一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法

1.本发明属于精密机械制造技术领域，具体涉及一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法。


背景技术：

2.硬质铝合金薄壁罩壳类零件广泛应用于航空航天领域，主要作为各类重要仪器的防尘罩、密封罩及整流罩等。该类零件壁厚通常较薄(1mm～2mm)，为了兼顾零件强度，一般要通过淬火处理提高零件的力学性能。但是，薄壁结构降低了零件的刚性，淬火处理又显著增加了材料的硬度，进而大幅增加了该类零件的加工难度。一方面，零件壁厚薄，材料硬度大，精加工阶段极易发生切削颤振与让刀现象，致使零件表面质量差、变形严重、薄壁处等厚误差大；另一方面，该类零件结构上大多呈一端封闭，一端开口的筒形或球壳形，定位与装卡困难，若装卡方式选择不当，装卡应力会导致零件发生装卡变形，影响零件加工精度。
3.为保证该类零件的加工精度与加工质量，大多采用浇注石蜡或低熔点合金的方式增加该类零件的刚度，或采用包裹软质胶皮的方式减小切削颤振，但这两种方式均存在一定的局限性，如工序繁琐、耗时较长、加工效率不高等，在批量生产加工中较少应用。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削工艺方法。旨在通过优化的热处理工艺使所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件内部应力均匀分布，同时消减机械冷加工导致的表面残余应力；并通过优化的车削工艺方法，包括装卡方式、加工参数、切削路径规划等，保证所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的加工质量与加工效率。
5.为达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：
6.一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，所述方法包含以下步骤：
7.步骤s1，毛坯锻造：根据零件毛坯体积，将原料截成适当长度进行锻造，锻造次数不少于3次，锻造前后进行探伤；
8.步骤s2，锻件退火：将锻造好的毛坯件平放在空气炉中做退火处理，所述毛坯件不堆叠以防止毛坯件受热速率不均导致其内部锻造应力释放不充分；
9.步骤s3，粗车外形：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制粗车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量3～4mm，并在零件开口端外侧预留适当厚度的工艺法兰，零件封闭端内侧预留实心工艺凸台，零件封闭端外侧预留实心工艺卡头；然后根据所述粗车工序简图粗车零件内孔及外圆的各处轮廓特征；
10.步骤s4，固溶处理：将粗车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件做固溶处理，即淬火处理加人工时效，并检测硬度及电导率；
11.步骤s5，第一半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第一半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量1mm，保留工艺法兰及实心工艺凸台，去除实心工艺卡头；然后根据所述第一半精车工序简图按先内孔后外圆的顺序半
精车零件各处轮廓特征；
12.步骤s6，人工时效：将第一半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；
13.步骤s7，第二半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第二半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量0.5mm，保留所述实心工艺凸台，去除工艺法兰；然后借助第一专用工装半精车零件内孔各处轮廓特征及所述实心工艺凸台，并在所述实心工艺凸台上钻攻m8平底螺纹孔，深度小于所述实心工艺凸台高度；最后采用第二专用工装半精车零件外圆各处轮廓特征，去除工艺法兰；
14.步骤s8，人工时效：将第二半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；
15.步骤s9，精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图，利用第二专用工装及第三专用工装装卡并找正所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件，先后精车所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的外圆与内孔的各处轮廓特征全部达图纸尺寸要求，并去除实心工艺凸台；
16.步骤s10，自然时效：将精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在大理石平台上进行自然时效处理，再送精检。
17.进一步的，所述步骤s2中，退火温度为360℃
±
5℃，保温时间为3～4小时，随炉冷却至260℃以下，出炉空冷至室温，要求升温及降温的温度梯度不大于30℃/h。
