铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术.docx

机械设计与制造 第 2 期 246 文章编号：1001-3997（2010）02-0246-03 Machinery Design ＆ Manufacture 2010 年 2 月 铝合金薄壁零件切削加工变形控制技术 孔 啸 李 铭 卞大超 （模具 CAD 国家工程研究中心，上海 200030） Cutting deflection control for the aluminum alloy thin-wall component fabrication KONG Xiao，LI Ming，BIAN Da-chao （National Engineering Research Center of Die Mold CAD，Shanghai 200030，China） 【摘 要 件的切削加工变形的控制技术。有限元分析法被用于分析切削加工引起的弹性变形，以检验和优化加工 工艺设计方案。同时，还系统分析了加工基准的设置、工艺桩位置的布置、铣刀材质的比较、冷却液的选 用、CAM 编程刀具轨迹的优化以及特殊形状的分型问题等方面对加工变形的控制技术。上述技术已在实 际加工中获得成功应用，这些技术对其他领域的薄壁件加工变形控制也有很强的指导意义。 关键词：汽车功能主模型；铝合金薄壁件；切削加工；有限元法 【Abstract】Based on the knowledge accumulation on the cutting of aluminum alloy thin-wall compo－ nent，the methods to control the cutting deflection during the key component fabrication of cubing for the whole vehicle model were summarized systematically. The FEM was used to predict the cutting-induced e－ lastic deflection，which is of help to verify and optimize the machining process plan. Meanwhile，The key techniques were also elaborated in the aspects of cutting baseline setup，distribution of the positions for process stakes，comparison of the milling cutter materials，selection of the coolant，optimization of the CAM cutting path and the parting line for the special geometries. The above techniques have been successfully utilized in practice，and those technologies is also valuable for the cutting deflection control in other fields of thin-wall component machining. Key words：Vehicle functional cubing；Aluminum alloy thin-wall component；Cutting；FEM 中图分类号：TH16 文献标识码：A 目前国内外对整车功能主模型的制造，要求采用整体铣削加 工成型，所用材料为特种铝合金。所谓整体加工，是指所有涉及功 能主模型检具的部件全部采用整体铝合金材料分别加工而成。由 于主模型结构中许多零件的形状复杂，外形匹配要求较高，零件 外轮廓尺寸相对截面尺寸较大，导致加工余量大，相对刚度降低。 而且加工工艺性差，在切削力、切削热和机械振动等因素的影响 下，容易发生加工变形，不易于控制加工精度。尤其是像轿车车门 检具零件，最薄的位置只有 0.97mm，对数控加工时的变形控制相 当具有挑战性，如图 1 所示。 图 1 汽车车门检具零件 另外，还有很多薄壁类零件，如轿车引擎盖检具等，在数控加 ＊来稿日期：2009-04-11  工结束后，装夹释放后，加工时的残余应力零件容易发生明显的 翘曲变形，如图 2 所示。可见，数控加工的变形控制和加工效率问 题就成为