铝制品加工

铝是有色金属中用途最广、应用最广泛的金属材料，其应用范围仍在不断扩大。据统计，铝材生产的铝制品有70多万种，从建筑装饰行业到交通行业和航空空航天等各行各业都有不同的需求。今天，边肖介绍铝制品的加工工艺以及如何避免加工变形。

铝的优点和特性如下:

1.低密度。铝的密度约为2.7克/立方厘米。它的密度只有铁或铜的三分之一。

2.可塑性高。铝具有良好的延展性，可以通过挤压和拉伸等压力加工方法制成各种产品。

3.耐腐蚀性。铝是一种电负性很强的金属。在自然条件下或阳极氧化时，其表面会形成一层保护性氧化膜，其耐腐蚀性比钢好得多。

4、容易强化。纯铝的强度不高，但可以通过阳极氧化来提高。

5、易于表面处理。表面处理可以进一步改善或改变铝的表面性质。铝阳极氧化工艺相当成熟和稳定，已广泛应用于铝制品的加工。

6、导电性好，易于回收。

铝制品加工技术

铝制品冲压

1.冷冲压

铝颗粒被用作材料。适用于难以通过拉伸工艺获得的柱状产品或产品形状，如椭圆形、正方形和矩形产品。（如图1所示，铝颗粒如图2所示，产品如图3所示）

所用机器的吨位与产品的横截面积有关。上模冲和下模钨钢之间的间隙为产品的壁厚，上模冲和下模钨钢到下止点的垂直间隙为产品的顶部厚度。（如图4所示）

优点:开模周期短，开发成本低于拉延模具。

缺点:生产流程长，产品尺寸波动大，人工成本高。

2.拉伸

使用铝制外壳。连续模切机和模具用于多次变形以满足外观要求，适用于非圆柱体（弯曲铝的产品）。（例如，图5中的机器、图6中的模具和图7中的产品）

优点:生产过程中复杂、反复变形的产品尺寸控制稳定，产品表面光滑。

缺点:模具成本高，开发周期相对较长，对机器的选型和精度有要求。

铝制品的表面处理

1.喷砂（喷丸）

通过高速砂流的冲击清洁和粗糙化金属表面的过程。

用这种方法对铝件进行表面处理，可使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，并改善工件表面的机械性能，从而提高工件的抗疲劳性能，增加其与涂层之间的附着力，延长涂层的耐久性，并有利于涂层的平整和装饰。这项技术经常出现在苹果的各种产品中。

2.修正

一种加工方法，利用机械、化学或电化学作用降低工件的表面粗糙度，以获得光亮平整的表面。抛光工艺主要分为机械抛光、化学抛光和电解抛光。铝零件经过机械抛光和电解抛光后可以接近不锈钢的镜面效果。这种工艺给人的感觉是高档、简约和时尚的未来感。

3.图画

金属拉丝是用砂纸反复刮铝板的制造过程。绘图可分为直线绘图、随机绘图、螺旋绘图和螺纹绘图。金属拉丝技术可以清晰地显示每一个微小的丝痕，使细腻的头发光泽在金属哑光中散发出来，使产品兼具时尚感和科技感。

4、高光切割

金刚石刀具在高速旋转（通常为20，000 rpm）的雕刻机主轴上进行加固，以切割零件，从而在产品表面形成局部高光区域。切削高光的亮度受铣刀转速的影响。钻头速度越快，切割高光越亮，越暗越容易产生刀具痕迹。高光和高光切割特别适用于手机，例如iphone5。近年来，一些高端电视金属边框采用了高光铣削技术，阳极氧化和拉丝工艺使整个电视充满了时尚感和犀利的科技感。

5.阳极氧化

阳极氧化是指金属或合金的电化学氧化。在相应的电解液和特定的工艺条件下，铝及其合金在外加电流的作用下在铝制品（阳极）上形成氧化膜。阳极氧化不仅可以解决铝表面硬度和耐磨性的缺陷，还可以延长铝的使用寿命并增强美观性。它已成为铝表面处理不可或缺的一部分，是目前应用最广泛和非常成功的工艺。

6、双色阳极

双色阳极是指对产品进行阳极氧化处理，并在特定区域赋予不同的颜色。双色阳极氧化工艺工艺复杂、成本高，在电视行业应用较少。但通过两种颜色之间的对比，可以更好地体现产品的高端和独特外观。

减少铝加工变形的工艺措施和操作技巧

铝件加工变形的原因很多，与材料、零件形状和生产条件有关。主要有以下几个方面:毛坯内应力引起的变形、切削力和切削热引起的变形、夹紧力引起的变形。

减少加工变形的工艺措施

1、降低羊毛培养的内应力

通过自然或人工时效和振动处理可以部分消除坯料的内应力。预处理也是一个有效的过程。对于大头大耳的毛坯，由于余量大，加工后的变形量也大。如果提前加工毛坯的多余部分，减少各部分的余量，不仅可以减少后续工序中的加工变形，而且在提前加工后放置一段时间后还可以释放一些内应力。

2、提高刀具的切削能力

刀具的材料和几何参数对切削力和切削热有重要影响，正确选择刀具对减少零件加工变形至关重要。

①合理选择刀具几何参数。

①前角:在保持切削刃强度的情况下，适当选择较大的前角，一方面可以磨出锋利的切削刃，另一方面可以减少切削变形，使排屑顺畅，进而降低切削力和切削温度。切勿使用负前角刀具。

