通過分析工藝系統(tǒng)動算利、靜誤差及工件安裝誤差，提出了一種鋁合金薄壁零件冷熱加工方案效拭。該方案通過合理選用刀夾具甜湾、切削用量兜充、冷卻液及多次走刀、穩(wěn)定化時效處理荷十，有效地控制了鋁合金薄壁零件的加工變形从秃，質(zhì)量穩(wěn)定可靠荞篙。關(guān)鍵詞：鋁合金薄壁零件冷加工熱加工加工變形

　　鋁合金的比強(qiáng)度(σb/γ)較高殿姑，為18～21，因而在航空產(chǎn)品中得到廣泛地應(yīng)用成榜。薄壁零件是航空產(chǎn)品中較常見的一類零件伦连，其結(jié)構(gòu)通常較復(fù)雜惑淳，精度要求高饺窿。因此肚医，研究鋁合金薄壁零件加工技術(shù)具有較大的現(xiàn)實意義。

　　襯套是航空產(chǎn)品某重點型號關(guān)鍵部件中的一個軸類零件歇肖。該零件直徑較大役寡，壁薄而密封環(huán)形槽多，形位公差要求高拴猖，材料為LC4-CS伐蔚。該零件的加工曾嘗試過3種方案谁意。第1種方案：先粗加工外圓质窒、內(nèi)孔贷腕，再上專用車夾精加工內(nèi)孔泽裳、內(nèi)環(huán)槽涮总，最后上專用車夾精加工外圓瀑梗、外環(huán)槽裳扯，外圓83.2f8與內(nèi)孔78H8同軸度只能達(dá)到0.04mm～0.05mm。第2種方案：先粗加工外圓亿鲜、內(nèi)孔竹肚，再半精加工內(nèi)孔勾勃、內(nèi)環(huán)槽、外圓恶稼、外環(huán)槽涌俘，最后自制車夾精加工內(nèi)孔昔永、內(nèi)環(huán)槽缺钓、外圓叫胁、外環(huán)槽，外圓83.2f8與內(nèi)孔78H8同軸度只能達(dá)到0.03mm～0.04mm微谓。從試加工情況來看豺型，上道工序的變形影響下道工序的加工基準(zhǔn)姻氨，從而影響最終的加工精度肴焊。第3種方案：為了減少工序間變形娶眷，在第2種方案的基礎(chǔ)上采用工序間“開水煮”的土辦法處理豹炊，效果不太明顯遂报，外圓83.2f8與內(nèi)孔78H8同軸度只能達(dá)到0.02mm～0.04mm，仍不能滿足設(shè)計圖紙中同軸度?0.02mm的要求瞳弱。

　　與國內(nèi)一些大專院校及專業(yè)廠家進(jìn)行了技術(shù)交流冠幕，始終未找到有實效的加工方法雇蚁，該零件的加工逐漸成為整臺產(chǎn)品生產(chǎn)的“瓶頸”倚痰。

　　1零件工藝分析

　　該零件為鋁合金較大直徑軸類薄壁零件，外圓巾陕、內(nèi)孔精度為IT8級鄙煤，3處密封環(huán)形槽精度接近IT8級梯刚，其徑向圓跳動度為0.05mm，外圓與內(nèi)孔同軸度為0.02mm薪寓，外圓尺寸83.2f8(-0.036-0.090)，壁厚不均勻沟于，最大壁厚2.6mm，最小壁厚1.1mm植康。為了批量加工出高精度合格工件销睁，必須全面透徹地分析整個加工過程中可能出現(xiàn)的誤差累筋，并針對這些誤差采取切實有效的措施。

　　該零件的加工精度取決于由機(jī)床盯糠、夾具书瘤、刀具和工件構(gòu)成的工藝系統(tǒng)。

　　工藝系統(tǒng)靜誤差中洁揽，機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)誤差杉轿、導(dǎo)軌誤差和傳動誤差對加工誤差影響較大蔼俐。精密C6150A車床精車外圓的圓度為0.01mm,圓柱度為0.01mm/100mm树戴，可以選用币席。該零件所用車刀的制造精度對加工精度無直接影響，但刀具幾何參數(shù)和形狀影響刀具的磨損及耐用度万栅，間接影響加工精度佑钾。該零件因刀具本身及磨損所引起的加工誤差較小，根據(jù)工件材料及加工要求烦粒，可通過正確選擇刀具材料休溶、刀具幾何參數(shù)、切削用量邮偎、冷卻潤滑义黎、準(zhǔn)確刃磨等方法來控制禾进。

