一种薄壁铝合金墙板的工艺过程研究

一种薄壁铝合金墙板的工艺过程研究

邵培喜

青岛宏大纺织机械有限责任公司（青岛 266101）

薄壁铝合金墙板是我公司的主关键零件，材料是ZL108，属于铸造铝合金毛坯，采用金属型铸造工艺，最小厚度可达2-4mm，屈服强度比砂型铸造提高20%，铸件精度和表面质量比砂型铸造显著提高。

一、对零件图纸的工艺审查

工艺审查的过程中，需重点注意几个方面：

1、根据JB/T5105《铸件模样起模斜度》标准，确定合理的拔模斜度，以保证铸坯能够顺利出模。

2、要有合理的铸造圆角、铸件壁厚差不能太大，防止铸造过程中出现应力集中产生裂纹。

3、毛坯面在加工过程中需作为基准使用，需对铸坯进行校调处理，确保毛坯平面度不大于1.5mm。

二、毛坯加工余量的确定

在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量，零件上所有的孔及螺纹孔都不太大，为简化铸造流程，不再铸造底孔，各处加工平面、弧面，根据GB/T6414《铸件尺寸及机械加工余量》标准及生产经验，单面留加工余量2.5-2.8mm。

三、工艺路线的确定

根据零件的结构特点确定工艺路线如下：

铸坯——打磨——校调——立加（铣、钻、镗等相关工序）——卧加（铣、钻等相关工序）——手攻相关螺纹孔——清洗入库

四、定位基准的选择

零件主要涉及到A、B、C、D、E五个基准，其中A、B、C三个基准有平面度0.4的形位公差要求。两侧面有关于ABC基准垂直度的要求，中间￠40搭子面有关于ABC基准平行度的要求。通过综合分析，可分两次装夹进行加工：

1、关于基准ABC有形位公差要求的面及主视图上的孔、螺纹孔，可以一次装夹，与三处平面同一工序加工完成。

2、132×80反面、右侧面、3-￠40反面、 ￠13.5H11孔侧面两平面、墙板侧面螺纹孔等，可用ABC搭子面及相关孔（一面两销）作为精基准进行定位，在另一工序完成。

五、工件的安装及工装的设计

为保证加工精度、提高生产效率，根据 “六点定位原理”，设计专用工装进行定位装夹。

1、第一步工序的工装

第一步以毛坯面为基准，尽可能的把绝大部分要加工的平面、孔、螺纹等在这一步完成，以保证平面度、垂直度、平行度等形位公差要求。工装如下图所示：

首先，要考虑工装与机床工作面之间的定位，在工装底部两端有18H7键槽与机床进行定位。

工件以底平面做为安装面，支撑点及夹紧位置尽量靠近加工区域，在靠近A、B搭子面及132×80平面的左侧部位，采用三个球头固定支撑，通过毛坯面进行定位。

工装左侧两个定位座对导向面进行定位，底部一个定位座对支撑面进行定位，中间一个斜向定位座对零件进行夹紧。

但是此件为薄壁零件，大平面仅靠三点定位，在加工过程中，离定位点远的部位，必定会因受切削力而产生变形、振动等问题，影响产品的加工精度和表面质量，甚至造成刀具的“崩刃”。

因此，又在适当部位增加了辅助支撑，这些辅助支撑在工件定位后才参与支撑，不限制自由度，只起到提高工件支撑刚性和加工稳定性的作用，从而保证零件的加工质量。

2、第二步工序的工装

侧面各孔及螺纹孔、相关平面的加工，采用“一面两销”的方式，通过上工序完工的加工面及孔：底部2-￠40搭子面、132×80上平面、￠12（+0.2+0.5）孔、￠10D11孔作为精基准，定位夹紧。

在需加工部位：￠80C9圆弧侧面螺纹孔、132×80平面、底部2-￠40搭子面附近安装辅助支撑。

六、工艺过程的确定

根据零件的加工要求，结合公司生产能力，零件采用立式加工中心与卧式加工中心组合的加工方式。

第一步工序：立式加工中心KMC-3000SD2

1、以侧面两点、底面一点及大平面三点定位，夹紧过程中，用百分表进行监测，通过调节可调支撑及压紧压板，以保证三个位置的工件变形量为零。

（1）铣132×80上平面、3-￠40搭子面（保证了A、B、C三个基准的平面度）、25°凸出面的上平面。刀具：￠100面铣刀（所选铣刀直径一般为铣削层宽度的1.2-1.5倍）。