18.进一步的，所述步骤s3中，粗车刀具选用形状为80
°
或55
°
的常规铝合金车刀，切削速度不大于260m/min，切削深度为0.3～0.5mm，进给速度为32～38mm/min，粗车过程中冲洗乳化液或切削液。
19.进一步的，所述步骤s3中，根据所述粗车工序简图分三工步对毛坯件进行粗车加工：首先将毛坯件车削成规则的圆柱体，然后粗车实心工艺卡头与零件外圆轮廓特征，最后卡紧零件外圆或实心工艺卡头并找正，粗车工艺法兰及内孔轮廓特征。
20.进一步的，所述步骤s4中，淬火温度为495℃～505℃，在空气炉中保温210～360min，20℃～60℃水冷，零件从空气炉到水槽的转移时间不超过20秒；随后对冷却至室温的零件进行人工时效，时效温度为185℃～195℃，保温时间为8～12小时，淬火与人工时效之间的时间间隔小于3小时；零件在空气炉中直立或倾斜摆放，入水速度要快，防止零件与冷水接触不均匀导致的淬火应力分布不均。
21.进一步的，所述步骤s5中，刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，切削速度不大于230m/min，切削深度为0.1～0.3mm，进给速度为20～30mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具。
22.进一步的，所述步骤s5中，第一半精车工序完成后，将所述工艺法兰数铣加工成扇形花瓣的形状，并在所述工艺法兰端面的相应位置钻攻8组工艺螺纹通孔，旨在削弱整圆形的工艺法兰对步骤s6人工时效时零件内部应力释放的阻碍作用，同时便于零件与第一专用工装在步骤s7的第二半精车工序中配合使用，实现零件的端面定位装卡。
23.进一步的，所述步骤s6及步骤s8的人工时效中，采用空气炉作用人工时效设备，保温温度为190℃
±
20℃，保温时间为6～8小时，工件随炉冷却至室温后取出，要求升温与降温的温度梯度不大于30℃/h。
24.进一步的，所述步骤s7中，第二半精车的刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，
切削速度不大于180m/min，切削深度为0.05～0.1mm，进给速度为10～20mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具。
25.进一步的，所述步骤s7中，第二半精车工序中的第一专用工装，为回转体结构，包括第一专用工装实心卡头、凹形空腔、方形工艺孔及螺钉通孔，所述第一专用工装实心卡头与所述凹形空腔位于所述第一专用工装两端，两者同轴；所述第一专用工装实心卡头用于与机床三爪卡盘连接，所述凹形空腔用于容纳待加工工件，且所述凹形空腔与待加工工件之间存在一定间隙；所述第一专用工装圆周上开有8处均匀分布的方形工艺孔，所述第一专用工装上端面钻有8处均匀分布的螺钉通孔，位置在所述方形工艺孔中心，所述螺钉通孔与所述方形工艺孔相连通。
26.进一步的，所述步骤s7中及所述步骤s9中的第二专用工装为回转体结构，包括第二专用工装实心卡头、定位止口、垫块转接头、垫块、反拉螺柱及锁紧螺钉，所述第二专用工装实心卡头、定位止口、垫块转接头、垫块及反拉螺柱同轴，所述第二专用工装实心卡头用于与机床三爪卡盘连接，所述定位止口用于与工件内孔配合，配合间隙介于0.1～0.2mm，所述垫块转接头与所述垫块通过锁紧螺钉连接，所述垫块外端面与工件内侧中心的平面贴合，所述反拉螺柱与所述实心工艺凸台上的平底螺纹孔连接，实现对所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的定位与装卡。
27.进一步的，所述步骤s9中，精车工序中的第三专用工装为回转体结构，包括第三专用工装实心卡头、气管转接头接口、工艺通孔、工件定位凹形腔、密封槽和气道；所述第三专用工装实心卡头、气管转接头接口、工件定位凹形腔、密封槽同轴；所述第三专用工装实心卡头与机床三爪卡盘连接；所述气管转接头接口与气管转接头连接，所述气管转接头通过软管与真空气泵连接；所述工艺通孔位于所述第三专用工装外圆周上，便于工件装卡时找正和工件取出时排气；所述工件定位凹形腔用以容纳工件，且能够与工件封闭端圆弧面完全贴合，圆周方向存在一定间隙，采用黄油或真空脂填充；所述密封槽内装有软弹性的密封圈；所述气道呈米字型与所述气管转接头接口相连通。
28.进一步的，所述步骤s10中，自然时效处理时间为96小时。
29.本发明具有以下有益效果：本发明提供的硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，首先通过合理安排锻造、退火及固溶处理的工艺参数，使得所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的毛坯内部应力均匀分布，增加了材料的各向同性及内部组织的均匀性；然后通过合理设计粗车、半精车与精车工序的工序简图、工艺参数及留量，并穿插人工时效与自然时效处理，使由于切削加工引起的残余应力得到充分释放，较大程度上降低了表面残余应力对零件变形的影响；最后根据不同车削工序的加工特点及工件结构强度，设计相应的工艺特征(工艺法兰、实心工艺卡头、实心工艺凸台及平底工艺螺纹孔等)及专用工装，解决工件难装卡问题的同时，提高了工件的刚性，降低了半精车、精车工序中切削颤振及让刀现象对零件表面质量及变形的影响，提高了所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的壁厚均匀性，同时有效保证了所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的加工效率与加工精度。实践证明，利用本发明提供的硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削工艺方法加工得到的零件，经检验，壁厚等厚误差有效控制在0.05mm以内，零件开口端最大椭圆度小于0.2mm，表面粗糙度小于ra1.6，完全满足所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的各项技术指标要求。
