摘 要：為（wéi）解決鋁合金薄壁零件在機械（xiè）加工中由於變形影響零件的尺寸、形位公差的問題，以高速、低進刀（dāo）、低切深的加工方法，通過一次裝夾（jiá）完成（chéng）零件全部關聯尺寸的（de）加（jiā）工，從而降低零件在（zài）加工（gōng）過程中由切削力過大而引起的變形，避（bì）免加工基準與設計基準不能重合產生的（de）誤差，提高零件的尺寸精度和形（xíng）位（wèi）精度。
 

　　1. 問題的提（tí）出

　　在零件（jiàn）的機械加工過程（chéng）中，常常會由於（yú）內應力而產生變形，尤其是有色輕金屬如鋁、鎂合金的加工。內應力引起的翹曲、側彎和扭曲等形式的變形頻繁出現，會（huì）嚴重影響零件的加工質量及加工效率，特別（bié）是對於薄壁、薄板類零件表（biǎo）現得尤（yóu）為突出。如何最（zuì）大限度地減少（shǎo）或消除零件的變形，保證產品質量及生（shēng）產效率，多年來一（yī）直是我們研究的課題。
 

　　2. 原因分析
 

　　為（wéi）提高（gāo）鋁合金的加工和使用性能，在加工前需（xū）要通過熱處理（淬火處理+時效（xiào）處理）的途徑（jìng）提高強度。材料在淬火過（guò）程中產生很大的內應力，時（shí）效過程不能完全釋放淬火過程中產生的內應力，在（zài）後續的機械加工過程中，新的（de）切削應（yīng）力（lì）產生，隨著材料的不斷去除（chú），內應力的平衡狀態被打破，內應力重新（xīn）分布，直（zhí）至達到新平衡過程而產生（shēng）變形，使零件失去應有（yǒu）的加工（gōng）精度。而且當零件表麵（miàn）的應力超過材料的（de）強度極限（xiàn）時，還會產生裂紋。

　　3. 解決辦法
 

　　針對以上原因，對於（yú）鋁合金薄壁、薄板（bǎn）類零件采用“套材（cái）”法進行加工（gōng）。“套材”法就是一次裝夾完成所有尺寸加工後，再將零件從毛坯中掏出的加工（gōng）方法。套材過程包括銑上（shàng）麵→粗銑內腔→粗銑外形→精銑外形（xíng）→精銑內腔→精銑（xǐ）底麵→點（鑽）孔（kǒng）→切斷等工藝。由於整個過（guò）程是在一次裝夾中完（wán）成的，在切斷之前，由於零件（jiàn）與毛坯材料底（dǐ）麵連接，所以內應力的產生不會造成零件有較大變形，在整個過程中零件（jiàn）尺（chǐ）寸穩定。在切斷時，需要讓毛（máo）坯材料與零件材料（liào）在底麵有0.1mm粘連，以保證在整個“套材（cái）”過（guò）程（chéng）中零件有足夠的（de）強度抵抗加工過程中產生的切削應力。

　　將零件從毛坯中切下後，零件雖由於應力釋放（fàng）而發生變形，但是零件上各相對尺寸不（bú）會改變，隻需要增加校正工序校平底麵所有尺寸、形狀均可恢複正確（què）。

　　4. 應用實例

　　如圖1所示為鋁合金薄板零件（jiàn），我們應用“套材”法進行加工，方法（fǎ）如下：

　　（1）工藝過程製定：由於零件最終厚度為2mm，在下料機加工過程中容易產生（shēng）應力，發生變形（xíng），根據其結構特點，具體加工工（gōng）藝流程為下（xià）料→時效（xiào）→銑基準→磨基準（zhǔn）→去毛刺→銑外形（“套材”法加工（gōng））→去毛刺→校正（zhèng）→檢（jiǎn）驗→入庫。通過時效工序（xù）消除下料過程中產生的應力；通過銑基準、磨基（jī）準工序，保（bǎo）證基準平麵與夾具定位麵（miàn）完全接觸，定位準確可靠（kào），從而保證銑外形工序中厚度方向的所有尺寸。由於這兩道工序屬於見光加工，所以在此過（guò）程中產生的（de）微小應力（lì）引起零件的變形量不會影響加工尺（chǐ）寸；通過銑外（wài）形（“套材”加工）完成零件所有尺（chǐ）寸加工；通過去毛刺（cì）工序去除加工過（guò）程中產（chǎn）生的各（gè）種（zhǒng）毛刺、飛邊，保證後續加工定位精準；通過校正工序校（xiào）正由於大餘量加工後零件產生的變形；檢驗工序檢驗零件所有尺寸與圖樣要求的符合性；最後入庫提交。

      圖1

　　（2）毛坯尺寸確定（dìng）：毛坯長度

　　式中，H毛坯為（wéi）毛坯厚度；H零件為（wéi）零件總厚度。
 

　　（3）裝夾方式確（què）定：由於零件外形尺寸較小，采用組（zǔ）合夾具（jù），以底麵定位，壓住零件邊沿即可（見圖2）。壓（yā）板必須均勻分散在毛坯的周邊，保證整個加工過程中零件底麵與夾具緊密貼合。壓緊位置必須在刀路邊界之外，避免在加工過（guò）程中銑刀壓板。

        圖2
     

        1.零件輪（lún）廓 2.刀具 3.毛坯邊界4.刀路邊界 5.壓板

　　（4）“套材”過程實施：
   

　　①刀具的選用（yòng）。為在套材過程中減少零件變形量，在保證加工（gōng）效率的前提下，盡量選（xuǎn）用直徑小的刀具。刀具越小，加（jiā）工過程中的切削力就越小，產生的應力也越小。本零件加工選用φ 6mm立銑刀（dāo）。②切削（xuē）用（yòng）量的確定。為減少切削力，按高轉速、高（gāo）進給和小切深的原則選用切削用量。根據加工現場機床的剛性和最高工作轉速，選擇轉速S=4 000r/min，進給速度F=1 000mm/min，徑向切深= 50%D刀具，軸向切深0.2mm。
 

　　③程序的編製。銑（xǐ）外形在銑加工中心上進行，利用（yòng）編程軟件按照（zhào）零件圖樣建立數字模型後按“套材”法（fǎ）包含過程中的（de）刀路順序編製（zhì）數控程序，編程過程中按前述選擇刀具和切削用量（見圖3）。

       
        圖3

　　（5）實施效果：通過實際加工（gōng）驗證（zhèng），校正後的零件所（suǒ）有尺寸均滿足圖樣要求。銑外形工序實（shí）際加工時間為33min，滿足批生產要求。

   
　　5. 結語
   

　　“套材”法目前已經（jīng）在我廠鋁合金結構件（jiàn）批生產加工中廣泛應用。不僅提高了加工效率和（hé）產（chǎn）品質量，而且因為是一（yī）次裝夾完成所有尺寸（cùn）加工，從而避免了設計（jì）基準和工藝基準不重合（hé）而引起的誤差，避免因尺寸（cùn）鏈換算而壓縮（suō）公差，簡化（huà）了工藝規程製定過程和零（líng）件的加工過程。