復(fù)雜航空鋁產(chǎn)品加工工藝的探究

高嵩

摘 要：為了更好地適應(yīng)中職教育的發(fā)展，培養(yǎng)精操作、知工藝、善測量的綜合技能型人才，我校數(shù)控專業(yè)與多家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)密切合作，協(xié)助企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)與試制。把企業(yè)真實(shí)產(chǎn)品引入學(xué)校，將其分解成教師可教、學(xué)生可學(xué)的教學(xué)項(xiàng)目，大大提升了教師隊(duì)伍專業(yè)教學(xué)水平，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拉近了學(xué)習(xí)工位與企業(yè)生產(chǎn)崗位的距離。本文闡述的復(fù)雜航空鋁件加工過程，是理實(shí)一體化教學(xué)模式和產(chǎn)、教、研相結(jié)合辦學(xué)思路的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：加工工藝；培養(yǎng)精操作

1 分析圖紙

教師與學(xué)生共同解讀技術(shù)文件，學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)查詢與產(chǎn)品相關(guān)的新技術(shù)新知識，了解本項(xiàng)目的實(shí)施難點(diǎn)，為制訂方案做好準(zhǔn)備。

（1）材料7075合金鋁鈑。7075合金屬Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁，于20世紀(jì)40年代末期就已應(yīng)用于飛機(jī)制造業(yè)。其特點(diǎn)是固溶處理后塑性好，熱處理強(qiáng)化效果特別好，在150℃以下有高的強(qiáng)度，并且有特別好的低溫強(qiáng)度，焊接性能很差，具有良好的機(jī)械性能及陽極反應(yīng)，是典型的航空用鋁。

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。外形尺寸為295×170×175mm，主體分為兩個(gè)型腔，壁厚均為8mm，周邊鏤空?；鶞?zhǔn)孔尺寸精度IT5，其余尺寸精度IT7；基準(zhǔn)面平面度0.01mm；各工作面與基準(zhǔn)面垂直度0.01mm，平行度0.01mm；基準(zhǔn)面及基準(zhǔn)孔的粗糙度為0.8?m，其余為1.6?m。這些數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)品的加工余量大、應(yīng)力變形大，加工難度高。

（3）鋼絲螺套。鋼絲螺套又稱螺紋絲套，是一種新型的螺紋緊固件，是由高強(qiáng)度、高精度、表面光潔的具有菱形截面的不銹鋼絲精確加工而成的一種彈簧狀內(nèi)外螺紋同心體。它是為保護(hù)有色金屬螺紋孔而發(fā)展的嵌入物，具有連接強(qiáng)度高，抗震、抗沖擊和耐磨損的功能，并能分散應(yīng)力保護(hù)基體螺紋，大大延長基體的使用壽命。

2 加工工藝的制定

本產(chǎn)品能通過檢測，工件的應(yīng)力變形直接影響著形位公差和尺寸公差，因此合理有效的加工工藝尤為重要。

（1）粗加工六面體，高度裝夾余量25mm，其他余量0.5mm；

（2）底面加工4-M12工藝螺紋孔；

（3）粗銑各面鏤空部分（底面除外），周邊余量1mm，深度9mm；

（4）以底面為基準(zhǔn)，粗銑兩型腔，周邊余量1mm；

（5）去應(yīng)力處理；

（6）精加工外輪廓至尺寸要求（底面除外）；

（7）半精加工兩型腔，余量0.25mm；

（8）精加工兩型腔至尺寸（按上差），鉆鋼絲螺套底孔；

（9）半精-精加工各面鏤空至尺寸（底面除外），鏜基準(zhǔn)孔，鉆鋼絲螺套底孔；

（10）線切割去除底面工藝余量，留加工余量0.5 mm；

（11）半精-精加工底面至尺寸；

（12）半精-精加工鏤空至尺寸，鏜基準(zhǔn)孔，鉆鋼絲螺套底孔；

（13）鉗工銳邊倒鈍，研磨；

（14）工件檢測。

3 實(shí)施過程

（1）機(jī)床選擇

根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)特性，加工機(jī)床選擇BV85立式加工中心。機(jī)床有24刀位的刀庫，可一次裝夾完成銑、鏜、鉆、鉸、功絲等工序，主軸轉(zhuǎn)速7000r/min，各軸定位精度0.005mm，主軸與工作臺垂直度0.004mm/300mm，可滿足本產(chǎn)品的加工。

