铸铝框架零件的精加工实例

一、零件结构特点（图2-125）

框架材料为ZL101A，铸造成铝合金，外形尺寸为385mm×322mm×45mm，壁厚不匀（3～10mm），框架左右两侧有2×ϕ26.5mm孔，上下两边有两异形型腔，壁厚只有2.9mm，其结构特点有：

图2-125 铸铝框架零件结构

1）精度高，两组平行孔同轴度为ϕ0.01mm，平行度为0.05mm，孔小，跨距为342mm，跨距大。

2）薄壁框架零件，孔系四周分布各种槽，结构刚度低，加工过程中对装夹力、切削力、切削温度、切削振动都很敏感，产生的应力不均匀，长时间内不易消除，各项精度不易保证。

3）铸件加工余量大，结构不对称各部去除的余量不均匀，由此产生不平衡的加工应力和结构应力。材料组织的不均匀性和铸造成内应力，对零件后续加工尺寸精度和几何公差都产生不利因素。

二、工艺规程设计

（1）工艺流程 毛坯铸造→钳工清理毛坯→粗铣（立铣）→粗铣（卧铣）→热处理（消除内应力）→半精铣（立铣）→半精铣（卧铣）→稳定处理（高低温循环，消除内应力）→精铣。

（2）加工基准面A

1）粗铣、半精铣45mm上下面，基准面A面留0.15～0.20mm精铣余量，平面度达到0.07mm。(www.xing528.com)

2）以A面为基准，粗铣、半精铣周边各面，钳工刮研A面平面度达到0.005mm，平行度达到0.01mm。

3）镗孔2×ϕ26.5^+0.03₀mm，采用瑞士高精度镗床，以A面为定位基准面，用指示表找正2×ϕ26.5^+0.03₀mm端面，误差小于0.01mm，精镗2×ϕ26.5^+0.03₀mm。

三、零件精密加工要求及应力控制

1）粗加工铸件的加工余量大，是产生应力变形的主要因素。粗铣后进行人工失效处理，消除铣内腔、外形等产生的大部分内应力，让零件充分变形，将应力释放出来，有利于后续半精加工。

2）半精铣时，加工部位多，内外边框、异形型腔面及各孔结构不对称，加工后易产生较大的结构应力和加工应力。为此，先铣出轮廓尺寸350⁰_-0.15mm留0.3mm加工余量，基准面A和2×ϕ26.5^+0.03₀mm孔均留0.2mm的精加工余量，消除内应力后再精加工。

3）提高切削速度，切削温度升高，表面残余应力增大；切削速度提高，切削力下降，零件残余应力深度减小；进给量增加，切削力增大，材料的塑性变形加大，残余应力增大。综合考虑选择：切削速度v_c=100～150m/min（铣削，粗铣→精铣），v_c=50～70m/min（镗孔），进给量f_r=0.1～0.02mm/r（粗→精），半精铣吃刀量不大于0.3mm。切削过程中要加切削液充分地冷却，减小热变形。

4）精加工注定位和装夹方法。定位面的平面度要高，A面的平面度误差＜0.005mm，平面度不好，装夹后使零件产生微量变形，影响2×ϕ26.5^+00.03 mm孔的同轴度和平行度。精加工的夹紧点要与半精加工时一致，压紧点要多，压紧力要小。

5）稳定化处理。为了保证铝合金的金相组织的稳定性，提高微塑性变形抗力，使尺寸精度稳定，同时均化残余应力，减少变形，采用高低温稳定处理工艺。即加热至160℃→保温4h→低温至-35℃→保温2h。如此反复三次，如图2-126所示，大部分应力可以消除，组织结构稳定，达到了零件精度要求。

图2-126 稳定化处理温度与时间曲线