②后角:后角对后刀面磨损和加工表面质量有直接影响。切削厚度是选择后角的重要条件。粗铣时，由于进给量大、切削负荷重、发热量高，要求刀具具有良好的散热条件，因此后角应较小。精铣时要求切削刃锋利，以减少后刀面与被加工表面的摩擦，减少弹性变形。因此，前角应该更大。

③螺旋角:为了使铣削稳定并减小铣削力，螺旋角应尽可能大。

④主偏角:适当减小主偏角可以改善散热条件，降低加工区域的平均温度。

（2）改进工具结构。

（1）减少铣刀齿数，增加切屑容量空。由于铝件塑性大，加工时切削变形大，需要较大的切屑空空间，因此切屑槽底半径应较大，铣刀齿数应较少。

②精细磨刀齿。刀齿刃口的粗糙度值小于Ra=0.4um .使用新刀之前，应使用细油石轻轻研磨前后齿，以消除磨齿时残留的毛刺和轻微锯齿。这样，不仅可以减少切削热，而且切削变形也相对较小。

③严格控制工具的磨损标准。刀具磨损后，工件表面粗糙度增加，切削温度升高，工件变形增大。因此，除了选择耐磨性好的刀具材料外，刀具磨损标准不应大于0.2毫米，否则很容易产生切屑堆积瘤。切割时，工件的温度一般不应超过100℃，以防止变形。

3.改进工件的夹紧方法。

对于刚性差的薄壁铝工件，可采用以下夹紧方法来减少变形:

①对于薄壁衬套零件，如果用三爪自定心卡盘或弹簧卡盘从径向夹紧，一旦加工后松动，工件将不可避免地变形。此时应采用刚性好的轴向端面压紧法。找到零件的内孔，制作一个螺纹穿孔轴，将其插入零件的内孔中，压上带有盖板的端面，然后用螺母拧紧。加工外圆时可避免夹紧变形，从而获得满意的加工精度。

（2）加工薄壁薄板工件时，最好选择true空吸盘，以获得均匀分布的夹紧力，然后以较小的切削量进行加工，可以很好地防止工件变形。

此外，还可以使用包装方法。为了增加薄壁工件的工艺刚度，可以在工件中填充介质，以减少工件在夹紧和切削过程中的变形。例如，将含3% ~ 6%硝酸钾的尿素熔体倒入工件中，加工后将工件浸入水或酒精中，填料即可溶解并倒出。

4、合理安排工序

高速切削时，由于加工余量较大和断续切削，铣削过程经常产生振动，影响加工精度和表面粗糙度。因此，数控高速切削加工一般可分为:粗加工-半精加工-清角-精加工等工序。对于精度要求较高的零件，有时需要进行二次半精加工后再进行精加工。粗加工后，零件可以自然冷却，消除粗加工产生的内应力，减少变形。粗加工后留下的余量应大于变形量，一般为1 ~ 2mm。精加工时，零件表面留有均匀的加工余量为宜，一般为0.2 ~ 0.5 mm，使刀具在加工时处于稳定状态，这样可大大减少切削变形，获得良好的表面加工质量，保证产品的精度。

减少加工变形的操作技巧

除了上述原因外，操作方法在实际操作中也很重要。

1.对于加工余量较大的零件，为了使其具有较好的散热条件，避免加工时产生热集中，应采用对称加工。如果一块90毫米厚的薄板需要加工到60毫米，如果立即铣一面，另一面一次性加工到最终尺寸，平面度将达到5毫米；如果采用重复进给对称加工，每个表面加工两次到最终尺寸，可以保证平面度达到0.3毫米。

2.如果板材零件上有多个型腔，在加工时不宜采用一腔一腔的顺序加工方法，这样容易导致零件受力不均而变形。采用多层加工，尽量每层同时加工到所有型腔，然后再加工下一层，使零件受力均匀，减少变形。

3.通过改变切削参数来降低切削力和切削热。在切削参数的三个因素中，背吃刀量对切削力的影响很大。如果加工余量过大，一次走刀的切削力过大，不仅会使零件变形，还会影响机床主轴的刚度，降低刀具的耐用度。如果减少背吃刀量，会大大降低生产效率。然而，高速铣削可以克服数控加工中的这一问题。只要相应增加进给量，在减少背吃刀量的同时提高机床转速，就可以降低切削力，保证加工效率。

4.注意切割顺序。粗加工强调加工效率的提高，追求单位时间内的去除率。一般来说，可以使用反向铣削。也就是说，以最快的速度和最短的时间切掉毛坯表面多余的材料，基本形成精加工所需的几何轮廓。精加工强调高精度和高质量，因此建议采用正向铣削。由于顺铣时刀齿的切削厚度从最大值逐渐减小到零，加工硬化程度大大降低，零件的变形程度也随之减小。

5.薄壁工件在加工过程中由于夹紧而变形，即使加工完成也是不可避免的。为了将工件的变形减少到最小，在精加工即将达到最终尺寸之前，松开压块使工件自由恢复原状，然后稍加按压，以刚好能夹紧工件为准（完全凭手感），以获得理想的加工效果。总之，夹紧力的作用点最好在支承面上，夹紧力应作用在工件刚性好的方向上。在保证工件不松动的前提下，夹紧力越小越好。

6.加工有型腔的零件时，加工型腔时尽量不要让铣刀像钻头一样直接扎入零件中，造成铣刀容屑量空不足，排屑不畅，造成零件过热、膨胀、崩刀、断刀等不良现象。首先，用与铣刀相同尺寸或比铣刀大一号的钻头钻孔，然后用铣刀铣削。或者，您可以使用CAM软件来生成螺旋切割程序。