航空铝合金结构件数控加工变形及控制

航空铝合金航空结构件加工科学技术日新月异，产业化大生产的浪潮也紧随其步。

特别是航空航天领域的发展更是举世瞩目，航天产品的出现无疑是最恰当的。

航空铝合金结构件的需求也与日俱增，一般的机械加工无法满足对产品的复杂性，材料的精密性，质量的合格性等新的要求，复合加工技术变应运而生。

一、航空铝合金结构件的产生铝合金是飞机机体的主要结构用材，其发展应用与飞机的发展息息相关。

航空铝合金结构件结构复杂是毋庸置疑的，其构成航天飞机的一些结构部件、航空飞机特别是军用和民用飞机的核心结构部件，承受超强的压力负荷，目的是维持机体形状完好，保持空气动力不变形，抗破损性极强，且耐腐蚀等。

作为铝合金材质的特殊材料便被用在了航空结构件上。

航空铝合金结构件有两个核心点需要关注：航空铝合金结构件的高质量加工和极高的生产效率，只有这样才会有新型的高性能零部件。

航空铝合金结构件主题思想是为现代化飞机和航空发动机服务的。

铝合金结构件能够同时满足航天飞机与轻量发动机的迫切需求。

因为航空产品需要维护，可靠性且高使用寿命长的航空铝合金结构件承担了这项任务。

铝合金结构件零件的特征：结构壁厚度尺寸达到千分之一至十分之一;需从多个方面对该铝合金结构进行切削和加工;由于其复杂的结构，装夹的时候常常显得很不顺手。

加工变形的情况在加工过程中也时有出现，另外对表面加工质量的拿捏也需谨慎。

二、复合加工技术运用复合加工技术是对复合材料成型加工工艺设计的运用，其中包括对成型加工车间生产运营管理的要求。

航空铝合金产品的成型出炉是一个漫长的过程，效率低下，外在的几何尺寸与表面的质量并不是稳定的，高费用，因此高效的精确加工需要对航空铝合金零部件的切削加工。

航空铝合金结构件的制作流程长是不容忽视的。

整体叶盘是现代航空业的新秀，形成了比较成熟的制造方法：铸造毛坯和切削加工需经过以下几十道程序，即车削、铣削、磨削抛光、表面处理和检测探伤等。

航天飞机主机体以铣削加工为主，加工过程有下料、基准加工、孔加工、钳工修整、检测等程序，多次翻转装夹，另外特殊情况下还需要机加、焊接、热处理后才能完成整框的制造。

航空整体结构件加工变形控制与校正关键技术分析航空整体结构件加工变形控制与校正是航空制造中至关重要的关键技术之一。

航空整体结构件加工变形是指在航空零部件的加工过程中，由于各种原因引起的零件尺寸、形状或位置的偏差。

这些变形可能会对零部件的装配、运行和使用产生负面影响，甚至导致零部件的失效。

航空整体结构件加工变形的原因是多种多样的，主要包括材料性质的变化、加工工艺参数的变化、设备磨损和热变形等。

为了控制和校正这些变形，需要采取一系列的关键技术。

材料选择是影响加工变形控制与校正的关键因素之一。

不同材料具有不同的热胀冷缩系数和弯曲刚度，对加工变形的敏感度也不同。

合理选择材料可以减小加工变形的幅度。

设计优化是一种有效的加工变形控制与校正的方法。

通过在设计阶段考虑零部件的形状、结构和尺寸等因素，可以减小加工变形的影响。

在结构设计中使用加强件和支撑件，可以增加零部件的刚度和稳定性。

加工工艺参数的控制也是加工变形控制与校正的重要手段。

加工工艺参数包括切削速度、进给量、切削深度和刀具尺寸等。

通过合理选择和控制这些参数，可以减小加工变形的影响。

温度控制也是加工变形控制与校正的关键技术之一。

温度变化会导致材料的热胀冷缩和热变形，加剧加工变形的程度。

在加工过程中需要采取措施，如加工室温度控制、定期冷却等，以控制和减小温度对加工变形的影响。

加工方法的选择也是加工变形控制与校正的关键技术之一。