（2）铣132×80左端底面台阶面，保证15h11尺寸；铣25°凸出面的下平面，保证10h13尺寸。刀具：￠125三面刃铣刀（D＞2t+d，t铣削深度，d刀轴垫圈直径）。量具：0-25mm百分尺。

（3）粗、精铣2-80×55两侧面、底面及倒角；铣底部中间部位的32+32mm平槽；铣25°凸出面的侧面。刀具：￠40立铣刀。

（4）铣￠80C9圆弧及斜面。刀具：￠40立铣刀。

（5）铣10H12×14长圆孔。刀具：￠8立铣刀。量具：0-125mm游标卡尺。

（6）钻2-￠12（+0.2+0.5）孔。刀具：￠12钻头。量具：￠12试柱。

（7）钻2-￠11孔。刀具：￠11钻头。量具：￠11试柱。

（8）钻镗￠12C11孔。刀具：￠11.5钻头、￠12C11镗刀。 量具：￠12C11试柱。

（9）钻镗￠10D11孔。刀具：￠9.6钻头、￠10D11镗刀。量具：￠10D11试柱。

（10）钻镗￠13.5H11孔。刀具：￠13钻头、￠13.5H11镗刀。量具：￠13.5H11试柱。

（11）钻镗2-￠16C11孔。刀具：￠15.5钻头、￠16C11镗刀。量具：￠16C11试柱。

（12）孔2-￠12、2-￠11、￠12C11、￠10D11、2-￠16C11倒角1×45°。刀具：90°中心钻。

（13）钻攻4- M8螺纹。刀具：￠7.4钻头、M8挤压丝锥。量具：M8塞规。

（14）钻攻2- M10螺纹。刀具：￠9.2钻头、M10挤压丝锥。量具：M10塞规。

第二步工序：卧式加工中心H-25

以一个￠12(+0.2,+0.5)孔、￠10D11孔、底部2-￠40搭子面平面、132×80上平面，作为精基准进行定位、夹紧。

在A、B、C、D四点分别打百分表，通过底面的辅助支撑和上面的压板进行调整，确保对工件夹紧时零件不产生变形。

下图是￠12(+0.2,+0.5)孔所用的定位轴，属于短销平面定位方式，可同时起到对￠12孔定位和对￠40搭子面进行定位的作用。

下图是￠10D11孔所用的定位轴，这个定位轴仅对￠10D11孔进行定位。

底部再对另一个加工好的￠40搭子面及132×80平面进行定位，就形成了三点定位，实现了完全定位。在其它需要加工的部位安装辅助支撑，以确保加工过程中零件的刚性和平稳性。

（1）铣132×80反面（保证30Js13）、铣3-￠40搭子反面。刀具：￠40立铣刀。

（2）铣132×80左侧面（清根）、铣￠13.5H11孔侧面两平面（保证1.5和4两个尺寸）。刀具：￠40立铣刀。

（3）钻攻4- M8螺纹。刀具：￠7.4钻头、M8挤压丝锥。

（4）钻攻7- M10螺纹。刀具：￠9.2钻头、M10挤压丝锥。

第三步工序：工件拆卸，攻4-M8、7-M10螺纹至深度尺寸。刀具：M8、M10挤压丝锥。

第四步工序：清洗、吹风，放置到专用工位容器。

结论：由于全面进行了工艺分析和采用了合理的定位基准，并设计了合理的专用工装，加工的产品满足了设计要求，经装机进行验证，各项指标达到了使用要求，本工艺方案行之有效。

参考文献：

1. 王启平主编《机械制造工艺学》，哈尔滨工业大学出版社。

2. 邓文英主编《金属工艺学》，高等教育出版社。

3. 袁哲俊主编《金属切削刀具》，哈尔滨工业大学出版社。

4. 上海市金属切削技术协会编《金属切削手册》，上海科学技术出版社。

5. 王先逵主编《机械加工工艺手册》，机械工业出版社。