鋁和鋁合金件由于質(zhì)量輕、易成形、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在機(jī)械行業(yè)及一些有重量要求、形狀較為復(fù)雜的大型構(gòu)件中應(yīng)用較多。我公司生產(chǎn)的手機(jī)裝飾件中也包含鋁合金件，由于形狀特點(diǎn)、尺寸公差、形位公差等原因，這些零件在鋁件加工中易變形，給丁藝制定帶來(lái)許多難題。經(jīng)多次探索，逐步改進(jìn)完善鋁件加工方案，使鋁件加工質(zhì)量得到了有效的控制和提高。（導(dǎo)讀：鋁件加工時(shí)容易變型的原因有哪些？ http://szyt-hosp.cn/Article/lvjianjiagongrongyib_1.html）

  二、鋁合金件工藝特點(diǎn)分析

  如圖1鑄件，該件加1==尺寸精度要求并不是很高，但兩個(gè)平面0.05ram的平面度和相互的平行度要求較高。此外，鑄件的鋁件加工余量大，鋁件加工中容易產(chǎn)生應(yīng)力而引起變形，而且毛坯存在一定的內(nèi)應(yīng)力。所用材料為日本牌號(hào)ADC12(AI—si—Cu系合金，又稱12號(hào)鋁料)，是壓鑄鋁合金的一種，對(duì)應(yīng)國(guó)產(chǎn)合金YL113(牌號(hào)是YZA1SillCu3)。該材料經(jīng)壓鑄后，在加工時(shí)會(huì)發(fā)生形變，且放置一段時(shí)間后變形加劇，原因主要是鑄件內(nèi)應(yīng)力比較大，放置后會(huì)因應(yīng)力釋放產(chǎn)生變形，所以毛坯應(yīng)事先進(jìn)行時(shí)效處理。

 

  三、最初的鋁件加工工藝方案

  初始設(shè)計(jì)工藝時(shí)考慮工序集中的原則，從鑄件到精加工在一臺(tái)加工中心上完成，具體的鋁件加工工藝為：鑄造→噴砂→時(shí)效→加工A基準(zhǔn)平面和10mm寬度→加工0.05平行度面和9mm寬度→去毛刺→測(cè)量檢驗(yàn)。開(kāi)始時(shí)是集中在一臺(tái)數(shù)控加工中心上完成所有的加工尺寸。該鑄件的毛坯去除量單邊1.2mm，加工程序編制時(shí)分成三次走刀(余量分別為1mm、0.15mm、0.05mm)，以避免刀具切削時(shí)產(chǎn)生較大切削力。此外，鑄件的裝夾定位是以a、b、c三個(gè)點(diǎn)作定位面，定位面和底下的支撐柱配合，上面采用壓板壓緊，d點(diǎn)是用氣動(dòng)脹芯定心，整套工裝夾具的壓力都由氣動(dòng)氣缸提供(見(jiàn)圖2)。A基準(zhǔn)面精加工后，在以該面為基準(zhǔn)加工另外一個(gè)面(平行度0.05mm的加工面)并且保證6-2的尺寸和9mm塊的相對(duì)垂直度要求。但在鋁件加工過(guò)程中，在A基準(zhǔn)面的加工過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題。A基準(zhǔn)0.05mm的平面度和相對(duì)面的0.05mm平行度波動(dòng)較大，加工30個(gè)零件平面度和平行度在0.015～0.055ram之問(wèn)，難以保證批量生產(chǎn)時(shí)所要求的工程能力1.33以上。

  四、零件變形的原因分析

  鋁件所用材料為鑄鋁，加工時(shí)產(chǎn)生的熱量很小并且有充足的切削液冷卻，所以首先排除熱變形的影響。從鋁件加工過(guò)程分析，精加工A基準(zhǔn)時(shí)采用的是氣缸壓緊，從零件的受力分析看，刀具切削力F作用在工件上，在零件厚度較薄強(qiáng)度不足的情況下支撐點(diǎn)以外懸空的部分易產(chǎn)生變形，而此零件該工序后已經(jīng)達(dá)到最終要求，所以在負(fù)載力卸掉時(shí)易產(chǎn)生彈性變形。這也是使用點(diǎn)定位夾緊薄壁鋁件加工時(shí)不易保證平面度的主要原因。

 

  其次，在加工0.05平行度平面時(shí)，受到被加工面的影響壓緊只能采用兩個(gè)壓板(如圖3)，造成零件受力不均而產(chǎn)生夾緊力變形由于切削余量較大，壓板必須施以較大的夾緊力，而大的夾緊力限制了加工過(guò)程中切削應(yīng)力的自由釋放而產(chǎn)生加工應(yīng)力變形。

 

  通過(guò)分析，我們認(rèn)為影響該鋁件變形的主要原因在于鋁件的彈性變形、切削余量、加工應(yīng)力和毛坯內(nèi)應(yīng)力的大小。

  五、改進(jìn)后鋁件加工工藝方案

  針對(duì)原有工藝進(jìn)行改進(jìn)，首先為了保證加丁精度，將零件的粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行加工，增加粗加工數(shù)控銑床。具體的鋁件加工工藝流程為：鑄造→噴砂→時(shí)效→粗加工A基準(zhǔn)平面→粗加工0.05平行度面→測(cè)量→精加工A基準(zhǔn)平面和10ram寬度→精加工0.05平行度面和9mm寬度一去毛刺一測(cè)量檢驗(yàn)。

  該鋁件加工工藝方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

  1)鋁件的粗、精加工分開(kāi)。目的主要是因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削量大，鋁件所受切削力、夾緊力大，發(fā)熱量多，以及加丁表面有較顯著的加工硬化現(xiàn)象，鋁件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，如果粗、粗加工連續(xù)進(jìn)行，則精加工后的零件精度會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的重新分布而很快喪失。

  2)合理地選用設(shè)備。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有較高的加T精度，所以粗加工應(yīng)在功率較大、精度不太高的機(jī)床上進(jìn)行，精加工工序則要求用較高精度的機(jī)床加工。粗、精加工分別在不同的機(jī)床上加工，既能充分發(fā)揮設(shè)備能力，又能延長(zhǎng)精密機(jī)床的使用壽命。

  3)丁裝夾具的設(shè)計(jì)延用最初方案中的氣動(dòng)夾緊夾具。在第一道工序中對(duì)A基準(zhǔn)面進(jìn)行粗加丁，然后再以A面作為加工基準(zhǔn)面；精加工時(shí)，繼續(xù)使用前道丁序的加T面定位。在這個(gè)過(guò)程中可以對(duì)夾具定位面進(jìn)行微調(diào)，提高零件的精度。

  4)精加工的加工余量不要太多，一般控制在0.15～0.3mm之間，壓緊力盡可能的減小。

  改進(jìn)工藝方案后效果垃示，0.05平面度和平行度都控制在0.030以內(nèi)，有效克服了夾緊變形及加工應(yīng)力變形的影響，保證了批量生產(chǎn)的要求。

  六、結(jié)束語(yǔ)

  對(duì)于薄壁鋁件在切削加工中的變形問(wèn)題，通過(guò)以上工藝措施，基本可以得到有效控制。針對(duì)不同的鋁件類型，應(yīng)采取不同的方法，對(duì)個(gè)別工藝上難以控制變形的鋁件，則應(yīng)該考慮改進(jìn)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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