1、序言
钛合金材料强度高、耐蚀性和耐热性好且硬度较高，被广泛应用于航空航天领域。其缺点是导热性差、加工难度大。
钛合金隔筋零件长度为43mm，宽度为25mm，厚度为3.5mm，厚度及中间两个内腔为数控铣削成形，外形8个筋由线切割加工，保证筋宽（0.3±0.05）mm，与内腔对称度为0.05mm，属于细筋类零件。前期按照工艺文件加工了10件零件，经检验人员检测发现，有4件零件筋宽和对称度存在超差现象，满足不了设计需求。
2、原因分析
原工艺文件中零件原材料厚度要求为5mm，由于受单位库存型号限制，只有厚度为18mm的原材料，所以要求毛坯下料尺寸为250mm×80mm，厚度为18mm，毛坯如图1所示。在工艺中增加线切割工序把材料厚度一分为二（见图2），使每块材料厚度为9mm，再由数控铣削工序加工至厚度3.5mm。
数控铣削时，操作人员采用真空吸盘装夹方式（见图3），先精铣一个面，去除余量3mm，零件翻身吸附后再铣削第二个面至厚度3.5mm，最后加工零件中间内腔。
每块材料上排版10件小零件（见图4），在每排零件的一端打一个φ3mm穿丝孔，然后下转线切割工序加工零件外形。
线切割操作人员在加工前，对材料的平面度进行检测，发现材料存在应力变形（见图5），变形量最大为3.05mm。使用压板装夹进行切割，由于穿丝孔只有一个，每个小零件之间切割后是互通的，材料被割断开，因此在应力作用下，加工过程中会发生材料变形（见图6），导致零件筋宽尺寸超差，从而影响与内腔的对称度。
3、采取有效措施
分析后发现问题主要在材料的应力变形。钛合金材料在机械加工过程中产生切削热，材料散热慢，去除余量越多，产生的变形越大，只能通过改变切削方法的方式来解决[1]。对原加工方案进行优化，采取如下有效措施。
1）低应力代替高应力。在数控铣削过程中，切削余量越大，产生的应力越大，材料变形也就越大。将原材料线切割工序由一分为二改为一分为三（见图7），使每块材料厚度约6mm，大大减少数控铣削加工余量，从而减小材料变形。
2）改变数控铣削装夹方式。在数控铣削加工厚度时，把真空吸盘装夹方式改为侧顶式装夹[2]（见图8），通过反复翻转零件精铣两面，每次切削量≤0.2mm，保证厚度至图样要求，减小材料加工变形。通过测算，数控铣削加工后，只要使整块材料变形量控制在0.5mm以内，就能满足单个小零件的平面度要求。操作人员按照优化后的方法进行加工，边加工边检测，保证平面度≤0.2mm。
3）制作专用工装，增加穿丝孔数量。在线切割工序，为了防止材料加工变形，将穿丝孔数量增加至10个，保证每个隔筋零件都有独立的穿丝孔，由数控铣削一次加工成形，保证一致性。制作线切割加工工装，通过定位销把工件定位到工装板上（见图9），每个隔筋独立加工，相互之间不割通，增加材料刚性，减小零件的变形[3]。
4、效果验证
按照改进后的方案试加工了20件零件，经专业检测设备检测，筋宽尺寸和对称度全部符合图样要求。最后该批零件共加工120件，全部符合要求，合格率100%，说明改进方案有效。
5、结束语
本文介绍了一种钛合金薄板零件的加工路线和变形控制方法，通过优化加工方案和装夹方式，改变线切割路径和数控铣削策略，采用定位工装和封闭切割减小切削应力变形，有效保证了零件的筋宽尺寸和对称度要求，为此类零件的加工积累了经验。
参考文献：
[1]刘涛.钛合金零件数控加工弹性变形预测及补偿研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2016.
[2]张世凭，唐先春，丁义超.特种加工技术[M].重庆：重庆大学出版社，2014.
[3]孙伦业，史德福，张新，等.TC4钛合金电火花线切割加工工艺参数的影响研究[J].电加工与模具，2021（S1）：43-46.
（注，原文标题：钛合金薄板零件加工变形的控制方法）
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