對鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件精密加工工藝的探討

摘 要：本文首先闡述了鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工中的變形問題，然后從工藝路線安排、定位裝夾方式、改良加工方式、消除工件的殘余應(yīng)力這幾方面分析了加強(qiáng)鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件精密加工工藝的措施，希望對相關(guān)加工人員帶來一定的啟示，提高加工水平。

關(guān)鍵詞：筒形件;鋁合金薄壁;加工工藝

0 引言

鋁合金薄壁件常應(yīng)用在汽車、運(yùn)載工具等產(chǎn)品之中，其中有一些形狀比較復(fù)雜的鋁合金薄壁筒形件需要進(jìn)行精密加工之后，才能符合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。但是這類復(fù)雜筒形件在加工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形的問題，從而影響尺寸的精確度，為后續(xù)的應(yīng)用帶來一定的困難，所以如何提高加工工藝則成為加工人員主要關(guān)注的問題，下面本文就來探討一下這部分問題。

1 鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工中的變形問題

鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件并不是一個(gè)簡單的圓筒體，其之所以稱為復(fù)雜筒形件也是因?yàn)檫@類零件中存在一些對稱或非對稱的支座、筋等結(jié)構(gòu)。在對這類筒形件進(jìn)行加工的時(shí)候，對其厚壁內(nèi)外徑、孔以及支座等是有較為準(zhǔn)確的尺寸規(guī)定的，如果尺寸不達(dá)標(biāo)，那么就屬于不合格的產(chǎn)品，無法應(yīng)用在相關(guān)設(shè)備之中。在一些復(fù)雜鋁合金薄壁筒形件的加工過程中，最容易出現(xiàn)的就是變形問題，因?yàn)檫@類筒形件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一些徑向或斜向的孔在加工會(huì)受到切削力和裝夾力等因素的影響，并且還存在不均勻的加工應(yīng)力，使得內(nèi)部殘余應(yīng)力釋放出來，從而使復(fù)雜筒形件出現(xiàn)變形問題[1]。尤其是在加工過支座與筋之后，筒形件的變形量就會(huì)逐步提高，更容易降低最終的合格率。

2 加強(qiáng)鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件精密加工工藝的措施

針對以上的問題，加工人員都要提高加工的工藝，從而減小鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件的變形程度，筆者通過研究調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有以下幾項(xiàng)措施可以達(dá)到減少筒形件的變形程度，下面就來具體分析一下。

2.1 優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)

首先加工人員就要對整個(gè)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化，可以進(jìn)行三個(gè)階段的加工，首先可以使用國外進(jìn)口的高質(zhì)量設(shè)備例如DMU80P 五州聯(lián)動(dòng)設(shè)備對鋁合金薄壁件的外圓、內(nèi)孔和支座等尺寸進(jìn)行加工，這樣就可以提高尺寸的精確度。第二階段要進(jìn)行半精加工，可以進(jìn)行時(shí)效處理，從而降低內(nèi)應(yīng)力，減少變形的幾率。最后在進(jìn)行切削加工時(shí)，一定要用冷卻液潤滑筒形件，然后再合理的使用專用夾具進(jìn)行的切削，從而保證每批量生產(chǎn)的零件達(dá)到統(tǒng)一的精準(zhǔn)效果。

2.1.1 工藝路線安排

在具體進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要先科學(xué)的安排工藝路線，以某一復(fù)雜筒形件加工為例，該筒形件壁厚2mm，尺寸是φ200mm×500mm，筒形件內(nèi)外圓上均有螺紋，而在進(jìn)行筒形件的加工時(shí)，可以按照一次粗車、兩次半精車、兩次精車這一順序進(jìn)行加工，每道工序完成之后都要將零件放置一陣子，在進(jìn)行之后的處理。還要注意粗銑小頭錐度段內(nèi)孔中的橫隔位置，從而釋放內(nèi)應(yīng)力，降低后續(xù)加工過程中的變形機(jī)率。此后可以進(jìn)行切除工序，因?yàn)榱慵?nèi)部有較多臺(tái)階，不容易進(jìn)行尺寸測量，所以可以使用數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)形加工，用固定程序去控制加工位置，在分段加工時(shí)，可以選擇特殊挖刀與加長刀桿配合使用。該筒形件的形微公差要求是內(nèi)孔尺寸的中心軸線同軸度為φ0.05mm，對外螺紋的為φ0.06mm，為了達(dá)到要求，具體也可以同時(shí)進(jìn)行內(nèi)外孔的加工，從而增強(qiáng)產(chǎn)品銜接性。

