王延波 山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院

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關(guān)于鋁合金薄壁零件的機(jī)械加工工藝研究

王延波 山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

鋁合金薄壁零件；機(jī)械加工工藝；優(yōu)化策略

引言

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐不斷加快，各生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)械生產(chǎn)設(shè)備的需求量大幅增加，鋁合金薄壁零件作為機(jī)械設(shè)備中的重要組成部件，對(duì)其加工工藝的要求也越來越高。而由于鋁合金薄壁零件鑄造壁較薄、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大大增加了加工的難度。提升鋁合金薄壁零件機(jī)械加工工藝水平，對(duì)于我國機(jī)械生產(chǎn)加工行業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1.鋁合金薄壁零件的機(jī)械加工中的難點(diǎn)

1.1鋁合金材料特性

因鋁合金材料具備較強(qiáng)的粘附性、可塑性以及韌性，在機(jī)械操作人員對(duì)鋁合金材料進(jìn)行切削加工的過程中，刀刃上非常容易粘連上切屑，從而形成刀瘤。讓切削刀之后的使用受到極大影響，大大降低了加工的效率。

1.2剛性不足

鋁合金薄壁零件的剛性不足，在加工過程中，操作人員施加的力過大，極易導(dǎo)致零件變形。而在切削過程，切削刀會(huì)拉伸、扯斷以及擠壓鋁合金材料表層的晶體顆粒使其發(fā)生位移現(xiàn)象，直接導(dǎo)致鋁合金薄壁零件產(chǎn)生無法恢復(fù)的塑性變形。

1.3熱變形

由于鋁的膨脹系數(shù)（0.0000238）大約是鋼的線膨脹系數(shù)（0.00001）的2.4倍，因而在操作人員進(jìn)行切削加工的過程中產(chǎn)生的大量熱量，會(huì)使得鋁合金薄壁零件發(fā)生熱變形。

1.4硬度不足

在機(jī)械加工過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)械加工人員劃傷加工面的現(xiàn)象，造成零件表面粗糙度不符合設(shè)備要求的問題。而造成這種問題的原因除了操作失誤外，更重要的原因是鋁合金薄壁零件所用材料硬度不足。

1.5薄度過小

部分鋁合金薄壁零件的薄度過小，若機(jī)械加工人員使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工操作，由于薄板本身就具備一定的彈力。在切削過程中與切削力相互作用下，容易使切削面發(fā)生振動(dòng)，機(jī)械加工人員會(huì)很難控制零件的尺寸和厚度，并會(huì)增加零件表面的粗糙程度。

2.提升鋁合金薄壁零件機(jī)械加工工藝水平的策略

2.1分析鋁合金材料特性，優(yōu)化機(jī)械加工基準(zhǔn)選取

機(jī)械加工人員在進(jìn)行零件加工操作前，需對(duì)鋁合金材料的韌性、粘附性、相應(yīng)的塑性以及應(yīng)用環(huán)節(jié)加以分析，從而避免在加工過程中出現(xiàn)零件變形、表面劃傷、刀瘤等現(xiàn)象，提升鋁合金薄壁零件機(jī)械加工的效率與質(zhì)量。同時(shí)機(jī)械加工人員需優(yōu)化加工基準(zhǔn)的選取，應(yīng)盡可能地選取平整度、光潔度較好且面積較大的粗基準(zhǔn)，并對(duì)其進(jìn)行處理，使基準(zhǔn)面更為平整。若發(fā)現(xiàn)粗基準(zhǔn)存在毛刺、飛邊、以及澆冒口材料等凸起部分，需及時(shí)地進(jìn)行清理，在確認(rèn)后期加工過程中能夠進(jìn)行準(zhǔn)確定位后，將粗基準(zhǔn)夾緊。

2.2注重機(jī)械粗加工過程

尺寸和表面粗糙度不精準(zhǔn)的鋁合金零件，難以達(dá)到高要求，所以要求機(jī)械加工人員在進(jìn)行加工的時(shí)候，要對(duì)形狀繁復(fù)的鋁合金零件進(jìn)行加工余量處理。

在加工鋁合金材料時(shí)，鋁合金材料會(huì)進(jìn)行摩擦，從而使鋁合金零件的表面晶粒出現(xiàn)錯(cuò)位變形以及硬化的現(xiàn)象。而產(chǎn)生的熱量在切削中也會(huì)導(dǎo)致變形，使鋁合金零件加工的尺寸之間出現(xiàn)誤差，更有加工鋁合金零件出現(xiàn)變形的狀況。所以，針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，加工人員可以使用銃刨加工方法，可運(yùn)用進(jìn)給量適當(dāng)、切削深淺度以及轉(zhuǎn)速不高的方法進(jìn)行，保證加工的鋁合金零件尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而在進(jìn)行復(fù)雜鋁合金零件加工時(shí)，加工人員采用冷卻液和鏜床進(jìn)行粗加工，不會(huì)出現(xiàn)切削熱量影響加工精準(zhǔn)度的現(xiàn)象。此外，對(duì)于特殊的較大壁厚度的鋁合金零件，多采用低溫?zé)崽幍姆椒ㄟM(jìn)行處理。熱處理即將零件進(jìn)行切削，使組織結(jié)構(gòu)的精度發(fā)生變化，通過切削的作用，零件內(nèi)有了應(yīng)力值較大的殘余應(yīng)力。故運(yùn)用低溫退火方式處理零件變形，釋放材料殘余應(yīng)力。

