牟文超

摘要：本文針對環(huán)形薄壁鋁合金零件數(shù)控加工的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，提出一些有效的加工技術(shù)發(fā)展策略，既為每一個(gè)模塊都提供了充足的工作時(shí)間，保證了其實(shí)時(shí)性，又有效地避免了在轉(zhuǎn)速太高的條件下的大量數(shù)據(jù)被泄露，促進(jìn)環(huán)形薄壁鋁合金零件數(shù)控加工技術(shù)不斷優(yōu)化發(fā)展。通過分析了某類產(chǎn)品中的鋁合金薄壁盒體部件的技術(shù)需求及其結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，制訂出了恰當(dāng)?shù)墓に嚪桨浮Ｌ岢隽瞬捎谜婵瘴P進(jìn)行裝夾機(jī)械零件的一種工藝方法，解決了薄壁零件在生產(chǎn)工藝當(dāng)中難裝夾，以及在加工時(shí)容易變形等問題。

關(guān)鍵詞：環(huán)形薄壁;鋁合金零件;數(shù)控加工

一、引言

機(jī)械加工中，薄壁型零件因其形狀復(fù)雜，并且其壁薄常常不均勻，不同的零件表面間的相互形位公差要求相對而言比較高，因此他們均屬于難加工類型的零件，在實(shí)際的加工生產(chǎn)過程當(dāng)中，需采用穩(wěn)定性好的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)加工。對于加工此類復(fù)雜的薄壁型零件，工藝上首先需要考慮和解決的就是裝夾和加工中發(fā)生的變形等問題，采用真空吸盤吸住對工件的材料進(jìn)行加工時(shí)的裝夾和加工方法，可以有效地解決上述的問題[1]。

二、零部件的技術(shù)要求及其結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)分析

在各種工藝標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下進(jìn)行數(shù)控程序的編制，這些程序是提高零件的加工質(zhì)量及其加工的經(jīng)濟(jì)性最為必須。

（一）明確零件的精度要求

如果生產(chǎn)加工過程當(dāng)中，該零件為某型產(chǎn)品上適用于電子通信器件的一個(gè)盒體。對于零件表面的粗糙度及其精度都有一些要求，其中最好的是ral .6，其平面度>0.05，所有的零件尺寸公差±0.03。該零件內(nèi)部和四邊的零件均需要經(jīng)過加工，其壁厚最薄處應(yīng)當(dāng)通過加工控制為1mm，所用材料應(yīng)當(dāng)選擇鋁板6063，這種材料在實(shí)際使用上較軟，當(dāng)受到作用力時(shí)比較容易變形，并且這種材料的表面粗糙度較難達(dá)到工藝的精度要求，需首先進(jìn)行熱處理，在強(qiáng)化之后進(jìn)行進(jìn)一步的機(jī)械加工。

（二）結(jié)構(gòu)工藝性分析

零部件的結(jié)構(gòu)和工藝特性就是指零部件在能夠滿足實(shí)際使用條件的必要前提下進(jìn)行制造。本零件的總體結(jié)構(gòu)及其工藝特性進(jìn)行分析時(shí)主要注意的有以下幾個(gè)方面：

1.確定零件尺寸

在工件零件的內(nèi)腔拐角處圓錐形半徑的尺寸和大小決定了工件所用刀具的最大長度，而這個(gè)刀具直徑的尺寸和大小與被加工件輪廓的長度高低會(huì)直接影響到工件的加工技術(shù)性，為了保證工件所用刀具具備一個(gè)足夠的剛度，應(yīng)該必須滿足 r >0. 2h，其中 r 為圓弧形的半徑，h 為被加工工件輪廓表面最大高度。本設(shè)計(jì)加工時(shí)刀具的圓角半徑最小選擇為0. 5mm，腔深 6mm，因此在進(jìn)行內(nèi)腔精切削時(shí)刀具直徑選擇φ1mm。

2.零件的結(jié)構(gòu)宜便于安裝加工

通過對本零部件的總體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行分析，確定了工件的總體結(jié)構(gòu)基本上是否符合設(shè)計(jì)要求。只是對零件的表面質(zhì)量要求很高，因此還應(yīng)當(dāng)考慮在加工過程中的工藝裝夾凸臺(tái)。

3.擬采用真空吸盤裝夾零件

當(dāng)采用大量的零件之時(shí)，可以采用真空吸盤用于裝夾零件，但是應(yīng)當(dāng)注意的是，需保證吸附范圍內(nèi)無通孔、通腔，因此，加工各面時(shí)暫不加工通孔與通腔[2]。

三、零部件加工工藝路線

（一）工藝措施

控制零部件的變形，這就是對薄壁高精度部件進(jìn)行加工的技術(shù)關(guān)鍵。零件的變形不但會(huì)破壞了零件的最后精度，而且會(huì)導(dǎo)致零件在精加工的過程中失去了定位標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)變形數(shù)量較多時(shí)，就有可能因?yàn)榧庸なＳ喽鴮?dǎo)致零件的報(bào)廢。

