0　引言     

      隨（suí）著時代進（jìn）步, 零件（jiàn）加工向著大型化（huà）、微型化兩個不（bú）同的方向發展, 而且精度要求比較嚴格。對於大（dà）型件的加工, 采用（yòng）原有的技術, 難以保證零件的精度要（yào）求。本文（wén）針對大（dà）型鑄造鋁合金薄壁件加工, 提（tí）出相應技術措施, 較好地解決了生產中存在的問題。產品為鋁合金（jīn）零件, 直徑（jìng）為 380mm 或534. 5mm, 長度從700mm 到1 370mm, 壁厚（hòu）為4. 2+ 0. 5mm, 內外形尺寸公差為（wéi）0. 02mm～0. 14mm, 槽（cáo）與（yǔ）軸線平（píng）行度要求≤0. 02mm, 內（nèi）外（wài）各機加尺寸同軸度≤ 0. 06mm, 外形有大小不等的若幹孔槽。工件尺寸大, 剛性差, 精度高, 機加難度大。可借鑒的技（jì）術手段缺乏。本文就如何保證（zhèng）該類零件機加的精度而應（yīng）采用的技術做了詳細闡述。

      1　壁厚精度的控製

      該類零件內形均為非加工麵（miàn）, 要求直接鑄（zhù）成, 機加後要求壁厚（hòu）均勻, 任測四條母（mǔ）線72 點（diǎn）, 每條母線壁厚均值為4. 2+ 0. 5mm, 各檢測點在4. 2+ 0. 8- 0. 2範圍內, 任意母線壁厚均差值≤0. 5mm。內（nèi）形為非加工麵, 要保證壁厚均勻, 機加時就需要以內形定位、找正, 為此, 在工藝中提出鏜床二橫截麵16 點找正法及工序間測壁厚二（èr）次微調基準孔中心法, 實踐證明這兩種辦法結合在一起可基本上保證該類零（líng）件（jiàn）的（de）壁厚均勻。

      1. 1　二橫截麵16 點找正法

      圖1 所（suǒ）示為其中一橫截麵（miàn）的8 點找（zhǎo）正圖, 要求二橫截麵上的16 點應在同一個圓柱麵上, 達到目的後兩端製基準孔。車工以工藝基準孔為基準加工外圓, 然後在（zài）外圓（yuán）進行8 條母線測壁（bì）厚, 根據實測壁厚值, 二次上鏜床調整兩端工藝基準孔的位（wèi）置。

      因鏜床隻能沿x 、y 方向（xiàng）移動, 在A 、C、E、G 點出現（xiàn）薄點（diǎn）時, 坐標直接向薄點移（yí）動即可, 移動量為相（xiàng）對點（diǎn）壁（bì）厚差的1/ 2。如在B、D、F、H 點（diǎn）出現薄點, 需計（jì）算出薄點在x 、y 坐標上的分量疊加值, 然後按x 、y坐標上的矢量和移動坐標。

      1. 2　內定（dìng）心製中心孔（kǒng）切邊工藝

      用二（èr）橫截（jié）麵（miàn）16 點找正法時, 為提高找正精度, 兩個找正橫截麵必須盡量遠一點, 但對於一（yī）端封閉一端開口的（de）殼體, 運（yùn）用這種辦法找正精度差( 遠（yuǎn）截（jié）麵觀察表十分不方（fāng）便) 、效率底, 流線型外形（xíng）裝夾也不方（fāng）便。為此（cǐ）, 設計製（zhì）造自（zì）定心製中心孔（kǒng）及切邊工裝（zhuāng）, 比鏜工（gōng）找正提高效率8 倍以上（shàng）, 且夾具定心精度高於鏜工找正精度, 可省一道鏜工工序。

      殼體（tǐ）製中心（xīn）孔（kǒng）及切邊工藝簡圖見圖2, 定位塊6以殼體零件小（xiǎo）端麵內曲麵定位（wèi）, 大端以三爪定位。使用時先用立車縱向刀杆給殼體一定（dìng）壓力, 確保（bǎo）定位塊6 實施定（dìng）位的前提下, 再（zài）用三爪卡盤3 夾緊工件大端內孔（kǒng）, 然後製中心孔, 切邊。使用夾（jiá）具前應用百分表找正定位塊（kuài）及三（sān）爪卡盤的定位部, 保證跳動量小於2mm。橡膠墊4 可在縱向刀杆下壓時起（qǐ）緩衝作用。