2.3注重精加工成型過程

機(jī)械加工人要使用精加工方法，達(dá)到加工零件精準(zhǔn)尺寸和粗糙度符合設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。在加工同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意融合鋁合金材料的特性，選用設(shè)備零件精準(zhǔn)度高的加工辦法。在一般情況下，加工人員以數(shù)顯銃床、鏜床和加工中心為主要方法運(yùn)用。在進(jìn)行精加工時(shí)，要挑選切削速度不慢的設(shè)備彌補(bǔ)加工余量不足的鋁合金材料。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意選擇粗刀桿的刀具，保證達(dá)到刀具的剛度要求，彌補(bǔ)切削中振動(dòng)影響機(jī)械加工精度的問題。機(jī)械加工人員進(jìn)行工件裝夾的時(shí)候，不能出現(xiàn)縮減裝夾次數(shù)過多的情況，最好能夠一步到位定位成型，使得夾緊力降低，從而彌補(bǔ)人為因素帶來的誤差問題。

刃前產(chǎn)生高度的溫度，切削雖然能夠消散大量熱量，但是由于鋁合金熔點(diǎn)太低，會(huì)造成刃前區(qū)出現(xiàn)半融化情況，所以機(jī)械加工人員在切削過程中應(yīng)當(dāng)注意切削速度。切削速度不能過快，避免造成切削熱量過大，熱量不能及時(shí)消除的情況。機(jī)械加工人員可以使用有良好的潤滑性、冷卻性能好、粘稠度不高的切削液進(jìn)行機(jī)械加工，避免出現(xiàn)加工零件在大量高溫的影響，使得加工零件強(qiáng)度降低，鋁合金零件出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象。而好的潤滑性、冷卻性能好、粘稠度不高的切削液能降低切削熱量，也能夠使刀具潤滑，還能夠使零件變形問題得到大范圍的解決。

2.4合理選擇夾緊方法

鋁合金薄壁零件有著剛度不足的缺陷，雖然已經(jīng)銃平零件定位基準(zhǔn)面，如果遇到施工過程中施加力度過大的情況，鋁合金薄壁零件就會(huì)出現(xiàn)裝夾變形的情況。

機(jī)械加工人員不想在機(jī)械加工后發(fā)生波兩面和鼓型面的機(jī)械零件，想要使得鋁合金薄壁零件達(dá)到符合機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，就必須在加工機(jī)械零件前，設(shè)置安裝專用支撐。一般情況下，專用支撐由調(diào)節(jié)螺桿和地板構(gòu)成。機(jī)械架構(gòu)人員可以利用高度調(diào)節(jié)螺桿，通過支撐力彌補(bǔ)鋁合金薄壁零件的剛度不足問題。機(jī)械加工人員在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，必須夾緊零件，堆成分布?jí)喊?，以螺桿作為中心，保持作用點(diǎn)相同的夾緊力。如果出現(xiàn)夾緊力作用點(diǎn)分布不平衡，鋁合金薄壁零件就會(huì)出現(xiàn)變形情況，加工零件預(yù)期數(shù)值和各個(gè)參數(shù)也會(huì)出現(xiàn)偏差，最終導(dǎo)致鋁合金薄壁零件無法投入設(shè)備中進(jìn)行正常使用。

3.結(jié)束語

鋁合金薄壁零件的機(jī)械加工并不簡(jiǎn)單，在加工過程中常出現(xiàn)加工零件變形，這一現(xiàn)象的發(fā)生是由于多方面因素引起的。作為鋁合金薄壁零件的加工，加工人員應(yīng)當(dāng)擁有熟練的專業(yè)知識(shí)和技能，提升自身的機(jī)械水平，保證機(jī)械加工質(zhì)量，使得加工零件達(dá)到匹配機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，能夠正常運(yùn)行機(jī)械設(shè)備。

【參考文獻(xiàn)】

［1］許小娟.基于鋁合金薄壁零件的機(jī)械加工工藝分析［J］.科技展望，2016，08:53-54.

［2］回寶琦，何海洋.關(guān)于鋁合金薄壁零件機(jī)械加工環(huán)節(jié)的分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，26:103.

隨著我國機(jī)械生產(chǎn)加工行業(yè)的不斷發(fā)展成熟，對(duì)鋁合金薄壁零件的加工質(zhì)量與效率提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。本文主要針對(duì)鋁合金薄壁零件機(jī)械加工的難點(diǎn)，提出了一些提升鋁合金薄壁零件機(jī)械加工工藝水平的建議。