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摘要：随着现代工业的高速发展，铝合金材质的大型薄壁板件广泛应用于现代制造业中，如航空工业、汽车工业等，由于其加工工艺性差，在切削力，内应力，切削热，夹紧力的作用下都会使零件产生变形，不易控制加工精度。
关键词：铝合金；大型；薄板薄壁件；加工精度
一、前言
由高强度铝合金大型薄壁板类零件广泛应用于航空工业，其尺寸大，刚性差，结构复杂，加工内容多，外形协调要求高。在切削力，内应力，切削热，夹紧力的作用下都会使零件产生变形，不易控制加工精度。
二、零件的加工工艺分析
（一）零件图纸分析
1.零件结构分析
该零件是一个典型的薄壁板类零件，总体尺寸为940mm×430mm×28mm。在板件的周边需加工出一圈带圆角的矩形台阶槽槽宽为7.5mm，板件的中间分别有两个直径为Φ222mm的通孔，在Φ222mm通孔的周围呈圆周分布着6个台阶孔。
2.机床的选择
该零件由于尺寸大，长度较长，应该选择行程在1000mm以上的立式加工中心机床加工，但是由于现有设备有限，根据现有条件选择VMC850立式三轴联动加工中心。该机床工作台总长度为1000mm，总宽度为 500mm，X轴行程为850mm，Y轴行程为550mm，Z轴行程为600mm。由于X轴行程不够，需要调头二次装夹，即一个平面上分两次进行加工。
（二）零件加工工艺过程
根据图纸要求，该零件的加工工艺过程如下：
1.工序05下料
该零件应选择板料为毛坯料。因为板料上下两表面有压铸出炉时产生的氧化膜，再者板料在出炉时的内应力没有完全施放，上下两表面平面度不一定很好，所以在选择材料时，应选择稍微比零件尺寸略厚一点的板料作为原材料。
2.工序10数控加工
粗加工φ222的两个通孔。保证尺寸φ220。（单边留1mm的余量）并在零件一侧面铣出一基准面。
为了零件在二次装夹、找正时有一精基准。故在零件的一侧铣出一侧面作为找正基准。
（1）加工方法
采用逆铣，落料的方法将直径为φ222mm的两个孔的余量去掉。
（2）刀具的选择
根据图纸，两孔直径为φ222mm。单边留1mm余量故尺寸为220mm。所以理论上认为只要刀具直径小于φ220的就可以使用。但是刀具直径越大对零件产生的内应力就越大，容易使零件产生变形。如果刀具太小的话刀具的强度就不好，容易使刀具折断，产生让刀现象，还影响加工效率。综合考虑，选择优质高速钢材料，直径为φ12mm的过中心立铣刀较为合适。
（3）走刀轨迹
按照φ222mm的轮廓加工，留下精加工余量。
（4）零件的定位与装夹
该零件所有面都为毛坯面，所以只能采用粗基准为定位基准。在长度方向对角安装一对压板，在宽度方向对称安装两对对称压板。
3.工序20、25数控加工
（1）加工方法
行切法去除多余加工余量。
（2）刀具的选择
因为机床X轴行程为850mm而零件的长度为960mm。所以只能利用刀具本身的直径来对该平面进行加工。960-850=110，所以刀具的直径必须大于110mm。根据国家标准，可以选择直径为120mm的面铣刀比较合适。
（3）走刀轨迹
一般情况下铣削平面时，刀具应该从零件的外部进刀加工，但由于机床的行程有限，刀具无法从零件的外部进刀。所以只能φ222mm圆孔的圆心处下刀，并开始采用行切法加工。
零件的装夹与定位
该零件要把整个面加工并保证尺寸，采用压板从工件上方装夹不行，因为有与刀具加工干涉，也无法采用机用平口虎钳装夹。所以只有把零件从长度方向“顶紧”。根据零件的自重和螺钉的压紧力就可以把零件夹紧。
4.工序30、35数控加工
（1）加工方法
采用顺铣环切法板件的轮廓加工，加工阶段分别粗、精加工。一次装夹定位后分别外轮廓及槽的左半部分，调头二次装夹后再加工外轮廓及槽的右半部分。保证尺寸：940、430、930、860、907、892、420、295、344、359、22、5。
由于零件总长为940，而机床X轴行程为850，所以在加工过程中不能一次装夹加工出零件的外轮廓和周长槽。所以要分两次装夹完成所加工的零件。
观察零件图该零件的外轮廓和周长槽是一个对称的图形，所以用一个程序就能完成两个部分的加工。由于该零件的宽度已经接近于工作台的宽度所以不能做定位，只能逐个加工逐个找正。
先用百分表打工序10铣出来的精基准把零件找平，然后将直径为φ222mm的孔的中心找到，作为工件坐标系原点。
（2）零件的装夹与定位
该零件只加工零件外侧一圈环形槽，所以可以利用中间的两个大孔装夹如图5所示。
该零件宽度为430mm而工作台宽度只有500mm。由于该零件的宽度已经接近于工作台的宽度所以不能做定位，只能逐个加工逐个找正。
（3）工序40孔加工
由于该零件孔距最大为840所以零件的孔距在机床的行程范围之内，所以能够一次装夹完成剩余全部内容Φ222孔的精加工，圆周分布的6个台阶孔和32个M3螺孔，这样一次加工完成可以保证孔系的精度。
三、零件加工的难点和采取的工艺措施
该零件尺寸为940mm×430mm×28mm，材料为2A12-H112铝合金（LY12-CZ），零件上所有表面均要加工，精度虽然不高但尺寸大，加工表面多，因此在加工时还是具有一定的难度。
（一）减少在加工过程中产生应力变形
1.定位夹紧方案
下面就所采取的一些措施来进行分析：首先在VMC850数控加工中心上粗加工出直径Φ222两个通孔，本道工序采用数控机床加工孔可以保证孔的中心距，为下一道数控加工工序做个工艺孔，同时也作为一个基准，可以用孔来进行找正，该零件为对称零件，加工时要保证零件的对称度。
2.刀具及切削用量的选择
主要的加工刀具选择Φ120mm面铣刀，Φ12的立铣刀和Φ6的键槽刀，加工时在刀具耐用度允许的情况下，选择尽可能大的刀具前角和后角，通过查阅资料文献[1]中，刀具前角每增加1度，切削温度和切削力会降低10%。加工路线的安排
3.减小切削热对变形的影响
（1）减小机床热变形对变形的影响
由于现有加工条件的限制，对于机床可选择性小，让机床预热后在，确保加工机床在热平衡状态。
（2）减少刀具热变形对工件的影响
选择膨胀系数小的刀具加工。对刀具进行冷却。
（3）减少工件热变形的影响
选择冷却性能好的水性溶液进行冷却。
（4）减少切削热
在切削热不表的情况下，适当的加大走刀量，和大的刀具前角。
（二）二次装夹时的注意事项
由于此零件大现有设备行程有限，加工时必须要进行调头二次装夹，二次装夹时一定要保证基准统一，基准统一才能保证零件的接刀和对称度。要保证是宽度为5mm的薄壁和宽度为7.5mm的槽精度，5mm和7.5mm在小型零件的加工中较好加工，精好保证，但由于尺寸大故加工时还是有一定的难度。
四 总结
本文就大型薄壁板件进行加工工艺分析，主要解决零件在加工过程的由于切削力，内应力，夹紧力所产生的变形。文中所采用的工艺方案是根据现有加工条件确定的，对于同类型的加工零件可作为参考。在加工大型整体薄壁板件事，将加工过程分为粗精加工两个过程。