      2　機加中變形（xíng）控製（zhì）

      大型鑄造鋁合金（jīn）薄壁件的找正、定位是精密加工的前提, 為保證大型薄壁件的精度, 還需要（yào）控製在機加中的變形問題, 否則難以保證零件的（de）精度。為了有效控製機加過程（chéng）中的變形, 還應從工序、熱處理（lǐ）、夾緊（jǐn）力、切削參數等方麵進（jìn）行合理選擇。

      2. 1　合理安排工序

      為防止（zhǐ）大型薄壁件變形問題, 必須合理安排粗、半精、精加工及熱處理工序。大型鋁合金薄壁件在機加分廠的周轉工序都在20 道左右, 通過合理安排工序等措施, 有效地把（bǎ）變（biàn）形問題控（kòng）製在較小的範圍內。

      2. 2　熱處理工藝參數優化及合理的尾座（zuò）壓力

      原粗加工及半精加工後都（dōu）有熱處理（lǐ）退火去應力工序, 原退火工藝參數為150℃- 2h。為檢驗該參數是不（bú）是最佳參數（shù）, 分別在儀器（qì）倉殼體及後段（duàn）上進行熱處理（lǐ）子樣（yàng）分組試驗, 兩種零（líng）件子（zǐ）樣各分（fèn）四組, 按不同參數進行熱處理, 四組熱處理參數分（fèn）別為150℃- 2h, 150℃- 3h, 150℃- 4h, 150℃- 2h 連續兩次, 發現第四種方案退火（huǒ）效果最好, 於是加工正樣時（shí）把該參（cān）數落實（shí）到工藝（yì）中, 工件質量具有明顯的改觀（guān）。

      在正樣加工中（zhōng）, 發現“中段”殼體精車後變形嚴重超差( 變形量達（dá）0. 4mm) 。經過認真分析, 認（rèn）為可能原因有三個: ① 工序間餘量需（xū）調整; ② 夾具與（yǔ）工件間隙需（xū）調整; ③ 尾座壓力（lì）需調（diào）整。於是在鑄造廢品件上（shàng）做（zuò）工藝（yì）試驗, 經過試驗發現, 尾座壓力不合理是造成變形超差的主要因（yīn）素。調整尾座壓力後該工（gōng）件在本工序達到100%合格。

      2. 3　控製夾緊力對變形的影響

      薄（báo）殼體件易在夾緊力作用下產生變形, 所以這類零件（jiàn）加工時應嚴格（gé）控製夾緊力的作用點及夾（jiá）緊力的大（dà）小。我們將薄壁件的鏜孔夾具夾緊力作用點全部放（fàng）在（zài）加強筋部（bù）位, 且離孔口加工部（bù）≥200mm, 以把夾緊力對變形的影響控製到最小。

      為保證工件在夾（jiá）緊力的作用下（xià）引起的變形不致引起加工尺寸超（chāo）差, 加壓時可在易（yì）變形的待加工部抵百分表, 使加壓時變形的指示值遠遠（yuǎn）小於該（gāi）部機加公差（chà）值。

      對夾緊力大小的要求應是在保證夾緊可靠的情況下夾（jiá）緊力越小越好, 並保證夾緊（jǐn）力的均衡。尾段殼體的四翼板對稱度（dù）要求小於0. 15mm, 開始加工時經常發（fā）生零件對稱度（dù）超差, 有時（shí）不對稱度達0. 4mm ～0. 5mm ( 該件精加工使用機床為DMU 125P) , 經過（guò）分析認為是夾緊力過大引起零件變形所（suǒ）致, 減少夾緊力後避免（miǎn）了（le）對稱度超差的現象（xiàng）發生。

      為減少因操作（zuò）夾緊（jǐn）的人為因素造成殼體零件變形, 對夾緊力比較敏感的易變形工序, 全部配置力矩扳手, 比較有效地控製了夾緊力對變形的影響。

      2. 4　反複多層切削法

      從理論上說（shuō）, 零件上去（qù）掉任何一（yī）層, 金屬因應力的（de）重新分布都會發生變形。對剛性大的（de）工件, 由此引起的變形微乎其微, 可不必去考慮。但對於易變（biàn）形的薄殼體件影響很大, 必須在（zài）工藝上采取措施予以消除。後段殼體楔環槽使用C630 車床加（jiā）工難度（dù）較大,加工過程中經常產生變形超差（chà）問題, 為此采用了“分層切削（xuē）”的加工這一原理可以廣泛（fàn）用於各種殼體的精加工工序,使因切削引起的零件內應力重新分布引（yǐn）起的變形得到有效的控（kòng）製（zhì）。