　　夾具誤差(包括定位元件、夾具體等零件的制造誤差)廉涕、夾具的制造誤差、在機(jī)床上的安裝誤差以及工件在夾具上的安裝誤差都會影響零件的加工精度狐蜕〕璐浚可采用“就地加工”的方法在機(jī)床上加工定位夾具，盡力減少夾具制造誤差层释、安裝誤差和零件安裝誤差脏猴。

　　在機(jī)械加工過程中，由于切削力馅拗、夾緊力处鲜、重力、慣性力宿替、傳動力等的作用恳岔，會引起工藝系統(tǒng)的變形；同時锚渺，由于切削力受力點位置變化谋粱、毛坯加工余量變化和材料硬度變化，會引起工藝系統(tǒng)變形的變化歪缅。工藝系統(tǒng)的變形及其變形的變化都會產(chǎn)生工件的尺寸誤差和幾何形狀誤差计鹦。由切削原理可知，徑向切削分力Fy和切削深度t成正比，即Fy=Ct搭为，由此引起的工藝系統(tǒng)受力變形為y1=Ct1/K系統(tǒng)缺西，y2=Ct2/K系統(tǒng)，其中K?系統(tǒng)?為工藝系統(tǒng)在y方向的剛度馒胆，

　　Δ工件= y1- y2=C(t1- t2)/K系統(tǒng)缨称，

　　由于Δ毛坯=t1- t2，所以Δ?工件?=CΔ?毛坯?/K?系統(tǒng)?祝迂，令ε=C/K系統(tǒng)睦尽，則有

　　Δ工件=εΔ毛坯，

　　該式表明了加工誤差與毛坯誤差之間的比例關(guān)系型雳，說明了誤差復(fù)映規(guī)律当凡，其中ε為誤差復(fù)映系數(shù)。當(dāng)加工過程分成幾次走刀進(jìn)行時纠俭，每次走刀的復(fù)映系數(shù)為ε1沿量、ε2、ε3……冤荆，總的復(fù)映系數(shù)ε總=ε1ε2ε3……朴则。由于復(fù)映系數(shù)ε總小于1，經(jīng)過幾次走刀后钓简，ε可以降到很小的數(shù)值乌妒。通過合理選用切削用量和刀具幾何參數(shù)，可盡量減小切削力及切削力的變化所引起的變形朋蚜。為盡力減少誤差復(fù)映規(guī)律所造成的變形日频，應(yīng)合理分配加工余量，分多工序多次走刀加工茧滞，把該形式的變形控制到最小浮块。

　　工藝系統(tǒng)動誤差中的受熱變形主要由切削熱、摩擦熱和輻射熱等引起狠劳，當(dāng)工藝系統(tǒng)在各種熱源的作用下砂彻，機(jī)床、刀具港排、工件各部分產(chǎn)生的溫度場開始時總處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在開始后的一段時間里吻毅，溫度不斷上升筑背，溫度場不斷變化，經(jīng)過一定時間后妆墩，溫度才接近一個穩(wěn)定值寸靶，此時的溫度場就是一種穩(wěn)定的溫度場。與升溫階段一樣，機(jī)床停車?yán)鋮s過程的溫度場也是一種不穩(wěn)定的溫度場秦士。為了減少機(jī)床熱變形的影響缺厉，可使機(jī)床空轉(zhuǎn)一段時間，基本達(dá)到熱平衡后再加工零件隧土。為了減少工件和刀具的熱變形提针，應(yīng)合理選擇刀具的幾何參數(shù)，合理選用冷卻液充分冷卻曹傀。

