一種輕量化薄壁盒體的加工工藝設(shè)計(jì)概述

黃宏

摘 要 本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐闡述了一種高散熱、輕量化要求的薄壁盒體的機(jī)加工工藝，著重介紹了深孔鉆工藝、電子束焊工藝及技術(shù)。

關(guān)鍵詞 薄壁盒體;深孔鉆;電子束焊

引言

某組件散熱要求高，該盒體精度高、壁薄，它的生產(chǎn)就成了產(chǎn)品研制的重點(diǎn)之一，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定了以下工藝方案。

1盒體簡(jiǎn)介

某組件需要液冷，冷卻水道直徑?6，零件外形尺寸341×244×59，孔深與孔徑之比大于50，加工擬采用深孔鉆工藝方法;盒體具有減重要求，設(shè)計(jì)有減重內(nèi)腔，為保證電子元器件安裝，需將減重部分內(nèi)腔焊上蓋板;另冷卻水道外側(cè)有堵頭與盒體焊接成型，焊接需控制變形量小，擬采用電子束焊[1]。

1.1 零件結(jié)構(gòu)工藝性

（1）精度高：尺寸精度為±0.02、±0.05、，表面粗糙度：1.6，形位公差：垂直度0.05，平行度0.05;

（2）形狀復(fù)雜：臺(tái)階多、孔多且內(nèi)腔四周內(nèi)凹;

（3）壁薄：側(cè)壁為1.5mm，內(nèi)腔部分離水道1.5mm;

（4）零件內(nèi)腔有四處2mm肋板，未與側(cè)壁相連，剛性較差。

（5）剛性較差、無(wú)可靠基準(zhǔn)、易變形。

2工藝流程設(shè)計(jì)

3工藝措施

3.1 數(shù)控加工

薄壁高精度盒體的工藝關(guān)鍵在控制零件變形。零件變形的主要是由于殘余應(yīng)力、切削力和切削應(yīng)力，為了減小變形，保證圖紙要求，在工藝設(shè)計(jì)中采取以下措施：

（1）由于毛坯料較厚，備料時(shí)采用打排孔方式下料。

（2）采用粗、精加工分離的工藝流程，粗、精加工均采用少切深、大進(jìn)給的方式進(jìn)行。

（3）粗加工后，精加工前增加低溫去應(yīng)力退火的熱處理工序，充分釋放切削應(yīng)力與殘余應(yīng)力，以減小變形。

（4）選擇合理的切削參數(shù)

（5）采取合理的裝夾方式，壓緊力要適當(dāng)，避免零件產(chǎn)生壓痕及變形，保證零件表面粗糙度。

（6）零件要求較高，側(cè)面孔距公差±0.02，可采用五軸聯(lián)動(dòng)、臥式加工中心加工[2]。

3.2 深孔鉆工藝

深孔鉆床是一種高精度、高效率、高自動(dòng)化的深孔加工專(zhuān)業(yè)機(jī)床，依靠先進(jìn)的孔加工技術(shù)，通過(guò)一次連續(xù)的鉆削即可達(dá)到一般需要鉆、擴(kuò)、鉸工序才能達(dá)到的加工精度與表面粗糙度。

（1）深孔鉆加工的要點(diǎn)

①深孔鉆加工無(wú)法查看具體切削情況，只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷排屑及磨損情況。②深孔鉆加工散熱困難。③深孔鉆加工排屑困難。由于孔深，切屑經(jīng)過(guò)的路線長(zhǎng)，容易發(fā)生堵塞，造成鉆頭崩刀。因此，切屑的長(zhǎng)短和形狀要加以控制，并要進(jìn)行強(qiáng)制性排屑。④深孔鉆加工時(shí)易偏斜。

（2）深孔鉆加工采取的措施

①采用內(nèi)冷外排屑方式。②鉆孔前先預(yù)鉆一個(gè)淺孔，可起到導(dǎo)向作用。③合理選擇切削用量。④為保證排屑、冷卻效果，切削液應(yīng)保持壓力和流量。

3.3 電子束焊工藝

電子束焊是利用會(huì)聚的高速電子流轟擊工件接縫處所產(chǎn)生的熱能，使金屬熔合的一種焊接方法。通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電子束可做快速而精確的控制。

（1）電子束焊的優(yōu)點(diǎn)

電子束穿透能力強(qiáng)，焊縫深寬比大;焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接變形小;焊縫純度高，接頭質(zhì)量好;再現(xiàn)性好，工藝適應(yīng)性強(qiáng);可焊材料多。

（2）電子束焊接要點(diǎn)

①為防止釘尖缺陷的產(chǎn)生，電子束焊時(shí)要加襯墊。②為防止焊縫隙表面的金屬外流，外側(cè)還需加擋圈，待焊接結(jié)束后去除。③待焊工件的接縫區(qū)應(yīng)精確加工并采用專(zhuān)用夾具裝配和固定，焊接時(shí)工件固定，焊槍運(yùn)動(dòng)。④焊縫表面的清理。⑤焊接前堵頭、蓋板以及臺(tái)階腔加工要準(zhǔn)確，裝配要求嚴(yán)格。零件公差：蓋板 、堵頭 、臺(tái)階框 ，Ra3.2。⑥盒體要求導(dǎo)電氧化，電子束焊后不得影響整體導(dǎo)電氧化。⑦特別注意：電子束焊時(shí)，接觸處銳邊不得倒角[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

以具有高散熱、輕量化要求的薄壁盒體加工為背景，分析了影響復(fù)雜薄壁件變形的因素及解決辦法，介紹了整個(gè)加工過(guò)程中所應(yīng)用的加工技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了該類(lèi)零件高效率、高精密、高可靠性的加工，可以為以后此類(lèi)零件的加工提供借鑒及參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳曉蘇，周智敏.薄壁矩形深腔體零件的數(shù)控加工工藝研究[J].機(jī)械工程師，2007，（1）：128-130.

[2] 王力強(qiáng)，方沂，賀瓊義，等.鋁合金薄壁盒體高速加工工藝研究[J].模具工業(yè)，2006，32（6）：61-64.

[3] 徐洪海.數(shù)控加工工藝[M].北京：化學(xué)工藝出版社，2004：39.