项目案例

复杂形状高精度铝合金薄壁件的先进加工技术

导言
铝合金薄壁结构件以其轻质,抗压强度和耐腐蚀性而闻名,广泛用于航空航天备件中,以减轻飞机的整体重量并增强飞行性能。然而,由于它们的大尺寸和高表面质量要求,常规的加工方法经常引起残余应力,导致尺寸变化和难以满足产品规格。本文重点介绍了一种用于航空航天应用的复杂形状高精度铝合金薄壁零件。通过优化加工工艺并策略性地安排热处理,冷加工和电火花加工 (EDM) 操作,建立了具有提高加工质量和效率的可控工艺路线。

 

处理挑战
薄壁零件的材料为2D14高强度硬质合金,整体体积相对较大,壁薄,对尺寸精度和几何公差要求高。加工涉及铣削腔和轮廓,其中在加工期间夹紧引起的应力导致尺寸偏差。这些偏差妨碍了满足航空航天部件的高精度要求。

 

流程安排
1.总体工艺路线
根据零件的特征和加工挑战,设计了合理的操作顺序,包括冷加工,EDM和热处理。整个工艺布置如图1所示,零件的外部结构如图2所示。

 

2.热处理
实施稳定化热处理至关重要。第一稳定包括将粗加工的工件放置在人工时效炉中,将其加热至250-290 °C,保持2-4小时,然后对其进行空气冷却。第二次稳定化需要将半成品工件放置在老化炉中,将其加热至250-290 °C,保持1-2小时,并使其经受热循环。铝合金通过将组件放置在-70至-50 °C的低温容器中1-2小时进行热循环。为了增强效果,可以应用液氮中的低温处理,冷却速率对热循环结果的影响不大。

 

3.冷加工
为了避免在CNC铣削过程中变形,该过程分为粗加工,半精加工和精加工阶段。在粗加工过程中,6000-7000 rpm的工具速度有效地去除材料并形成零件的整体轮廓,为半精加工留下3 5毫米余量。以2000-2500 rpm的工具速度进行半精加工可确保表面粗糙度和亮度,从而为精加工留出0.5 1毫米的余量。以1500-1800 rpm的降低工具速度进行精加工,消除了公差并确保了表面质量。

 

4.电火花加工 (EDM)
完成型腔和轮廓加工后,工件在两端保持过程夹紧。为了避免夹紧去除过程中应力引起的变形,采用了EDM。这种非联系我们放电加工消除了机械变形和误差。利用正极性 (工件作为阳极,电极丝作为阴极),选择3-5 A的电流,30-50μs的脉冲宽度和1:7到1:5的占空比,确保高效的EDM。

 

结论
本文针对铝合金制成的复杂形状高精度薄壁零件的加工进行了优化,解决了其具有挑战性的加工特性。通过理顺冷加工、热处理、电火花加工工序的顺序,选择合适的刀具和方法进行粗加工、半精加工和精加工,有效地保证了零件生产的质量和效率,摆脱了对高档机床的依赖。实践验证表明,工艺路线布局合理,操作安排科学紧凑,避免了机械加工过程中的尺寸变化,减少了周转时间,提高了生产效率。

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