關于鋁合金薄壁零件的機械加工工藝研究

王延波 山東工業職業學院

?

關于鋁合金薄壁零件的機械加工工藝研究

王延波 山東工業職業學院

【文章摘要】

【關鍵詞】

鋁合金薄壁零件；機械加工工藝；優化策略

引言

近年來，我國的經濟建設步伐不斷加快，各生產領域對于機械生產設備的需求量大幅增加，鋁合金薄壁零件作為機械設備中的重要組成部件，對其加工工藝的要求也越來越高。而由于鋁合金薄壁零件鑄造壁較薄、結構較為復雜，大大增加了加工的難度。提升鋁合金薄壁零件機械加工工藝水平，對于我國機械生產加工行業的持續發展具有重要意義。

1.鋁合金薄壁零件的機械加工中的難點

1.1鋁合金材料特性

因鋁合金材料具備較強的粘附性、可塑性以及韌性，在機械操作人員對鋁合金材料進行切削加工的過程中，刀刃上非常容易粘連上切屑，從而形成刀瘤。讓切削刀之后的使用受到極大影響，大大降低了加工的效率。

1.2剛性不足

鋁合金薄壁零件的剛性不足，在加工過程中，操作人員施加的力過大，極易導致零件變形。而在切削過程，切削刀會拉伸、扯斷以及擠壓鋁合金材料表層的晶體顆粒使其發生位移現象，直接導致鋁合金薄壁零件產生無法恢復的塑性變形。

1.3熱變形

由于鋁的膨脹系數（0.0000238）大約是鋼的線膨脹系數（0.00001）的2.4倍，因而在操作人員進行切削加工的過程中產生的大量熱量，會使得鋁合金薄壁零件發生熱變形。

1.4硬度不足

在機械加工過程中，經常會出現機械加工人員劃傷加工面的現象，造成零件表面粗糙度不符合設備要求的問題。而造成這種問題的原因除了操作失誤外，更重要的原因是鋁合金薄壁零件所用材料硬度不足。

1.5薄度過小

部分鋁合金薄壁零件的薄度過小，若機械加工人員使用數控機床進行加工操作，由于薄板本身就具備一定的彈力。在切削過程中與切削力相互作用下，容易使切削面發生振動，機械加工人員會很難控制零件的尺寸和厚度，并會增加零件表面的粗糙程度。

2.提升鋁合金薄壁零件機械加工工藝水平的策略

2.1分析鋁合金材料特性，優化機械加工基準選取

機械加工人員在進行零件加工操作前，需對鋁合金材料的韌性、粘附性、相應的塑性以及應用環節加以分析，從而避免在加工過程中出現零件變形、表面劃傷、刀瘤等現象，提升鋁合金薄壁零件機械加工的效率與質量。同時機械加工人員需優化加工基準的選取，應盡可能地選取平整度、光潔度較好且面積較大的粗基準，并對其進行處理，使基準面更為平整。若發現粗基準存在毛刺、飛邊、以及澆冒口材料等凸起部分，需及時地進行清理，在確認后期加工過程中能夠進行準確定位后，將粗基準夾緊。

2.2注重機械粗加工過程

尺寸和表面粗糙度不精準的鋁合金零件，難以達到高要求，所以要求機械加工人員在進行加工的時候，要對形狀繁復的鋁合金零件進行加工余量處理。

在加工鋁合金材料時，鋁合金材料會進行摩擦，從而使鋁合金零件的表面晶粒出現錯位變形以及硬化的現象。而產生的熱量在切削中也會導致變形，使鋁合金零件加工的尺寸之間出現誤差，更有加工鋁合金零件出現變形的狀況。所以，針對以上出現的問題，加工人員可以使用銃刨加工方法，可運用進給量適當、切削深淺度以及轉速不高的方法進行，保證加工的鋁合金零件尺寸達到標準。而在進行復雜鋁合金零件加工時，加工人員采用冷卻液和鏜床進行粗加工，不會出現切削熱量影響加工精準度的現象。此外，對于特殊的較大壁厚度的鋁合金零件，多采用低溫熱處的方法進行處理。熱處理即將零件進行切削，使組織結構的精度發生變化，通過切削的作用，零件內有了應力值較大的殘余應力。故運用低溫退火方式處理零件變形，釋放材料殘余應力。

2.3注重精加工成型過程

機械加工人要使用精加工方法，達到加工零件精準尺寸和粗糙度符合設備的標準。在加工同時還應當注意融合鋁合金材料的特性，選用設備零件精準度高的加工辦法。在一般情況下，加工人員以數顯銃床、鏜床和加工中心為主要方法運用。在進行精加工時，要挑選切削速度不慢的設備彌補加工余量不足的鋁合金材料。同時還應當注意選擇粗刀桿的刀具，保證達到刀具的剛度要求，彌補切削中振動影響機械加工精度的問題。機械加工人員進行工件裝夾的時候，不能出現縮減裝夾次數過多的情況，最好能夠一步到位定位成型，使得夾緊力降低，從而彌補人為因素帶來的誤差問題。

刃前產生高度的溫度，切削雖然能夠消散大量熱量，但是由于鋁合金熔點太低，會造成刃前區出現半融化情況，所以機械加工人員在切削過程中應當注意切削速度。切削速度不能過快，避免造成切削熱量過大，熱量不能及時消除的情況。機械加工人員可以使用有良好的潤滑性、冷卻性能好、粘稠度不高的切削液進行機械加工，避免出現加工零件在大量高溫的影響，使得加工零件強度降低，鋁合金零件出現凹凸現象。而好的潤滑性、冷卻性能好、粘稠度不高的切削液能降低切削熱量，也能夠使刀具潤滑，還能夠使零件變形問題得到大范圍的解決。

2.4合理選擇夾緊方法

鋁合金薄壁零件有著剛度不足的缺陷，雖然已經銃平零件定位基準面，如果遇到施工過程中施加力度過大的情況，鋁合金薄壁零件就會出現裝夾變形的情況。

機械加工人員不想在機械加工后發生波兩面和鼓型面的機械零件，想要使得鋁合金薄壁零件達到符合機械設備的標準，就必須在加工機械零件前，設置安裝專用支撐。一般情況下，專用支撐由調節螺桿和地板構成。機械架構人員可以利用高度調節螺桿，通過支撐力彌補鋁合金薄壁零件的剛度不足問題。機械加工人員在進行機械加工的過程中，必須夾緊零件，堆成分布壓板，以螺桿作為中心，保持作用點相同的夾緊力。如果出現夾緊力作用點分布不平衡，鋁合金薄壁零件就會出現變形情況，加工零件預期數值和各個參數也會出現偏差，最終導致鋁合金薄壁零件無法投入設備中進行正常使用。

3.結束語

鋁合金薄壁零件的機械加工并不簡單，在加工過程中常出現加工零件變形，這一現象的發生是由于多方面因素引起的。作為鋁合金薄壁零件的加工，加工人員應當擁有熟練的專業知識和技能，提升自身的機械水平，保證機械加工質量，使得加工零件達到匹配機械設備的標準，能夠正常運行機械設備。

【參考文獻】

［1］許小娟.基于鋁合金薄壁零件的機械加工工藝分析［J］.科技展望，2016，08:53-54.

［2］回寶琦，何海洋.關于鋁合金薄壁零件機械加工環節的分析［J］.科技創新與應用，2013，26:103.

隨著我國機械生產加工行業的不斷發展成熟，對鋁合金薄壁零件的加工質量與效率提出了更高的標準和要求。本文主要針對鋁合金薄壁零件機械加工的難點，提出了一些提升鋁合金薄壁零件機械加工工藝水平的建議。