不同的加工方法具有不同的加工变形特点。

在高速切削中，由于切削温度的升高和材料的塑性变形，加工变形较大；而在慢速切削中，由于切削温度较低，加工变形较小。

航空整体结构件加工变形控制与校正是一个复杂而重要的问题，需要综合考虑材料选择、设计优化、加工工艺参数控制、温度控制和加工方法选择等关键技术。

只有掌握和应用这些技术，才能有效控制和校正加工变形，确保航空整体结构件的质量和性能。

3A21—F铝合金板材在数控加工中防止变形的工艺措施针对3A21-F铝合金板材在数控加工中的变形情况，从材料和零件的结构特点入手，分析了电子工业中的铝合金板材在数控加工中产生变形的原因和机理，提出了一套较为完善的控制铝合金中厚度板加工变形的工艺措施。

标签：3A21-F铝合金应力变形对称铣削区域加工1 概述电子工业中用于安装印制板的机箱多为板式拼装结构，并且由于电子设备往往有电磁屏蔽的要求，故需采用整体真空钎焊机箱，该种工艺方法要求机箱拼装后的零件间隙小于0.1mm，因此真空钎焊机箱的材料选用钎焊性能最佳的防锈铝合金3A21-F。

这种材料的特点是强度不高，耐蚀性好，焊接性能良好，特别是钎焊性能极佳，但塑性高，可切削性能不良，易粘刀。

且一般由于某些产品的重量要求，该类零件的底部厚度通常为2～3mm，上面有许多安装印制板用的凸台和凹槽，且槽台的方向多为一致，其结构特点如图1所示。

图1 零件的结构外形图由于材料本身的特点和特殊的结构形式，如果加工方法不当，这类零件加工后会出现较大的变形，一般加工1500mm×350mm的零件，其弯曲变形程度可达1～2mm，严重影响了钎焊机箱的拼装精度，焊接质量无法保障。

鉴于以上情况，经过多次的工艺验证，分析出了产生变形的原因和机理，并找到了控制变形的工艺措施，较好地解决了防锈铝合金3A21-F在数控加工中的变形问题，为加工印制板固定板这类零件提供了一套较为完善的工艺方法，可有效地将平面度控制在0.1mm以内，满足了钎焊机箱的整体装配要求。

2 产生变形的主要原因和特点钎焊机箱用的印制板固定板多为15mm厚的轧制铝合金3A21-F，属于中等厚度的板材。

轧制是锭坯依靠摩擦力被拉进旋转的轴辊间，并借助于轴辊施加的压力，使其横断面减小，厚度变薄而长度增加的一种塑性变形过程，如图2所示，图2 轧制成型过程图在金属变形的过程中会产生一定的加工硬化，沿着轧制方向会产生分布不均的组织应力。

数控加工中产品变形控制策略研究摘要：数控车床是实现自动化加工的重要手段，可以通过编程的方式对零件进行加工，具有极高的生产效率。

然而，一旦生产过程变得复杂化，零件的加工就会产生产品变形，对零件的成品效果造成极大的影响，因此，需要采取有效的控制手段，对数控车床加工精度控制策略进行优化。

基于此，本篇文章对数控加工中产品变形控制策略进行研究，以供参考。

关键词：数控加工；产品变形；控制策略引言对于在机械加工中存在的产品变形问题，操作人员需要充分考虑各个方面的情况，无论是管理、还是切削的工具、材料以及数控机床的设置等，都需要进行科学的选择，从而不断的提升数控机械加工的精度，从而保证零部件的加工质量，提高生产效率。

一、提高数控加工中产品变形控制的意义随着各种科学技术的发展，也让数控加工技术在逐渐的成熟中，在进行加工时，包含了大量的数控原理，在加工中非常灵活，第一个加工的细节变化都非常留意，充分体现了数控加工的严谨性，另外，对于加工的对象和方法也能根据具体的情况进行不同的选择，从而发挥数控机床的优势，这样就大大提升了车削加工的效率，并且有效的提升了机械的加工质量，并且对于零部件加工的质量也有着很大的影响。

