0　引言     

      隨著時代進步, 零件（jiàn）加工向著大型化（huà）、微型化兩個不同的方向發展, 而且精度要求（qiú）比較嚴格。對於大型（xíng）件的加（jiā）工, 采用原有的技術, 難以保證零（líng）件的精度要求。本（běn）文針對大型鑄造（zào）鋁合金薄壁件加工（gōng）, 提出相（xiàng）應技術措施, 較好地解決了生產中存在的問（wèn）題。產品為鋁合金零件, 直徑為 380mm 或534. 5mm, 長度從700mm 到1 370mm, 壁厚為（wéi）4. 2+ 0. 5mm, 內外形尺（chǐ）寸公差為0. 02mm～0. 14mm, 槽與軸線平（píng）行度要求≤0. 02mm, 內外（wài）各機加尺寸同軸度（dù）≤ 0. 06mm, 外形有大小不等的（de）若幹孔（kǒng）槽（cáo）。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（hé）保證該類零件機加的精度而應采用（yòng）的技術做了詳細闡述。

      1　壁厚精度的控製

      該類（lèi）零（líng）件內形均為（wéi）非加工麵, 要求直（zhí）接鑄成, 機加後要（yào）求壁厚均勻（yún）, 任測四條母線72 點（diǎn）, 每（měi）條母線（xiàn）壁厚均值為4. 2+ 0. 5mm, 各檢測點在4. 2+ 0. 8- 0. 2範圍內, 任（rèn）意母線壁厚均（jun1）差（chà）值≤0. 5mm。內形為非加工麵, 要保（bǎo）證壁厚均勻, 機（jī）加時就需要以內形定位、找正, 為此, 在工藝中提出鏜床二橫（héng）截麵16 點找正法（fǎ）及工序間測壁厚二次微調基（jī）準孔中（zhōng）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件的壁厚均勻。

      1. 1　二橫截麵16 點找正法

      圖1 所示為其中一橫截麵（miàn）的8 點找正圖, 要求（qiú）二橫截麵上的16 點（diǎn）應在同一個圓柱麵上（shàng）, 達到目（mù）的後兩端製基準孔。車工以工藝基準孔為基準加（jiā）工外圓, 然後在外圓進行（háng）8 條（tiáo）母線測壁厚, 根據實測壁厚（hòu）值, 二次上鏜床調整兩端工藝基準孔的位置。

      因鏜床隻能沿x 、y 方向移動, 在A 、C、E、G 點出現薄點時, 坐標直接（jiē）向薄點移動即可, 移（yí）動量為相對點壁厚差的1/ 2。如在B、D、F、H 點出現薄點, 需計算出薄點在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（nèi）定心製中心孔切邊工藝

      用二橫截麵16 點找正法時, 為提高找正精度, 兩個（gè）找正橫截麵必須盡量遠一點, 但（dàn）對於一端封閉一端開口的殼體, 運用這種辦法（fǎ）找正精度差( 遠截麵觀察表十分不（bú）方便) 、效率底, 流線型外形裝夾也不（bú）方便。為此（cǐ）, 設計製造自定心製中心孔及切邊工裝, 比鏜工找正提高效率8 倍（bèi）以上, 且夾具定（dìng）心精度高（gāo）於鏜工找正精度, 可省一道鏜工工序。

      殼體製中心孔及（jí）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（yòng）時先用立車縱向刀杆給（gěi）殼體一（yī）定壓力, 確保定位塊6 實施定位的前提下, 再用三爪（zhǎo）卡盤3 夾緊（jǐn）工件大端（duān）內孔, 然後（hòu）製中心孔, 切邊。使用夾具前應用百（bǎi）分表（biǎo）找正定位塊（kuài）及三爪（zhǎo）卡盤的定位部, 保證跳動（dòng）量小於2mm。橡膠墊4 可在縱（zòng）向刀杆下壓時起緩（huǎn）衝作用（yòng）。

