何海洋.关于铝合金薄壁零件机械加工环节的分析［J］.科技创新与应用，2013，26:103.

随着我国机械生产加工行业的不断发展成熟，对铝合金薄壁零件的加工质量与效率提出了更高的标准和要求。本文主要针对铝合金薄壁零件机械加工的难点，提出了一些提升铝合金薄壁零件机械加工工艺水平的建议。