虽然已经在数控加工工艺的技术应用取得了一定的成绩，但是在实际应用的过程当中，仍然会出一些新的问题，从而导致加工产品变形的影响，面对这种情况，就需要对于加工过程中影响的各种因素进行详细的分析，从而提升数控机械加工的质量，更好的提高加工部件的精度。

二、影响数控加工精度的因素（一）电气伺服系统的影响在利用数控车床对零部件进行加工时，电气伺服系统主要是提供车床运转的工作。

在对零部件进行加工时，需要控制零部件与刀具之间的位置，这时就需要伺服电机运转以驱动滚珠丝杠的前移或者后退，在进行两者之间位置调节时，若伺服驱动与滚珠丝杠之间出现传动误差，则会对零部件的变形产生较大的影响，甚至工件失效。

（二）编程误差的影响根据图纸在数控机床上进行编程时，会存在编程误差，这主要是由于数控机床内部的数学逻辑问题导致的，对于这种编程误差通常采用插值法或者直接提高数控车床的分辨率，从而降低误差，提高精度。

减小薄壁铝合金零件加工变形工艺研究摘要：由于航空航天产品具有轻量化的要求，其零部件普遍采用铝合金材质的薄壁结构。

薄壁结构在制造过程中由于其相对刚度较低、加工工艺性差，在切削力、装夹力、残余应力等因素作用下极易发生变形问题，制造难度极大。

本文以航空产品薄壁腔体零件为例，采用优化工艺路线，设计合理装夹方式，优化切削刀具和刀具路径等工艺控制策略，可以实现该类零件的高效加工，有效减小了加工变形，该方法对同类薄壁腔体零件数控铣削加工具有一定的指导意义和参考价值。

关键词：薄壁零件；加工变形；工艺控制由于减重等因素的需要，薄壁结构零件在航空航天领域的应用越来越广泛，该类零件一般由铝板整体加工而成，材料去除率最高达90%以上。

对于薄壁铝合金零件铣削加工，如何保证和控制加工变形是保证加工质量的关键因素，减小和控制加工变形一直是航空航天企业急需解决的问题。

近年来，有大量学者在薄壁铝合金零件铣削变形的控制方面做了大量的研究，但由于实际加工过程的复杂性，不同的实际问题需要根据零件特点和加工条件进行确定。

在切削加工中零件发生变形会出现诸多质量问题：例如，出现颤纹，表面光度不好，厚度尺寸不符合公差要求，零件报废等等，本文采用优化工艺路线，设计合理装夹方式，优化切削刀具和刀具路径等工艺控制策略，实现了该类薄壁铝合金零件可靠加工。

1.零件的结构特点和加工难点1.1零件的结构特点某产品前盖板（见图1），牌号为3A21，截面尺寸192mm×164mm×15.4mm，腔深13.9mm，腔体底部最薄处为1.5mm，圆角有R1.5、R2。

内腔形状和位置尺寸精度0.1mm，由铝板整体加工而成。

图1 薄壁腔体零件1.2零件加工难点（1）零件为典型的薄壁腔体零件，具有高精度、薄壁、低刚性等特点。

加工中急需解决的主要问题是如何控制和减小变形。

影响和造成工件加工变形的主要因素是切削热和切削力产生的应力、毛坯内的残余应力以及工件装夹产生的应力和变形等。

铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨摘要：中国特色社会主义现代化建设所取得的一系列丰富成果，为装备制造业的发展进步提供了有力支持。

铝合金薄壁零件是加工制造业中比较有代表性的零部件之一，它具有整体重量轻、机械强度高、造型美观等一系列优势，在汽车行业、航天航空行业当中发挥着不可替代的重要作用。

但是与此同时，人们也必须要清楚，铝合金薄壁零件的加工难度非常大、很容易发生变形，因此，对铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制进行研究具有一定的现实意义。

