能看正能量的短视频app精密：解決薄壁鋁合金殼體零件加工的振顫、變（biàn）形問題

編者按
結合具體加工實例介紹了一種薄壁鋁合金（jīn）殼（ké）體（tǐ）加工方案，通過合理的工藝安排，特（tè）殊工（gōng）裝夾具的設計，完美解決了零件加工過（guò）程中的振顫、變形問題，具有（yǒu）很強的操（cāo）作性和（hé）指導性，同時為類似零件的加工提供了借鑒依據。
1  序言
薄壁鋁合金殼體零件在機械領域（yù）應用非常廣泛，但此類零件（jiàn）結構形狀特殊，在切削加工過程中（zhōng）由於其剛性差、強度（dù）弱，故極易（yì）產生振動和變（biàn）形[1]，很難保證（zhèng）零件的加工質量，因此薄（báo）壁鋁合金（jīn）殼體零件的加工一直是機械加工領域的難（nán）題（tí）。本文以一種腰鼓形薄壁鋁合金殼體加工為例，通過（guò）工藝方案（àn）確定、工（gōng）裝夾具設（shè）計及應用，介紹一種解決異形薄壁殼體類零件的加工方（fāng）法。
2  零件結構分（fèn）析
腰（yāo）鼓（gǔ）形薄壁鋁合金殼體（tǐ）如圖1所示，材質為鋁合金（jīn）2A12，毛坯（pī）為φ500mm×520mm的圓柱實心體，固溶T4狀態，零件結構中間為腰鼓形曲麵，兩端端麵法蘭結構，零件最大外徑480mm，兩端口部分別有φ296mm和φ314mm的止口，端麵上均分布有孔係，中間腰鼓形部位壁厚僅為2mm，零件尺寸要求IT6級精度，外形輪廓度0.1mm，表麵粗糙度值Ra＝1.6μm。分析其加工難點：①毛坯去除量大，容（róng）易（yì）使工件產生應力變形。②工件壁厚僅有2mm，整體（tǐ）結構剛性差、強（qiáng）度弱（ruò），切削過程中極易產生振（zhèn）顫及變形問題。③工件屬於異形結構（gòu），兩（liǎng）端法蘭厚度隻有18mm，且中（zhōng）間部位強（qiáng）度差，在工件的軸向或者徑向上施加夾緊力都會造成零件變形，因（yīn）此如何裝夾是（shì）問題。[2]針（zhēn）對上（shàng）述分析，加工該零件的重點是在工藝方案上必須充分考慮應力（lì）釋放、裝夾方式上避免裝夾變形以及加（jiā）強工件的剛（gāng）性等。
圖（tú）片
a）三維圖
圖片
b）二維圖
圖1　腰鼓（gǔ）形薄壁（bì）鋁合（hé）金殼體
3  加工（gōng）方案確定
3.1製定加工工（gōng）藝方案
  製定的加工工藝方（fāng）案[3]具體如（rú）下。　
1）加工分為粗加工、半精加工和精加工三個（gè）階段。粗加工（gōng）階段在保證殼體有足夠強度（dù）的前提下去除大部分餘量（liàng）；半精加工階段將兩端法蘭以及內形加工基本成形且留有少許餘量，端麵孔係加工完成；精加工分兩步加（jiā）工關鍵部位，第一步加工兩端法蘭以及內形至工藝尺寸，第二步加工全部外形至工藝（yì）尺寸。
2）在粗加工、半精（jīng）加工後精加工之（zhī）前安（ān）排去應力時效處理（lǐ），去除零件加工過程中產（chǎn）生的內應力，減小應力變形，以保證尺寸及幾何精度。
3.2夾具設計
夾（jiá）具設計是（shì）該零件加工的重（chóng）點，為保證零件各項尺寸及幾何要求，加強零件剛性（xìng），該夾具必須同時（shí）具備裝夾、定位以及（jí）支撐作用，設計夾具如圖2所示，該夾具包括筒體（內徑為210mm）、A支撐盤、B支撐盤（pán）、可調支撐（chēng）柱、橡膠保護（hù）帽、開口楔環、壓緊螺母等部件[4,5]。筒體的一端設置夾緊端頭，中間柱麵陣列有交叉設置的螺紋孔，另一端設置有滑動部位及螺紋；A支撐盤內（nèi）止口與筒（tǒng）體夾緊端頭小間隙（xì）配合並用螺釘固定；可調支撐柱上裝鎖緊螺母並一同置於筒體中部柱麵上的螺紋孔內，將橡膠保護帽套入可調支撐柱的另一端（duān）；B支撐盤的內錐孔與開口楔環（huán）的外錐麵配合並同時套入筒體的滑（huá）動（dòng）部位；在A支撐盤（pán）與B支撐盤之（zhī）間形成裝夾零件的工位；壓緊螺母置於筒體（tǐ）的螺紋上並壓緊開口楔環（huán）使其楔入B支撐盤與筒體滑動部位之間，使得B支撐盤與筒（tǒng）體滑（huá）動部位緊密聯接；橡膠保護帽既能起到支（zhī）撐作用，又能起到減振和保（bǎo）護工件表麵的作用。
