朱士云，魏 霞

（江苏省扬州技师学院，江苏 扬州 225003）

铝合金指的是质量分数在0.5%以下，0.2%以上的有色金属结构材料，在工业中受到广泛应用。铝合金数控加工是在数控机床上对铝合金零件进行有效加工的一种工艺方法，能够满足铝合金加工对于高精度的要求。铝合金薄壁具有形状复杂的基本特点，且形状大部分为曲面形状，对表面的相互形位公差提出了很高的要求，导致对其进行加工具有非常高的难度系数[1]。为提高铝合金薄壁数控加工的精度，必须对铝合金薄壁数控加工工艺流程进行优化。通过提高铝合金薄壁数控加工工艺流程中的稳定性以及安全性，有效解决上述铝合金薄壁数控加工难度大的问题。在我国，针对铝合金薄壁数控加工工艺流程优化的研究并不多见，且普遍存在一定程度上的局限性，与国外先进的铝合金薄壁数控加工工艺相比存在较大的落差。本文结合黄宏提出的铝合金薄壁零件的数控加工工艺研究，基于文中提出的铝合金薄壁数控加工工艺流程进行优化，致力于取得一定的研究成果。进而为有关部门提供更加科学、客观、准确的研究结论，更好的为铝合金薄壁数控加工提供助力。希望通过本文研究，能够提高相关学者对铝合金薄壁数控加工工艺流程优化方面的关注度，为该领域的进一步研究提供更广阔的发展空间。

1 铝合金薄壁数控加工工艺流程优化

在本文进行的铝合金薄壁数控加工工艺流程优化研究中，必须预先确定整体铝合金薄壁数控加工工艺流程。整体铝合金薄壁数控加工工艺具体流程，如图1所示。

图1 铝合金薄壁数控加工工艺流程图

结合图1所示，针对图中的3步主要加工流程进行重点优化，分别为：热处理淬火+时效、数控铣四周以及数控铣通孔、通框、最终外形。针对以上3步的具体优化内容，如下文所述。

1.1 铝合金薄壁数控加工淬火时效插补

由于在铝合金薄壁数控加工淬火过程中，NURBS曲线方程自身的插值原理，需要通过时效插补的方式对铝合金薄壁数控加工淬火流程进行优化[2]。铝合金薄壁数控加工淬火时效插补的具体流程为：首先，确定铝合金薄壁数控加工淬火时效插补NURBS曲线的型值点以及权因子编程；再通过获得节点矢量，计算系数矩阵；在此基础上，通过控制顶点权因子对铝合金薄壁数控加工淬火顶点进行控制；进而得到NURBS插值曲线开始数控加工。在此过程中，需要对铝合金薄壁数控加工淬火时效插补误差进行分析，从而达到铝合金薄壁精密数控加工的目的。设铝合金薄壁数控加工淬火时效插补时间误差为，则其计算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，T指的是铝合金薄壁数控加工淬火时效插补时间，单位为min；s指的是实测铝合金薄壁数控加工淬火时效插补，单位为min。通过公式（1），得出铝合金薄壁数控加工淬火时效插补时间误差[3]。为确定铝合金薄壁数控加工淬火时效插补有效值相对误差，本文设铝合金薄壁数控加工淬火时效插补有效值为U ，则其计算公式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，K 指的是系数矩阵；I指的是节点矢量。根据公式（2），可输出铝合金薄壁数控加工淬火时效插补有效值计算公式，进而可推导出最终铝合金薄壁数控加工淬火时效插补NURBS插值曲线的计算公式。设铝合金薄壁数控加工淬火时效插补后的NURBS插值曲线表达式为ϒ，则其计算公式，如公式（3）所示。