（2）編程

現(xiàn)有Cimatron、UG和CAXA制造工程師3種軟件可供選擇用于自動(dòng)編程。首先要按工藝要求明確每次裝夾要完成哪些加工部位，其次是選擇刀具和切削用量，最后選擇合適的切削方式。由于鋁質(zhì)材料較軟，切削時(shí)易產(chǎn)生積屑瘤；加工深度大，易讓刀，在選擇刀具時(shí)要考慮刀刃鋒利、易排屑、強(qiáng)度高、耐磨等要素，因此，銑鋁專用硬質(zhì)合金刀具是首選，粗加工時(shí)選用2刃?20的立銑刀，轉(zhuǎn)速2800r/min，進(jìn)給1500mm/min，切深1mm。精加工時(shí)選用3刃?16和?10的立銑刀，轉(zhuǎn)速3500～4000r/min，進(jìn)給2000mm/min，切深0.1mm（型腔），9mm（鏤空）。

（3）工件裝夾與找正

為減少由裝夾導(dǎo)致的變形，工件應(yīng)采用壓板的裝夾形式，并用百分表找正。

夾緊時(shí)應(yīng)注意力度，工件與壓板接觸處加鋁墊，以防壓傷。

（4）切削加工和工藝過程控制

切削過程中，無論是粗加工還是精加工，刀具都要充分冷卻，這樣可以減少切削熱，減小變形量；大量的切削液能沖走切屑，使切削更順暢。如果切削過程中產(chǎn)生震動(dòng)，會(huì)影響工件表面質(zhì)量，這時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，使刀具切削平穩(wěn)。

粗加工后，打破了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，這時(shí)工件會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形，需進(jìn)行去殘余應(yīng)力處理。7075材料去除應(yīng)力的方法有很多，但都受到不同條件的限制，最終確定采用“急熱急冷”方法去除殘余應(yīng)力。就現(xiàn)有條件，將工件加熱到150℃，保溫1h后取出，快速放到已啟動(dòng)的冰柜中（-20℃），30min后取出再加熱，反復(fù)進(jìn)行3次。

精加工后，尺寸和形位公差均達(dá)到要求并接近上限值，為鉗工的研磨提高工作面的粗糙度留有一定的空間。用800#～1000#的水磨砂紙研磨，在0級平臺上用千分表檢測研磨面的平面度和與基準(zhǔn)面的平行度。

4 產(chǎn)品的檢驗(yàn)

產(chǎn)品交付前進(jìn)行自檢，檢測工具是三坐標(biāo)測量儀和滑動(dòng)式粗糙度儀。測量前，工件在常溫狀態(tài)下靜放24h，測量時(shí)每組尺寸均測量三次，取其平均值。

5 結(jié)束語

這是某研究所新產(chǎn)品研制項(xiàng)目，由于該產(chǎn)品具有材料特殊、精度高、工藝復(fù)雜、加工難度大等多種特點(diǎn)，過程中師生收集了大量加工數(shù)據(jù)，為日后的教學(xué)與生產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)，成為實(shí)踐教學(xué)范例。

參考文獻(xiàn)

[1]吳勇，何云.整體硬質(zhì)合金銑刀加工航空用2A90鋁合金工藝研究[J].硬質(zhì)合金，2009，26（3）：180-183.

（作者單位：遼陽技師學(xué)院）