铝合金薄壁腔体零件加工工艺研究
铝合金薄壁零件加工技术
铝合金薄壁零件加工技术发布时间：2021-10-12T01:04:57.922Z 来源：《福光技术》2021年15期作者：尹晓华[导读] 还包括刀具参数、机床的刚度和精度以及切削液等，且各因素间存在相互影响机制。
成都四威高科技产业园有限公司四川成都 610097摘要：铝合金薄壁零件具有质量轻、承载性能好、结构紧凑、比强度高等一些优良特性，因而被广泛应用于航空、汽车等行业中。
铝合金薄壁零件加工主要面临以下几个问题（1）铝合金材料熔点较低，在加工中如果出现冷却不及时，容易在刀具上形成积屑瘤，改变刀具几何参数和锋利度，造成加工误差；（2）随着材料的去除，材料内部的残余应力逐步释放出来，加上在切削过程中的加工应力，有可能在加工完成后出现零件变形；（3）薄壁结构零件装夹容易产生变形，应尽量采用低应力的装夹方式。
对此，文章针对铝合金薄壁零件加工中容易变形的特点，仿真分析了两种真空吸具吸附方式下零件变形情况，并计算分析了加工过程中的稳定性，最终在确定的工艺参数下完成零件加工。
关键词：铝合金；薄壁零件；加工技术1铝合金薄壁件加工变形机理及影响因素分析在薄壁零件的切削过程中，导致加工变形产生的因素较多，主要有工件材料特性与结构、残余应力、切削力和切削热、加工路径和工艺参数、装夹条件等。
（1）工件材料特性与结构。
不同材料由于物理特性不同，对加工变形的影响也会不同。
而且，同样材料的不同工件结构产生的最终变形也不同。
铝合金与其他金属相比，弹性模量小，屈强比大，虽然易于切削，但是容易产生回弹变形，加大了薄壁件的变形程度。
（2）残余应力。
残余应力包括初始残余应力和加工残余应力两种。
材料在制备过程中会产生能量，这些能量残留在材料中形成初始残余应力。
对于铝合金预拉伸板材而言，初始残余应力是不同工艺共同作用的结果，能量密度越大，残余应力幅值越大，越容易产生变形。
加工残余应力是在机械加工过程中产生的存在于材料表层的残余应力。
薄壁件在材料去除的过程中引起初始残余应力的释放和重新分布，与加工残余应力一起致使加工变形。
铝合金薄壁深腔的数控加工
铝合金薄壁深腔的数控加工摘要：铝合金零件由于具有壁薄、重量轻、刚度低、结构复杂等特点,在加工制造过程中易发生变形,导致加工成本高、耗时长且难度大,使得零件加工精度难以达到设计要求。
并且由于深腔类薄壁件的型腔较深，加工时刀具的悬伸比大、刀具刚性差，在切削力作用下，刀具及工件侧壁极易产生变形，造成工件壁厚不均、尺寸超差，甚至造成刀具、机床损坏以及零件报废，严重影响加工精度与加工效率。
关键词：铝合金；薄壁深腔；数控加工；前言：目前，大多数企业在对此类零件进行实际加工时仍然采取传统试切的方式、基于经验选择工艺参数以及采用小切削量进行多步切削加工等，在加工完成后对于部分精度超差的零件采用钳工手工校正的方式减小误差。
众所周知，这种方法存在很大弊端，将导致生产成本高、加工工时长，以及加工精度和加工质量不能得到稳定保证等问题。
一、影响零件加工精度的因素在数控车削加工过程中，通常采用刀具对零件进行切削，如果刀尖圆角过大或刀尖磨损严重，以及刀具切削参数不合理等，则在切削过程中会产生过大的切削力，使零件受到局部挤压，从而导致零件变形。
在数控车削加工过程中，由于刀尖与零件表面切削层进行挤压摩擦，零件切削层由弹性变形到塑性变形直至断裂，必然会产生较大的切削热，切削热会使零件表面温度快速升高。
由于零件的热胀冷缩会导致零件局部变形且在切削结束后无法恢复，因此切削热会导致零件变形。
在数控车削加工过程中，如果零件的装夹方式不合理或夹紧力过大，则会使加工部位在释放夹紧力后随零件夹紧部位变形而变形，导致零件变形。
