淺議薄壁鋁殼體的加工工藝技術(shù)

曹勝華

（中國電子科技集團(tuán)公司第九研究所，四川 綿陽 621000）

關(guān)健詞：工藝技術(shù)；選用和備料；粗加工；精加工

1 材料的選用和備料

主要考慮的是節(jié)省成本以及材料，在被用材料以及選擇材料的方面，并沒有太多的限制性要求。剛開始加工時，選用較為常用的2A12、5A05、5A06等系列的鋁材，發(fā)現(xiàn)材料的基本狀態(tài)不同對產(chǎn)品加工質(zhì)量影響比較大。材料狀態(tài)方面有鋁合金硬態(tài)、軟態(tài)以及半硬態(tài)狀態(tài)，不同狀態(tài)材料在加工中變形較為明顯，如果選擇材料不合適，那么所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度無法得以保障。通過一系列的實踐，優(yōu)先選擇，已初步消除內(nèi)應(yīng)力退火狀態(tài)材料，如5A06、2A12等材料。在下料方面，備料時要求距邊距10～20mm，以減少因原材料的不足對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的影響。并且在下料過程中不建議采用砂輪切割機(jī)下料這種大熱量的下料手段。因為熱能較集中時，會使材料瞬時熔化和汽化，造成下料的切口處與中心處的材料性能不一致：口邊緣處材料晶粒變粗，改變了材料的強(qiáng)度與韌性，并且產(chǎn)品加工成型后，表面處理（電鍍）時會出現(xiàn)色差。因此，在選料、備料時，適合采用鋸床下料的方法并要求用冷卻液冷卻，確保材料再通過加工，并且成型之后狀態(tài)是穩(wěn)定的。

2 粗加工的選擇

考慮鋁件殼體尺寸精度、表面粗糙度，想達(dá)到高精度要求并不容易。所以就在選擇材料的時候，尺寸的余量以及復(fù)雜形狀加工余量，需要在精加工前做好去除工作，這就是粗放式加工。粗加式先于精加式前進(jìn)行，主要是目的在于讓其表面光亮，去除多余的部位，可以起到加工定位的作用。鋁合金的材料具有一定特殊性，在零件加工分析過程中發(fā)現(xiàn)工件在切削時，表面經(jīng)過反復(fù)的摩擦，讓工件表面經(jīng)過反復(fù)的磨擦、切削，表面的晶粒會變形，可發(fā)生回彈。因此為將材料變形減到最小，一般選用普通銑床進(jìn)行粗加工，這是因為銑床的加工精度相對較高（相對刨床）——可為后面的精加工提供較好的定位基準(zhǔn)；銑加工可采用高轉(zhuǎn)速小切削量的加工方法，使用適量的冷卻液，可使工件表面晶粒不會因為切削熱的產(chǎn)生而發(fā)生巨大的變化，減少變形的產(chǎn)生；銑加工的速率是較快的，并且與后面的精加工基準(zhǔn)是一致的，這樣可減少因加工基準(zhǔn)的改變而產(chǎn)生的誤差，以達(dá)到圖紙尺寸高精度的要求。

首先，進(jìn)行粗加工，刀具方面：在選擇直較大一些的銑刀，這樣刀具有足夠的剛性，高轉(zhuǎn)速時在刀具不易折斷；在轉(zhuǎn)速、切削量方面：主軸轉(zhuǎn)速2000～3000rpm；進(jìn)給量0.3～0.5mm/min；切削深度≤3mm；切削方式：采用逆銑方式，分層多次銑削。以此參數(shù)加工的工件所留輪廓的加工余量應(yīng)盡量均勻，一般情況下，留加工余量1～2mm其次，工件加工的角尺一定要保證。因為粗加工時形成的角尺邊將在精加工時作為定位基準(zhǔn)。粗加工后由于工件材料的內(nèi)部積聚了一定的加工內(nèi)應(yīng)力，因此增加一步低溫?zé)崽幚?，以消除材料的?nèi)應(yīng)力，改善材料的加工性能，增強(qiáng)材料在精加工時的穩(wěn)定性。

