钛元素是在1789年被发现的，发现的是其中一种氧(yang)化物(wu)，发现者用西(xi)方神话中的”泰坦“命(ming)名这种新发现的元素，这个名字(zi)非常宏大，相比之下，钛谷(gu)有色金属交(jiao)易中心，镁元素的名字(zi)就是发现这个地方的地名。它的原子序数是22，算是质量比较小的金属，当然，和镁（12）相比还是大了不(bu)少，相对原子质量是镁的一倍。

但是这种金属被提(ti)炼出来(lai)要(yao)一直到(dao)20世纪初，等到(dao)工业化地将其提(ti)炼出来(lai)已(yi)经(jing)是第二次世界大战后的20世纪50年代了。

钛元素以及钛合金的开发速(su)度很快，这种新材料的运(yun)用大大推动了航(hang)天航(hang)空技术的发展。其实钛合金本身是不(bu)太值(zhi)钱的，含量很多，在地壳(ke)元素中排第10，含量比铜还大，只不(bu)过(guo)是比较难提(ti)取(qu)。因此当其提(ti)取(qu)技术成(cheng)熟之后，就不(bu)那么(me)值(zhi)钱了。

当钛合金遇(yu)上薄壁型零件，公认的难加工材料上要(yao)加工2ｍｍ薄壁，看起来(lai)难度似乎也(ye)加倍了，不(bu)过(guo)具体(ti)分析后，还是可以有相应解(jie)决办(ban)法的：

PART01钛合金薄壁型腔零件分析

1.1零件尺寸分析

包络盖板零件的最小矩(ju)形(xing)轮廓尺寸567ｍｍｘ426ｍｍｘ56.5ｍｍ，整体(ti)外(wai)观(guan)是大圆弧面薄壁型腔结(jie)构，圆弧面型腔壁厚(hou)均为(wei)2ｍｍ，两端连(lian)接肩厚(hou)度6ｍｍ。为(wei)了保(bao)证盖板与箱体(ti)按装后的密(mi)封(feng)性，要(yao)求盖板零件安装面平面度0.1ｍｍ。

1.2加工工艺分析

盖板零件的重点(dian)加工部位是型腔，难点(dian)是解(jie)决盖板零件因薄壁的结(jie)构特点(dian)在加工过(guo)程的颤振问题。其整体(ti)结(jie)构简单，钛谷(gu)有色金属交(jiao)易中心盖板与箱体(ti)安装面有较高平面度和表(biao)面质量的要(yao)求，其余部位尺寸精(jing)度和表(biao)面质量要(yao)求不(bu)高，全部加工工序可选择在数控加工中心上完(wan)成(cheng)。

这里选用570ｍｍｘ430ｍｍｘ60ｍｍ毛坯板料，钛合金薄壁型腔盖板零件加工需要(yao)进行３个加工步骤：①凸型腔粗铣、精(jing)铣即安装孔加工；②凹型腔粗精(jing)铣加工；③安装面精(jing)加工。

PART02加工工艺与工装方案设计

2.1凸型腔粗铣、精(jing)铣及安装孔加工

加工盖板零件的外(wai)形(xing)尺寸567ｍｍ±0.1ｍｍｘ426ｍ±0.1ｍｍｘ57ｍｍ，保(bao)证所有加工面表(biao)面粗槠(zhu)度为(wei)Ra3.2Uｍ，在厚(hou)度方向留0.5ｍｍ加工余量，并(bing)在大平面上加工4个M16深40的螺纹孔作为(wei)凸型腔加工工序的固定孔，4个螺纹孔以大平面的对称中心点(dian)为(wei)基准，定位尺寸与固定在工作台上的铝(lv)镁合金6061工装固定孔相对应，使盖板零件采用“一面两销”的定位方式，用螺钉装夹的方法实现定位与装夹。

其次，加工盖板零件的凸型腔和两侧安装台阶面。凸型腔粗加工以及两侧安装台阶面粗精(jing)加工选用含钴较高的四(si)刃立(li)铣刀，选取(qu)平行铣削曲(qu)面粗加工方法如图2所示。在切(qie)削过(guo)程中，高速(su)工具钢(gang)刀具一定要(yao)保(bao)持充足的切(qie)削液，以延(yan)长刀具的使用寿命(ming)。