通过公式（3）可以得出铝合金薄壁数控加工淬火时效插补后的NURBS插值曲线，并以该曲线作为铝合金薄壁数控淬火的刀具轨迹线，对铝合金薄壁进行数控加工淬火。

1.2 计算铝合金薄壁数控铣四周标准尺寸允许误差

数控铣四周作为铝合金薄壁数控加工工艺中的关键流程，本文对此的优化方式为使用标准尺寸测量铝合金薄壁零件，获取铝合金薄壁零件轴承基准尺寸，呈现数据到显示屏，调整数据灰度值，将其映射到一个新的范围内，突出轴承边缘中部分特征值，识别自然图像灰度，衡化处理图像中数据，使边缘数据直方图呈现一致方向[4]。由于尺寸测量过程中数据会受到多种外界因素的影响，实际收集数据中敏感元部件受到干扰影响会存在内部噪声，以此引用数据滤波处理方法，对数据实施中值滤波处理，提取滤波处理后铝合金薄壁零件尺寸标准数据集。设处理后铝合金薄壁零件尺寸标准数据集为p ，则其计算公式，如公式（4）所示。

在公式（4）中，λ指的是测量中多种外界影响因素；t指的是获取的数据量。根据上述公式，可得铝合金薄壁零件尺寸初期获取数据集，搭建测量中数据集合空间表达标准轴距，采用三点均匀测量的方式，分析获取数据与空间标准数据差异性，计算铝合金薄壁零件边缘标准尺寸允许误差[5]。设铝合金薄壁零件尺寸为ω，则其计算公式，如公式（5）所示。

在公式（4）中，f 指的是边界到测量胶片距离；s指的是数据表达清晰度；g 指的是边界检测长度；l指的是检测边界到检测中心实际距离。结合上述计算公式，明确铝合金薄壁零件尺寸标准值，考虑到动力距测量具有均匀性，输出允许最大误差值，完成对数控铣四周流程部分精准度方面的优化。

1.3 精确铝合金薄壁数控铣通孔走刀步长

数控铣通孔中最主要的目的是确定铝合金薄壁数控加工后的最终外形，而数控铣通孔走刀步长能够直接影响加工结果。结合对传统铝合金薄壁数控加工工艺流程的研究可知，影响铝合金薄壁数控铣通孔走刀步长的主要因素包括：驱动曲线、驱动点、内公差以及外公差。走刀步长驱动曲线具体示意图，如图2所示。

图2 走刀步长驱动曲线示意图

结合图2所示，为精确铝合金薄壁数控铣通孔走刀步长，可通过走刀步长的计算表达式对其进行精准确定。设铝合金薄壁数控铣通孔走刀步长为L ，则其计算公式，如公式（6）所示。

在公式（6）中，ε指的是铝合金薄壁数控加工表面在插补段内沿进给方向的内公差；指的是铝合金薄壁数控加工表面在插补段内沿进给方向的外公差。在得出铝合金薄壁数控铣通孔走刀步长的基础上，通过控制铝合金薄壁数控加工工艺过程的数据变量，对铝合金薄壁数控加工工艺流程优化进行优化[6]。以此为依据，设铝合金薄壁数控加工工艺流程控制方程为，则其计算公式，如公式（7）所示。

在公式（7）中，指的是铝合金熔铸速度下的过程控制正序无功功率；指的是铝合金熔铸生产工艺过程控制误差比例系数。通过公式（7）可以控制铝合金薄壁数控加工工艺过程的数据变量，进而实现对铝合金薄壁数控加工工艺流程的优化。

2 结语

通过铝合金薄壁数控加工工艺流程优化研究可以看出，铝合金薄壁数控加工工艺流程是在不断地研究过程中逐步优化，走向成熟的。因此，本文对铝合金薄壁数控加工工艺流程进行优化设计是十分必要的，并且具有现实意义，能够为铝合金薄壁数控加工提供理论支持。

有理由相信，本文优化后的铝合金薄壁数控加工工艺可以在现实中广泛投入使用，代替原有的铝合金薄壁数控加工工艺流程，为铝合金薄壁数控加工提供全新的思路，加速推进我国铝合金薄壁数控加工工艺的快速发展。