小序

钛合金具有密度低、比强度高、热导率低、无毒无磁、可焊接等特征，，，，，，，，是一种轻质高强度的结构质料。。。。。。现在，，，，，，，，电子装备应用领域有显着的轻量化、小型化、高稳固性设计生长趋势，，，，，，，，钛合金薄壁结构因其优异的综合性能，，，，，，，，被普遍应用于航空航天、船舶制造、化工装备、医疗器械等领域，，，，，，，，然而，，，，，，，，钛合金薄壁异形件的成型工艺较为重大，，，，，，，，保存加工难度大、成型效率低、本钱高等问题。。。。。。

本文针对一种钛合金薄壁异形壳体零件的成型，，，，，，，，综合思量质料特征、结构特点和加工精度，，，，，，，，基于产品结构的质料特征、工艺计划、工艺流程、工艺措 施等给出相识决要领，，，，，，，，提高了零件加工精度和装配精度，，，，，，，，为同类钛合金薄壁零件生产提供了依据。。。。。。

1、钛合金薄壁异形壳体结构

钛合金薄壁异形壳体为半关闭结构，，，，，，，，是一种具有屏障功效的结构件，，，，，，，，如图1所示。。。。。。

该壳体结构是一种内环套外环、上下带底的屏 蔽罩结构，，，，，，，，主要由内管、外管和两侧端盖组成，，，，，，，，如图2所示。。。。。。材质为钛合金TC4，，，，，，，，壳体全长78 mm，，，，，，，，外径为38 mm，，，，，，，，内径为25 mm，，，，，，，，侧壁有一条从上到下、从里到外宽度为1 mm的接缝，，，，，，，，要求宽度匀称一致，，，，，，，，尺寸精度知足±0.1 mm要求。。。。。。其中，，，，，，，，该薄壁异形壳体零件加工完成后，，，，，，，，内外管之间需装配其他非金属零件，，，，，，，，因此至少有一侧端盖必需为运动端盖，，，，，，，，知足装配需要，，，，，，，，且内装件与内外管的配合间隙仅有0.5～0.9 mm；；；；；；；本产品的屏障功效需要所有装配完成后，，，，，，，，1 mm接缝知足（1±0.1）mm的尺寸要求，，，，，，，，其余各处接缝均需一连封 闭为一体，，，，，，，，不允许有“漏缝”。。。。。。

2、质料特点

钛合金TC4是一种中等强度的α+β型两相钛合金，，，，，，，，详细化学因素如表1所示，，，，，，，，力学性能参数如表2[1]所示，，，，，，，，其具有优异的抗蠕变性能，，，，，，，，热强性及抗氧化性强、焊接性及耐蚀性优异，，，，，，，，但塑性较低，，，，，，，，变形抗力大，，，，，，，，热加工性能较差，，，，，，，，不可热处置惩罚强化[2]，，，，，，，，是钛合金质料中应用最广的一种。。。。。。钛合金是典范的难加工质料，，，，，，，，导热系数仅为钢材的1/7，，，，，，，，铝合金的1/30，，，，，，，，切削历程刀 屑接触区极小，，，，，，，，单位面积上切削力大且热量难以倾轧，，，，，，，，切削温度高，，，，，，，，加之钛合金冷硬征象严重，，，，，，，，化学活性高，，，，，，，，切削状态能够和险些所有的刀具质料爆发化学反应，，，，，，，，最终导致刀具极易爆发磨损破损[3]。。。。。。

3、钛合金薄壁零件加工概况

钛合金薄壁零件凭证产品结构特点及批量有差别的生产方法，，，，，，，，在产品研制初期，，，，，，，，一样平常会选择机加工或钣金成型工艺。。。。。。

针对小型化、高精度钛合金零件的加工成型，，，，，，，，通 常唬；；；；；嵫≡袷丶庸ぃㄊ爻怠⑹叵常┏尚，，，，，，，，其中微铣削工艺因其加工效率相对较高且适用于重大几何形状制造，，，，，，，，在钛合金薄壁的加工中占有主要职位[4]，，，，，，，，是现在较量先进的制造工艺。。。。。。但因本文钛合金薄壁异 形壳体属于典范的薄壁结构，，，，，，，，在质料切削历程中受力形式重大，，，，，，，，难以凭证经典理论举行受力变形剖析，，，，，，，，即即是先进的切削工艺（微铣削），，，，，，，，对尺寸精度的控 制也显得力有未逮[5]。。。。。。