附图说明
30.图1为本发明的硬质铝合金薄壁罩壳类零件结构示意图；
31.图2为本发明的粗车工序简图；
32.图3为本发明的第一半精车工序简图；
33.图4为本发明的第二半精车工序简图；
34.图5为本发明的第一专用工装的结构示意图；
35.图6为本发明的第二专用工装的结构示意图；
36.图7为本发明的第三专用工装的结构示意图；
37.图中各标号表示：2-1工艺法兰、2-2实心工艺凸台、2-3实心工艺卡头；3-1扇形花瓣工艺法兰、3-2工艺螺纹通孔；4-1m8平底螺纹孔；5-1第一专用工装实心卡头、5-2第一专用工装主体、5-3螺钉通孔、5-4方形工艺孔、5-5凹形空腔；6-1第二专用工装实心卡头、6-2定位止口、6-3垫块转接头、6-4垫块、6-5反拉螺柱、6-6锁紧螺钉；7-1第三专用工装实心卡头、7-2气管转接头接口、7-3工艺通孔、7-4工件定位凹形腔、7-5密封槽、7-6气道。
具体实施方式
38.以下结合附图对本发明具体实施方式进行说明。
39.如图1-7所示，以硬质铝合金薄壁罩壳类零件的精密车削加工为例，作为本发明的一个具体实施方式进行说明。所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的材质为锻造2a14，要求零件最终状态为t6 cz态，布氏硬度大于110hbs，零件最大直径为φ260mm，壁厚为1mm，零件封闭端为圆弧形，形位公差等级依据国标gb/t1184-k级实行，即零件形位精度要小于
±
0.2mm。所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件壁厚薄，材料硬度高，精加工阶段极易产生切削颤振及让刀现象，影响零件的表面质量，零件几何精度难以保证；且结构方面，所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件一端为封闭的自由曲面，一端为悬伸较长的薄壁结构，加工过程中存在装卡变形严重、定位与找正困难等问题。为解决上述问题，保证所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的加工精度、加工效率及加工质量，经过大量的试验与总结，提出一种针对该类硬质铝合金薄壁罩壳类零件的精密车削方法，具体包括以下步骤：
40.s1毛坯锻造：根据零件毛坯体积，将硬质铝合金棒料截成适当长度进行锻造，要求锻造次数不少于3次，锻造前后进行探伤；
41.s2锻件退火：将锻造好的毛坯件平放在空气炉中做退火处理，注意不能堆叠，防止毛坯件受热速率不均导致其内部锻造应力释放不充分；
42.s3粗车外形：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制粗车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量3～4mm，并在零件开口端外侧预留适当厚度的工艺法兰2-1，零件封闭端内侧预留实心工艺凸台2-2，零件封闭端外侧预留实心工艺卡头2-3；然后根据所述粗车工序简图粗车零件内孔及外圆的各处轮廓特征；
43.s4固溶处理：将粗车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件做固溶处理，即淬火处理加人工时效，并检测所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的硬度及电导率；
44.s5第一半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第一半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量1mm，保留工艺法兰2-1及实心工艺凸台2-2，去除实心工艺卡头2-3；然后根据所述第一半精车工序简图按先内孔后外圆的顺
序半精车零件各处轮廓特征；
45.s6人工时效：将第一半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；
46.s7第二半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第二半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量0.5mm，保留所述实心工艺凸台2-2，去除工艺法兰2-1；然后借助第一专用工装半精车零件内孔各处轮廓特征及所述实心工艺凸台2-2，并在所述实心工艺凸台2-2上钻攻m8平底螺纹孔4-1，深度小于所述实心工艺凸2-2台高度；最后采用第二专用工装半精车零件外圆各处轮廓特征，去除工艺法兰2-1；