在定位装夹时，由于受到径向的夹紧力，也会出现变形，当完成加工之后，零件恢复其弹性变形，导致出现椭圆变形，造成零件报废。
铝合金产品零件的变形将会影响到零件的使用性能。
在具体的加工过程中，影响零件变形的主要因素为切削力、切削热和夹紧力。
切削过程中，产生的切削力大小直接影响到切削热和夹紧力，切削热引起铝合金材料的热变形;施加在零件上的夹紧力引起薄壁零件的冷变形；从而容易产生切削力下的振动变形。
铝合金复杂薄壁构件高速加工工艺技术研究的开题报告
铝合金复杂薄壁构件高速加工工艺技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着中国制造业的不断发展，高速加工成为了提高制造业生产效率和降低成本的有效手段。
铝合金材料具有高强度、轻重量、耐腐蚀、易加工等优点，在汽车、飞机、航天、船舶等领域得到广泛应用。
对于铝合金薄壁复杂构件的高速加工工艺技术研究，对于推动我国制造业的高质量发展、提高企业的核心竞争力和市场竞争力具有非常重要的意义。
二、研究内容和目标本文将研究铝合金薄壁复杂构件的高速加工工艺技术，包括高速切削、高速钻孔、高速铣削等加工方法及其参数优化，为提高铝合金薄壁复杂构件的质量和生产效率，降低生产成本，提高企业的核心竞争力提供技术支持。
本文的主要目标是：1.研究铝合金材料的力学性能、热物性能等基本特性。
2.研究高速加工工艺，包括高速切削、高速钻孔、高速铣削等加工方法及其参数优化。
3.设计高速加工工艺试验，并进行试验验证。
4.分析加工过程中的刀具磨损、表面质量、加工精度等问题，并提出对应的解决方案。
三、研究方法本文采用实验方法和仿真计算相结合的方法，具体包括以下内容：1.采用有限元软件建立铝合金材料加工仿真模型，模拟铝合金材料加工过程中的变形、应力、温度场等参数。
2.采用试验方法进行高速加工工艺的优化，包括切削速度、进给速度、切削深度等加工参数的优化研究。
3.对不同加工参数进行试验，分析试验结果，得出加工参数优化方案。
四、进度计划本文的进度计划如下：第一周：研究铝合金材料的基本特性，包括力学性能和热物性能。
第二周：研究高速加工工艺，包括高速切削、高速钻孔、高速铣削等加工方法及其参数优化。
第三周：设计高速加工工艺试验，并进行试验验证。
第四周：分析试验结果，得出加工参数优化方案，并针对加工过程中的刀具磨损、表面质量、加工精度等问题提出对应的解决方案。
第五周：完成论文初稿，并进行修改和完善。
薄壁铝壳体加工工艺分析与改善方案
薄壁铝壳体加工工艺分析与改善方案薄壁铝壳体加工工艺分析与改善方案薄壁铝壳体是一种常见的产品，广泛应用于电子设备、汽车零部件等领域。
然而，薄壁铝壳体的加工工艺存在一些问题，例如变形、裂纹、尺寸偏差等。
为了解决这些问题，我们需要进行工艺分析并提出改善方案。
第一步：工艺分析在分析薄壁铝壳体的加工工艺时，我们可以从以下几个方面入手：1. 材料选择：薄壁铝壳体的材料选择非常重要，应选择具有良好塑性和韧性的铝合金材料，以提高产品的变形能力和抗裂性能。
2. 设计优化：在设计薄壁铝壳体时，需要考虑其结构和形状，以减少材料的变形和应力集中。
可以采用增加加强肋、优化壁厚等方式来改善设计。
3. 加工工艺：在加工薄壁铝壳体时，需要控制加工参数，例如切削速度、进给量和切削深度等。
合理的加工参数可以减少加工过程中的热变形和应力集中。
4. 热处理工艺：薄壁铝壳体加工完成后，可以采用热处理工艺来改善材料的性能。
常见的热处理方式包括退火和时效处理，可提高材料的强度和硬度。
第二步：改善方案基于工艺分析的结果，我们可以提出以下改善方案：1. 材料优化：选择具有良好塑性和韧性的铝合金材料，例如Al-Mg或Al-Mg-Si系列。
同时，可以考虑添加微量的合金元素来提高材料的强度和硬度。
