防止鋁合金工件變形的工藝方法

蘇金盼

摘要：目前，鋁合金材料大量應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中。對(duì)于鋁合金工件加工工藝的研究?jī)?nèi)容，大部分是如何控制鋁合金變形，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品精度。

關(guān)鍵詞：鋁合金;工件變形;工藝

1 鋁合金工件的常規(guī)加工方法

（1）落料加工又稱套料加工，即用類(lèi)似銑槽的方法讓工件從毛坯上脫落下來(lái)，一般底面留量0.10～0.15m m。該加工方法常用于外形、內(nèi)腔及內(nèi)孔有較大的材料去除量時(shí)，可避免大余量開(kāi)粗造成的因熱量及內(nèi)應(yīng)力集中而導(dǎo)致的工件最終變形。

落料加工對(duì)于防止鋁件的變形具有重要的作用，特別是配合吸盤(pán)，可以解決一大類(lèi)薄壁件變形及裝夾問(wèn)題，非常適用于板類(lèi)零件的加工。落料加工如圖1所示。

（2）真空吸盤(pán)法工件的定位面吸附在吸盤(pán)上，配合壓板對(duì)工件進(jìn)行加工。吸盤(pán)裝夾，配合落料加工方法，只要產(chǎn)品中有可以吸附的面，即使是斜面、曲面也適用。運(yùn)用吸盤(pán)和落料加工，可以完成各種板類(lèi)薄壁件的加工，即使板厚只有0.5mm，也可以加工。

（3）設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋和工藝料頭若產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足以支持后序精加工，則需在開(kāi)粗時(shí)留下加強(qiáng)筋，從而保證精加工前的裝夾強(qiáng)度，且去除加強(qiáng)筋時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生多余的熱量及應(yīng)力。采用該方法的工件外形尺寸不宜過(guò)大。工藝實(shí)施方法如下：（1）根據(jù)產(chǎn)品正反面結(jié)構(gòu)分析，工件反面加工內(nèi)容較少，適合作定位面。（2）定位面補(bǔ)面，便于后序吸盤(pán)裝夾。（3）產(chǎn)品較薄，易變形，正面設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，可同時(shí)避免產(chǎn)品粗加工變形、定位面精加工變形。（4）定位面精加工完成后，通過(guò)專用吸盤(pán)工裝裝夾，完成產(chǎn)品正面精加工。

2 時(shí)效處理

（1）間接時(shí)效處理即將粗加工單獨(dú)作為一道工序替代時(shí)效處理。工件在機(jī)床上加工，粗加工完成后取下工件，然后再進(jìn)行精加工，中間可以不用間隔時(shí)間（如果是批量生產(chǎn)產(chǎn)品，統(tǒng)一開(kāi)粗后再進(jìn)行精加工即可，中間不用間隔時(shí)效時(shí)間）。注意：工件需進(jìn)行完全開(kāi)粗，整體開(kāi)粗后單邊留余量0.5mm，再進(jìn)行精加工。

毛坯的開(kāi)粗過(guò)程就是一次間接的時(shí)效處理，而工件的二次松開(kāi)與夾緊過(guò)程就是應(yīng)力的間接釋放過(guò)程。該方法適用于大部分精密結(jié)構(gòu)件、航空結(jié)構(gòu)件的加工。

（2）時(shí)效處理（1）人工時(shí)效：對(duì)于鋁合金工件來(lái)說(shuō)，大部分方法就是開(kāi)粗后放置24～48h。主要針對(duì)大型零件和薄壁零件，過(guò)程較慢。（2）熱處理時(shí)效：相對(duì)于人工時(shí)效過(guò)程更快捷，較多應(yīng)用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大余量開(kāi)粗的封閉性零件。

