鋁鑄件加工工藝

柴帥

摘 要： 本文簡述了鋁鑄件加工過程中的幾個注意事項。如重鑄和壓鑄件的主要區(qū)別，并例舉有較高要求的鋁鑄件平面度的定位裝夾方法和從加工角度優(yōu)化鑄件加工面表面密集型針眼氣孔不良兩個例子。

關(guān)鍵詞： 鑄造鋁合金;加工

鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型，獲得各種形狀零件毛坯的鋁合金。它具有密度低、 比強度較高，抗蝕性和鑄造工藝性好，受零件結(jié)構(gòu)設(shè)計限制小等優(yōu)點。常見的幾種鑄造成型方式有沙鑄、重力鑄造、壓鑄等。

鑄造鋁合金中影響加工的主要幾個關(guān)鍵詞有：進料口、分型面、渣包、切割打磨、砂芯、拔模角度等。

毛坯鑄造后，進料口、分型面、渣包等處通常都會進行切割和打磨處理，而這些位置都要避免作為機加工定位區(qū)域。因為動定模合模時會產(chǎn)生一定的誤差（見表一），所以在選擇產(chǎn)品定位基準時，需要考慮錯模對被加工要素的影響。

下圖一為某重鑄鋁產(chǎn)品，平面上有4個螺紋孔的加工要求。如果選用常規(guī)的三面定位方案時，應(yīng)該注意選用與螺紋孔所處位置的上模作為定位點。如果選下模作為定位點，產(chǎn)品在批量加工過程中會出現(xiàn)螺紋孔位置相對平面來回波動的問題。

鑄造鋁合金剛性較差，抗拉強度通常在200MPa左右，硬度通常小于100HBW。即使通過固溶處理（T6），抗拉強度也不會超過300MPa（一般壓鑄產(chǎn)品因內(nèi)部氣孔的問題不做熱處理）。

而且鋁鑄件的力學(xué)性能檢測都是通過澆鑄專用的拉伸試塊進行測試的，實際鑄造成型后的產(chǎn)品力學(xué)性能比試塊測試值低。如此低的強度，很小的壓緊力就會造成產(chǎn)品變形。所以在設(shè)計裝夾方案保證關(guān)鍵尺寸的形位公差要求時，必須要考慮產(chǎn)品裝夾形變的問題。圖二為某產(chǎn)品重鑄鋁產(chǎn)品，整個平面有加工需求，且有0.02mm平面度的要求?？梢园凑障旅娴乃悸吩O(shè)計裝夾定位方案：

1、產(chǎn)品主要壓緊力方向必須要有支撐，即壓哪里，頂哪里;

2、如果定位平面是非加工平面（毛坯面），選三個點做固定定位點，其他定位點選用浮動支撐（三點定位原則）;

3、主要壓緊受力區(qū)域應(yīng)盡量遠離形位公差（平面度）要求高的部位，這樣可以縮小形變的影響。

按照這個思路設(shè)計的裝夾方案見圖三。

重鑄和壓鑄因為鑄造性質(zhì)的區(qū)別在毛坯余量設(shè)置上有很大差別。重鑄件毛坯余量一般設(shè)置在1-2mm左右。過多的加工余量會造成材料浪費、加工浪費，過少的加工余量會造成毛坯局部加工不出、加工面氣孔等缺陷。壓鑄件一般加工余量設(shè)置在單邊0.5mm左右，過多的加工余量非常容易造成加工面氣孔的缺陷。所以通常情況，壓鑄件大的加工孔毛坯都會留有預(yù)留孔。這里需要聲明的是，壓鑄件加工余量多并不是一定會有氣孔。

鋁鑄件氣孔一直是鑄造批量生產(chǎn)時比較常見的缺陷之一，也是一個控制難點。當產(chǎn)品毛坯價值相對較高，表面氣孔不影響的產(chǎn)品功能但又是關(guān)鍵外觀要求時，如果能通過機加工覆蓋氣孔或是降低氣孔的顯現(xiàn)概率和嚴重程度的話，就能大幅度降低產(chǎn)品的報廢率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

通過測試，按照下面的三點操作可以降低氣孔的顯現(xiàn)概率和嚴重程度（鏜孔和銑面均有顯著效果，測試僅用于鋁鑄件，未涉及其他材料）：

1、增加一道半精加工，留0.02mm-0.05mm的余量作為精加工余量;

2、精加工時提高線速度，大幅度降低進給（和未出現(xiàn)氣孔時的切削參數(shù)相比較）。也可以不修改切削參數(shù)，直接更換刀尖圓角大一點刀片，如R0.4換為R0.8。兩者原理相同。

3、精加工時關(guān)閉切屑液進行干切屑。

合理并靈活的運用上述三點措施，在處理如鑄件大面積針狀氣孔時可以獲得比較顯著的效果。

結(jié)束語：

鑄件生產(chǎn)是一個復(fù)雜的工藝過程，公司的管理水平，設(shè)備的穩(wěn)定性，環(huán)境溫度、濕度的變化，每一道工序員工的操作技能，都會非常容易影響鑄件的質(zhì)量，使鑄件產(chǎn)生各種各樣的鑄造缺陷。而且鑄造并不能像機加工那么容易將問題暴露出來，更不能像機加工那么容易將問題暴露在最初。一旦發(fā)現(xiàn)缺陷，大量的毛坯已經(jīng)被制造出來了。

涉及鑄造的產(chǎn)品往往都是工藝節(jié)拍要求較高的產(chǎn)品，所以只有充分了解鋁鑄件的鑄造成型過程、后處理過程，才能制定出比較合理、穩(wěn)定的鋁鑄件加工工藝。

本文簡述了鋁鑄件，特別是以毛坯為定位面加工時的幾個注意事項，希望給機加工作者帶來借鑒和幫助。