圖（tú）片
圖2　夾具
1、3—M12螺釘　2—A支撐盤　4—筒體　5—橡膠保護帽　6—可調支撐柱　
7—B支撐盤　8—M6螺釘　9－開口楔環　10－壓緊螺母
4  具體實施方式
1）首先對工件毛坯進行粗加（jiā）工，保證形（xíng）狀與零件相似，各尺（chǐ）寸留（liú）3mm餘量，加工完成後壁厚8mm。
2）進（jìn）行一次時效熱處理，充分釋放工件內應力。
3）半（bàn）精加工兩（liǎng）端法蘭以及內形基（jī）本成形且留有1mm餘量，端麵孔係加工完成。
4）再進行一次時效熱處（chù）理，充分釋放工件內應力。
5）精加工工件的內形和兩（liǎng）端（duān）至工藝尺寸要求，加工完成時工件壁（bì）厚為（wéi）5mm。
6）采用設計好的工裝夾具進行零件的全部（bù）外形加工，先（xiān）將零（líng）件裝在夾具（jù）上，如（rú）圖3所示，將A支撐盤套入筒（tǒng）體，使其內止口與筒體夾緊（jǐn）端頭配合並用M12螺釘固定（夾具左端壓板和工件的聯接見圖4），可調支撐柱上裝鎖緊螺母並置於筒（tǒng）體中部（bù）柱麵上的螺紋孔內，初始狀態先將可調支撐柱全部退回（huí）筒體內腔，確保工件能順利裝入（rù），將橡膠保護帽套入可調支撐柱的另一（yī）端，工件從筒體右端裝入，使其小端法蘭麵止口與A支撐盤上的止口配合，並通過M6螺釘3聯接；從筒體右端裝入B支撐盤，使B支撐盤上的止口與零件大端法蘭止（zhǐ）口配（pèi）合，通過M6螺釘10聯接，裝入（rù）開口楔環，使（shǐ）開口楔環的外錐（zhuī）麵與B支撐盤的內錐孔接觸，裝入壓緊螺母壓緊開口楔環，使得開口楔環楔入B支撐盤與筒體之間（jiān），確保（bǎo）B支撐盤與筒體滑動部位緊密聯接（夾具右端壓板和工件的（de）聯接見（jiàn）圖（tú）5），從筒體內腔調（diào）節（jiē）可調支撐柱（圓（yuán）柱扳手插入可調支撐柱的孔裏按順時針方向擰），從裏到外分層逐個將可調支撐柱調節至橡膠保護帽頂住工件內壁，緊固（gù）力應均勻、可靠，既要保證橡膠保護帽對（duì）工件內壁有支撐（chēng）力，又不能把工件頂變形（如果掌握不好力度，可在調節支撐柱時壓表觀察），可調支撐柱（zhù）調整好後用鎖緊螺（luó）母（mǔ）鎖死。把裝好工件的夾具左端裝（zhuāng）在機床卡盤上，機床尾座頂（dǐng）盤頂（dǐng）住夾具右端，加工零件至最終尺寸。
圖片
圖3　零件裝在夾具上
1—筒體　2—A支撐盤　3、10—M6螺釘　4—M12螺釘　5—工件　6—橡膠保護帽（mào）　
7—可調支撐柱　8—鎖緊螺母　9—B支撐盤　11—開口楔環　12—壓緊螺母（mǔ）
圖（tú）4　夾具左端壓板和（hé）工件的聯接
圖（tú）5　夾具右端（duān）壓（yā）板和工件的聯（lián）接
5  結束語
本文結合具體加工實例介紹了一種薄（báo）壁（bì）鋁合金殼體加（jiā）工方（fāng）案，重點（diǎn）介紹了（le）一種能夠同時實現裝夾（jiá）、定位以及支撐作用的工裝夾具設計方法，完美（měi）解決了零件加工過程（chéng）中的振顫、變（biàn）形問題，此加工方案保證了加工零件的尺寸、形位以及表麵等各項工藝要求，具有很強（qiáng）的操作性和指導性，同時為（wéi）類似零件（jiàn）的加工提供了解決方（fāng）案和加工經驗。
參考文獻：
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本文發表於《金屬加工（冷加工）》2022年第12期第48~50頁，作者：山西平陽重工機械有限責（zé）任公（gōng）司　王永軍，畢（bì）永傑，原標題：《薄壁鋁合金殼體零件加工方法探究》。