薄壁铝合金壳体零件加工方法及在机测量方案

结合具体的加工实例，介绍了一种薄壁铝合金壳体的加工方案。通过合理的工艺安排和专用夹具设计，完美解决了零件加工中的振动和变形问题，具有很强的可操作性和指导性，为类似零件的加工提供了借鉴。

1前言

薄壁铝合金壳体零件在机械领域中应用广泛，但其结构和形状比较特殊。由于它们在切削过程中刚性和强度较差，容易产生振动和变形，难以保证零件的加工质量。因此，薄壁铝合金壳体零件的加工一直是机械加工领域的一个难题。本文以腰鼓薄壁铝合金壳体的加工为例，通过工艺方案的确定、夹具的设计和应用，介绍了一种异形薄壁壳体零件的加工方法。

零件结构分析

鼓形薄壁铝合金壳体由铝合金2A12制成，毛坯为φ500mm×520mm的圆柱体，处于固溶T4状态。零件结构中间为鼓形曲面，两端端面翻边。该零件的最大外径为480毫米。两个端口分别有φ296mm和φ314mm的塞子，端面上分布有孔。中间鼓形部分的壁厚只有2mm。这个零件的尺寸要求精度为IT6。加工难点分析如下:①去除大量毛坯，容易造成工件应力变形。②工件壁厚只有2mm，整个结构的刚度和强度较差，容易导致切削过程中的颤振和变形。③工件为异形结构，两端法兰厚度只有18mm，中间部分强度较差。在工件的轴向或径向施加夹紧力会引起零件的变形，如何夹紧是个问题。鉴于以上分析，该零件的加工要点是:工艺方案中必须充分考虑消除应力，避免装夹变形，加强工件的刚性。

3加工方案的确定

3.1制定加工工艺方案。

处理方案如下。

1)加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工阶段，在壳体具有足够强度的前提下，去除大部分余量；半精加工阶段，两端法兰和内部形状基本成型，留有少许余量，端孔系完成；精加工分两步加工关键部位。第一步是将两端的法兰和内部形状加工到工艺尺寸，第二步是将所有形状加工到工艺尺寸。

2)在粗加工和半精加工后的精加工前安排去应力处理，以消除零件加工过程中产生的内应力，减少应力和变形，保证尺寸和几何精度。

3.2夹具设计

夹具设计是该零件加工的关键。为了保证零件的尺寸和几何要求，加强零件的刚性，夹具必须同时具有夹紧、定位和支撑的功能。设计夹具如图2所示。夹具包括圆筒(内径210mm)、支撑板A、支撑板B、可调支撑柱、橡胶保护帽、开口楔环、压紧螺母等部件。圆柱体一端设有夹紧端，中间圆柱面阵列设有交叉螺纹孔，另一端设有滑动部和螺纹；a .支撑板的内挡块与气缸的夹紧端小间隙配合，并用螺钉固定；可调支撑柱上有锁紧螺母，锁紧螺母放在圆筒中部圆柱面上的螺纹孔内，橡胶保护帽套在可调支撑柱的另一端；b .支撑板的内锥孔与拼合楔环的外锥面配合，同时套入气缸的滑动部分；A托板和B托板之间形成夹持零件的工位；筒体的螺纹上设有压紧螺母，压紧螺母压紧拼合楔环楔入B支撑板与筒体滑动件之间，使B支撑板与筒体滑动件紧密连接；橡胶保护帽既能支撑，又能减振，保护工件表面。

4具体实施模式

1)先对工件毛坯进行粗加工，保证形状与零件相似，每个尺寸留3mm余量，加工后后壁厚度为8mm。

2)进行时效热处理，充分释放工件内应力。

3)半精加工两端法兰和内部形状基本成型，留有1mm余量，端孔系完成。

4)再次进行时效热处理，以充分释放工件的内应力。

5)精加工工件内部形状和两端至技术尺寸要求，加工完成时工件壁厚为5mm。

6)使用设计的夹具加工零件的所有形状。首先，在夹具上安装零件，如图3所示。将A支撑板插入气缸，使其内挡块与气缸的夹紧端相配合，并用M12螺钉固定。将锁紧螺母安装在可调支撑柱上，并将其放入气缸中心气缸的螺纹孔中。在初始状态下，将所有可调支撑柱返回到缸腔中，以确保工件的顺利装载。将橡胶保护帽插入可调支撑柱的另一端，并从气缸的右端装载工件。从气缸右端安装B支撑板，使B支撑板上的挡块与零件大端法兰的挡块相匹配，用M6螺钉10连接，安装拼合楔环，使拼合楔环的外锥与B支撑板的内锥孔接触，安装压紧螺母压紧拼合楔环， 将拼合楔环楔入B支撑板和汽缸之间，并确保B支撑板和汽缸滑动部分之间的紧密连接。 从气缸内腔调整可调支撑柱(将圆柱形扳手插入可调支撑柱的孔中，顺时针旋转)，由内向外逐个调整可调支撑柱，直到橡胶保护帽紧靠工件内壁。紧固力要均匀可靠，使橡胶保护帽既能支撑工件内壁，又能使工件顶部变形(如果掌握不好力度，可以在调整支撑柱时压表)。调整后，用锁紧螺母锁紧可调支撑柱。将工件装在机床卡盘上，安装夹具左端，将机床尾座顶板压在夹具右端，将零件加工到最终尺寸。

5结束语

摘要:结合具体的加工实例，介绍了一种薄壁铝合金壳体的加工方案，重点介绍了一种能够同时实现夹紧、定位和支撑的夹具设计方法，完美地解决了零件加工中的振动和变形问题。该加工方案保证了被加工零件的尺寸、形状和表面的技术要求，具有较强的可操作性和指导性，为类似零件提供了解决方案和加工经验。