對鋁合金薄壁復雜筒形件精密加工工藝的探討

摘 要：本文首先闡述了鋁合金薄壁復雜筒形件加工中的變形問題，然后從工藝路線安排、定位裝夾方式、改良加工方式、消除工件的殘余應力這幾方面分析了加強鋁合金薄壁復雜筒形件精密加工工藝的措施，希望對相關加工人員帶來一定的啟示，提高加工水平。

關鍵詞：筒形件;鋁合金薄壁;加工工藝

0 引言

鋁合金薄壁件常應用在汽車、運載工具等產品之中，其中有一些形狀比較復雜的鋁合金薄壁筒形件需要進行精密加工之后，才能符合應用的標準。但是這類復雜筒形件在加工過程中經常會出現變形的問題，從而影響尺寸的精確度，為后續的應用帶來一定的困難，所以如何提高加工工藝則成為加工人員主要關注的問題，下面本文就來探討一下這部分問題。

1 鋁合金薄壁復雜筒形件加工中的變形問題

鋁合金薄壁復雜筒形件并不是一個簡單的圓筒體，其之所以稱為復雜筒形件也是因為這類零件中存在一些對稱或非對稱的支座、筋等結構。在對這類筒形件進行加工的時候，對其厚壁內外徑、孔以及支座等是有較為準確的尺寸規定的，如果尺寸不達標，那么就屬于不合格的產品，無法應用在相關設備之中。在一些復雜鋁合金薄壁筒形件的加工過程中，最容易出現的就是變形問題，因為這類筒形件結構復雜，一些徑向或斜向的孔在加工會受到切削力和裝夾力等因素的影響，并且還存在不均勻的加工應力，使得內部殘余應力釋放出來，從而使復雜筒形件出現變形問題[1]。尤其是在加工過支座與筋之后，筒形件的變形量就會逐步提高，更容易降低最終的合格率。

2 加強鋁合金薄壁復雜筒形件精密加工工藝的措施

針對以上的問題，加工人員都要提高加工的工藝，從而減小鋁合金薄壁復雜筒形件的變形程度，筆者通過研究調查，發現有以下幾項措施可以達到減少筒形件的變形程度，下面就來具體分析一下。

2.1 優化工藝設計

首先加工人員就要對整個工藝過程進行優化，可以進行三個階段的加工，首先可以使用國外進口的高質量設備例如DMU80P 五州聯動設備對鋁合金薄壁件的外圓、內孔和支座等尺寸進行加工，這樣就可以提高尺寸的精確度。第二階段要進行半精加工，可以進行時效處理，從而降低內應力，減少變形的幾率。最后在進行切削加工時，一定要用冷卻液潤滑筒形件，然后再合理的使用專用夾具進行的切削，從而保證每批量生產的零件達到統一的精準效果。

2.1.1 工藝路線安排

在具體進行工藝設計的時候，一定要先科學的安排工藝路線，以某一復雜筒形件加工為例，該筒形件壁厚2mm，尺寸是φ200mm×500mm，筒形件內外圓上均有螺紋，而在進行筒形件的加工時，可以按照一次粗車、兩次半精車、兩次精車這一順序進行加工，每道工序完成之后都要將零件放置一陣子，在進行之后的處理。還要注意粗銑小頭錐度段內孔中的橫隔位置，從而釋放內應力，降低后續加工過程中的變形機率。此后可以進行切除工序，因為零件內部有較多臺階，不容易進行尺寸測量，所以可以使用數控車床進行內形加工，用固定程序去控制加工位置，在分段加工時，可以選擇特殊挖刀與加長刀桿配合使用。該筒形件的形微公差要求是內孔尺寸的中心軸線同軸度為φ0.05mm，對外螺紋的為φ0.06mm，為了達到要求，具體也可以同時進行內外孔的加工，從而增強產品銜接性。

2.1.2 定位裝夾方式

為了降低鋁合金薄壁復雜筒形件加工的變形程度，還可以選取合適的定位裝夾方式進行加工。例如，在進行精車加工時，可以結合產品結構的凸臺軸向壓緊，從而避免夾裝變形。在定位之前可以先在端面中挖一臺階，從而提高定位可靠性。在切削時也要科學分配切削余量，定好角度，這樣就可以減少熱量產生，降低熱變形的機率。

2.2 改良加工方式

在鋁合金薄壁復雜筒形件加工時，中間軸度的要求是較難達成的，其實加工人員可以采用心脹簧夾緊結構或雙向脹簧夾緊結構去改良加工方式，從而滿足中心軸度的要求[2]。以定心脹簧夾緊結構為例，加工人員可以利用零件內孔的花瓣狀橫向筋槽的優勢，將一個錐度定心的結構嵌入夾具內孔花瓣槽中，這樣就可以使切削扭矩達到最大程度的平衡，即可以降低脹緊力，又便于車削操作，從而改善因裝夾力而引發的復雜筒形件變形問題。使用這種定心脹簧夾緊結構進行定位也可以使精車內孔與外圓軸線重合，從而達成同軸度的標準，減小誤差，提高生產的精確度。

2.3 消除工件的殘余應力

在鋁合金薄壁復雜筒形件加工的過程中，殘余應力是值得注意的一個問題，為了提高加工精度，應該盡量消除殘余應力。這方面可以通過時效處理工序進行處理，這需要工作人員在切削筒形件的時候，至少進行一次時效處理。傳統實效處理通常是使用熱處理的方式，這就是通過人工進行溫度、時間的控制，一旦失效溫度較低，就不會有效的消除應力，如果溫度過高，那么就會影響材料的強度。隨著時代的進步，實效處理的技術水平也在不斷的提升，加工人員可以使用振動時效的方式帶入人工進行時效處理，這樣比人工時效處理更加方便科學，可有效的消除殘余應力，為零件加工消除材料的不利因素，進一步提升加工的合格率。

3 結束語

綜上所述，為了提高鋁合金薄壁復雜筒形件加工中的變形問題，相關工作人員都一定要優化加工工藝、選擇合適的刀具，最大程度地減小零件的殘余應力和裝夾力等，減小零件變形程度，從而提高零件尺寸的精確度，提高產品的合格率，為相關產品的應用提供保障。

參考文獻：

[1]劉澤，張星等.“肚大口小”筒形件的縮口擠壓成形工藝研究[J].熱加工工藝，2018，47（07）：115-120.

[2]許培炎，賈虎生等.帶內筋鋁合金筒形件的成形技術探討[J].飛航導彈，2015（03）：81-83.

作者簡介：廖妍（1991-），女，陜西渭南人，本科，工程師，研究方向：鋁合金精密加工。