　　工件內(nèi)應(yīng)力是由于內(nèi)部宏觀的或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的辐脖，外界因素主要來自熱加工和冷加工。具有內(nèi)應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)皆愉，其內(nèi)部組織有強(qiáng)烈的傾向要恢復(fù)到一個穩(wěn)定的沒有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)嗜价，即使在常溫下，零件也在不斷地進(jìn)行這種變化幕庐，直到內(nèi)應(yīng)力消失為止久锥。在這個過程中，零件的形狀逐漸變化异剥。具有內(nèi)應(yīng)力的毛坯由于內(nèi)應(yīng)力暫時處于相對平衡狀態(tài)瑟由，在短期內(nèi)還看不出有什么變動，但在切削去除某些表面部分以后匀铸，就打破了這種平衡天库，內(nèi)應(yīng)力重新分布，零件就明顯地出現(xiàn)了變形讥认。由于國內(nèi)沒有對應(yīng)的G90×8管料毛坯都泥，實際選用?90mm棒料毛坯加工，加工余量大活益，加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也大岗蚪，變形也非常明顯。為了減少加工表面層的殘留應(yīng)力漫窑，應(yīng)盡力減小工件塑性變形汰材，合理選用刀具、切削用量和冷卻液榴栏。為了盡快消除工件內(nèi)應(yīng)力(自然時效需要1個月以上的時間)像鹤，縮短工序間消除內(nèi)應(yīng)力的時間，應(yīng)及時進(jìn)行穩(wěn)定化時效處理泌绩。

　　2加工工藝

　　根據(jù)零件工藝分析情況哩簿，將控制零件加工變形的各項措施逐一落實到工藝規(guī)程和實際操作中。

　　2.1粗加工和半精加工

　　粗加工由90mm棒料毛坯開始酝静，各加工面均留約1mm加工余量(各環(huán)形槽暫不加工)节榜。為盡力減少誤差復(fù)映規(guī)律所造成的變形羡玛，按零件最終形狀尺寸，各面均留0.1mm左右余量進(jìn)行4次半精加工(包括各環(huán)形槽)宗苍，每個半精加工工序均嚴(yán)格控制變形和形位尺寸稼稿，第4次半精加工時尺寸78H8，83.2f8分別加工至77.8和83.4讳窟，其同軸度控制在小于0.05mm范圍內(nèi)让歼。

　　2.2穩(wěn)定化時效處理

　　為及時消除工件加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，每道加工工序后均進(jìn)行穩(wěn)定化時效處理挪钓，以減小上道工序工件變形對下道工序的不利影響是越。穩(wěn)定化時效處理既要消除工件的內(nèi)應(yīng)力，又不能影響工件強(qiáng)度碌上。經(jīng)多次試驗摸索倚评，最終確定穩(wěn)定化時效溫度為95℃～105℃，保溫時間240～360min条嚼，空冷洲猿。由于LC4人工時效最低溫度為115℃，因而穩(wěn)定化時效處理不會影響零件強(qiáng)度齿贡。實踐證明村会，穩(wěn)定化時效處理消除工件加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力效果非常明顯。

　　2.3關(guān)鍵工序的加工

　　加工內(nèi)孔及內(nèi)環(huán)槽時饮乃，在精密C6150A車床上加工定位夾具泌拐，嚴(yán)格控制其形位公差，不卸夾具刀饥，用較小的力量壓緊另一端面威球，1次裝夾加工內(nèi)孔及3個內(nèi)環(huán)槽。

　　加工外圓及外環(huán)槽時蒙拜，在精密C6150A車床上加工芯軸蜓浦，不卸芯軸，以內(nèi)孔及端面定位误撤，用較小的力量壓緊另一端面绳拧，1次裝夾加工外圓及外環(huán)槽。

　　加工用的內(nèi)孔鏜刀猜丹、外圓車刀和內(nèi)外環(huán)槽刀的參數(shù)以及切削用量見表1芝加。刀具材料為W18Cr4V，切削液選用航空煤油射窒。

　　3實施效果

　　鋁合金薄壁零件的加工變形控制一直是難以解決的技術(shù)關(guān)鍵妖混。該零件此前曾采取3種方案試加工，均告失敗轮洋，無1件合格制市。采用本方案后滿足了設(shè)計要求，而且質(zhì)量穩(wěn)定弊予，批產(chǎn)合格率達(dá)到95%祥楣，效果很好。

　　冷熱加工技術(shù)在鋁合金薄壁零件中的成功應(yīng)用給了我們啟示：精密加工中影響零件精度的因素很多汉柒，應(yīng)從多方面綜合考慮误褪，盡量將諸多因素的影響縮減到最低限度，以保證零件的高精度碾褂。

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