卞强 陈柯伟

摘 要：铝合金在实际加工过程中存在易变型的问题，特别是加工余量大，可装夹面较小的情况下，本文通过对某军品中单位用量较大的铝合金零件进行分析，详细介绍了零件加工工艺流程的制定，包括零件的加工方法，加工中遇到的问题及如何解决问题，最后成功制定出合理工艺流程，保证质量的同时也提高了生产效率。

关键词：铝合金；易变型；工艺路线

一、零件概况

拉板支架是我厂某雷达单位用量较多的零件，该零件起到支撑、定位等作用，该零件加工余量较大，装夹方式至关重要，如何在保证零件不变形的情况下提高生产效率，保证每批次较大数量的投产能按期完成，这成了摆在面前最主要的问题。

零件采用铝合金板2A12 H112，该材料为铝—铜—镁系中的典型铝合金，成份较为合理，综合性能较好，该合金的特点是强度高，但线性膨胀系数较大，零件薄壁部分在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下极易变形。合理的进给、装夹、转速都将对加工质量有着显著的影响。

二、工艺分析

（1）切削速度对塑性变形和表面粗糙度影響较大，低速切削时塑性变形比较小，表面粗糙度会降低，高速切削时，塑性变形的速度没有切削速度快，比较容易得到好的粗糙度。

（2）塑性变形的深度和塑性变形的程度，也会受到刀具的几何形状的影响，因为不同几何形状会影响到切削力。

（3）进给量和背吃刀量的变化，会造成切削力的变化，从而导致塑性变形层的程度以及塑性变形的深度受到影响。

（4）工艺参数的选择和加工方式的不同，对侧铣薄壁零件切削力有很大影响，主要是轴向切深，进给量次之、最后是径向切深以及切削速度。环形切削与斜插切削对切削力的影响也不容忽视。

（5）机械加工过程中，由于受到夹紧力、切削力、重力、惯性力等作用，会引起工艺系统的变形，同时，切削力受力点位置的不断变化、毛坯加工余量变化以及材料硬度变化，也会引起工艺系统变形的变化。工艺系统的变形及其变形的变化都会产生工件的尺寸误差和几何形状误差。但是通过合理选择切削量和刀具几何参数，可尽量减少切削力及切削力变化所引起的变形，为尽力减少误差复映规律所造成的变形，应合理分配加工余量，分多次走到加工，把该形式的变形控制到最小。

三、工艺措施

（1）薄壁零件铣削时变形是多方面的，装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的塑性变形和弹性变形，切削部位温度升高而产生的热变形等，其中切削用量多少对切削力的大小的影响最为显著，同时进给量、切削速度、背吃刀量三者紧密相关，如果减少背吃刀量、增大进给量，切削力会有所下降，但工件表面粗糙度值大，也会导致薄壁零件的内应力增加，同时不利于加工效率，但在吃刀量不变的情况下增加进给量，则对刀具要求过高，同时切削力会增大，对批量加工薄壁零件较为不利，也会导致零件变形，所以，粗加工时，吃刀量和进给可以稍大，精加工时吃刀量尽量控制在0.3-0.5之间，进给量在400左右，甚至更小，主轴转速应当控制在2500-3500之间，精铣时用尽量高的切削速度。合理分配则能减少切削力，从而减少变形。

（2）在铣削铝合金时，切削温度不会太高，易崩碎切屑，导致切削力集中在刀刃处，所以较好的抗弯强度和韧性是刀具的首要条件，钨钢刀在抗弯强度以及韧性方面表现较好。确定刀具材料后，刀具的几何形状尺寸就是主要因素。粗加工时，前角可选较大一些，刃口锋利切屑易于流出，变形和摩擦力就会减少，切削力也会较小。精加工时切削厚度相对少，切削力小，可选用较大的后角。

（3）制定合理的加工工艺和工艺方法。粗加工时为了提高生产效率，应迅速去除多余材料，薄壁部位与其它部分一起粗加工，关键薄壁部分要留多余量防止粗加工时速度过快、吃刀量大造成变形。同时为了提高效率，应当一次装夹多个零件，所以在加工毛坯时应当提高各面之间的垂直度，方便后续工序的装夹。精加工时，采用如图二所示装夹方式，一次精加工两个零件。

同时通过垫铁实现有效装夹厚度为2，这样有效利用了底部薄壁部分作为支撑，有效提高了该处薄壁的夹紧力，采用分层铣削挖槽走刀方式，让应力均匀释放。精加工需达到尺寸精度和表面精度的要求，同时兼顾效率，通过多次试验后得到每层切削深度0.5，进给量为400，主轴转速3500，大大提高效率的同时也保证了质量。

四、结论

实践证明针对铝合金2A12薄壁类零件，通过改进加工方法和切削工艺，合理选用刀具，优化走刀路径，设置铣削参数，完全可以在保证加工后不变形和精度的前提下大大提高生产效率。该方法也可用于铜及铜合金。

参考文献：

[1]《机械加工工艺设计手册》.航空工艺出版社，1987.

[2]《机械设计师实用手册》.天津科学技术出版社，1992.