2. 设计优化：通过增加加强肋、优化壁厚等方式来改善薄壁铝壳体的结构和形状，以减少变形和应力集中。
3. 加工工艺优化：选择合适的切削工具和切削参数，例如合理的切削速度、进给量和切削深度，以控制加工过程中的热变形和应力集中。
4. 热处理优化：根据材料的要求，合理选择退火或时效处理工艺，以提高材料的性能和稳定性。
综上所述，通过对薄壁铝壳体加工工艺的分析与改善方案，可以有效解决其存在的问题，提高产品的质量和稳定性。
当然，具体的改善方案应根据实际情况进行调整和优化，以实现最佳效果。
减小薄壁铝合金零件加工变形工艺研究
减小薄壁铝合金零件加工变形工艺研究摘要：由于航空航天产品具有轻量化的要求，其零部件普遍采用铝合金材质的薄壁结构。
薄壁结构在制造过程中由于其相对刚度较低、加工工艺性差，在切削力、装夹力、残余应力等因素作用下极易发生变形问题，制造难度极大。
本文以航空产品薄壁腔体零件为例，采用优化工艺路线，设计合理装夹方式，优化切削刀具和刀具路径等工艺控制策略，可以实现该类零件的高效加工，有效减小了加工变形，该方法对同类薄壁腔体零件数控铣削加工具有一定的指导意义和参考价值。
关键词：薄壁零件；加工变形；工艺控制由于减重等因素的需要，薄壁结构零件在航空航天领域的应用越来越广泛，该类零件一般由铝板整体加工而成，材料去除率最高达90%以上。
对于薄壁铝合金零件铣削加工，如何保证和控制加工变形是保证加工质量的关键因素，减小和控制加工变形一直是航空航天企业急需解决的问题。
近年来，有大量学者在薄壁铝合金零件铣削变形的控制方面做了大量的研究，但由于实际加工过程的复杂性，不同的实际问题需要根据零件特点和加工条件进行确定。
在切削加工中零件发生变形会出现诸多质量问题：例如，出现颤纹，表面光度不好，厚度尺寸不符合公差要求，零件报废等等，本文采用优化工艺路线，设计合理装夹方式，优化切削刀具和刀具路径等工艺控制策略，实现了该类薄壁铝合金零件可靠加工。
1.零件的结构特点和加工难点1.1零件的结构特点某产品前盖板（见图1），牌号为3A21，截面尺寸192mm×164mm×15.4mm，腔深13.9mm，腔体底部最薄处为1.5mm，圆角有R1.5、R2。
内腔形状和位置尺寸精度0.1mm，由铝板整体加工而成。
图1 薄壁腔体零件1.2零件加工难点（1）零件为典型的薄壁腔体零件，具有高精度、薄壁、低刚性等特点。
加工中急需解决的主要问题是如何控制和减小变形。
影响和造成工件加工变形的主要因素是切削热和切削力产生的应力、毛坯内的残余应力以及工件装夹产生的应力和变形等。
铝合金复杂薄壁构件高速加工工艺研究的开题报告
铝合金复杂薄壁构件高速加工工艺研究的开题报告一、研究背景随着现代制造技术的不断进步，越来越多的铝合金构件被广泛应用于各个领域，如航空、汽车、电子等。
然而，由于其特殊的材料组织结构以及高强度、轻量化等特点，铝合金材料的加工难度逐渐增大。
目前，传统的铝合金加工方法如数控加工、铣削、钻孔等已难以满足市场上对于精度、效率、质量的要求。
因此，高速加工技术的出现，为解决这一问题提供了新的方法和途径。
高速加工技术采用高速切削工具在高速旋转的同时进行加工，具有较高的加工效率和加工精度，能够大大提高铝合金构件的加工质量和生产效率。
二、研究内容本文主要围绕铝合金复杂薄壁构件的高速加工工艺展开研究，具体包括以下内容：1. 铝合金复杂薄壁构件的特点分析与工艺要求分析，包括材料特性、构件结构等因素的分析以及针对这些特点的加工要求分析。
2. 高速切削工具的选择与刀具路径的设计，根据构件的加工要求，选择合适的高速切削工具，并设计合理的刀具路径，以确保加工的效率和精度。
