鋁型材零件設(shè)計(jì)與加工工藝探析

陳偉

摘 要：鋁型材是工業(yè)建設(shè)及開發(fā)過程中重要的合金材料，隨著鋁型材行業(yè)的不斷發(fā)展，對其零件的材質(zhì)、性能以及尺寸等都有著嚴(yán)格的要求，這就需要鋁型材行業(yè)相關(guān)人員積極加強(qiáng)零件設(shè)計(jì)工作，并掌握合理的加工工藝，促進(jìn)鋁型材零件實(shí)際質(zhì)量的提升。本文就鋁型材零件設(shè)計(jì)及加工工藝進(jìn)行簡要分析，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：鋁型材；零件設(shè)計(jì)與加工；工藝

鋁型材是一種現(xiàn)代化的合金材料，主要以鋁作為其主要成分，在將鋁棒進(jìn)行熱熔后，進(jìn)行規(guī)范的擠壓操作，從而促進(jìn)多元化的截面形狀的鋁材料的形成。在鋁型材零件實(shí)際加工過程中，由于其中添加的合金的比例存在一定差異，因此其生產(chǎn)出的鋁型材的機(jī)械性能差別較大，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的建筑門窗、室內(nèi)外裝修以及建筑結(jié)構(gòu)用鋁型材等不同領(lǐng)域內(nèi)得到比較廣發(fā)的應(yīng)用。

1 鋁型材零件設(shè)計(jì)工藝分析

鋁型材零件因其自身輕巧耐用、抗腐蝕性良好且加工性能優(yōu)越等特點(diǎn)，在工程領(lǐng)域內(nèi)得到比較廣泛的應(yīng)用，那么在鋁型材零件設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際要求以及產(chǎn)品特點(diǎn)來對零件的使用材料進(jìn)行合理選取，通常情況下，6063鋁合金是比較常用的鋁合金型材材料，其與其他牌號(hào)的鋁合金相比，更具機(jī)械加工性能，在淬火過程中的敏感性較低，其表面楊化著色性能較好。在對鋁型材的加工尺寸精度進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合《鋁及鋁合金擠壓成型尺寸偏差》中關(guān)于鋁型材高精度等相關(guān)要求，來對鋁型材進(jìn)行科學(xué)化設(shè)計(jì)。在鋁型材斷面圖的設(shè)計(jì)過程中，明確型材代號(hào)、圖形、材料以及橫斷面面積等內(nèi)容，并在技術(shù)要求中標(biāo)注好型材尺寸公差的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，其確保鋁型材設(shè)計(jì)的合理性，從而為鋁型材零件設(shè)計(jì)及加工工序的順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)對鋁型材帶來進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)注，其主要通過9個(gè)字母來進(jìn)行表示，排列規(guī)則如圖1所示：

相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意的是，在對鋁合金型材進(jìn)行標(biāo)記的過程中，應(yīng)當(dāng)對材料牌號(hào)，熱處理狀態(tài)、型材代號(hào)以及型材執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)等進(jìn)行完整的標(biāo)記，在圖紙文檔內(nèi)，直接選用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊內(nèi)所列舉的鋁型材進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以免去另行繪制鋁型材的截面圖紙的程序，直接對加工零件圖進(jìn)行繪制即可。若需要設(shè)計(jì)人員另行設(shè)計(jì)新型型材截面，則需要設(shè)計(jì)人員對型材截面和最終零件的詳細(xì)圖紙進(jìn)行分別繪制，并確保鋁型材零件圖分別出現(xiàn)。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意的是，新設(shè)計(jì)的型材截面圖紙?jiān)跉w檔的過程中，應(yīng)當(dāng)在圖紙的技術(shù)要求內(nèi)對型材的開模廠家進(jìn)行標(biāo)注，從而為鋁型材零件的后續(xù)加工提供可靠的基礎(chǔ)。

銑夾具的結(jié)構(gòu)形式如圖2示。夾具的設(shè)計(jì)解決了以下三個(gè)問題。

定位合理。利用鉆模制出的工件上的孔作工藝孔，型材銑夾具選擇型材的內(nèi)側(cè)面作為工藝基準(zhǔn)，用插銷與夾具相應(yīng)孔銷接，調(diào)正位置后，以夾具長向端面定位，配以虎鉗夾緊，這樣加工定位就解決了工件在端部斜邊加工后基準(zhǔn)喪失而造成無法定位的難題。

