‘壳盖’薄壁铝合金件加工工艺.doc

“壳盖”薄壁铝合金件加工工艺分析 中国航空工业集团公司航宇救生装备有限公司（湖北 襄阳441002) 袁开波 “壳盖”零件是一个薄壁的铝合金零件，其形状及尺寸如图1所示.零件的主要特点就是壁薄，由于是铝合金件，其强度差，加工时容易变形，要高效率加工合格的零件，加工过程中编制好工艺路线，做好准确的装夹与定位，就至关重要，同时要控制由于切削对零件产生的变形。 图1“壳盖” 注：未注圆角，凸R1.8mm，凹R1mm，未注壁厚0.8mm. 一、工艺分析 考虑到此零件的内、外形均为圆环形状，其主要的加工方法为数车工序完成，数车工序为分别加工内、外形2个步骤。这里就要考虑加工完第一工序后，在进行第二工序加工时的装夹与定位问题。既要能准确装夹与定位，又要使第二工序的加工操作方便。在经过多次的工艺路线分析及相配合的夹具结构设计之后，确定了先加工内形面，并在其端面上制出装夹定位的位置，然后进行外形面的加工。 二、工艺路线 在加工零件的内形面之后，“壳盖”需要安装在一种辅助夹具上，才能进行第二工序的加工，如图2所示。 （a） 第一工序图 (b) 第二工序简图 图2 “壳盖”工艺路线简图 1.第一工序的加工 “壳盖”在第一工序中要完成如图2（a）所示的加工内容，注意保持各个孔与M64×0.75螺孔的同轴度。由于“壳盖”壁薄，偏心更易使“壳盖”产生变形。 2. 第二工序的加工 如图2（b）所示，型腔口部的M64×0.75螺纹段位为装夹部分，用M64X0.75螺纹与辅助夹具进行定位与连接。其夹具的设计，如图2（b）所示。从图中可以看出，辅助夹具的设计，其型面尺寸与零件的内形面是一致的，零件扣在夹具上，并通过M64X0.75螺纹拧紧，以保证零件内形面与夹具相贴合，这样，在加工外形面时，零件不会产生变形。 3.安装在辅助夹具上“壳盖”切削时加紧状况的分析 零件在装夹后，车刀切削时，零件的状态是否会松动，可通过图3做一个装夹及切削的状况分析。 从图3（a）中，显示零件在装夹到夹具上时，是顺时针方向旋紧。从图3（b）中可以看出，当主轴旋转，车刀切削零件时。车刀作用到零件上切削力的方向是与车床的旋转方向相反的方向。即切削力也为顺时针方向，这就和零件装夹拧紧时力的方向一致。所以，在车刀切削零件时，零件不会松动，而且会贴的越紧密。 （a）“壳盖”装夹的旋转方向 （b）车床主轴的旋转方向 图3 “壳盖”切削时的受力分析 通过上述零件加工的分析，若要保证零件加工后内、外形面的同轴度。就要确保零件在第二工序加工时，装夹后其轴线与车床旋转轴线保持一致。从辅助夹具的制作，到零件的装夹。可以看出，只要夹具制作完后，就不能松动夹具，此时装夹的零件和车床主轴的中心线才是完全一致的。也就是说，每加工一批次的零件，在零件加工到此工序时，就要配制一个夹具，这样才能保证零件加工后其内、外形面同轴度的要求。 三、控制加工参数来控制对零件产生的变形 1）合理的选择加工刀具控制变形。刀钝会使零件主切削抗力加大，零件轴向压力加大，造成零件变形。刀具切削刃太锋利，虽说有利于切削，但易加速刀具磨损，将零件拉向切削力的反方向，同样使零件变形。经实践粗加工时：刀具选用R形断屑槽，前角γo＝20°～25° ，后角αo＝6°～10° ；主偏角κr＝91° ～93° ；负偏角κr＝6° ～8° ；主要是减小刀具摩擦及振动。精加工时：前角γo＝25°～30° ，后角ao＝10°～12° ；主偏角κr＝45°～90° ，负偏角κr＝10°～15° ；主要是减小径向切削力，避免振动，并且加宽了主切削刃，从而减小了单位长度上的负荷，刀尖角大，散热快。　刃倾角λs＝5°～10° ，粗加工取小值，精加工取大值，用来弥补法向前角大而引起刀刃强度差的缺陷。刀具切削刃要求磨的锋利，刀面表面粗糙度值要小，提高零件表面加工质量。加工时将刀具通过刀架使切削刃沿轴向装夹，通过薄壁壳体的加工此径向切削力最小，工件不易变形。　（2）合理的选择切削参数控制变形。粗加工时进给量为0.5～0.3mm/r；切削深度0.5～1mm；切削速度100m/min。主要是去除壳体零件大的余量，加快零件的散热性，加速切削应力的释放。精加工时进给量为：0.05～0.07mm/r，切削深度0.05～0.075mm，切削速度65m/min。主要是壳体零件加工时避开了与机床的共振，避免了切削时振动引起的变形。高速度、小进给量，提高工件的表面加工质量，同时减小径向切削力，减小应力变形。 　　（3）增加半精加工工序控制变