47.s8人工时效：将第二半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；
48.s9精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图，利用第二专用工装及第三专用工装装卡并找正所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件，先后精车所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的外圆与内孔的各处轮廓特征全部达图纸尺寸要求，并去除实心工艺凸台2-2；
49.s10自然时效：将精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在大理石平台上，自然时效处理96小时，再送精检。
50.进一步的，所述s2锻件退火中的退火温度为360℃
±
5℃，保温时间为3～4小时，随炉冷却至260℃以下，出炉空冷至室温，要求升温及降温的温度梯度不大于30℃/h。
51.进一步的，所述s3粗车外形工序中，粗车刀具选用形状为80
°
或55
°
的常规铝合金车刀，切削速度不大于260m/min，切削深度为0.3～0.5mm，进给速度为32～38mm/min，粗车过程中冲洗乳化液或切削液；
52.进一步的，所述s3粗车外形工序中根据所述粗车工序简图分三工步对毛坯件进行粗车加工：首先将毛坯件车削成规则的圆柱体，然后粗车实心工艺卡头2-3与零件外圆轮廓特征，最后卡紧零件外圆或实心工艺卡头2-3并找正，粗车工艺法兰2-1及内孔轮廓特征；
53.进一步的，所述s4固溶处理中，淬火温度为495℃～505℃，在空气炉中保温210～360min，20℃～60℃水冷，零件从空气炉到水槽的转移时间不超过20秒；随后对冷却至室温的零件进行人工时效，时效温度为185℃～195℃，保温时间为8～12小时，淬火与人工时效之间的时间间隔小于3小时；零件在空气炉中直立或倾斜摆放，入水速度要快，防止零件与冷水接触不均匀导致的淬火应力分布不均。
54.进一步的，所述s5第一半精车工序中，刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，切削速度不大于230m/min，切削深度为0.1～0.3mm，进给速度为20～30mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具；
55.进一步的，所述s5第一半精车工序完成后，将所述工艺法兰2-1数铣加工成扇形花瓣工艺法兰3-1，并在所述工艺法兰端面的相应位置钻攻8组工艺螺纹通孔3-2，旨在削弱整圆形的工艺法兰2-1对s6人工时效时零件内部应力释放的阻碍作用，同时便于零件与专用工装1在s7第二半精车工序中配合使用，实现零件的端面定位装卡。
56.进一步的，所述s6人工时效及s8人工时效，设备选用空气炉，保温温度为190℃，保温时间为6～8小时，工件随炉冷却至室温后取出，要求升温与降温的温度梯度不大于30℃/h。
57.进一步的，所述s7第二半精车工序中刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，切削
速度不大于180m/min，切削深度为0.05～0.1mm，进给速度为10～20mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具；
58.进一步的，所述s7第二半精车工序中的第一专用工装为回转体结构，包括第一专用工装实心卡头5-1、凹形空腔5-5、方形工艺孔5-4及螺钉通孔5-3等结构，所述第一专用工装实心卡头5-1与所述凹形空腔5-5位于所述第一专用工装两端，两者同轴；所述第一专用工装实心卡头5-1用于与机床三爪卡盘连接，所述凹形空腔5-5用于容纳待加工工件，且所述凹形空腔5-5与待加工工件之间存在一定间隙；所述第一专用工装圆周上开有8处均匀分布的方形工艺孔5-4，所述第一专用工装上端面钻有8处均匀分布的螺钉通孔5-3，位置在所述方形工艺孔5-4中心，所述螺钉通孔5-3与所述方形工艺孔5-4相连通。
59.进一步的，所述s7第二半精车及所述s9精车工序中的第二专用工装为回转体结构，包括第二专用工装实心卡头6-1、定位止口6-2、垫块转接头6-3、垫块6-4、反拉螺柱6-5及锁紧螺钉6-6等结构，所述第二专用工装实心卡头6-1、定位止口6-2、垫块转接头6-3、垫块6-4及反拉螺柱6-5同轴，所述第二专用工装实心卡头6-1用于与机床三爪卡盘连接，所述定位止口6-2用于与工件内孔配合，配合间隙介于0.1～0.2mm，所述垫块转接头6-3与所述垫块6-4通过锁紧螺钉6-6连接，所述垫块6-4外端面与工件内侧中心的平面贴合，所述反拉螺柱6-5与所述实心工艺凸台2-2上的m8平底螺纹孔4-1连接，实现对所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的定位与装卡。