      2　機加中變形控製

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

      2. 1　合理安（ān）排工序

      為防止（zhǐ）大型薄壁件變形問（wèn）題, 必須合理安排粗（cū）、半精（jīng）、精加（jiā）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（hé）理安排工序等措施, 有效地把變（biàn）形問題控製在較小（xiǎo）的範圍內。

      2. 2　熱處理工藝參數優化及合理的尾（wěi）座壓力

      原粗加工及（jí）半精加工後都有熱處（chù）理退（tuì）火去（qù）應力工序, 原退火工藝參數為（wéi）150℃- 2h。為檢驗該（gāi）參數是不是最佳參數, 分別在儀器倉殼體及後段上進行熱處理子樣分組試驗, 兩種零件子樣各分四組（zǔ）, 按不同參數進行熱處理, 四組熱處（chù）理參數（shù）分別為150℃- 2h, 150℃- 3h, 150℃- 4h, 150℃- 2h 連續兩次, 發現第四種方案退火效果最好, 於（yú）是（shì）加工正樣時把（bǎ）該參數落實到工藝中, 工件質量具（jù）有明顯的改觀。

      在正樣加（jiā）工中, 發現“中段”殼體精車後變形嚴重超差( 變形量達0. 4mm) 。經過認真分析, 認為可能原因有三個: ① 工序（xù）間餘量（liàng）需調整; ② 夾具與工件間隙（xì）需調整; ③ 尾座壓力需調（diào）整。於是在鑄造廢品件上（shàng）做工藝試驗, 經過試驗發（fā）現, 尾座壓力不合理是造成變形超差的主要因素。調整尾座壓力後該工件在本工序達到100%合（hé）格。

      2. 3　控製夾緊力對變形的影響

      薄殼體件易（yì）在夾緊力作用（yòng）下產（chǎn）生變形, 所以這（zhè）類零件加工時（shí）應嚴格控製夾緊力的作用（yòng）點及夾緊（jǐn）力的（de）大小。我們將薄壁件的鏜孔夾具（jù）夾緊力作用點全部放在加強筋部位, 且離孔口加工部≥200mm, 以把夾緊力對變形的影響控製到最（zuì）小。

      為保證工件在夾緊力的作用下引起的（de）變形不（bú）致引起加工尺寸超差, 加壓（yā）時可在易變形的待加工部抵百分表, 使加壓時變形的指（zhǐ）示值遠遠小於（yú）該部機加公差值。

      對夾緊力大小的要求應是在（zài）保證夾緊可靠（kào）的情況下夾緊力越小越好, 並保證夾（jiá）緊力的均衡（héng）。尾段殼體（tǐ）的（de）四翼板對（duì）稱度要求小於0. 15mm, 開始加工時經常發生零件對稱度（dù）超（chāo）差, 有時不對稱度達0. 4mm ～0. 5mm ( 該件（jiàn）精加工使用機床為DMU 125P) , 經過分析認為是夾緊力過（guò）大（dà）引起（qǐ）零件變形所致, 減少夾緊力後避免了對稱度超差的現象發生。

      為減少因操作夾緊的人（rén）為因素造成殼體零件變形（xíng）, 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（dì）控製了夾緊力對變形的影響。

      2. 4　反複多層切削法

      從理論（lùn）上說, 零件上去掉任（rèn）何一層, 金屬因應力的（de）重新分布都會發生變形。對剛性（xìng）大的工件, 由此引起的變形微乎其（qí）微, 可不必去考慮（lǜ）。但對於易變形的薄殼體件影響很大, 必須在工藝上采取措施（shī）予以消（xiāo）除。後（hòu）段殼體楔環槽使用（yòng）C630 車床（chuáng）加工（gōng）難度較大,加工過程中（zhōng）經常產生變形超差問題, 為此采用了“分（fèn）層切削”的加工這一原理可以廣泛用於（yú）各種殼體（tǐ）的精加工工序,使因切削引（yǐn）起（qǐ）的零件內應力重新分布引起（qǐ）的（de）變形得到有效的控製。

