阳江市锦泰制造有限公司
前 言：铝合金标定夹具类零件，由于其受制于材质密度、设计结构、应用需求等多方面的要求，在生产加工中，对精度要求高，且具有易于磨损、替换成本高的特点。在目前的加工手段中，工程师主要采用的是目前行业中较为普遍的直接铣成法、工装保证法和磨削法。这三种加工方法对产品质量都有较高的保证度，但是在加工成本控制和加工的效率方面有较大差异。其中，直接铣成法对"硬件"的要求高，即它要求机床附件具有极高的精度，并且加工过程中的刀具要有较高的硬度和切割力；工装保证法对机床附件的精度要求不高，在一般的加工中心较为常用；而磨削法主要对磨床有较高的依赖性，这种加工方式主要是通过磨床的打磨和位置调整来保证零件的精度要求。在企业的生产中，企业可以根据自身的硬件配置和成本预估来合理选择具体的加工工艺。
一、对铝合金标定夹具类零件的结构分析和技术要求及处理工艺研究
1.1对铝合金标定夹具类零件的结构特征分析
铝合金标定夹具类零件根据其不同的用途，有不同的结构。但是通过对实际中各类用途零件的整体结构的整理归纳，我们发现其类似与典型的箱体。在加工制造的过程中，其加工部位主要是内外空心圆柱面的精确打磨和六面体外形的精确构造。在整个结构中，内孔的作用主要是容纳被加工零部件，而内外空心圆柱面要支撑整个结构，并符合一定程度的减重要求。由于合金类材质和孔洞的因素，使得整个结构的刚性有一定程度的下降，这是铝合金标定夹具类零件易于损耗的主要原因。而较高的损耗率也造成了在实际中，这种零件具有较高替换成本的特点。
1.2对铝合金标定夹具类零件的技术要求分析
铝合金标定夹具类零件根据不同的用途有不同的内部结构和整体结构需求。而在这类零件的使用过程中，其内孔和六面体需要重点关注，因为其作为主要使用的部位，对精度有极高的要求。在加工操作过程中，一般对其精度要求为IT5~IT7。而对其形位精度的要求，主要依据是对限制外型面的平行度和垂直度的要求。根据常规的技术标准，一般规定误差在0.03mm以内。由于此类零件的使用面积大，在加工过程中一般要求其表面粗糙度在Ra0.8~1.6微米之间。
1.3对铝合金标定夹具类零件的材料选择处理工艺分析
铝合金标定夹具类零件由于具有特殊的应用需求，对材质的选择有很高的要求。在经过对行业内部对多种材料的选择进行分析之后，2A12-T4、7A04-T6、ZL101A-T6被认为是目前最合适的，也是目前使用率最高的材料。而这三种材料中，7A04--T6超硬铝的性能最为优秀，在机械加工的过程中，其稳定性最优，变形是三者之中最小的，因此具有较高的选择优先级。而ZL101A-T6作为一种铸铝材料，在通常的使用中，需要铸造模具的配合，通常用于较大尺寸的标定夹具零件的加工制造。在零件的加工过程中，通常是根据预加工的零件形状来选择毛坯。在毛坯的选取中，圆棒料和铸造件是最为常用的两种。这两种毛坯也具有不同的特点：圆棒料的剔除量大，会造成较多的浪费，使加工成本上升，优点是易于储存，备料周期短；而铸造件经过了前期的加工，使得模具具有较高的成本，且相较于圆棒料具有更长的备料周期。但其优点也很明显，即再加工过程较为简单，一般会成为应急件选取的第一选择。
二、加工铝合金标定夹具类零件时面临的问题
2.1材料限制
铝合金的化学性质较为稳定，但与碳素钢和其他合金类材料相比，其物理性质不具有明显的优势。铝合金材料的刚性较低，以铝合金材料制造的零件其结构的整体刚性会下降，而其在受热时，与其他材料相比，也更易于变形，且残余应力对铝合金材料的影响也较大，使工艺系统变形的可能性大大增加。在多种因素的综合作用下，会严重影响零件的精度，使加工精度难以长期保持在较高的水平。
2.2难以保证零件形位公差
在铝合金标定夹具类零件的加工工艺中，一般要求其形为公差在0.03mm以内。而铝合金材料易于变形这一特点，更加加大了保证形位公差的难度。在目前铝合金标定夹具类零件的生产实践过程中，在零件的初始生产阶段，有着很高的超差率，一般在70%甚至以上。操作员将工件放在平板上进行加工的时候，甚至能感觉到明显的晃动。在测量时，用角尺进行数据比对，也可以明显看出贴合面之间存在的缝隙。
三、对铝合金标定夹具类零件的机械加工工艺研究
3.1直接铣成法
3.1.1机床附件及切削参数
3.1.2加工方法
（1）把准备加工的工件用分度头固定起来，然后打表找正，并小于0.02mm，然后用铣刀铣削侧壁，并留出1mm的留量。