3. 高速加工参数的优化研究，通过对高速加工参数的优化，包括切削速度、进给速度、工具半径等参数的选择，以及对加工表面质量、切削力、热变形等因素的分析，最终确定合适的加工参数。
4. 高速加工试验与数据分析，通过高速加工试验，对加工效果进行评估，并进行数据分析，寻找高速加工的优势与不足之处，以及未来工艺改进的方向。
三、研究意义与成果该研究的成果将有助于提高铝合金复杂薄壁构件的生产效率和加工质量，具有一定的理论和实践意义。
同时，通过研究高速加工工艺，能够增加工业界对高速加工技术的认识和应用程度，促进制造业的进步与发展。
薄壁铝合金件的加工工艺
2019年 第11期冷加工57CUTTING TOOLS刀 具薄壁铝合金件的加工工艺■■宜宾普什联动科技有限公司 （四川宜宾 644000） 何清贤 彭永辉摘要：在机械加工工艺设计过程中碰到薄壁零件一直是让人头疼的问题，特别是铝合金材料，无法使用传统的夹具或磁性吸附方式固定零件来完成零件的成形加工。
本文通过对某典型薄壁框形零件结构特点的分析，制定了该零件的加工工艺路线，并对专用工装进行了探讨。
我公司是一家综合型机械制造企业，笔者所在的机加事业部专门对外承接机加工订单，车间内拥有各型数控加工中心、立加、卧加及数控镗铣床。
最近公司开发的新产品中，需要加工一批图1所示铝合金薄壁零件压板。
图1 压板零件1.工艺分析该压板件为框形零件，长650m m ，宽480m m ，总厚度14 －0－0.018mm ，最薄处厚度仅5mm ，属于薄壁零件。
内腔沉台及大面上各有一圆孔，长边靠近中线位置有4处半圆形缺口，如图2所示。
该压板设计为铝合金材质， 整体框形。
同时零件与关键重要部件镜片直接接触，表面粗糙度要求较高，对零件的加工工艺提出非常高的要求，不允许表面有任何的划痕、印记等。
关键控制点是厚度尺寸公差0.018mm 和平面度≤0.12mm 。
该压板是薄壁框形零件，考虑到批量较小及不适合开模等问题，最终确定选用厚度为20m m 的铝板直接下料。
该压板零件在加工过程中材料去除率达90%以上，所产生的加工应力会引起非常大的形变。
为保证成品的平面度≤0.12mm 和厚度14 －0－0.018mm ，工艺路线的制定必须考虑到零件的加工变形，需在粗加工后进行人工时效，去除加工应力。
由于铝合金不能采用磨的方式进行加工，为达到图样需要的表面粗糙度值R a ＝1.6μm 、平面度0.12mm 及厚度公差0.018mm ，可以考虑选用小直径铝合金专用刀具，采用小的吃刀量分多刀进行精铣，同时半精铣留余量，先检测平面度及厚度合格再进行精铣到位。
薄壁零件机加工工艺及方法分析
薄壁零件机加工工艺及方法分析发布时间：2021-08-09T15:01:46.983Z 来源：《探索科学》2021年6月作者：吴开军[导读] 在机械加工中，薄壁零件加工精度始终是精密加工领域中一个重要的难题，这主要因为薄壁零件在机加工中容易发生变形，从而导致其尺寸及形位公差不满足零件精加工的要求。
台山市金桥铝型材厂有限公司吴开军 529261摘要：在机械加工中，薄壁零件加工精度始终是精密加工领域中一个重要的难题，这主要因为薄壁零件在机加工中容易发生变形，从而导致其尺寸及形位公差不满足零件精加工的要求。
为有效解决这些问题，本文重点对薄壁零件机加工工艺及方法进行分析，以供参考。
关键词：薄壁零件；机械加工；加工工艺；方法引言在科技进步的作用下，现代加工技术水平不断提升，其中薄壁零件加工技术也逐渐走向成熟，且由于薄壁零件的材质较轻，结构紧凑且节省材料，因此在军事、航天等多个领域广泛应用。
但也正因为薄壁零件的特点，在其机械加工中，加工难度较大，且容易在加工过程中出现变形的问题，从而使得加工精度及零件质量受到影响。
因此有必要深入对薄壁零件加工工艺及方法进行分析，充分考量影响薄壁零件质量的因素，并在此基础上提出有效的改进措施，提升薄壁零件机加工质量与水平。