裝夾可靠方便。夾具尺寸按虎鉗高度和型材尺寸綜合確定，直接用虎鉗裝夾，無需增加墊鐵、墊塊。

隨用性強(qiáng)。一副銑夾具利用其相應(yīng)的定位銷孔，可順利加工全部型材機(jī)箱零件的四個(gè)45°斜邊。

2 鋁型材零件加工工藝

在實(shí)際加工過程中，用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的鋁型材，結(jié)合鋁型材產(chǎn)品斷面設(shè)計(jì)制造出標(biāo)準(zhǔn)的模具，通過擠壓機(jī)將加熱好的圓鑄棒從模具內(nèi)擠出成型，待擠壓冷卻后，結(jié)合工程實(shí)際需要將鋁型材進(jìn)行精準(zhǔn)的鋸切。相關(guān)加工人員應(yīng)當(dāng)注意的是，鋁棒的加熱溫度應(yīng)當(dāng)控制在570℃，在此種情況下開始擠壓，能夠有效的對模孔溫度進(jìn)行控制，并確保突破壓力在2156N/cm2范圍內(nèi)，并對擠壓速度進(jìn)行合理化控制，確保鋁型材出模后能夠在1分鐘以內(nèi)冷卻至250℃胰腺癌，以保證鋁型材的質(zhì)量。

經(jīng)過修模后所擠出的鋁型材產(chǎn)品，其壁厚應(yīng)當(dāng)滿足產(chǎn)品的實(shí)際需求，并將其最薄處厚度控制在0.7mm左右，以確保鋁型材擠壓成型，為了有效的避免鋁型材出現(xiàn)變形，在擠壓成型后，應(yīng)當(dāng)適時(shí)進(jìn)行人工時(shí)效處理，將鋁型材加熱至180℃左右，并保持此種溫度條件在2小時(shí)左右，促使鋁型材力學(xué)性能的提升，并減輕鋁型材的應(yīng)力腐蝕，從而切實(shí)提高鋁型材產(chǎn)品性能。在實(shí)際加工過程中，相關(guān)加工人員應(yīng)當(dāng)對鋁型材的零件的材料進(jìn)行合理化分析，由于其中含有一定量的有色金屬，那么在在實(shí)際加工過程中不能夠以磨削來進(jìn)行加工，以免對鋁型材產(chǎn)品的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

該零件內(nèi)面有多個(gè)臺(tái)階，不能直接裝夾在工作臺(tái)上，需要設(shè)計(jì)制作銑削工裝，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過分析比較，最終選擇了比較簡單適用的方案：設(shè)計(jì)制作一定位支撐塊，并利用T型定位塊將其固定在銑床工作臺(tái)上；工件按圖示方法定位放置，并使用通用壓板壓緊。經(jīng)銑削加工后檢驗(yàn)，該零件薄壁處尺寸0.5mm、形位精度和表而精度均符合設(shè)計(jì)要求，組裝到產(chǎn)品上滿足產(chǎn)品性能要求。工裝簡圖如圖3所示。

鋁型材機(jī)箱的機(jī)加工工藝和裝配工藝方法由鉗工劃線加工鋁型材零件上各孔，改為鉆模加工這些孔；由鉗工裝配時(shí)按鋁型材上的孔配鉆三角連接件上孔，改為在零件加工時(shí)鉆模加工這些孔；以往銑工銑四個(gè)45°角時(shí)，需先旋轉(zhuǎn)鉗口45°角，由于無測量基準(zhǔn)，這樣加工的45°角度不一致，長度也無法準(zhǔn)確測量，加工質(zhì)量依賴于工人的技術(shù)操作水平。現(xiàn)在改為利用銑夾具并以鋁型材上的工藝孔定位加工，可保證實(shí)際長度尺寸和45°角度準(zhǔn)確一致，其加工質(zhì)量靠夾具保證，不依賴工人技術(shù)操作水平，改進(jìn)后的立柱機(jī)加工工藝見表1。

結(jié)束語

就總體情況來看，現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，工業(yè)對支柱性原材料的鋁材需求日益增長，鋁型材加工業(yè)始終保持著持續(xù)快速發(fā)展的態(tài)勢，經(jīng)濟(jì)效益快速增長，并且節(jié)能減排的實(shí)際效果比較顯著，鋁型材加工業(yè)的綜合實(shí)力不斷提升，能夠在社會(huì)激烈的市場競爭中謀取一席之地。■

參考文獻(xiàn)

[1]吳明清.某鋁材零件加工刀具的設(shè)計(jì)[J].金屬加工：冷加工，2013.

[2]閆建華.鋁型材零件設(shè)計(jì)加工工藝研究[J].科技研究，2014.

[3]付志春.6063鋁型材框成型工藝與加工工藝設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造，2013.