兩種方法在鋁合金工件的加工上都在沿用，較多應(yīng)用于去除余量大、精度要求高的產(chǎn)品，目的就是去除內(nèi)應(yīng)力，獲得穩(wěn)定的組織。若產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上屬于動(dòng)力零件，則多數(shù)要求做時(shí)效處理：首先，時(shí)效處理能有效地消除內(nèi)應(yīng)力，保證后續(xù)加工的尺寸穩(wěn)定性;其次，在去除內(nèi)應(yīng)力的同時(shí)，可以獲得穩(wěn)定的組織，以免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中持續(xù)產(chǎn)生的熱量使原本合格的產(chǎn)品再次產(chǎn)生變形。

3 防止鋁合金產(chǎn)品基準(zhǔn)面變形的方法

在加工中，經(jīng)常會(huì)遇到精加工前基準(zhǔn)面已經(jīng)變形，無(wú)法作為精加工基準(zhǔn)的情況，又因?yàn)殇X合金工件的變形為彈性變形，所以無(wú)論是壓還是夾，松開(kāi)之后均存在回彈現(xiàn)象，造成精加工后尺寸變形、超差。

鋁合金產(chǎn)品基準(zhǔn)面防止變形的方法總結(jié)如下。

1）若工件只能用銑的方法，則一定要在工件主體強(qiáng)度足夠高的前提下加工基準(zhǔn)面，這樣精銑的基準(zhǔn)面才會(huì)平。

2）若工件只能用銑的方法，且工件較單薄，則同樣需要在先保證一個(gè)基準(zhǔn)面較平的情況下，多重復(fù)幾次，即多翻幾次面，才可有效地消除變形量。不過(guò)此方法最終獲得的面依然會(huì)有一定的變形。

3）在工件自身結(jié)構(gòu)允許的情況下，車(chē)也是很好的方法，而且車(chē)的面比銑的平。因?yàn)樵谲?chē)削過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生熱量，所以在粗加工后可以不進(jìn)行半精加工，而是一次性地把基準(zhǔn)面車(chē)削到位。筆者曾經(jīng)加工一個(gè)四方形產(chǎn)品的基準(zhǔn)面，在銑削時(shí)總是出現(xiàn)變形，即使刀具的進(jìn)給速度很慢，但是由于刀具與工件是面接觸，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生熱量及應(yīng)力。最后改用單動(dòng)卡盤(pán)夾持四方形工件，車(chē)出了合格的基準(zhǔn)面。車(chē)削終究是刀尖點(diǎn)接觸，不會(huì)出現(xiàn)大面積的熱量及應(yīng)力集中。舉例如下。

4 鉗工校形

鉗工校形大部分針對(duì)的是板類(lèi)零件，非?？简?yàn)鉗工的技能和經(jīng)驗(yàn)。且鉗工校形終究是機(jī)械校形，畢竟可以校形的產(chǎn)品至少需要一個(gè)好的機(jī)體作為前提。此外，筆者認(rèn)為校形的大部分產(chǎn)品本身價(jià)值不會(huì)太高。鉗工校形一般分為粗加工校形和精加工后校形。技術(shù)好的鉗工對(duì)板類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行校形，校平精度在0.1mm左右。

5 結(jié)束語(yǔ)

防止鋁合金工件變形的工藝方法很多，轉(zhuǎn)變思路尤為重要。在實(shí)際加工中要抓住零件結(jié)構(gòu)和材料特征去尋找突破點(diǎn)，采用合理的裝夾方式和切削路線，通過(guò)時(shí)效處理消除應(yīng)力變形，用簡(jiǎn)單的方法去解決復(fù)雜的問(wèn)題。

專家點(diǎn)評(píng)

文章的亮點(diǎn)是工藝思路的轉(zhuǎn)變，在防止鋁合金工件加工變形方面別出心裁，用簡(jiǎn)單的方法去解決復(fù)雜的問(wèn)題。在常規(guī)加工方法的基礎(chǔ)上，抓住鋁合金材料特性實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，將粗加工單獨(dú)作為一道工序替代時(shí)效處理，通過(guò)工裝設(shè)計(jì)減少裝夾變形，采用余量切削消除塑性變形，困難迎刃而解。

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