3 成型精加工

為保障零件尺寸的精細(xì)度滿足，對于復(fù)雜圖形結(jié)構(gòu)的需求，用精度比較好的機(jī)床開展加工工作，并且考慮數(shù)控機(jī)床動態(tài)性能以及機(jī)床干性比較好，因此在選擇數(shù)控加工中心開展成型的精加工工作。在刀具方面根據(jù)零件的內(nèi)腔最小圓弧半徑選擇銑刀，有特殊要求時，可用直徑較大的銑刀先行加工，再用小直徑的銑刀將圓角修銑成型，在工件裝夾過程中，盡量減少裝夾次數(shù)，實行一次定位加工成型的方式，以減少人為的裝夾誤差，保證工件的精度。精銑時，根據(jù)所留余量，分1～2次分批加工。在加工中如果切削速度是調(diào)整進(jìn)行的，則會產(chǎn)生大量的切削熱，雖然有一部分熱量被切屑走，但刀刃前區(qū)溫度非常高，由于鋁合金熔點低,刃前區(qū)常處在半熔化的狀態(tài)下，因此工作時工件的切削點強(qiáng)度受高溫影響，有了很大下降，這樣則可能產(chǎn)生零件在加工時，形成“裹刀”的缺陷。所以在精加工時，一般選擇潤滑性能好且黏度低，并且冷卻性好的切削油，以此作為切削液。潤滑刀具時將切削熱帶走，減少刀具刃前區(qū)、零件加工面的溫度，這樣能盡量保證零件不受溫度的影響而發(fā)生變形。

需要選擇合理的零件裝夾方法，雖然零件定位基準(zhǔn)面已經(jīng)過了銑平處理，但由于鋁合金薄壁零件剛度低，容易發(fā)生裝夾變形的情況，為了能讓加工平面達(dá)到設(shè)計的需求，并不出現(xiàn)波浪面、鼓型面，加工前需要在平面中加裝專用支撐（底盤+調(diào)節(jié)螺桿），可用來對螺桿高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣能產(chǎn)生一定支撐力，提升零件整體剛度。夾緊時，各壓板作用點圍繞支撐螺桿中心點開展，各作用點的夾緊力需要盡可能保持一致，才能真正消除掉變形，選擇合適主軸轉(zhuǎn)速等，讓加工達(dá)到光整的目的，獲得滿意的加工精度。

4 成型后的鍍前保護(hù)

為了保證盒體件的特殊性能指標(biāo)，需要對成型產(chǎn)品進(jìn)行表面涂復(fù)處理。由于加工成型后的殼體件的四側(cè)都較薄，一有碰撞都會產(chǎn)生變形，影響尺寸精度。因此，購買了塑料周轉(zhuǎn)箱，殼體零件將一件件平放入周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行周轉(zhuǎn)，與殼體相接觸處墊有海面，這樣即使殼體與周轉(zhuǎn)箱相碰時也只是軟接觸，不至于使殼體產(chǎn)生變形。這樣就不會因為電鍍前沒有保護(hù)好，使得工件沒能達(dá)到設(shè)計的要求。

5 結(jié)論

通過在生產(chǎn)實踐中的探索與實驗，發(fā)現(xiàn)一般的殼體零件經(jīng)過粗加工與精加工即可成型。但對于外形尺寸變化很大的零件，在粗加工后需熱處理，以保證產(chǎn)品的尺寸要求。

現(xiàn)將S波段四端環(huán)行器殼體加工路徑繪制如圖1。

圖1 殼體加工的工藝流程

6 實例

為了更好地闡述殼體件的加工過程，如圖2所示，零件外形尺寸為340.15mm×163.3mm×23mm，其加工操作步驟如下：

圖2

（1）下料：型號為5A06（LF6）的鋁板厚30mm下料尺寸為30mm×347mm×170mm下料時注意對角尺。

（2）粗加工：加工四周、臺階、內(nèi)框及凹框；均留加工余量2mm，加工時注意角尺邊的垂直度不大于0.5mm。

（3）熱處理：退火處理，消除加工應(yīng)力。

（4）精加工：用加工中心銑四周、臺階、內(nèi)框、凹框及孔；調(diào)換裝夾方式，加工側(cè)壁上的方框及孔。

（5）去毛刺，作殼體上螺紋孔，銷釘孔。

（6）表面涂復(fù)處理：加強(qiáng)工件的導(dǎo)電性能，對工件表面作導(dǎo)電氧化處理。

7 結(jié)語

總之，在保證材料備料，粗加工去除余量，精加工成型和鍍前保護(hù)各工序質(zhì)量前提下注意各工序毛刺要去除干凈，裝夾時注意裝夾力度等細(xì)節(jié)，就完全能夠加工出較為完美的零件。