結(jié)合具體的加工實(shí)例，介紹了一種薄壁鋁合金殼體的加工方案。通過合理的工藝安排和專用夾具設(shè)計(jì)，完美解決了零件加工中的振動(dòng)和變形問題，具有很強(qiáng)的可操作性和指導(dǎo)性，為類似零件的加工提供了借鑒。

1前言

薄壁鋁合金殼體零件在機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但其結(jié)構(gòu)和形狀比較特殊。由于它們?cè)谇邢鬟^程中剛性和強(qiáng)度較差，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，難以保證零件的加工質(zhì)量。因此，薄壁鋁合金殼體零件的加工一直是機(jī)械加工領(lǐng)域的一個(gè)難題。本文以腰鼓薄壁鋁合金殼體的加工為例，通過工藝方案的確定、夾具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，介紹了一種異形薄壁殼體零件的加工方法。

零件結(jié)構(gòu)分析

鼓形薄壁鋁合金殼體由鋁合金2A12制成，毛坯為φ500mm×520mm的圓柱體，處于固溶T4狀態(tài)。零件結(jié)構(gòu)中間為鼓形曲面，兩端端面翻邊。該零件的最大外徑為480毫米。兩個(gè)端口分別有φ296mm和φ314mm的塞子，端面上分布有孔。中間鼓形部分的壁厚只有2mm。這個(gè)零件的尺寸要求精度為IT6。加工難點(diǎn)分析如下:①去除大量毛坯，容易造成工件應(yīng)力變形。②工件壁厚只有2mm，整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度較差，容易導(dǎo)致切削過程中的顫振和變形。③工件為異形結(jié)構(gòu)，兩端法蘭厚度只有18mm，中間部分強(qiáng)度較差。在工件的軸向或徑向施加夾緊力會(huì)引起零件的變形，如何夾緊是個(gè)問題。鑒于以上分析，該零件的加工要點(diǎn)是:工藝方案中必須充分考慮消除應(yīng)力，避免裝夾變形，加強(qiáng)工件的剛性。

3加工方案的確定

3.1制定加工工藝方案。

處理方案如下。

1)加工分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。粗加工階段，在殼體具有足夠強(qiáng)度的前提下，去除大部分余量；半精加工階段，兩端法蘭和內(nèi)部形狀基本成型，留有少許余量，端孔系完成；精加工分兩步加工關(guān)鍵部位。第一步是將兩端的法蘭和內(nèi)部形狀加工到工藝尺寸，第二步是將所有形狀加工到工藝尺寸。

2)在粗加工和半精加工后的精加工前安排去應(yīng)力處理，以消除零件加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少應(yīng)力和變形，保證尺寸和幾何精度。

3.2夾具設(shè)計(jì)

夾具設(shè)計(jì)是該零件加工的關(guān)鍵。為了保證零件的尺寸和幾何要求，加強(qiáng)零件的剛性，夾具必須同時(shí)具有夾緊、定位和支撐的功能。設(shè)計(jì)夾具如圖2所示。夾具包括圓筒(內(nèi)徑210mm)、支撐板A、支撐板B、可調(diào)支撐柱、橡膠保護(hù)帽、開口楔環(huán)、壓緊螺母等部件。圓柱體一端設(shè)有夾緊端，中間圓柱面陣列設(shè)有交叉螺紋孔，另一端設(shè)有滑動(dòng)部和螺紋；a .支撐板的內(nèi)擋塊與氣缸的夾緊端小間隙配合，并用螺釘固定；可調(diào)支撐柱上有鎖緊螺母，鎖緊螺母放在圓筒中部圓柱面上的螺紋孔內(nèi)，橡膠保護(hù)帽套在可調(diào)支撐柱的另一端；b .支撐板的內(nèi)錐孔與拼合楔環(huán)的外錐面配合，同時(shí)套入氣缸的滑動(dòng)部分；A托板和B托板之間形成夾持零件的工位；筒體的螺紋上設(shè)有壓緊螺母，壓緊螺母壓緊拼合楔環(huán)楔入B支撐板與筒體滑動(dòng)件之間，使B支撐板與筒體滑動(dòng)件緊密連接；橡膠保護(hù)帽既能支撐，又能減振，保護(hù)工件表面。

4具體實(shí)施模式

1)先對(duì)工件毛坯進(jìn)行粗加工，保證形狀與零件相似，每個(gè)尺寸留3mm余量，加工后后壁厚度為8mm。

2)進(jìn)行時(shí)效熱處理，充分釋放工件內(nèi)應(yīng)力。

3)半精加工兩端法蘭和內(nèi)部形狀基本成型，留有1mm余量，端孔系完成。

4)再次進(jìn)行時(shí)效熱處理，以充分釋放工件的內(nèi)應(yīng)力。

5)精加工工件內(nèi)部形狀和兩端至技術(shù)尺寸要求，加工完成時(shí)工件壁厚為5mm。

6)使用設(shè)計(jì)的夾具加工零件的所有形狀。首先，在夾具上安裝零件，如圖3所示。將A支撐板插入氣缸，使其內(nèi)擋塊與氣缸的夾緊端相配合，并用M12螺釘固定。將鎖緊螺母安裝在可調(diào)支撐柱上，并將其放入氣缸中心氣缸的螺紋孔中。在初始狀態(tài)下，將所有可調(diào)支撐柱返回到缸腔中，以確保工件的順利裝載。將橡膠保護(hù)帽插入可調(diào)支撐柱的另一端，并從氣缸的右端裝載工件。從氣缸右端安裝B支撐板，使B支撐板上的擋塊與零件大端法蘭的擋塊相匹配，用M6螺釘10連接，安裝拼合楔環(huán)，使拼合楔環(huán)的外錐與B支撐板的內(nèi)錐孔接觸，安裝壓緊螺母壓緊拼合楔環(huán)， 將拼合楔環(huán)楔入B支撐板和汽缸之間，并確保B支撐板和汽缸滑動(dòng)部分之間的緊密連接。 從氣缸內(nèi)腔調(diào)整可調(diào)支撐柱(將圓柱形扳手插入可調(diào)支撐柱的孔中，順時(shí)針旋轉(zhuǎn))，由內(nèi)向外逐個(gè)調(diào)整可調(diào)支撐柱，直到橡膠保護(hù)帽緊靠工件內(nèi)壁。緊固力要均勻可靠，使橡膠保護(hù)帽既能支撐工件內(nèi)壁，又能使工件頂部變形(如果掌握不好力度，可以在調(diào)整支撐柱時(shí)壓表)。調(diào)整后，用鎖緊螺母鎖緊可調(diào)支撐柱。將工件裝在機(jī)床卡盤上，安裝夾具左端，將機(jī)床尾座頂板壓在夾具右端，將零件加工到最終尺寸。

5結(jié)束語

摘要:結(jié)合具體的加工實(shí)例，介紹了一種薄壁鋁合金殼體的加工方案，重點(diǎn)介紹了一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)夾緊、定位和支撐的夾具設(shè)計(jì)方法，完美地解決了零件加工中的振動(dòng)和變形問題。該加工方案保證了被加工零件的尺寸、形狀和表面的技術(shù)要求，具有較強(qiáng)的可操作性和指導(dǎo)性，為類似零件提供了解決方案和加工經(jīng)驗(yàn)。