精密力控质效双升——常德烟机公司攻关铝制薄壁零件纪实

瑞儿 • 2024年05月15日 19:39 • 香烟资讯

近年来，常德烟草机械有限责任公司机械制造向着自动化、智能化方向发展，生产加工烟机零件的精度日益提高，因此，攻克铝制薄壁零件加工难题被提上日程。

铝制薄壁零件因薄壁结构受热，经常出现局部变形及尺寸难以精度控制等现象。今年年初，常德烟机公司技术部门、质检部门和生产车间联合成立QC小组开展攻关，以提升图号为1MTB45000702的铝板零件加工合格率为目标，提出总体加工方案，探索出满足铝制薄壁零件加工刀具路径的通用规则。

QC小组组长邢国发现，该零件是一种典型的形状复杂的铝制薄壁零件，属于新型卷接机组中的重要零件。现有资料显示，目前国内也没有针对铝制薄壁零件机械加工的通用法则。

根据不同工况，过去各单位大多尝试通过调整对称的压紧力、设置合适的切削参数进行加工。但这些方法难度高，且废品率居高不下，铝制薄壁零件加工方法亟待完善和升级。

铝制薄壁零件大多为整体尺寸较大的复杂曲面结构，机械加工及装夹比较困难，同时由于零件的外廓尺寸远大于截面尺寸，整体刚性较弱，零件在加工过程中受切削力、夹紧力、切削热以及材料内部残余应力等因素的影响，常出现变形，从而严重影响加工质量。在试制过程中，他们多次因铝制薄壁零件平面度差而未达到设计要求。

制作出合格的铝制薄壁零件已不算易事，总结出一套对加工产生影响的操作规律更是难上加难。立足实际，QC小组集思广益形成了初步研发思路：重点探索下刀点与零件、刀具轨迹与零件的变形关系，并在这一基础上优化加工操作使其普遍适用。

为保证后续加工顺利推进，小组成员对方案的可行性进行分析。他们首先对铝制薄壁零件展开可制造性评价，通过整合现有制造资源，从形状、尺寸、公差、表面质量要求等方面对零件设计模型进行全方位分析，找出设计模型中易导致质量缺陷的因素，指导研发设计人员及时优化零件设计。

随后，小组成员利用计算机模拟加工软件对零件三维模型进行虚拟加工，通过CAD建立精确模型，规划下刀点和刀具轨迹，利用有限元分析技术进行应力应变分析。他们在模拟不同下刀点和轨迹的切削过程中评估变形情况，并根据仿真结果优化下刀点和轨迹设计。通过不断调整各项参数，最终他们检测得出，加工出的零件变形量均在0.005mm以内，目标可实现。

根据前期可行性论证与调查，小组成员敲定了最终的总体加工方案：采用五轴加工中心对零件进行加工，利用刀五轴的转动加工斜面，用压板将工件压在工作台面上，一次装夹完成多步工序，简化操作，控制误差。

零件加工精度直接影响整机性能，每个加工环节都马虎不得。在现有的数控机床中，从生产参数上看，马泰克五轴加工中心和米克朗五轴加工中心均可对铝制薄壁零件进行试加工。技术员和设备操作人员细致对比两者定位精度、尺寸和转速后，决定采用加工精度更符合设计要求的马泰克五轴加工中心进行试制，力求用精湛工艺把产品做到极致。

同时，他们选取具有锋利、耐用、线速高等特点的硬质合金立铣刀作为加工刀具，通过小端下刀从外向内的走刀路径完成外形加工，最大程度减少了加工变形量。

凡事预则立，不预则废。充分的技术准备为铝制薄壁零件试制打下了坚实的基础。仅用了一周时间，首件试制铝制薄壁零件1MTB45000702被加工生产完成。经检测，零件全部尺寸均满足图纸要求和工况需求，攻关目标圆满完成。

“成本投入不过2000元，单价零件加工可节约人力成本、加工费用17400元，有效降低了生产成本。”在近期召开的创新攻关复盘会上，邢国总结道，“这次的技术攻关不仅统一细化了铝制薄壁零件加工的方法标准、操作指标、规范流程，还提升了加工效率，为数字化工厂建设奠定了工序基础，可谓是一举多得。”

另外，此次技术攻关中首创的单螺纹对称调节开口、依靠自身弹性夹持物料、燕尾槽式调整机构和小巧的车刀式结构四大创新点，可推广在其他机床设备上使用，极具应用价值。

随着零件加工技术不断更新升级，常德烟机公司的零件精加工能力和效率得到了大幅提高，产品质量和稳定性也显著提升，产品竞争力进一步增强。常德烟机公司表示，将继续灵活运用新材料、创新加工路径，借助智能化生产设备，推动零件加工朝着智慧化、绿色化、个性化定制等方向发展，以更好适应市场需求和变化。

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