      2. 5　切削（xuē）參數及刀具（jù）角度對變形的影響及（jí）控製

      2. 5. 1　選擇合理的切（qiē）削三要素

      ( 1) 選用較小的切削（xuē）深度: 精加工時切削（xuē）深度t=0. 1mm～0. 2mm。

      ( 2) 選（xuǎn）用較大的切削（xuē）速度: 精車工序因考慮殼體本身結構不對稱, 轉速高時會產生大（dà）的動不平衡, 所以切削（xuē）速度不能（néng）太大, 精車時殼體轉速（sù）為200r / min～120r/ min。較大的（de）切削速度主要指銑加工而（ér）言, 銑加工時v = 250m/ min 以上( 相當於（yú）10 銑刀8 000r/min 以上（shàng）) 。切削速度較大時產生的切削熱雖然較多（duō）, 但切削熱（rè）絕大部分被切屑帶走, 傳給工（gōng）件的很少( 通俗地說, 因切（qiē）削速（sù）度很高（gāo）切削熱還沒來得及傳給工件就被切屑帶（dài）走) , 故有（yǒu）利於（yú）減少殼體變形。

      ( 3) 選（xuǎn）用適中的單刃走刀量（liàng）f z : f z 受表麵粗糙度的限製, 走刀量f z 與（yǔ）表麵粗糙度的關係見圖3。表麵粗糙（cāo）度Ra 為:

      2. 5. 2　選用合理的刀具角度

      選用較小的刀尖角（jiǎo）可（kě）減少徑向力（lì）, 精車時取刀尖角為30°。刀尖（jiān）半（bàn）徑R 增大, 徑向力將（jiāng）增大, 但R 太（tài）小易崩刃, 因此刀尖半徑應適中, 精車時取R= 0. 4mm～0. 8mm。采用（yòng）大前角( r= 30°)製成小的刃（rèn）口半徑,即盡量尖銳。

      進行微量切削時刃口（kǒu）半徑和最小極限加工深度見圖4。刃口圓弧上每一點的切削力都可分解成水平分力P z 和垂（chuí）直分力Py , 並且圓（yuán）弧上（shàng）各點的水平分力與垂直（zhí）分力的（de）比值是變化的。但在半徑為的（de）刃口圓（yuán）弧上總能找到一點G, 在G 點恰好P zi= P yi, G 點（diǎn）即為切屑與金屬基體的分離點( 擠壓、拉斷) , G 點上的金屬可被切去。

      通過公式推導, 最小極限加工深度amin為[ 1] :

      amin= 0. 1 。

      G 點以下（xià）的金屬將被擠壓留在工件表麵上。刃（rèn）口半徑越大, 被擠壓（yā）的（de）金屬厚度越大( 成正比（bǐ）) , 形成的擠壓力也越大, 越易引起工件變形。所以鑄造鋁合金（jīn）殼體加工中為減少變形, 要求刀具具有小（xiǎo）的刃口圓弧半徑。

      為保（bǎo）證刃口半徑盡量（liàng）小, 所以切（qiē）削鋁合金的刀片一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（jī）過（guò）程中會增大刃口半（bàn）徑, 即刃口的鋒利性降低。

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

      3　結論

      針對大型薄壁件綜合運用上（shàng）述工（gōng）藝（yì）技術（shù）進行加工, 對加（jiā）工件檢驗, 對應母線的壁厚均值差達到了0. 08mm, 四條母（mǔ）線的壁厚均值差（chà）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（de）工藝要求。殼體內外同軸度（dù）可達到0. 02mm 以內, 也使殼體在總裝過程中容易（yì）進行。本（běn）文解決了大型（xíng）薄壁件加工中出現的技術問題,為相關高精度（dù）薄壁件的加工（gōng）提供了具體思路和措施。