1、影响薄壁零件质量的因素分析影响薄壁零件质量的因素有许多，主要包括物理因素、力的作用、工艺系统热变形、工艺路线安排等方面。
在影响薄壁零件质量因素中，物理因素主要包括加工原理误差、机床精度、刀具精度、夹具精度及零件本身的内应力；力的作用主要体现在夹紧力和切削力这两个方面；工艺系统热变形主要体现在机床热变形、刀具热变形、零件热变形这三个方面；工艺路线安排则体现在走刀方式、铣削方式这两个方面，主要是对薄壁零件的加工精度产生影响；除了这些因素以外，断刀、机床故障也会影响薄壁零件的质量。
2、薄壁零件机加工工艺及方法从影响薄壁零件质量因素来看，要想确保薄壁零件的质量，就需要对其相关的工艺路线进行合理安排，且需要科学合理设置刀具的参数，对走刀路径进行优化，以此有效控制薄壁零件加工变形的问题，进而提升薄壁零件机加工技术水平。
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铝合金薄壁腔体零件加工工艺研究
作者：周思吉唐昌维
来源：《电子世界》2013年第12期
【摘要】随着电子行业的发展，铝合金薄壁腔体零件应用日益广泛，该类零件具有重量轻、结构紧凑等优点，但该类零件一直存在加工周期长、加工成本高、加工精度难以控制等难点，原因是该类零件加工过程中金属去除量大、刚性低、强度弱，容易产生较大变形，加工后难以保证零件的加工精度和表面质量。
本文从分析该类零件加工变形的原因入手，研究、探讨控制、减小铝合金薄壁腔体零件加工变形的工艺方法。
【关键词】铝合金薄壁腔体零件；铣削加工；加工精度；加工变形
1.引言
影响铝合金薄壁腔体零件的加工精度和表面质量的主要因素是该类零件加工过程中容易变形。
解决铝合金薄壁腔体零件在加工过程中的变形问题，就能提高该类零件铣削加工的工作效率，提高零件的精度和质量，实现产品快速生产。
2.薄壁零件加工变形的原因
分析铝合金薄壁腔体零件的加工过程，该类零件一般由铝合金板整体加工而成，该类零件金属去除量大、刚性低，在加工过程中会因残余应力、装夹力、切削运动三方面因素引起变形。
2.1 残余应力
金属材料在形成过程中，金属晶体的排列不是理想状态的整齐排列，晶体的大小和形状不尽相同，存在原始的残余应力，随着时间缓慢释放，产生一定的形变。
另外，金属切削过程中，切削的塑性变形和刀具与工件间的摩擦热，使已加工的表面和里层温差较大，产生较大的热应力，形成热应力塑性变形。
金属切削过程中产生的变形并不是单一的原因造成的，往往是几种原因组合作用的结构，而且这种组合作用在加工过程中不是一成不变的，随着加工进行的不断变化，究竟哪一种原因对变形的影响最大，很难进行判断，只能从引起变形的原因入手，采取相应的工艺方法，尽量减小加工变形。
2.2 装夹力
由于铝合金薄壁腔体零件的壁比较薄，无论采用台虎钳装夹还是卡盘装夹，都会产生横向或径向的装夹力，不可避免会产生装夹变形。
装夹变形程度跟装夹力的大小有关，装夹力如果
很大，就会形成不可恢复的塑性变形；如果较小，就会形成弹性变形，弹性变形会在零件卸载后恢复，但切削加工是在弹性变形没有恢复的时候进行的，单一弹性变形的恢复会为加工后的零件带来新的变形。
2.3 切削运动
切削过程是刀具和工件相互作用的过程，该过程使刀具从工件上去除部分材料。
切削运动使材料的晶体颗粒间产生挤压、拉伸、拉断等现象，这些现象会使晶体的原子间产生位移，形成不可恢复的塑性变形。
3.控制、减小铝合金薄壁腔体零件加工变形的工艺方法
分析铝合金薄壁腔体零件在加工过程中变形的原因，结合日常加工生产经验，我们从工艺流程、热处理、装夹方式和切削加工四个方面着手，对控制、减小铝合金薄壁腔体零件加工变形进行研究和探讨。
3.1 优化工艺流程