钣金成型工艺手艺是薄壁结构的通例成型工艺。。。。。。冷成型工艺手艺是应用最多的钣金手艺，，，，，，，，但通常情形下冷成型要领只能制造形状简朴的零件，，，，，，，，如支柱、角片等曲度平缓的零件，，，，，，，，且钛合金常温可塑性很是差，，，，，，，，成型后往往回弹很大，，，，，，，，同时质料还爆发强烈的冷作硬化，，，，，，，，难以包管零件尺寸精度。。。。。。现在，，，，，，，，航空领域钛合金薄壁零件一样平常接纳热成型和超塑成型，，，，，，，，尚有喷丸成型、时效成型、旋压成型、热蠕酿成型等先进的钣金成型手艺[6]，，，，，，，，这些先进的钣金工艺手艺虽然能够知足高精度、高质量的生产要求，，，，，，，，但往往生产中需要适配模具，，，，，，，，难度大、周期长、本钱腾贵[7]。。。。。。

综上所述，，，，，，，，针对本文钛合金薄壁异形壳体成型，，，，，，，，通过数控加工或钣金工艺简单工艺手艺实现保存多 方面问题，，，，，，，，不相宜产品现实生产使用。。。。。。因此，，，，，，，，基于产品手艺要求，，，，，，，，立异性地综合运用多种古板成熟工艺 手艺成为一种解决重大钛合金薄壁零件成型加工难 题的思绪。。。。。。

4、工艺性剖析

4.1 原质料状态

通过市场调研可知，，，，，，，，通常钛合金TC4管料不易采购，，，，，，，，棒料和板料供货较多。。。。。。应只管采购与零件同规格或规格靠近的管料，，，，，，，，可以镌汰加工量；；；；；；；如无管料，，，，，，，，通过优化工艺设计，，，，，，，，棒料和板料也可以知足生产 需要。。。。。。

4.2 端盖成型

两侧端盖（图3）通过板料数控铣削或棒料数控车削均可成型，，，，，，，，两种工艺要领均能包管尺寸精度要求，，，，，，，，成型工艺难度低。。。。。。

4.3 内外管成型

内外管凭证原质料状态有两种成型方法：板料围弯冷成型工艺和棒料机加工工艺。。。。。。下面以外管（图4）为例举行工艺性剖析。。。。。。

4.3.1 板料围弯冷成型工艺

该零件结构自身属于非关闭结构（1 mm接缝），，，，，，，，相对曲率大且钛合金常温可塑性差，，，，，，，，围弯后零件会爆发较大的回弹征象，，，，，，，，形状尺寸很难稳固，，，，，，，，图中外径尺寸φ380 +0.1、内径尺寸φ36-0.2 +0.2及接缝（1±0.1）mm无 法包管。。。。。。后续焊接历程中，，，，，，，，零件无法维持围弯形状，，，，，，，，易爆发对接位移，，，，，，，，焊接工装无法消除质料内应力和焊接应力等综合应力的影响，，，，，，，，导致产品形位精度超差，，，，，，，，统一批次差别产品状态一致性较差。。。。。。

4.3.2 棒料机加工工艺

该零件通过棒料机加工成型，，，，，，，，主要以数控加工（数控车、数控铣）和特种加工（电火花线切割）两种工艺手艺实现。。。。。。

1）数控加工成型。。。。。。数控车削工艺实现壳体径向尺寸，，，，，，，，数控铣削工艺实现1 mm接缝及其他凸台和孔。。。。。。切削历程中，，，，，，，，切削力作用于薄壁上时，，，，，，，，切削力将导致薄壁向背离刀具偏向爆发弹性和塑性两种变形。。。。。。去除切削力后，，，，，，，，金属质料中剩余应力导致薄壁爆发向背离刀具的偏向继续变形的趋势。。。。。。然而，，，，，，，，综合质料弹性恢复的作用，，，，，，，，薄壁最终将向靠近刀具的偏向爆发一定水平的回弹[4]。。。。。。1 mm接缝加工完成后，，，，，，，，质料剩余应力、加工应力和夹具夹紧力的释放，，，，，，，，会造成壳体进一步变形，，，，，，，，导致壳体外径尺寸φ380 +0.1、内径尺寸φ36-0.2 +0.2及接缝（1±0.1）mm无法包管。。。。。。