（2）首先将精密虎钳装夹到平面机床上，在检查其稳定性之后，使用精密虎钳装夹工件，打表找正并固定钳口，保持平面度和底面的垂直度均小于0.01mm。接下来在将工件夹正之后，用机床探头确定工件的圆心，并以此在基准分别对工件表面和工件外侧壁进行铣销，以达到对工件的尺寸和公差要求。
（3）掉头装夹工件，用机床探头再次确定工件内孔圆心，并使其位置误差小于0.01mm，之后进行上表面加工，将工件上表面和外侧壁铣销到合格的程度后，按照工件尺寸和公差的要求进行铣销。
3.1.3测量结果
用三坐标机进行尺寸检测，其中具体要求为：平面度均小于0.01mm，垂直度小于0.02，平行度小于0.01。如果各项指标都符合技术要求，则工件是合格品。
3.2工装保证法
3.2.1专用工装设计要求
专用工装主要包括芯轴、压板和背帽三部分。为了保证标定夹具的垂直度符合技术要求，将芯轴的定位端面和外圆垂直度设定为0.01。为了保证芯轴尾顶以后的刚性能够适应工件的强度要求，用特制M33螺纹予以配合。在加工内孔端面时，用一般车削加工的方式就可以达到技术目的，使其内孔端面垂直度保持在较高数值。
3.2.2加工方法
（1）在加工内孔和两端端面时，用一般手段即可，保证在工件四方留量1～2mm的同时，还要保证两端面垂直于内孔轴线；
（2）在四轴加工中心数控分度头夹持定位芯轴、尾顶，百分表找正，然后将芯轴定位外圆的径向和轴向跳动调整为均小于0.03。之后要用铣刀铣出一个临时定位面，然后以此为基础固定装夹；
(3)按照图纸要求，将工件的剩余四方铣到规定尺寸。在使用工装来加工时，有一点极其重要，即一定要在芯轴端面上加工出一个垂直于工件旋转轴线的平面，否则将严重影响工件成品的形状和规格。
3.3磨削法
磨削法主要是利用磨床来进行技术加工。在实际操作中，往往基于同一个基准来进行定位，因此同一批零件在加工过程中，平面磨床的定位精度和重复定位精度都很高，工件成品的尺寸都具有一致性。因此，只要注重合理操作，就可以保证零件的较高精度要求。同时，使用此方法不适合对工件进行大规模生产，但生产出的成品质量较高。磨床加工具有工艺简单，对设备要求较低的特点。如果要设计新的工件，只需要改变程序即可。因此，在新产品的研发和进行技术升级改造时，常常使用此方法。
铝合金类材料没有磁性，在加工过程中，通常难以固定。在现实的生产过程中，有两种较为有效的固定方法：第一种是依靠精密虎钳来进行夹持，精密虎钳具有良好的夹持性和稳定性；第二种则是使用硬化处理精密研磨的角铁来进行工件的固定。在具体的实践过程中，要选择可被吸磁的材料制成的精密虎钳或者角铁。在将精密虎钳或者角铁与平面磨床进行固定时，一定要确保其稳定性，这样才能保证制造出来的工件具有合格的精度。在没有合适的角铁时，由可被吸磁材料制成的块规来替代也是具有相当可行性的。
磨削法也具有其弊端。因为标定夹具类零件不具有吸磁性，就需要装夹工具的配合使用。而且磨床在加工铝合金零件的过程中，很难出屑，这会大大增加砂轮与铝合金工件之间的摩擦力，从而对砂轮造成极大的损坏。所以，磨削法并不适合对大批量零件的加工。
3.4对三种工艺的比较
在本文中，对三种工艺的比较，如表2所示。
结语
在机械加工这一行业中，对生产企业来说，加工铝合金标定夹具类零件是公认的技术难题。本文对现阶段行业内比较优秀的三种加工工艺进行了分析和技术对比，以期待能够在企业的生产实践中，能够充分保证产品的加工精度，提升企业的生产效率和经营效益。当然，三种加工工艺各具特点，而其中加工成品率最高的是直接铣成法。使用该方法制造出来的工艺品，不仅精度高、质量好，而且具有相当的美学价值，是最有借鉴意义和最领先的行业生产方法。不过，行业可以充分根据自身的硬实力和市场定位，选择对自身最有利的加工工艺，来进行生产安排和市场竞争，以实现更高的经营目的。
参考文献：
［1］王雁彬.机械加工工艺编制指导教程[M].北京：国防工业出版社,2015.
［2］郑修本 . 机械制造工艺学 [M]. 北京 ：机械工业出版社 , 2008.
［3］孙德茂 . 数控磨床培训教程 [M]. 北京 ：机械工业出版社 , 2010.参考文献：
论文作者:敖景強
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
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