工艺流程可以将粗、精加工分开，粗加工完成后，对零件进行热处理，将零件的切削应力和残余应力充分释放，再进行精加工，零件的加工质量会得到很大程度的提高，实行粗、精加工分开有以下几方面优点：
（1）减小残余应力对加工变形的影响。
粗加工完成后，可以采用热处理将零件粗加工产生的应力去除，减小应力对精加工质量的影响。
（2）提高加工精度和表面质量。
粗、精加工分开，精加工只是加工较小的余量，产生的加工应力和变形较小，能较大程度提高零件的质量。
（3）提高生产效率。
由于粗加工只是去除多余的材料，为精加工留足够的余量，所以不过多考虑尺寸和公差，有效发挥不同型号机床的性能，提高切削效率。
3.2 热处理
零件经过切削加工后，加工表内的金属组织结构会发生很大变化，加上切削运动的影响，会产生较大的残余应力，为了减小零件的变形，需要将材料的残余应力充分释放。
铝合金薄壁腔体零件一般采用低温退火的热处理方式。
低温退火热处理的温度（170℃-190℃）低于再结晶的温度，不会影响零件的强度和硬度；低温退火热处理虽然不能完全去除零件的应力，但可以去除其中的大部分，剩余的部分应力，对零件加工变形的影响较小；低温退火热处理可以通过适当的保温时间达到要求的去应力效果。
3.3 改进装夹方法
在普通零件的加工过程中，装夹方式通常采用台虎钳装夹，对于圆形零件，也可以采用卡盘装夹的方式，无论是台虎钳装夹还是卡盘装夹都会不同程度产生装夹应力。
装夹应力和零件卸下后的弹性恢复会使零件产生一定的变形，在粗加工阶段，由于只是去除多余的材料，可以采用台虎钳装夹。
在精加工过程只能够，必须改进装夹方式，减小装夹变形的影响，以达到设计要求的尺寸精度和形位公差。
铝合金薄壁腔体零件在受力情况下很容易变形，加工这类零件，工艺上首先要解决的是装夹引起的加工干涉问题。
在铝合金薄壁腔体零件加工过程中可以参照以下方式解决装夹问题：
真空吸附装夹方式：将工件放在吸盘上，并用配套的特种密封条将其底部与外界隔开，接着将底部抽真空，当压力表显示真空达到指示值时，工件相当于加有一定的压力。
如图1所示：
防变形装夹方式：将零件通过销钉定位，连接到安装夹具上进行加工，加工过程中台虎钳装夹的是安装夹具，不与发生零件接触；同时，零件在组装和应用时是以销钉定位的，所以加工中心以对应的销钉孔作为装夹定位基准，将更好的接近设计和使用要求，在夹具实际上也应该以对应销钉孔为基准来控制夹具的中心和方位。
如图2所示：
3.4 高速切削加工
高速切削加工有三个优点：高效率、高精度和高编码质量、低切削温度和低切削力。
切削过程中，影响工件表面质量的主要因素有切削时产生的积屑瘤、磷刺、振动以及切削刃的刃磨质量、工件材料组织缺陷、切削液使用情况等，高速切削与普通切削相比，切削深度块、材料变形速度快、应变率大，不易产生积屑瘤、磷刺。
同时，由于切削速度较快，切削热大部分被切屑带走，切削表面来不及产生塑性变形，铣削加工加工已完成。
高速切削加工过程中产生的应力可以控制在很小的范围，这为高精度薄壁零件提供了可能和技术支撑，并大大缩短了加工周期，同时较好的保证了零件的尺寸精度和表面质量。
4.结语
铝合金薄壁腔体零件加工过程中，从优化工艺流程、热处理、改进装夹方式、高速切削加工四个方面综合考虑，结合零件的结构特点，制定合理的工艺流程和加工方案。
就可以解决了零件加工变形问题，提高了零件的加工精度和表面质量。
参考文献
[1]李华.机械制造技术[M].机械工业出版社，1997.
[2]徐宏海.数控加工工艺[M].化学工业出版社，2004.
[3]张森堂.高效加工与加工策略[M].
作者简介：
周思吉，男，大学本科，工程师，主要研究方向：机械设计及其自动化。
唐昌维，女，大学本科，工程师，主要研究方向：数控加工。