2）特种加工成型。。。。。。电火花线切割工艺实现壳体径向尺寸，，，，，，，，数控铣削工艺实现1 mm接缝及其他凸台和孔。。。。。。这种工艺手艺极大地降低了切削力作用到薄 壁上引起变形的影响，，，，，，，，但1 mm接缝的加工仍无法阻止上述变形问题。。。。。。

4.4 焊接

团结产品需求，，，，，，，，1 mm接缝是产品的要害尺寸，，，，，，，，包管各零件焊接后1 mm接缝尺寸精度及宽度匀称一致是工艺重难点。。。。。。内外管和端盖在零件加工阶段完成1 mm接缝加工，，，，，，，，综合应力导致的变形问题，，，，，，，，会给焊接装夹定位带来难度，，，，，，，，且焊接热影响会进一步扩大变形量，，，，，，，，最终导致1 mm接缝泛起错位、尺寸超差以及产品状态一致性差等问题。。。。。。因此，，，，，，，，为了包管焊接后产品尺寸要求，，，，，，，，需要使用专用焊接工装，，，，，，，，优化工艺流程。。。。。。

5、成型工艺计划

基于上述工艺性剖析，，，，，，，，围绕降低加工难度和控 制变形制订工艺计划，，，，，，，，接纳自顶向下的设计思绪，，，，，，，，从产品装配工艺反推零件加工工艺，，，，，，，，制订相宜生产的 工艺设计计划。。。。。。

5.1 降低加工难度

内外管均选择钛合金TC4棒材，，，，，，，，并通过统一件毛坯料套料加工实现，，，，，，，，镌汰原质料去除量，，，，，，，，降低加工难度。。。。。。

为解决钛合金切削工艺性差的难题，，，，，，，，选择电火花线切割的方法取代数控加工实现去料加工，，，，，，，，降低加工难度。。。。。。

为包管产品最终尺寸要求，，，，，，，，针对（1±0.1）mm接缝的实现，，，，，，，，接纳工艺逆向头脑，，，，，，，，内外管及端盖零件加工时均不加工1 mm接缝，，，，，，，，其余结构尺寸按现实加工，，，，，，，，焊接完成后整体举行电火花线切割。。。。。。

5.2 控制变形

焊接及线切割历程中，，，，，，，，端盖与内外管之间通过卡槽结构实现三向（X、Y、Z偏向）限位及周向定位，，，，，，，，使用专用焊接工装实现轴向限位，，，，，，，，包管装配状态相对稳固，，，，，，，，控制变形。。。。。。

焊接历程，，，，，，，，两侧端盖要求一侧焊，，，，，，，，一侧不焊（后期内外管间需装配其他零件，，，，，，，，无法两侧焊接关闭），，，，，，，，但两侧端盖均需装配至内外管上，，，，，，，，控制因单侧端盖焊接导致的“喇叭口”变形。。。。。。

为了阻止质料应力等导致切割后薄壁结构变形，，，，，，，，在大宗排料前，，，，，，，，增添热处置惩罚去应力退火工艺步伐。。。。。。

焊接方法选择钛合金TC4最常用的钨极氩弧焊（TIG），，，，，，，，这种焊接方法能够提供高质量的焊缝，，，，，，，，适用于薄壁异形件的细密焊接，，，，，，，，且焊接历程中可通过合 理的焊接顺序及焊接工艺参数控制变形。。。。。。

6、工艺流程

钛合金薄壁异形壳体的成型工艺流程如图5所示。。。。。。

7、详细工艺步伐

钛合金薄壁异形壳体成型详细工艺步伐：

1）端盖加工。。。。。。凭证原质料供货状态，，，，，，，，若是是板料，，，，，，，，接纳数控剪板机下料，，，，，，，，思量装夹余量，，，，，，，，两头盖可 一次性通过线切割工艺加工实现；；；；；；；若是是棒料，，，，，，，，通过数控车削的方法实现，，，，，，，，注重1 mm接缝不加工。。。。。。