      2. 5　切削參數及刀具角度對變（biàn）形的影響及控製

      2. 5. 1　選（xuǎn）擇合理的切削三（sān）要素

      ( 1) 選（xuǎn）用較小的切削深（shēn）度: 精加工時切削深度t=0. 1mm～0. 2mm。

      ( 2) 選用較大的切削速度（dù）: 精車工序因（yīn）考慮殼體（tǐ）本身（shēn）結構不對稱, 轉速（sù）高時會產生大的動不平衡, 所以（yǐ）切削速度不能太大, 精車時殼體轉速為200r / min～120r/ min。較大的切（qiē）削速度主（zhǔ）要指銑加工（gōng）而言, 銑加工時v = 250m/ min 以上( 相當於10 銑刀8 000r/min 以上) 。切削速度較大時產生的切削熱雖然較多（duō）, 但切削熱絕大（dà）部分被切屑帶走, 傳給工件的很少（shǎo）( 通俗地（dì）說, 因（yīn）切削速度很高切削熱還沒（méi）來得及傳（chuán）給工件就被切屑帶走) , 故有利於減少殼體變形。

      ( 3) 選（xuǎn）用適中的（de）單刃（rèn）走刀量f z : f z 受表麵粗（cū）糙度的限製, 走刀量f z 與表（biǎo）麵粗糙度的（de）關係見圖3。表麵粗糙度Ra 為:

      2. 5. 2　選用合理的刀具角度

      選用較小（xiǎo）的（de）刀尖角可減少徑向力, 精車時取刀尖角為30°。刀尖半（bàn）徑R 增大, 徑向力將增大, 但R 太（tài）小易崩刃, 因（yīn）此刀尖（jiān）半徑應適中, 精車時取R= 0. 4mm～0. 8mm。采（cǎi）用大前（qián）角( r= 30°)製成小的刃（rèn）口半徑,即盡量尖銳。

      進行微量切削時（shí）刃口半徑和最小極限加工深度見圖（tú）4。刃口圓弧（hú）上每一點的切削力都可分（fèn）解成水平分力P z 和垂直分力Py , 並且圓弧上各點（diǎn）的水平分力與垂（chuí）直分力的比值是變化的。但在半徑（jìng）為的刃口圓弧（hú）上（shàng）總能找到一點G, 在G 點恰（qià）好P zi= P yi, G 點即為（wéi）切屑與金屬基體的分離點( 擠壓、拉斷) , G 點上的金（jīn）屬可被切去。

      通過公式推導, 最小極限加工深度amin為[ 1] :

      amin= 0. 1 。

      G 點以下的金屬將被擠壓留（liú）在工件表麵上。刃口半徑越大（dà）, 被擠壓的金屬厚度越大( 成正比) , 形成的擠壓力也（yě）越大, 越易引起工件變形。所以鑄造鋁合（hé）金殼體加工中為（wéi）減少變形, 要（yào）求（qiú）刀具具有小（xiǎo）的（de）刃口圓弧半徑。

      為保證（zhèng）刃口半徑盡量小, 所以切削鋁合金（jīn）的刀（dāo）片一（yī）般不進行化學氣相沉積( CVD) 或物理氣相沉積 ( PVD) 。這是由於沉積過程中會（huì）增大刃口半（bàn）徑, 即刃口（kǒu）的鋒利性（xìng）降低。

      塗層刀具不宜用於一些高精度特薄切（qiē）削層的加工, 這是因為塗層後刀具的（de）刃口鈍圓半徑較大（dà）, 對工件壓力也較大。

      3　結論

      針對大型薄壁件綜（zōng）合運用上述工藝技術進行加工, 對（duì）加工件檢驗, 對應母線的壁厚均值差達到（dào）了0. 08mm, 四條母線的壁厚均值差為0. 26mm, 高於鏜床找正精度, 殼體的口部圓度可控製在0. 02mm 以內, 滿足高精度的工藝要求。殼體內外同軸（zhóu）度可達到0. 02mm 以內, 也使（shǐ）殼（ké）體在總裝過程中容易進（jìn）行。本文解決了大型薄壁件加工中出現（xiàn）的技術（shù）問題,為相關高精度薄壁件的加工提供了具體思路和措施。