2.1.2 定位裝夾方式

為了降低鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工的變形程度，還可以選取合適的定位裝夾方式進(jìn)行加工。例如，在進(jìn)行精車加工時(shí)，可以結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的凸臺(tái)軸向壓緊，從而避免夾裝變形。在定位之前可以先在端面中挖一臺(tái)階，從而提高定位可靠性。在切削時(shí)也要科學(xué)分配切削余量，定好角度，這樣就可以減少熱量產(chǎn)生，降低熱變形的機(jī)率。

2.2 改良加工方式

在鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工時(shí)，中間軸度的要求是較難達(dá)成的，其實(shí)加工人員可以采用心脹簧夾緊結(jié)構(gòu)或雙向脹簧夾緊結(jié)構(gòu)去改良加工方式，從而滿足中心軸度的要求[2]。以定心脹簧夾緊結(jié)構(gòu)為例，加工人員可以利用零件內(nèi)孔的花瓣?duì)顧M向筋槽的優(yōu)勢，將一個(gè)錐度定心的結(jié)構(gòu)嵌入夾具內(nèi)孔花瓣槽中，這樣就可以使切削扭矩達(dá)到最大程度的平衡，即可以降低脹緊力，又便于車削操作，從而改善因裝夾力而引發(fā)的復(fù)雜筒形件變形問題。使用這種定心脹簧夾緊結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位也可以使精車內(nèi)孔與外圓軸線重合，從而達(dá)成同軸度的標(biāo)準(zhǔn)，減小誤差，提高生產(chǎn)的精確度。

2.3 消除工件的殘余應(yīng)力

在鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工的過程中，殘余應(yīng)力是值得注意的一個(gè)問題，為了提高加工精度，應(yīng)該盡量消除殘余應(yīng)力。這方面可以通過時(shí)效處理工序進(jìn)行處理，這需要工作人員在切削筒形件的時(shí)候，至少進(jìn)行一次時(shí)效處理。傳統(tǒng)實(shí)效處理通常是使用熱處理的方式，這就是通過人工進(jìn)行溫度、時(shí)間的控制，一旦失效溫度較低，就不會(huì)有效的消除應(yīng)力，如果溫度過高，那么就會(huì)影響材料的強(qiáng)度。隨著時(shí)代的進(jìn)步，實(shí)效處理的技術(shù)水平也在不斷的提升，加工人員可以使用振動(dòng)時(shí)效的方式帶入人工進(jìn)行時(shí)效處理，這樣比人工時(shí)效處理更加方便科學(xué)，可有效的消除殘余應(yīng)力，為零件加工消除材料的不利因素，進(jìn)一步提升加工的合格率。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了提高鋁合金薄壁復(fù)雜筒形件加工中的變形問題，相關(guān)工作人員都一定要優(yōu)化加工工藝、選擇合適的刀具，最大程度地減小零件的殘余應(yīng)力和裝夾力等，減小零件變形程度，從而提高零件尺寸的精確度，提高產(chǎn)品的合格率，為相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉澤，張星等.“肚大口小”筒形件的縮口擠壓成形工藝研究[J].熱加工工藝，2018，47（07）：115-120.

[2]許培炎，賈虎生等.帶內(nèi)筋鋁合金筒形件的成形技術(shù)探討[J].飛航導(dǎo)彈，2015（03）：81-83.

作者簡介：廖妍（1991-），女，陜西渭南人，本科，工程師，研究方向：鋁合金精密加工。