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1零件產(chǎn)生變形的原因

1.1切削力過大引起變形

在機(jī)械加工過程中（除特種工藝外），采用刀具與零件接觸，通過刀具選用較硬的材質(zhì)，且較為鋒利，對零件進(jìn)行切削。在整個機(jī)加過程中，產(chǎn)生較大切削力，使得零件受到擠壓，導(dǎo)致零件變形。

1.2切削熱引起零件變形

機(jī)械加工過程中由于刀具與工件進(jìn)行摩擦，必然產(chǎn)生大量的切削熱，切削熱使得零件表面溫度升高，由于零件的熱脹冷縮，導(dǎo)致零件在瞬間膨脹，導(dǎo)致形變，然而此類形變并不是完全的彈性形變，因而切削熱引起零件變形。

1.3殘余應(yīng)力導(dǎo)致零件變形

在機(jī)械加工過程中，由于切削力及切削熱等因素共同作用于零件，使得零件內(nèi)部的應(yīng)力平衡被打破，導(dǎo)致零件在加工過后必然要回復(fù)應(yīng)力平衡狀態(tài)而釋放殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件變形。

1.4其它變形因素

在機(jī)械加工規(guī)程中，還有一些其它的因素會影響零件變形，例如：零件的裝夾方式不合理導(dǎo)致零件變形；加工過程中的溫度變化引起的零件變形等等?？傊?，零件在機(jī)加過程中的變形不可避免。

2減小零件變形的方法

針對上述零件變形產(chǎn)生原因，我們可以將已知零件變形的因素進(jìn)行人為控制，以達(dá)到減小變形量的目的。由于零件結(jié)構(gòu)及材質(zhì)是不允許機(jī)加隨意改變的，故只能通過減小切削力，減少切削熱來控制零件變形。眾所周知，切削力F與切削用量三要素的滿足如下經(jīng)驗公式：F=Vcx×fy×apz(x<y<z)其中：Vc-切削速度；f-進(jìn)給；ap-切深x、y、z為系數(shù)且z遠(yuǎn)大于x、y因此，切深ap是影響切削力的重要因素，故減小切削力必然需要減小切深ap。切削力的大小還與所選擇的刀具有關(guān)，選擇大前角，鋒利刀片加工最為適宜。同樣，切削熱T同樣滿足如下經(jīng)驗公式：T＝Vcx×fy×apz(x>y>z)其中：Vc-切削速度；f-進(jìn)給；ap-切深x、y、z為系數(shù)且x遠(yuǎn)大于y、z由上公式看出切削速度是決定切削熱的主要因素，但是如果切削速度減慢，可能導(dǎo)致積屑瘤的產(chǎn)生，在粗加工時，積屑瘤可為我們所用，然而在精加工時，積屑瘤卻成為加工瓶頸。降低切削熱所帶來的危害除了降低切削速度外還有其它方法，即大流量澆注冷卻液。冷卻液不但可以帶走熱量，還可以起到潤滑的作用，減少摩擦產(chǎn)生的熱量，故可以降低熱變形。

總而言之，變形雖不可避免，卻可以人為控制，以減小變形。

3控制大直徑薄壁鋁合金零件變形在生產(chǎn)中的應(yīng)用

54G054--第四級低壓壓氣機(jī)機(jī)匣系大直徑薄壁鋁合金零件。其最大直徑尺寸為Φ1118.108mm，其中壁厚為2.413mm，材質(zhì)為AMS4312（鋁合金）。

