薄壁铝合金衬套类零件的加工方法

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1、薄壁铝合金衬套类零件的加工方法硅谷网文据《硅谷》杂志2012年第23期刊文称，随着发动机的发展要求，迫切需要材料节省、紧凑结构、轻质量等特点的部件，在汽车等行业中，薄壁铝合金衬套类零件成为最优选择。但因为其力学性能差、自由状态下变形量大，在加工中受力状态和自由状态下应变量相差较大，迫使验收标准往往以自由状态下的形位公差和尺寸公差为检查标准。因此如何提高产品的加工精度成为急需解决的问题。关键词：应力；应变；铝合金1零件的加工问题为了解决加工产品的质量问题，本文从一个薄壁标准和三个方面来看：1.1薄壁标准在薄壁标准中规定，对于薄壁零件的非配合尺寸在受

2、力装配情况下能够恢复零件设计图要求值并满足装配要求时，允许多截面平均值法进行测量。这就说明了薄壁零件的变形问题是较难避免的，我们对其应变量大的问题持默认态度，但是有严格的要求，1）非配合尺寸；2）满足装配。这就使该标准形同虚设，使用行标并不能很好的解决变形问题，是治标不治本！1.2弹性变形在三爪卡盘卡爪应力的装夹下的铝合金零件，发生较大的弹性变形，工件的尺寸公差和形位公差偏离预期目标，不满足交付要求。1.3切削温度铝镁合金零件在切削时，类似断屑加工，切屑呈片状，刀尖和工件产生的热量不能及时被铁屑带走，在零件表面产生极大的切削热，使工件发生高温变形

3、。1.4背吃刀力12薄壁件一般壁厚仅3-5mm，有些甚至只有1mm以下，内孔为中空形式，在车刀背吃刀力的径向作用下，由于工件共振和谐振，严重影响铝合金零件的设计图尺寸和光洁度等要素。我们通常倾向于数控方法对铝合金薄壁工件进行加工交付，本文着重针对对于以上所说的三大应变主要因素对数控刀片选择、零件的夹持、走刀路线及切削三要素等方面进行论证，保证产品质量，降低应变风险。2零件的夹持方式零件的夹持是否合理直接影响到加工质量的好坏，首先我们以薄壁铝合金衬套类零件车内孔为例，对传统的工件装夹进行论证，当我们采用软三爪进行零件装夹车孔时（如图1所示），零件被

4、装夹后，由于径向夹持力的作用，薄壁零件由原先的圆形，微小应变成类似于椭球形或者梨形的工件，切削后工件恢复规整的圆形截面零件。加工完成并卸下工件后，由于缺少了径向力，工件释放弹性应力，呈椭球形的工件外圆恢复原始状态，就使工件加工面呈现出（如下图2所示）的内不等径或者等直径（理想状态下）弧面椭球形。与加工的期望出现了较大误差，造成零件超差返修或者报废的情况出现。对于以上的问题，我们可以通过更改装夹方案来进行解决：由于装夹力的产生根源在于三爪卡盘的卡爪与工件接触后，实际作用为3点，即三爪的夹持面，根据物理学原理，压力与压强的转化的关键在于----接触面

5、积。当接触面积增加时，同样的压力下，单位面积的压强减小，我们可以采用扩大零件与夹具的接触面积，使用焊接弧面镗正的软爪、卡瓣或者俗称的“开口套”，增大工件与夹具的受力面，使工件受力进行大面积分散，减小弹性变形；3加工优化3.1优化工艺方案在薄壁零件加工中，经常会遇到不同的情况，如材料的热处理性能不同、工件内孔及外圆的精度不同、零件为单一车削情况或车铣复合的结构、零件表面粗糙度要求等，设计图的要求不同就决定了加工方法会有很多的差异。12　　1）换一种思路，扬长避短：零件变形的一大重要因素就是夹紧力作用下的应力变形，我们在加工中，可以尽量避免这种不利的

6、加工方式，以加工零件的外圆面为例，不采用内撑式三爪夹紧，而先加工出尺寸一致的零件内孔（由于数控车床加工人工参与较少，其质量较为稳定，应优先采用该方法较为合适），根据内孔尺寸加工出配合较为合理的阶梯芯轴（配合标准以芯轴与零件内孔有紧度，但间隙较小为宜）与工件内孔配合，工件一端与阶梯芯轴的非配合外圆的端面无缝接触，另一端面应用压板和紧固螺母压紧，并用塞尺检查端面配合间隙不大于0.02mm，然后精车零件外圆。　　2）先加工薄壁零件外圆再加工零件内孔的方法：在加工产品时，尽量采用先精加工零件的外圆。在加工外圆前，可以用铣床在零件内孔中铣出类似于汽车轮毂状

7、的工艺用加强肋结构，精加工出零件的外圆，然后再采用水切割方法去除工艺肋，最后用内涨胎夹具抱紧零件外圆，采用内圆磨床或抛光磨床加研磨膏加工方法保证精密内孔尺寸公差。　　3）扩大材料消耗定额：薄壁零件的加工一般采用铝合金棒料加工，在编制工艺路线时，扩大材料消耗定额，对了薄壁零件加工出带空刀槽的阶梯轴形式（空刀槽位置就是薄壁零件的理论长度稍留余量），用三爪卡盘夹持阶梯轴的较大外圆，加工阶梯轴较小外圆，先车加工端面，保证空刀槽到小轴端面的尺寸正好是薄壁零件的实际值，然后一次成形精加工出薄壁零件的外圆和内孔尺寸，最后在加工完成后沿空刀槽位置切下加工好的零件

8、。　　3.2刀具的选择　　加工孔的刀具（车孔）刀杆悬伸距比较大，刚性差，容易产生振动，并在径向分力的作用下，容易发生让刀现象，影响加工孔