60.进一步的，所述s9精车工序中的第三专用工装为回转体结构，包括用第三专用工装实心卡头7-1、气管转接头接口7-2、工艺通孔7-3、工件定位凹形腔7-4、密封槽7-5、气道7-6等结构特征，所述用第三专用工装实心卡头7-1、气管转接头接口7-2、工件定位凹形腔7-4、密封槽7-5同轴；所述第三专用工装实心卡头7-1与机床三爪卡盘连接；所述气管转接头接口7-2与气管转接头连接，所述气管转接头通过软管与真空气泵连接；所述工艺通孔7-3位于所述专用工装外圆周上，便于工件装卡时找正和工件取出时排气；所述工件定位凹形腔7-4用以容纳工件，且能够与工件封闭端圆弧面完全贴合，圆周方向存在一定间隙，采用黄油或真空脂填充；所述密封槽7-5内装有软弹性的密封圈；所述气道7-6呈米字型与所述气管转接头接口相连通。
61.本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
62.以上所述具体实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施例的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤s1，毛坯锻造：根据零件毛坯体积，将原料截成适当长度进行锻造，锻造次数不少于3次，锻造前后进行探伤；步骤s2，锻件退火：将锻造好的毛坯件平放在空气炉中做退火处理，所述毛坯件不堆叠以防止毛坯件受热速率不均导致其内部锻造应力释放不充分；步骤s3，粗车外形：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制粗车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量3～4mm，并在零件开口端外侧预留适当厚度的工艺法兰，零件封闭端内侧预留实心工艺凸台，零件封闭端外侧预留实心工艺卡头；然后根据所述粗车工序简图粗车零件内孔及外圆的各处轮廓特征；步骤s4，固溶处理：将粗车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件做固溶处理，即淬火处理加人工时效，并检测硬度及电导率；步骤s5，第一半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第一半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量1mm，保留工艺法兰及实心工艺凸台，去除实心工艺卡头；然后根据所述第一半精车工序简图按先内孔后外圆的顺序半精车零件各处轮廓特征；步骤s6，人工时效：将第一半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；步骤s7，第二半精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图绘制第二半精车工序简图，按工程图标注尺寸在零件各处轮廓特征均匀留量0.5mm，保留所述实心工艺凸台，去除工艺法兰；然后借助第一专用工装半精车零件内孔各处轮廓特征及所述实心工艺凸台，并在所述实心工艺凸台上钻攻m8平底螺纹孔，深度小于所述实心工艺凸台高度；最后采用第二专用工装半精车零件外圆各处轮廓特征，去除工艺法兰；步骤s8，人工时效：将第二半精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在空气炉中进行人工时效处理；步骤s9，精车：根据所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件工程图，利用第二专用工装及第三专用工装装卡并找正所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件，先后精车所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的外圆与内孔的各处轮廓特征全部达图纸尺寸要求，并去除实心工艺凸台；步骤s10，自然时效：将精车后的所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件开口端向上平整放置在大理石平台上进行自然时效处理，再送精检。2.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s2中，退火温度为360℃
±
5℃，保温时间为3～4小时，随炉冷却至260℃以下，出炉空冷至室温，要求升温及降温的温度梯度不大于30℃/h。3.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s3中，粗车刀具选用形状为80
°
或55
°
的常规铝合金车刀，切削速度不大于260m/min，切削深度为0.3～0.5mm，进给速度为32～38mm/min，粗车过程中冲洗乳化液或切削液。4.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据所述粗车工序简图分三工步对毛坯件进行粗车加工：首先将毛坯件车削成规则的圆柱体，然后粗车实心工艺卡头与零件外圆轮廓特征，最后卡紧零件外圆或实