3.1加工難點(diǎn)確立

加工此零件的難點(diǎn)就在于該零件加工后的變形。

3.2加工過程中的變形及解決方法

該零件在機(jī)械加工工藝方面主要分為三道車工序和一道銑工序。

No.5修基準(zhǔn)。修基準(zhǔn)的目的是為了解決由于定位面不平而造成的裝夾變形。所謂裝夾變形即在零件與夾具配合時由于配合平面基準(zhǔn)高低不平導(dǎo)致壓板壓零件時將空點(diǎn)壓實(shí)，加工過后，零件回彈，造成變形。減小該類變形的常見方法一般有兩種，即1、打表壓壓板，在壓壓板時表針晃動就用塞尺零件定位面墊平，使得壓壓板后百分表不再跳動。2、打表壓壓板，在壓壓板時發(fā)現(xiàn)表針晃動就可以不用壓緊，只壓實(shí)點(diǎn)。經(jīng)實(shí)踐證明，每個零件壓實(shí)三個實(shí)點(diǎn)即可確定零件不串動。以上兩種方法比較起來建議采用第二種，由于第一種在墊塞尺時比較費(fèi)時費(fèi)力，且容易多次返工仍未滿足要求，因而失去耐心，導(dǎo)致操作者隨意壓緊，加工零件，已造成裝夾變形。

No.10精車小端輪廓。加工該道工序的難點(diǎn)在于切削路線的選擇、刀具選擇以及切削參數(shù)的選擇。在切削路線方面，若選用單面精車到位后再進(jìn)行另一側(cè)加工的方式很有可能造成切削力變形及殘余應(yīng)力變形。本零件采用兩邊交替車削留余量的工藝路線，并且在單邊留0.50mm余量時松開壓板，釋放應(yīng)力后重新采用打表壓壓板的方式夾緊，使零件近乎處于自由狀態(tài)下進(jìn)行精加工。在刀具選擇方面，應(yīng)盡量采用大前角刀具，以減小切削力。在切削參數(shù)方面，一般采取小切深，ap一般在0.30mm-0.50mm以減小切削力。在切削過程中，開冷卻液不僅可以帶走熱量，減小熱變形，還可以起到良好的潤滑潤滑作用。

No.15精車大端輪廓。本工序加工難點(diǎn)在于零件找正，由于上工序加工變形，導(dǎo)致該工序找正基準(zhǔn)時圓跳動在0.15mm-0.30mm，端跳在0.10mm左右。我們采用對點(diǎn)找正在0.1mm以內(nèi)，且有超過0.8mm以上的余量下，打表壓壓板的方式，盡量使零件處于與自由狀態(tài)相同的狀態(tài)進(jìn)行加工。最終保證零件合格。

No.25銑花邊及槽。本工序是該零件產(chǎn)生變形最大的工序，且是其它因素影響零件狀態(tài)最大的工序。首先，銑加工的切削力較大，產(chǎn)生較大變形；其次，銑加工將產(chǎn)生大量的切削熱，容易引起熱變形；再次，由于鋁合金屬于塑性材料，容易粘刀，使得表面金屬金相組織發(fā)生變化，打破金屬內(nèi)部應(yīng)力平衡，造成變形，且由于粘刀還會造成表面粗糙度不好。按照上面提到的經(jīng)驗公式，我們對加工方式進(jìn)行調(diào)整，改變了傳統(tǒng)的加工觀念。采用小切深大進(jìn)給的銑削方式即減小ap增大轉(zhuǎn)數(shù)S（Vc）及進(jìn)給量f，根據(jù)經(jīng)驗公式，切削力F得到較大幅度的減小，進(jìn)而降低零件由于切削力引起的變形。但是，根據(jù)切削熱經(jīng)驗公式，這種銑削方式將大大增加切削熱的產(chǎn)生，容易引起熱變形。根據(jù)此種情況我們采用大流量冷卻液澆注方式進(jìn)行冷卻，這樣切削熱產(chǎn)生的熱量容易被冷卻液所帶走，大大降低了切削熱對零件變形所產(chǎn)生的影響。

通過上述各工序的問題解決，最終得到合格零件，完全使零件變形控制在有效公差范圍內(nèi)，成功交付零件。

4結(jié)論

通過對54G054的實(shí)際加工，使我們累積了大量的關(guān)于大直徑薄壁鋁合金零件加工經(jīng)驗，有效控制了鋁合金零件在加工中的變形給加工帶來的困難，從而奠定了加工大直徑薄壁鋁合金零件的基礎(chǔ)，對今后的生產(chǎn)有所幫助。

作者：紀(jì)鑫單位：沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司