不锈钢在抗蚀性和耐磨性方面具有优势，且不锈钢成品的强度高、韧性大，广泛应用于机械装备、模具等领域，该不锈钢零件是某机械设备关键部件，精度要求较高。

不锈钢切削难度大，若以优质碳素钢45的可切削性为参考标准（设为1.0），则奥氏体不锈钢304的可切削性约为0.37，不锈钢是一种含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢，其导热性能较差，加工过程中易出现粘刀、不易断屑等问题。由于不锈钢导热性能较差，其切削温度比切削常规钢种高，＊高可达1000℃，加工时零件变形大，精度较难控制。实际切削过程中，铁屑对热量的携带＊多是Fz（每刃进给量）上下两面，如果被加工材料具有理想的导热性能，热量就会在短时间内在Fz的表面传导至内部，将更多的机加工热量带走。不同的切削参数对残余应力的影响程度也不同，从大到小依次是切削速度、切削深度和进给量，这和切削参数对切削力、切削温度的影响规律一致，说明切削参数对加工残余应力的影响同样是通过机械效应和热效应起作用的。因此，设置合理的切削参数对减少零件加工变形具有优势。不锈钢烧焊变形大，焊缝区因应力作用而开始收缩，拉伸残余应力在焊接区产生，而压缩残余应力被焊接区周边区域承受，不锈钢材料面临不同程度的收缩变形。烧焊面积大、烧焊时间长，烧焊工件变形现象相应增多。

1.零件设计优化与制造工艺

设计零件加工模型时，考虑其加工性，将大型零件的各形状特征分解成若干实体模型，分解前整体备料和分解后单件备料需用的材料进行相比，分解备料可节约55.4%的材料，如图2所示。被加工零件分解成单个简单的构件，加工特征变简单，加工难度降低，去除体积也减少，加工工时、刀具使用量等生产成本都随之减少，可降低制造成本，还可以避免数量较多的电极设计、电极加工、放电加工等。化整为零的设计方法可以降低零件加工成本、缩短加工周期，提高竞争力。

2.制造工艺分析

零件的装备精度要求高，采用单个构件精加工后，再烧焊镶拼无法保证零件的公差要求，因此工艺制定时，单个构件加工预留余量，设计销钉（孔）定位、螺钉（孔）紧固，装配一体后烧焊镶拼，再精加工到要求的尺寸。零件上对精度要求高的特征，通过粗铣加工留余量、空冷时效、去余量加工管控变形的方法，释放和消除单个工件的应力变形。装配后无法再加工的面和精度要求不高的特征按图纸要求一次加工到位，再装配镶拼烧焊成整体构件，＊后对精度要求高、留余量的特征进行精加工，如图4所示。通过上述工艺方法可有效管控加工精度，对于无法管控的变形面，如图5所示的P1大平面，烧焊后会变形且不可管控，但又有平面度要求，在满足机械零件使用要求的前提下，优化设计模型，根据实际使用需求增加P2小平面，烧焊变形后再精铣P2小平面，这样既能使加工变得简单又能保证零件的加工技术要求和降低加工成本。

3.构件加工

该构件是粗铣切削难度较大的工件，70%材料需去除，且是深型腔加工，为降低排屑的难度，选择卧式CNC机床加工，据现场工况确定表1所示的加工参数，刀具的切削效率达到40min/次，可减少操作人员换刀频率而提高加工效率。加工步骤如下。

（1）CNC机床粗铣加工375mm的高度，轴向留单边余量2mm，工件四周外形面、两通槽暂不加工。

（2）CNC机床粗铣加工四周外形面、两通槽贯通，径向、轴向留余量2mm/单边。

（3）空冷时效处理48h。

（4）CNC机床精铣底面、销钉孔、螺钉孔、倒角，底面精铣后用于和A构件镶拼。

（5）CNC机床四周侧面精铣，加工各螺钉孔、销钉孔，648mm×346mm×82mm的台阶面暂不加工，留后续装配烧焊后再加工。

（6）装配，钳工通过销钉及孔，组装构件A、B、C、D和加强筋后，进行烧焊。