某鋁箔類零件加工方法探索

王云鵬， 張文靜， 吳維設

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009）

0 引言

本文主要以蓋板零件為例，對實際加工過程進行了工藝性分析，蓋板零件是依附在某框架上的重要零件。該蓋板的加工難點主要有：1）采用0.2 mm厚卷狀鋁箔，卷曲嚴重，不便于加工；2）薄片結構，裝夾比較困難；3）材料質地較軟，容易劃傷、壓傷；4）零件頂部存在較小臺階，數控加工工藝性較差。本文針對以上加工難點，詳細分析了該類零件的工藝性能，通過制定合理工藝方案、依靠合理的裝夾方式和程序編制，探索出了一套高效的加工方式，為此類材料零件的加工提供了借鑒。

1 零件材料、結構及加工難點分析

1.1 零件材料性能介紹

鋁箔是指厚度小于等于0.20 mm、橫斷面呈矩形且均一的壓延鋁制品。以鋁箔作為材料加工成的零件具有重量輕、節約材料和結構緊湊等特點，所以該類材料在機械加工工業中占有一定的比例，尤其在航空航天領域應用較多。但是鋁箔類零件一直以來都是機械行業加工的難點，在數控加工領域甚至還處于空白，其工藝加工方法的選擇非常重要，直接關系著零件加工的成功與否。該蓋板零件采用牌號為1060狀態為H18的鋁箔作為加工對象，在機械加工領域屬于超薄材料，且此次采用的為卷狀鋁箔（如圖1），材質較軟，來料卷曲，在壓平過程中如果采用傳統的壓板壓平容易壓傷，加工比較困難。

圖1 卷狀鋁箔

1.2 零件結構要求

由蓋板三維圖（如圖2）可知，本零件屬于典型的薄板類零件，上下表面均不需加工，主要的加工要素有孔、型腔、輪廓。零件尺寸公差基本為0.2 mm，零件型腔及外輪廓內圓角要求Rmax≤1 mm，零件表面不允許有各類損傷。

1.3 加工難點分析

圖2 蓋板設計模型

1）零件板材為鋁箔，厚度僅為0.2 mm，屬于超薄材料。對于這種薄片類零件，通常沒有較好的辦法加工，加工方式的選擇比較困難。

2）零件要與框架配合，表面不允許有任何劃傷和壓傷，否則會影響其性能，而鋁箔材質較軟，不論是在加工過程中還是在周轉過程中都極容易壓傷和劃傷。

3）零件采用鋁箔為材料，由于其超薄的特點使其裝夾困難，如何選用合適的裝夾方式保證零件的精度也是難點之一。

4）零件頂部存在較小臺階，數控加工工藝性較差。

2 零件加工工藝分析及方案

2.1 零件加工工藝分析

該薄板類零件在加工過程中裝夾不方便，且伴隨應力變形，以往曾經有過線切割加工的經驗，但蓋板零件存在較多的孔和內腔，要首先打孔并不斷地穿絲加工，加工效率會大大降低，可以嘗試采用數控銑削加工方式。

2.2 工藝方案分析

5工序為鉗工：對零件毛坯去毛刺并校形，防止零件裝夾時因存在毛刺而造成劃傷、壓傷。

10工序為數控銑：首先加工零件孔、內腔，然后換壓板，借助已加工的零件內腔壓緊零件內部加工零件外輪廓。加工時均采用粗加工后再精加工的方式。加工內腔時采用直徑為φ4的刀具粗加工，直徑為φ2（或φ1.8）的刀具精加工，保證Rmax≤1 mm尺寸要求。為提高加工效率外輪廓粗精加工均采用直徑為φ4的刀具，外輪廓頂部凹槽處（如圖2）使用直徑為φ2（或φ1.8）的刀具再次精加工，以保證圓角尺寸要求。本工序可一次加工5個零件。

15工序為鉗工：去毛刺并校形，保證零件沒有明顯的卷曲（目的是方便設計的裝配應用）。

本零件的加工難點在于10工序，由于零件太薄，材質較軟，表面容易壓傷，不可能采用虎鉗或單純壓板的通用方式，合適的工藝裝夾方法將直接制約著零件加工的合格與否。

3 零件裝夾方式的探索

3.1 零件表面僅采用蓋板壓緊

加工首批零件時，僅在零件上表面用與零件毛坯大小相同的2 mm厚蓋板壓住零件，這樣可避免壓板直接與零件接觸并使零件壓緊力分布均勻。但通過試加工得知，按此裝夾方式存在一定程度上的缺陷，即在加工完前5個零件后，工裝底部會被銑傷，存在凹槽，再次裝夾零件時會導致底部甚至所有零件有壓痕，導致零件報廢。

3.2 零件底部和表面分別采用鋁板壓緊

通過首批經驗探索，決定改變工藝裝夾方法，第二批零件在下料時分別同時下蓋板數量20%同尺寸的1 mm、2 mm厚的鋁板，底部采用1 mm厚的鋁板作為底板，上表面采用2 mm厚蓋板，用壓板壓緊蓋板四周（如圖3），使每次加工時零件的底面都是新的平整平面，可有效避免因底部凹凸不平帶來的零件壓傷，能夠充分保證零件加工過程的穩定性。通過本批次零件的加工證明，該裝夾方式能夠充分滿足零件加工要求，有效避免了零件因底面留有壓痕的缺陷。

圖3 裝夾示意圖

4 檢驗方法的選擇

由于本次采用的原材料為卷狀鋁箔，所以不能簡單地使用卡尺等測量工具直接對該鋁箔零件進行測量。經過實踐，此類零件可以采用以下兩種方式：1）采用光學三坐標測量儀，將零件放置在測量臺上并用小平板將零件壓平對其進行測量；2）直接對2 mm厚蓋板進行測量，由于鋁制蓋板較厚并且加工過程完全與底部零件相同，可以檢測蓋板尺寸代替檢測零件尺寸，這樣可以直接使用卡尺簡單測量工具，不僅方便檢測，而且提高了檢測效率，避免了使用三坐標測量儀帶來的資源沖突。

5 結論

對于鋁箔類零件，采用不同的工藝方法加工效果往往大不相同。此類零件雖然不是數控加工領域常遇到的典型零件，但其在一定領域中也得到了初步應用。如何保證其加工質量和效率，合理的工藝方法和程序優化是必要的加工措施和手段。通過此次該鋁箔類零件的加工探索，我們發現合理的工藝裝夾方式可以有效地改善零件的加工效果，能夠更好地保護零件，保證零件整個加工過程中的穩定性。

［1］ 上海市金屬切削技術協會.金屬切削手冊［M］.上海科學技術出版社，2004.

［2］ 狄瑞坤，潘曉弘，樊曉燕，等.機械制造工程［M］.杭州：浙江大學出版社，2001.

［3］ 李云卿.我國鋁箔工業發展情況及產業政策分析［J］.中國有色金屬，2006（10）：32-34.