零件變形的主要原因是毛坯中的殘余應(yīng)力、切削力和生產(chǎn)過程中的切削應(yīng)力。為了減少變形，保證圖紙要求，在工藝設(shè)計(jì)中采取了以下措施：消除應(yīng)力的二次熱處理退火，選擇合適的裝夾方式，選擇合理的銑削參數(shù)和精加工余量。

（二）熱處理

第一次熱處理主要是為了增加強(qiáng)度，提高切削性能，對毛坯材料進(jìn)行熱處理強(qiáng)化：T6（淬火+完全人工時(shí)效），熱處理參數(shù)應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)合適。淬火處理中，加熱溫度為520±10℃，設(shè)備在硝酸爐中保持35-45分鐘（如果使用帶風(fēng)機(jī)的井式爐，保持時(shí)間為50-65分鐘），用水冷卻設(shè)備進(jìn)行處理，同時(shí)轉(zhuǎn)移時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于15秒。時(shí)效處理中，時(shí)效溫度為185-190℃，保溫時(shí)間為8-9小時(shí)。第二次熱處理：粗加工后，采用去應(yīng)力退火工藝降低零件的應(yīng)力，強(qiáng)化時(shí)T6狀態(tài)的退火溫度低于回火溫度，否則會(huì)降低零件的強(qiáng)度。去應(yīng)力退火參數(shù)：加熱溫度150℃，保溫2-3小時(shí)。毛坯中的殘余應(yīng)力和加工過程中的切削應(yīng)力是不可避免的，因此通過熱處理釋放內(nèi)應(yīng)力是控制變形和穩(wěn)定尺寸的主要技術(shù)手段。

（三）裝夾方式

由于零件表面要求高，平面度> 0.05，用真空吸盤夾緊后進(jìn)行銑削。為了將加工范圍完全放在吸附范圍內(nèi)，適當(dāng)增加零件的形狀，設(shè)置了工藝夾緊凸臺(tái)，以加強(qiáng)三個(gè)工藝凸臺(tái)的剛性，首先用工藝凸臺(tái)和真空吸盤夾緊加工內(nèi)腔的所有平面，然后通過壓力安裝的方式去除所有工藝凸臺(tái)，加工剩余的孔，穿過框架。

四、加工程序編制

（一）加工程序編制流程

首先，利用UG軟件對薄壁箱體零件進(jìn)行三維建模。建模時(shí)，帶有公差標(biāo)記的尺寸要按照中間公差建模。完成三維建模后，可以使用UG處理模塊進(jìn)行編程。UG編程的一般過程應(yīng)該首先打開需要加工的零件模型，建立坐標(biāo)系、幾何圖形、刀具;然后創(chuàng)建流程。具體過程是：（1）選擇加工方法：如平面銑削、輪廓銑削、鉆孔加工。（2）選擇加工零件;如曲面、邊界等。（3）設(shè)置相關(guān)工藝參數(shù)：切削速度參數(shù)、刀具軌跡、刀具進(jìn)退等。（4）確認(rèn)上述設(shè)置后，生成刀具軌跡。重復(fù)步驟（1）-（4），直到完成所有刀軌。

（二）特殊參數(shù)零件選擇

特殊參數(shù)選擇這部分有幾個(gè)特殊參數(shù)選擇：（1）分層銑削由于余量較大，真空吸盤吸附力有限，所以選擇分層銑削。（2）螺旋式下刀主要是為了有效地減少螺旋下刀時(shí)對于刃體的承受力量和由此產(chǎn)生的震動(dòng)，設(shè)置了一個(gè)螺旋下刀。（3）保持刀向下切。為了減少切削過多的次數(shù)，節(jié)省加工時(shí)間，需要設(shè)置此參數(shù)。（4）模擬加工。為了盡量減少數(shù)控機(jī)床在實(shí)際操作下加工時(shí)間，保證過程可靠性，應(yīng)用 ug 軟件對刀軌的路徑進(jìn)行了模擬和加工，以便于對過程進(jìn)行詳細(xì)的分析和觀察各種刀具之間的干預(yù)情況。仿真過程對程序的正確性有很大的幫助。

五、結(jié)語

本文用數(shù)控加工的方法介紹了鋁合金薄壁零件制造的全過程，證明了要提高數(shù)控加工薄壁零件的質(zhì)量有以下幾種方法選擇切削性能好的材料、熱處理、對加工余量和切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，改進(jìn)了刀具，簡化了裝夾方法等，對類似零件工藝處理具有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]簡述薄壁類零件數(shù)控加工工藝改進(jìn)[J]. 汪麗娟，魏領(lǐng)波.內(nèi)燃機(jī)與配件. 2020（01）.

[2]提升機(jī)械零件數(shù)控加工精度的途徑研究[J]. 李成本.設(shè)備監(jiān)理. 2019（08）.