铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术

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1、机械设计与制造第2期246文章编号：1001-3997（2010）02-0246-03MachineryDesign＆Manufacture2010年2月铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术孔啸李铭卞大超（模具CAD国家工程研究中心，上海200030）Cuttingdeflectioncontrolforthealuminumalloythin-wallcomponentfabricationKONGXiao，LIMing，BIANDa-chao（NationalEngineeringResearchCenterofD

2、ie&MoldCAD，Shanghai200030，China）【摘要】基于对铝合金薄壁件切削加工的经验积累，归纳总结了汽车功能主模型中铝合金薄壁零件的切削加工变形的控制技术。有限元分析法被用于分析切削加工引起的弹性变形，以检验和优化加工工艺设计方案。同时，还系统分析了加工基准的设置、工艺桩位置的布置、铣刀材质的比较、冷却液的选用、CAM编程刀具轨迹的优化以及特殊形状的分型问题等方面对加工变形的控制技术。上述技术已在实际加工中获得成功应用，这些技术对其他领域的薄壁件加工变形控制也有很强的指导意义。关键词：汽车功能主模型；

3、铝合金薄壁件；切削加工；有限元法【Abstract】Basedontheknowledgeaccumulationonthecuttingofaluminumalloythin-wallcompo－nent，themethodstocontrolthecuttingdeflectionduringthekeycomponentfabricationofcubingforthewholevehiclemodelweresummarizedsystematically.TheFEMwasusedtopredictthecut

4、ting-inducede－lasticdeflection，whichisofhelptoverifyandoptimizethemachiningprocessplan.Meanwhile，Thekeytechniqueswerealsoelaboratedintheaspectsofcuttingbaselinesetup，distributionofthepositionsforprocessstakes，comparisonofthemillingcuttermaterials，selectionoftheco

5、olant，optimizationoftheCAMcuttingpathandthepartinglineforthespecialgeometries.Theabovetechniqueshavebeensuccessfullyutilizedinpractice，andthosetechnologiesisalsovaluableforthecuttingdeflectioncontrolinotherfieldsofthin-wallcomponentmachining.Keywords：Vehiclefunct

6、ionalcubing；Aluminumalloythin-wallcomponent；Cutting；FEM中图分类号：TH16文献标识码：A目前国内外对整车功能主模型的制造，要求采用整体铣削加工成型，所用材料为特种铝合金。所谓整体加工，是指所有涉及功能主模型检具的部件全部采用整体铝合金材料分别加工而成。由于主模型结构中许多零件的形状复杂，外形匹配要求较高，零件外轮廓尺寸相对截面尺寸较大，导致加工余量大，相对刚度降低。而且加工工艺性差，在切削力、切削热和机械振动等因素的影响下，容易发生加工变形，不易于控制加工精度。尤其

7、是像轿车车门检具零件，最薄的位置只有0.97mm，对数控加工时的变形控制相当具有挑战性，如图1所示。图1汽车车门检具零件另外，还有很多薄壁类零件，如轿车引擎盖检具等，在数控加＊来稿日期：2009-04-11工结束后，装夹释放后，加工时的残余应力零件容易发生明显的翘曲变形，如图2所示。可见，数控加工的变形控制和加工效率问题就成为影响汽车整车匹配主模型检具加工的重要因素。图2汽车前引擎盖检具零件1铝合金薄壁件数控加工变形定性分析铝合金薄壁件数控加工变形产生的原因可以概括为以下几个方面：1.1待加工材料的属性铝合金材料的屈服

8、应力比钢的低，加工时因塑性变形易产生积屑瘤。弹性模量低导致加工后易产生大的弹性回复，严重影响已加工表面的粗糙度和尺寸精度。第2期孔啸等：铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术2471.2毛坯的初始残余应力零件经切削加工后，截面尺寸和形状变化会导致内部残余应力分布的变化，从而引起不可回复的变形。1.3切削过程切削加工过程中