2）内外管加工。。。。。。钛合金TC4棒材通过锯切方法下料；；；；；；；外管外径和内管内径接纳车削方法单侧留1 mm余量举行粗加工；；；；；；；在棒料端面内外径之间选取合适位置钻线切割穿线孔；；；；；；；热处置惩罚去应力；；；；；；；精加工车削内 外径到工件尺寸，，，，，，，，分两次从外向内线切割出内外管；；；；；；；工件装夹时，，，，，，，，接纳轴向压板装夹，，，，，，，，分两次加工，，，，，，，，阻止径向变形和接刀征象，，，，，，，，注重1 mm缝不加工。。。。。。

3）装配。。。。。。将两头盖和内外管装配在一起，，，，，，，，通过端盖和壳体的限位卡槽卡住相邻两工件，，，，，，，，避免径向转 动、轴向脱离；；；；；；；使用专用焊接工装——C型夹具（图6）将端盖与内外管体上下牢靠。。。。。。

4）焊接。。。。。。综合交织运用对称焊、间歇焊控制焊接变形；；；；；；；焊接前，，，，，，，，焊缝对应的两个零件周边倒角C0.5。。。。。。

5）钳修。。。。。。焊后C型夹具不拆除，，，，，，，，焊缝处修光修平，，，，，，，，既能包管后期装配不干预，，，，，，，，还能通过物理打磨消除一定的焊接应力，，，，，，，，阻止焊缝引起侵蚀等。。。。。。

6）电火花线切割。。。。。。线切割历程中C型夹具不拆除，，，，，，，，1 mm缝整体一次性加工成型，，，，，，，，包管误差匀称一致。。。。。。

7）洗濯。。。。。。上述装配体拆掉未焊侧端盖，，，，，，，，各件用脱脂剂洗濯清洁，，，，，，，，尤其注重焊接端较深内腔体不易清 洁清洁。。。。。。

8）氧化。。。。。。为增添钛合金壳体的抗侵蚀性，，，，，，，，对端盖和已焊接成型的组件划分举行氧化工艺处置惩罚。。。。。。

8、竣事语

当今社会，，，，，，，，制造工艺手艺多样化，，，，，，，，生产能力大幅提升，，，，，，，，在简单工艺要领无法经济、高效实现产品加工时，，，，，，，，可综合运用多种工艺手艺，，，，，，，，施展多种工艺要领优势，，，，，，，，调解优化工艺蹊径，，，，，，，，最终抵达设计要求，，，，，，，，包管产品精度。。。。。。本文所述钛合金薄壁异形壳体成型工艺综合运用了质料生产工艺性、数控切削、特种加工、焊接及工装、钳修等多种工艺手艺，，，，，，，，乐成实现了薄壁异 形壳体零件的加工成型，，，，，，，，是工艺手艺和生产履历的总结，，，，，，，，可对差别金属材质的弱刚性结组成型加工起到指导作用。。。。。。

[参考文献]

[1] 高晓刚.影响TC4钛合金TIG焊讨论力学性能的因素研究[D].呼和浩特：内蒙古工业大学，，，，，，，，2013.

[2] 程巨强，，，，，，，，史超.钛合金的组织、性能及加工手艺研究希望[J].热加工工艺，，，，，，，，2016，，，，，，，，45（2）：5-8.

[3] 孙玉晶.钛合金铣削加工历程参量建模及刀具磨损状态展望[D].济南：山东大学，，，，，，，，2014.

[4] 高延峰，，，，，，，，刘彬彬，，，，，，，，胡翱.BTi-6431S高温钛合金铣削加工切屑的微观形貌研究[J].机械设计与制造，，，，，，，，2016（1）：126-129.

[5] 李体仁，，，，，，，，王悉颖.薄壁零件铣削剖析及变形研究手艺，，，，，，，，2018，，，，，，，，52（2）：80-83.

[6] 张双.先进钣金成型手艺在航空制造领域的应用[J].内燃机与配件，，，，，，，，2019（12）：116-117.

[7] 马战鹏.某型机钛合金双曲度蒙皮冷拉成形回弹控制手艺研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，，，，，，，，2019.

收稿日期：2025-06-13

作者简介：赵蓓芳（1981—），，，，，，，，女，，，，，，，，山东德州人，，，，，，，，硕士研究生，，，，，，，，高级工程师，，，，，，，，研究偏向：电子装备结构工艺。。。。。。

（注，，，，，，，，原文问题：钛合金薄壁异形壳体成型工艺研究）