然后，凸型腔精(jing)加工选用聚晶(jing)立(li)方氮(dan)化硼球头铣刀，选取(qu)流线曲(qu)面精(jing)加工方法如图３所示，整体(ti)误差控制(zhi)在0.012ｍｍ以内。最后，钛谷(gu)有色金属交(jiao)易中心无(wu)诈(zha)骗加工安装面上的16个安装孔（均属于螺纹连(lian)接孔），选用如0.5ｍｍ的硬质合金钻头直接钻孔可达(da)到(dao)加工要(yao)求。本工序结(jie)束后应去除毛刺(ci)，锐边倒钝，凸型腔表(biao)面进行抛光处理，不(bu)能有明显(xian)刀痕，以免影响下一工序的定位与装夹。

2.2型腔粗精(jing)铣加工与铣削工装

凹型腔粗、精(jing)铣加工的铣削工装。将上一工序固定在工作台上的工装加工出凹曲(qu)面与盖板零件的凸型腔相配合，工装两侧面与盖板零件两端的安装台阶面相配合，以实现精(jing)确(que)定位。工装凹曲(qu)面与平面，平面与平面相交(jiao)的地方进行清根(gen)处理，避(bi)免毛刺(ci)或锐边等影响定位精(jing)度。再利(li)用工装两侧10个Ｍ10的螺纹孔完(wan)成(cheng)盖板零件与工装的装夹固定。

盖板零件凹型腔粗加工选用挖槽(cao)的方法，刀具、切(qie)削液和切(qie)削参(can)数与凸型腔基本相同。上道工序的4个Ｍ16装夹孔在铣削过(guo)程中容易引起振动损坏(huai)刀具，在切(qie)削中需要(yao)注(zhu)意(yi)。刀具与铣削参(can)数和凸型腔精(jing)加工相同。

加工中需要(yao)注(zhu)意(yi)的是：

①盖板零件凹型腔粗加工与精(jing)加工中间必(bi)须(xu)安排一次自然失效处理，完(wan)全释放切(qie)削加工产生的内应力，防止加工变(bian)形(xing)；

②精(jing)加工装夹时，要(yao)前后多次调换盖板零件与工装的配合面，反复修(xiu)复工装内所有配合面上黑(hei)色研磨(mo)痕迹，保(bao)证定位后的盖板零件与工装配合曲(qu)面不(bu)能有明显(xian)的间隙；

③清除干(gan)净工装内清根(gen)清角处及配合面上的切(qie)屑(xie)，避(bi)免压(ya)伤盖板零件，影响表(biao)面质量；④锁紧两侧螺钉时，应左(zuo)右(you)交(jiao)替(ti)对称旋拧，尽量避(bi)免装夹力引起的变(bian)形(xing)。

2.3精(jing)加工安装面

经(jing)检测加工完(wan)成(cheng)后的安装面，造(zao)成(cheng)平面度和表(biao)面粗糙度超差的主要(yao)原因是刀痕或加工变(bian)形(xing)等因素，这就需要(yao)重新精(jing)加工安装面。

定位基准和装夹固定面都应选取(qu)盖板零件两侧的平行安装台阶面，首先选择精(jing)铣的加工方法，然后选择精(jing)磨(mo)的加工方法，最后选择研磨(mo)的加工手段，并(bing)且(qie)在加工过(guo)程中不(bu)断(duan)检测。在凸型腔加工工序预留0.5ｍｍ以内的加工余量，以达(da)到(dao)精(jing)度要(yao)求。加工完(wan)成(cheng)后经(jing)过(guo)检验合格的盖板零件。

钛合金TC4属于难加工材料，盖板零件属于薄壁和型腔的结(jie)构，实际的数控加工中使用同一个工装，在设计时能与盖板零件的整体(ti)工艺相符(fu)合；在技术上不(bu)仅解(jie)决了装夹定位，还能巧妙(miao)地克(ke)服2ｍｍ薄壁加工振颤，避(bi)免装夹力过(guo)大、防止变(bian)形(xing)等问题。在加工实践中，合理利(li)用工装可以降低成(cheng)本，方便操作，省时高效。