铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨

韩金钊     满旋        高荣华

中国建筑第八工程局有限公司  上海市    200000

摘要：中国特色社会主义现代化建设所取得的一系列丰富成果，为装备制造业的发展进步提供了有力支持。铝合金薄壁零件是加工制造业中比较有代表性的零部件之一，它具有整体重量轻、机械强度高、造型美观等一系列优势，在汽车行业、航天航空行业当中发挥着不可替代的重要作用。但是与此同时，人们也必须要清楚，铝合金薄壁零件的加工难度非常大、很容易发生变形，因此，对铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制进行研究具有一定的现实意义。

关键词：铝合金薄壁零件；加工工艺；变形控制；措施

1薄壁铝合金加工变形概述

1.1生产加工

铝合金薄壁零件的性能和工艺较为特殊，自身有较强的可塑性与粘附性，在生产加工中很难分离切屑，很容易在刀刃上出现“刀瘤”，且实施切削工作的过程中可能会产生晶体颗粒，如出现位移会导致材料发生塑性变形的情况，严重影响到后续的工作。铝合金薄壁零件的刚性较差，如果在生产加工中所用力度较大，则可能导致零件出现塑性变形，后续难以通过常规手段将其恢复，即便采用特殊手段将其恢复不仅费时费力，而且难以达到后续实际应用的参数要求。

1.2变形控制

薄壁铝合金线膨胀系数在0.0000238左右；刚度在0.00001左右，为此加工会受到设备、环境、温度等方面的影响，如切削作业中产生过大的热量而引发变形；机床定位不精确导致偏移而引发变形；生产车间的环境较差也是引发变形的主要因素之一。机械加工人员加工铝合金薄壁零件通常使用数控机床，一些厚度较薄的零件需要加大关注，对各项标准参数进行控制，为了能够进一步推进后续行业的持续健康发展，需要着重考虑到设备、环境、温度等与金属材料的差异化特点，保证参数精确度符合预期的生产要求，从而有效解决加工伴有的质量问题。

2铝合金薄壁零件的加工工艺

随着科技发展，中国的零部件加工技术越来越成熟，对于薄壁零部件的加工能力也在不断提升，铝合金薄壁零件是其中比较有代表性的零部件之一。铝合金材质决定了该零部件具有比重指数小、比强度指数大的特点，而薄壁结构则导致该零部件的刚性不佳、容易变形，这给铝合金薄壁零件加工带来了一定挑战。除此之外，铝合金薄壁零件还具有熔点比较低的性质，在加工过程中，铝合金材料与刀具的高速摩擦必然会导致加工部位升温，进而影响加工的精准性，这也是铝合金薄壁零件加工比较困难的原因之一。根据铝合金薄壁零件的实际应用情况来看，其主要起支撑定位的作用，对加工精度要求非常高，因此在进行铝合金薄壁零件加工的过程中，必须要保证装夹工艺的合理性。技术人员应充分研究并采取能保证铝合金薄壁零件不发生变形的措施和方法，从而保证铝合金薄壁零件的批量化加工效果。结合实际工作经验来看，目前铝合金薄壁零件的加工工艺主要可以从以下几方面考虑：(1)铝合金薄壁零件是否会发生塑性形变很大程度上取决于其切削速度，切削速度过大或者过小，都有可能使铝合金薄壁零件发生形变，只有选择合适的切削速度，铝合金薄壁零件才不容易发生形变，表面的光滑度也会因此得到提升，故工作人员可结合实际加工需求确定切削速度。(2)铝合金薄壁零件的几何形状不同，其可能发生的形变也有一定差异，即使是在切削速度相同的情况下，刀具种类的不同也会影响铝合金薄壁零件的加工效果。(3)加工过程中改变进给量、背吃刀量也会导致切削力发生变化，从而造成铝合金薄壁零件变形，因此在加工过程中，工作人员应严格控制进给量的变化。另外，铝合金薄壁零件是否发生变形还受工艺指数的选择和具体加工模式等因素的影响，特别是在轴向切深指数发生变化的情况下，铝合金薄壁零件发生变形的概率非常高。(4)为了保证铝合金薄壁零件的稳定性，需要利用夹具对其进行固定，但是当夹具选择不合理的时候，铝合金薄壁零件所受到的夹紧力、重力、惯性力无法达到平衡，从而使得铝合金薄壁零件发生变形，因此工作人员必须要合理控制夹具的参数和种类，避免不必要的加工质量问题。