关键词：铝合金薄壁零件；加工工艺；变形控制；措施1薄壁铝合金加工变形概述1.1生产加工铝合金薄壁零件的性能和工艺较为特殊，自身有较强的可塑性与粘附性，在生产加工中很难分离切屑，很容易在刀刃上出现“刀瘤”，且实施切削工作的过程中可能会产生晶体颗粒，如出现位移会导致材料发生塑性变形的情况，严重影响到后续的工作。

铝合金薄壁零件的刚性较差，如果在生产加工中所用力度较大，则可能导致零件出现塑性变形，后续难以通过常规手段将其恢复，即便采用特殊手段将其恢复不仅费时费力，而且难以达到后续实际应用的参数要求。

1.2变形控制薄壁铝合金线膨胀系数在0.0000238左右；刚度在0.00001左右，为此加工会受到设备、环境、温度等方面的影响，如切削作业中产生过大的热量而引发变形；机床定位不精确导致偏移而引发变形；生产车间的环境较差也是引发变形的主要因素之一。

机械加工人员加工铝合金薄壁零件通常使用数控机床，一些厚度较薄的零件需要加大关注，对各项标准参数进行控制，为了能够进一步推进后续行业的持续健康发展，需要着重考虑到设备、环境、温度等与金属材料的差异化特点，保证参数精确度符合预期的生产要求，从而有效解决加工伴有的质量问题。

2铝合金薄壁零件的加工工艺随着科技发展，中国的零部件加工技术越来越成熟，对于薄壁零部件的加工能力也在不断提升，铝合金薄壁零件是其中比较有代表性的零部件之一。

铝合金材质决定了该零部件具有比重指数小、比强度指数大的特点，而薄壁结构则导致该零部件的刚性不佳、容易变形，这给铝合金薄壁零件加工带来了一定挑战。

铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法一般认为，在壳体件、套筒件、环形件、盘形件、轴类件中，当零件壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）相比小于1：20时，称作为薄壁零件。

这一类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。

薄壁零件因其制造难度极大，而成为国际上公认的复杂制造工艺问题。

一、薄壁件加工变形因素分析薄壁件由于刚度低，去除材料率大，在加工过程中容易产生变形，对装夹工艺要求高，使加工质量难以保证。

薄壁类零件在加工中引起变形的因素有很多，归纳总结有以下几个方面：1、工件材料的影响铝合金作为薄壁件最理想的结构材料，与其他金属材料相比，具有切削加工性好的特点。

但由于铝合金导热系数高、弹性模量小、屈强比大、极易产生回弹现象，大型薄壁件尤为显著。

因此，在相同载荷情况下，铝合金工件产生的变形要比钢铁材料的变形大，同时铝合金材料具有硬度小、塑性大和化学反应性高等性质，在其加工中极易产积屑瘤，从而影响工件的表面质量和尺寸精度。

2、毛坯初始残余应力的影响薄壁件加工中的变形与毛坯内部的初始残余应力有直接的关系，同时由于切削热和切削力的影响，使工件和刀具相接触处的材料产生不能回弹的塑性变形。

这种永久性的变形一旦受到力的作用就会产生残余应力，而在加工过程中，一旦破坏了毛坯的残余应力，工件内部为达到新的平衡状态而使应力重新分布，从而造成了工件的变形。

3、装夹方式的影响在加工中夹具对工件的夹、压而引起的变形直接影响着工件的表面精度，同时如果由于夹紧力的作用点选择不当而产生的附加应力，也将影响工件的加工精度。

其次，由于夹紧力与切削力产生的耦合效应，也将引起工件残余应力的重新分布，造成工件变形。

4、切削力和切削热的影响切削力是影响薄壁件变形的一个重要因素。

切削力会导致工件的回弹变形，产生不平度，当切削力达到工件材料的弹性极限会导致工件的挤压变形。

在切削加工过程中，刀具与工件之间的摩擦所作的功，材料在克服弹性、塑性变形过程中所做的功绝大部分转化为加工中的切削热，从而导致工件的各部分的温度差，使工件产生变形。