防止鋁合金工件變形的工藝方法

蘇金盼

摘要：目前，鋁合金材料大量應用于航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中。對于鋁合金工件加工工藝的研究內容，大部分是如何控制鋁合金變形，從而進一步提高產品精度。

關鍵詞：鋁合金;工件變形;工藝

1 鋁合金工件的常規加工方法

（1）落料加工又稱套料加工，即用類似銑槽的方法讓工件從毛坯上脫落下來，一般底面留量0.10～0.15m m。該加工方法常用于外形、內腔及內孔有較大的材料去除量時，可避免大余量開粗造成的因熱量及內應力集中而導致的工件最終變形。

落料加工對于防止鋁件的變形具有重要的作用，特別是配合吸盤，可以解決一大類薄壁件變形及裝夾問題，非常適用于板類零件的加工。落料加工如圖1所示。

（2）真空吸盤法工件的定位面吸附在吸盤上，配合壓板對工件進行加工。吸盤裝夾，配合落料加工方法，只要產品中有可以吸附的面，即使是斜面、曲面也適用。運用吸盤和落料加工，可以完成各種板類薄壁件的加工，即使板厚只有0.5mm，也可以加工。

（3）設計加強筋和工藝料頭若產品結構強度不足以支持后序精加工，則需在開粗時留下加強筋，從而保證精加工前的裝夾強度，且去除加強筋時也不會產生多余的熱量及應力。采用該方法的工件外形尺寸不宜過大。工藝實施方法如下：（1）根據產品正反面結構分析，工件反面加工內容較少，適合作定位面。（2）定位面補面，便于后序吸盤裝夾。（3）產品較薄，易變形，正面設計加強筋，可同時避免產品粗加工變形、定位面精加工變形。（4）定位面精加工完成后，通過專用吸盤工裝裝夾，完成產品正面精加工。

2 時效處理

（1）間接時效處理即將粗加工單獨作為一道工序替代時效處理。工件在機床上加工，粗加工完成后取下工件，然后再進行精加工，中間可以不用間隔時間（如果是批量生產產品，統一開粗后再進行精加工即可，中間不用間隔時效時間）。注意：工件需進行完全開粗，整體開粗后單邊留余量0.5mm，再進行精加工。

毛坯的開粗過程就是一次間接的時效處理，而工件的二次松開與夾緊過程就是應力的間接釋放過程。該方法適用于大部分精密結構件、航空結構件的加工。

（2）時效處理（1）人工時效：對于鋁合金工件來說，大部分方法就是開粗后放置24～48h。主要針對大型零件和薄壁零件，過程較慢。（2）熱處理時效：相對于人工時效過程更快捷，較多應用于結構復雜的大余量開粗的封閉性零件。

兩種方法在鋁合金工件的加工上都在沿用，較多應用于去除余量大、精度要求高的產品，目的就是去除內應力，獲得穩定的組織。若產品在結構上屬于動力零件，則多數要求做時效處理：首先，時效處理能有效地消除內應力，保證后續加工的尺寸穩定性;其次，在去除內應力的同時，可以獲得穩定的組織，以免運動過程中持續產生的熱量使原本合格的產品再次產生變形。

3 防止鋁合金產品基準面變形的方法

在加工中，經常會遇到精加工前基準面已經變形，無法作為精加工基準的情況，又因為鋁合金工件的變形為彈性變形，所以無論是壓還是夾，松開之后均存在回彈現象，造成精加工后尺寸變形、超差。

鋁合金產品基準面防止變形的方法總結如下。

1）若工件只能用銑的方法，則一定要在工件主體強度足夠高的前提下加工基準面，這樣精銑的基準面才會平。

2）若工件只能用銑的方法，且工件較單薄，則同樣需要在先保證一個基準面較平的情況下，多重復幾次，即多翻幾次面，才可有效地消除變形量。不過此方法最終獲得的面依然會有一定的變形。

3）在工件自身結構允許的情況下，車也是很好的方法，而且車的面比銑的平。因為在車削過程中幾乎不產生熱量，所以在粗加工后可以不進行半精加工，而是一次性地把基準面車削到位。筆者曾經加工一個四方形產品的基準面，在銑削時總是出現變形，即使刀具的進給速度很慢，但是由于刀具與工件是面接觸，所以不可避免地會產生熱量及應力。最后改用單動卡盤夾持四方形工件，車出了合格的基準面。車削終究是刀尖點接觸，不會出現大面積的熱量及應力集中。舉例如下。

4 鉗工校形

鉗工校形大部分針對的是板類零件，非常考驗鉗工的技能和經驗。且鉗工校形終究是機械校形，畢竟可以校形的產品至少需要一個好的機體作為前提。此外，筆者認為校形的大部分產品本身價值不會太高。鉗工校形一般分為粗加工校形和精加工后校形。技術好的鉗工對板類產品進行校形，校平精度在0.1mm左右。

5 結束語

防止鋁合金工件變形的工藝方法很多，轉變思路尤為重要。在實際加工中要抓住零件結構和材料特征去尋找突破點，采用合理的裝夾方式和切削路線，通過時效處理消除應力變形，用簡單的方法去解決復雜的問題。

專家點評

文章的亮點是工藝思路的轉變，在防止鋁合金工件加工變形方面別出心裁，用簡單的方法去解決復雜的問題。在常規加工方法的基礎上，抓住鋁合金材料特性實現技術突破，將粗加工單獨作為一道工序替代時效處理，通過工裝設計減少裝夾變形，采用余量切削消除塑性變形，困難迎刃而解。

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