薄壁铝合金在机械加工中的应用
前言：本站为你精心整理了薄壁铝合金在机械加工中的应用范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。
1零件产生变形的原因
1.1切削力过大引起变形
在机械加工过程中（除特种工艺外），采用刀具与零件接触，通过刀具选用较硬的材质，且较为锋利，对零件进行切削。在整个机加过程中，产生较大切削力，使得零件受到挤压，导致零件变形。
1.2切削热引起零件变形
机械加工过程中由于刀具与工件进行摩擦，必然产生大量的切削热，切削热使得零件表面温度升高，由于零件的热胀冷缩，导致零件在瞬间膨胀，导致形变，然而此类形变并不是完全的弹性形变，因而切削热引起零件变形。
1.3残余应力导致零件变形
在机械加工过程中，由于切削力及切削热等因素共同作用于零件，使得零件内部的应力平衡被打破，导致零件在加工过后必然要回复应力平衡状态而释放残余应力，从而导致零件变形。
1.4其它变形因素
在机械加工规程中，还有一些其它的因素会影响零件变形，例如：零件的装夹方式不合理导致零件变形；加工过程中的温度变化引起的零件变形等等。总之，零件在机加过程中的变形不可避免。
2减小零件变形的方法
针对上述零件变形产生原因，我们可以将已知零件变形的因素进行人为控制，以达到减小变形量的目的。由于零件结构及材质是不允许机加随意改变的，故只能通过减小切削力，减少切削热来控制零件变形。众所周知，切削力F与切削用量三要素的满足如下经验公式：F=Vcx×fy×apz(x<y<z)其中：Vc-切削速度；f-进给；ap-切深x、y、z为系数且z远大于x、y因此，切深ap是影响切削力的重要因素，故减小切削力必然需要减小切深ap。切削力的大小还与所选择的刀具有关，选择大前角，锋利刀片加工最为适宜。同样，切削热T同样满足如下经验公式：T＝Vcx×fy×apz(x>y>z)其中：Vc-切削速度；f-进给；ap-切深x、y、z为系数且x远大于y、z由上公式看出切削速度是决定切削热的主要因素，但是如果切削速度减慢，可能导致积屑瘤的产生，在粗加工时，积屑瘤可为我们所用，然而在精加工时，积屑瘤却成为加工瓶颈。降低切削热所带来的危害除了降低切削速度外还有其它方法，即大流量浇注冷却液。冷却液不但可以带走热量，还可以起到润滑的作用，减少摩擦产生的热量，故可以降低热变形。
总而言之，变形虽不可避免，却可以人为控制，以减小变形。
54G054--第四级低压压气机机匣系大直径薄壁铝合金零件。其最大直径尺寸为Φ1118.108mm，其中壁厚为2.413mm，材质为AMS4312（铝合金）。
3.1加工难点确立
加工此零件的难点就在于该零件加工后的变形。
3.2加工过程中的变形及解决方法
该零件在机械加工工艺方面主要分为三道车工序和一道铣工序。
No.5修基准。修基准的目的是为了解决由于定位面不平而造成的装夹变形。所谓装夹变形即在零件与夹具配合时由于配合平面基准高低不平导致压板压零件时将空点压实，加工过后，零件回弹，造成变形。减小该类变形的常见方法一般有两种，即1、打表压压板，在压压板时表针晃动就用塞尺零件定位面垫平，使得压压板后百分表不再跳动。2、打表压压板，在压压板时发现表针晃动就可以不用压紧，只压实点。经实践证明，每个零件压实三个实点即可确定零件不串动。以上两种方法比较起来建议采用第二种，由于第一种在垫塞尺时比较费时费力，且容易多次返工仍未满足要求，因而失去耐心，导致操作者随意压紧，加工零件，已造成装夹变形。
No.10精车小端轮廓。加工该道工序的难点在于切削路线的选择、刀具选择以及切削参数的选择。在切削路线方面，若选用单面精车到位后再进行另一侧加工的方式很有可能造成切削力变形及残余应力变形。本零件采用两边交替车削留余量的工艺路线，并且在单边留0.50mm余量时松开压板，释放应力后重新采用打表压压板的方式夹紧，使零件近乎处于自由状态下进行精加工。在刀具选择方面，应尽量采用大前角刀具，以减小切削力。在切削参数方面，一般采取小切深，ap一般在0.30mm-0.50mm以减小切削力。在切削过程中，开冷却液不仅可以带走热量，减小热变形，还可以起到良好的润滑润滑作用。
No.15精车大端轮廓。本工序加工难点在于零件找正，由于上工序加工变形，导致该工序找正基准时圆跳动在0.15mm-0.30mm，端跳在0.10mm左右。我们采用对点找正在0.1mm以内，且有超过0.8mm以上的余量下，打表压压板的方式，尽量使零件处于与自由状态相同的状态进行加工。最终保证零件合格。
No.25铣花边及槽。本工序是该零件产生变形最大的工序，且是其它因素影响零件状态最大的工序。首先，铣加工的切削力较大，产生较大变形；其次，铣加工将产生大量的切削热，容易引起热变形；再次，由于铝合金属于塑性材料，容易粘刀，使得表面金属金相组织发生变化，打破金属内部应力平衡，造成变形，且由于粘刀还会造成表面粗糙度不好。按照上面提到的经验公式，我们对加工方式进行调整，改变了传统的加工观念。采用小切深大进给的铣削方式即减小ap增大转数S（Vc）及进给量f，根据经验公式，切削力F得到较大幅度的减小，进而降低零件由于切削力引起的变形。但是，根据切削热经验公式，这种铣削方式将大大增加切削热的产生，容易引起热变形。根据此种情况我们采用大流量冷却液浇注方式进行冷却，这样切削热产生的热量容易被冷却液所带走，大大降低了切削热对零件变形所产生的影响。
通过上述各工序的问题解决，最终得到合格零件，完全使零件变形控制在有效公差范围内，成功交付零件。
4结论
通过对54G054的实际加工，使我们累积了大量的关于大直径薄壁铝合金零件加工经验，有效控制了铝合金零件在加工中的变形给加工带来的困难，从而奠定了加工大直径薄壁铝合金零件的基础，对今后的生产有所帮助。
作者：纪鑫单位：沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司