心工艺卡头并找正，粗车工艺法兰及内孔轮廓特征。5.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s4中，淬火温度为495℃～505℃，在空气炉中保温210～360min，20℃～60℃水冷，零件从空气炉到水槽的转移时间不超过20秒；随后对冷却至室温的零件进行人工时效，时效温度为185℃～195℃，保温时间为8～12小时，淬火与人工时效之间的时间间隔小于3小时；零件在空气炉中直立或倾斜摆放，入水速度要快，防止零件与冷水接触不均匀导致的淬火应力分布不均。6.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s5中，刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，切削速度不大于230m/min，切削深度为0.1～0.3mm，进给速度为20～30mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具。7.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s5中，第一半精车工序完成后，将所述工艺法兰数铣加工成扇形花瓣的形状，并在所述工艺法兰端面的相应位置钻攻8组工艺螺纹通孔，旨在削弱整圆形的工艺法兰对步骤s6人工时效时零件内部应力释放的阻碍作用，同时便于零件与第一专用工装在步骤s7的第二半精车工序中配合使用，实现零件的端面定位装卡。8.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s6及步骤s8的人工时效中，采用空气炉作用人工时效设备，保温温度为190℃
±
20℃，保温时间为6～8小时，工件随炉冷却至室温后取出，要求升温与降温的温度梯度不大于30℃/h。9.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s7中，第二半精车的刀具选用形状为55
°
的铝合金专用车刀，切削速度不大于180m/min，切削深度为0.05～0.1mm，进给速度为10～20mm/min，车削过程中冲洗乳化液或切削液，实时观察刀具磨损状况并及时更换刀具。10.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s7中，第二半精车工序中的第一专用工装，为回转体结构，包括第一专用工装实心卡头、凹形空腔、方形工艺孔及螺钉通孔，所述第一专用工装实心卡头与所述凹形空腔位于所述第一专用工装两端，两者同轴；所述第一专用工装实心卡头用于与机床三爪卡盘连接，所述凹形空腔用于容纳待加工工件，且所述凹形空腔与待加工工件之间存在一定间隙；所述第一专用工装圆周上开有8处均匀分布的方形工艺孔，所述第一专用工装上端面钻有8处均匀分布的螺钉通孔，位置在所述方形工艺孔中心，所述螺钉通孔与所述方形工艺孔相连通。11.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s7中及所述步骤s9中的第二专用工装为回转体结构，包括第二专用工装实心卡头、定位止口、垫块转接头、垫块、反拉螺柱及锁紧螺钉，所述第二专用工装实心卡头、定位止口、垫块转接头、垫块及反拉螺柱同轴，所述第二专用工装实心卡头用于与机床三爪卡盘连接，所述定位止口用于与工件内孔配合，配合间隙介于0.1～0.2mm，所述垫块转接头与所述垫块通过锁紧螺钉连接，所述垫块外端面与工件内侧中心的平面贴合，所述反拉螺柱与所述实心工艺凸台上的平底螺纹孔连接，实现对所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件的定位
与装卡。12.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s9中，精车工序中的第三专用工装为回转体结构，包括第三专用工装实心卡头、气管转接头接口、工艺通孔、工件定位凹形腔、密封槽和气道；所述第三专用工装实心卡头、气管转接头接口、工件定位凹形腔、密封槽同轴；所述第三专用工装实心卡头与机床三爪卡盘连接；所述气管转接头接口与气管转接头连接，所述气管转接头通过软管与真空气泵连接；所述工艺通孔位于所述第三专用工装外圆周上，便于工件装卡时找正和工件取出时排气；所述工件定位凹形腔用以容纳工件，且能够与工件封闭端圆弧面完全贴合，圆周方向存在一定间隙，采用黄油或真空脂填充；所述密封槽内装有软弹性的密封圈；所述气道呈米字型与所述气管转接头接口相连通。13.根据权利要求1所述的一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，其特征在于，所述步骤s10中，自然时效处理时间为96小时。

技术总结
本发明公开了一种硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削方法，属于精密机械制造技术领域，具体包括以下步骤：S1毛坯锻造、S2锻件退火、S3粗车外形、S4固溶处理、S5半精车1、S6人工时效、S7半精车2、S8人工时效、S9精车、S10自然时效。本发明通过合理安排锻造、退火及固溶处理的工艺参数；合理设计粗车、半精车与精车工序的工序简图、工艺参数及留量，穿插人工时效与自然时效处理；根据不同车削工序的加工特点及工件结构强度，设计相应的工艺特征及三种专用工装；有效地解决了所述硬质铝合金薄壁罩壳类零件精密车削难装卡、变形严重、易发生切削颤振及让刀现象等问题，提高了该类零件的加工质量、加工精度及加工效率。质量、加工精度及加工效率。质量、加工精度及加工效率。


技术研发人员：李晨旭 孙辉 钱静 余伦 马培仙 郭进 杨昊 董日清 张卓 叶小俊
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/23