鋁和鋁合金件由于質(zhì)量輕、易成形、強度高等特點，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、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：鋁件加工時容易變型的原因有哪些？ http://315488.cn/Article/lvjianjiagongrongyib_1.html）

  二、鋁合金件工藝特點分析

  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ADC12(AI—si—Cu系合金，又稱12號鋁料)，是壓鑄鋁合金的一種，對應(yīng)國產(chǎn)合金YL113(牌號是YZA1SillCu3)。該材料經(jīng)壓鑄后，在加工時會發(fā)生形變，且放置一段時間后變形加劇，原因主要是鑄件內(nèi)應(yīng)力比較大，放置后會因應(yīng)力釋放產(chǎn)生變形，所以毛坯應(yīng)事先進(jìn)行時效處理。

 

  三、最初的鋁件加工工藝方案

  初始設(shè)計工藝時考慮工序集中的原則，從鑄件到精加工在一臺加工中心上完成，具體的鋁件加工工藝為：鑄造→噴砂→時效→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→測量檢驗。開始時是集中在一臺數(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，加工程序編制時分成三次走刀(余量分別為1mm、0.15mm、0.05mm)，以避免刀具切削時產(chǎn)生較大切削力。此外，鑄件的裝夾定位是以a、b、c三個點作定位面，定位面和底下的支撐柱配合，上面采用壓板壓緊，d點是用氣動脹芯定心，整套工裝夾具的壓力都由氣動氣缸提供(見圖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塊的相對垂直度要求。但在鋁件加工過程中，在A基準(zhǔn)面的加工過程中出現(xiàn)了問題。A基準(zhǔn)0.05mm的平面度和相對面的0.05mm平行度波動較大，加工30個零件平面度和平行度在0.015～0.055ram之問，難以保證批量生產(chǎn)時所要求的工程能力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。從鋁件加工過程分析，精加工A基準(zhǔn)時采用的是氣缸壓緊，從零件的受力分析看，刀具切削力F作用在工件上，在零件厚度較薄強度不足的情況下支撐點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)載力卸掉時易產(chǎn)生彈性變形。這也是使用點定位夾緊薄壁鋁件加工時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，受到被加工面的影響壓緊只能采用兩個壓板(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→時效→粗加工A基準(zhǔn)平面→粗加工0.05平行度面→測量→精加工A基準(zhǔn)平面和10ram寬度→精加工0.05平行度面和9mm寬度一去毛刺一測量檢驗。

  該鋁件加工工藝方案實施時，應(yīng)該注意以下幾點：

  1)鋁件的粗、精加工分開。目的主要是因為粗加工時，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因為應(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，又能延長精密機(jī)床的使用壽命。

  3)丁裝夾具的設(shè)計延用最初方案中的氣動夾緊夾具。在第一道工序中對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，繼續(xù)使用前道丁序的加T面定位。在這個過程中可以對夾具定位面進(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

  對于薄壁鋁件在切削加工中的變形問題，通過以上工藝措施，基本可以得到有效控制。針對不同的鋁件類型，應(yīng)采取不同的方法，對個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。

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