3铝合金薄壁零件变形控制措施

3.1把控材料质量

金属压力加工所应用的材料有着不稳定因素，为了提升变形控制的效果，要在选择材料时审核其质量是否符合标准，让铝合金与氢气不接触避免产生化学反应，并在此基础上对其参数反复确认，通过中控刀杆让切屑液，在投入加工前需要进行二次检验，以此规避因材料问题而埋下安全隐患。

3.2控制薄壁的加工温度

首先，本文对不同进给量、主轴转速、轴向切深等因素进行了研究，并对其进行优化，给出了相应工艺措施。其次，通过调节铣削工艺参数，可以有效抑制振动的发生；切削时，铣刀的每一齿进给量不能太多或太少，应尽量控制在0.1～0.15mm，将后部的吃刀量控制在1mm以内，这样可以使加工效果更好，振动也更低，从而提高加工品质。最后，选择合适的切割工艺参数可以有效抑制振动。合理的主轴转速对振动的控制也是很有效的。进给量的合理选择会影响加工过程中的突变效果，并通过提高每个齿轮的进给速度消除振动，从而减少变形的发生概率。各切削参数对加工稳定性均有较直接的影响，加工前必须对各参数进行优化，确定最佳切削用量。

3.3强调加工编程

薄壁铝合金加工变形控制在数控技术应用及编程中，需要借助CPU及可RISC芯片编程电路板，对各个方面做好相应规划工作，确保自动参数设置符合预期要求。在进行加工操作时，出现数据不一致的情况下要进行调节，按照零件具体需求情况进行确认，如薄壁壳体零件壁厚1.5mm，做好退刀以及进刀的控制控制，避免在零件夹紧发生变形，根据零件的精度要求确定最终的定位，变形控制进入动态调整环节，使各环节工艺参数符合变形控制标准。

3.4对零件表面进行保护

铝合金的硬度、强度非常低，在加工过程中表面很容易被刮伤，进而影响铝合金薄壁零件的整体形态，因此在加工过程中，工作人员必须采取措施保护零部件的表面。在利用中心架支撑的过程中，应控制好支架和工件间的松紧程度，同时确保3个爪的受力程度保持一致，在必要情况下可以利用牛皮带进行保护，在确保夹紧效果的同时避免造成铝合金薄壁零件变形。另外，铝合金薄壁零件的形状也会影响其加工难度，如果桶形零件的长度较长，在加工时，工作人员就需要考虑刀杆悬臂部分的重量问题，可以通过设置配重刀杆的方式保证铝合金薄壁零件的加工精度，避免不必要的变形风险。

3.5建立控制体系

薄壁铝合金加工变形控制管理所中涉及大量的材料，在实际执行中要将质量管控放在首要位置，如零件为薄壁，半精加工时将切削速度控制在2/3倍，精加工时宜选用1/3的切削速度，将管理工序不断进行完善，在具体操作期间合理利用专业知识，严格实施质量监控工作，将生产中的质量问题解决。

在此过程中，管理人员还要提升风险识别能力，在排查中如发现漏洞要及时上报并处理，并做好相关的记录，以此提供基础加工的相关保障。

3.6合理安排加工顺序

想要控制铝合金薄壁零件变形问题，工作人员还需要结合铝合金的特点，合理调整加工顺序，避免加工顺序安排不合理导致的质量问题。第一，要做到粗加工、精加工分离，让铝合金的内应力在粗加工过程中得到释放，确实需要进行精加工的铝合金薄壁零件可在粗加工结束并放置一段时间后再进行精加工，释放内应力以避免不必要的变形问题。第二，要进行对称加工，避免因单面连续加工而使材料无法散热，在双面加工的同时利用冷却液给材料降温，降低铝合金薄壁零件变形概率。

结论

随着我国科学技术的不断发展，金属压力加工变形控制的应用范围也在随之扩大，在实际工作中必须从不同角度出发，做好技术应用和管理控制，精准控制工程运行中的每一个环节，对问题的成因和控制手段进行了解，在以后的工作生产中做出有效控制，切实生产质量、生产效益，有效规避风险问题的出现。

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