薄壁件加工工藝優化技術研究

劉學 梁翠（保定長城內燃機制造有限公司，河北保定 072650）

薄壁件加工工藝優化技術研究

劉學 梁翠（保定長城內燃機制造有限公司，河北保定 072650）

薄壁件在加工制造業的各個行業中廣泛應用，在尖端科技的航天制造業和汽車外殼等領域廣泛應用，薄壁件有顯著的特性，同樣的體積重量輕，節省材料，但是薄壁件的機械強度差，在使用過程中容易產生塑性形變，對于精細的薄壁件零件的加工比較困難，因此薄壁件的加工工藝優化對加工制造業產品品質的提升有關鍵的作用。

薄壁件；加工工藝；優化技術；

在現在的加工制造業中，對任何產品都有精度要求，對應現在環保的意識的提升，產品在加工過程中，都要進行產品的優化，通過減輕質量，達到材料的充分利用。在精密設備的加工過程中，對質量和精度的要求很高，尤其是像航天業，這種頂尖科技零件的加工制造，大量的使用薄壁件的使用，但是薄壁件在加工過程中很容易的出現塑性變形和彈性變形，導致加工的薄壁件的精度很難掌控。本文將結合現代薄壁件的加工技術，分析薄壁件加工過程中，工件產生變形的原因，并結合當前的科技加工水平提出相應的解決方案。

1 薄壁件加工精度難掌控的原因

薄壁件的加工難度大，是由薄壁件強度較弱引起的，在加工過程中，流程也不夠完善，下面我們從幾個主要影響薄壁件精度的因素進行詳細的分析：

1.1 固定應力變形

在進行薄壁件的加工時，合理的選擇材料的固定方式是保障工件精度的關鍵性因素。薄壁件的強度本身較低，不合理的固定方式或者固定位置的不合理都會引起加工精度的降低，因此要合理的選擇固定方式，減小薄壁件的變形程度，保證薄壁件的加工精度。

1.2 切削變形

切削過程中會有機械震動，造成切削過程中薄壁件的精度降低，當前的加工設備并沒有完全的更新換代，在加工精度的控制和預處理上達不到要求，不能進行主運動的完全有效調節，在徑向進給力上存在嚴重不平衡問題，導致工件在刀具切削過程中，產生了擠壓變形。

1.3 切削熱變形

薄壁件在使用切削加工的過程中會產生大量的摩擦熱，由于薄壁件壁薄的特點，容易吸收熱量，產生熱形變，在加工中難以達到精度要求，甚至產生殘次品，因此在進行薄壁件的切削加工過程中要充分的進行散熱處理或者加裝降溫裝置，通過更換刀具的方式，預防薄壁件在加工過程中產生大量的切削熱。

1.4 殘余應力變形

熱脹冷縮是所有物體冷熱不同條件下變化的物理規律，在薄壁件切削工程中會出現大量的切削熱，在冷卻過后就會產生內部應力，內應力會對零件的內部結構造成傷害，造成薄壁件的強度降低。為了盡量的降低工件的殘余應力，要優化工件的加工過程，在加工完工件要進行回火處理，以消除殘余應力，降低殘余應力變形發生的可能性。

2 薄壁件加工變形的控制方法

在上文中我們總結了現在薄壁件加工過程中產生變形的因素，下面結合引起工件變形的因素，提出相應的解決方法。

2.1 采用軟性材質的固定裝置

薄壁件的固定過程也是最容易引起形變的過程，在傳統的固定過程中，容易出現固定力過大、固定位置不合理的現象，所以要想提高薄壁件在固定環節的質量，必須通過改善固定裝置的材質或者是固定方式，當前固定裝置都是壓力固定的方式，很難進行改進和創新，所以只能采用軟性材質的固定裝置來改變薄壁件形變的大小，通過加大固定裝置與工件的接觸面積，有效的降低接觸應力，對同軸度的控制有很好的效果。

2.2 添加軸向固定裝置

薄壁件的徑向剛度一般比軸向剛度小，因此通過添加軸向固定裝置，減小徑向的進給量，在零件固定時軸向加緊所需要的壓力一般比徑向相對較小，只需要很小的力就能進行工件的裝夾，進一步優化工件的加工固定工序，提高共建質量。

2.3 合理的選擇刀具

在加工刀具的選擇上，要根據加工件材質選擇不同的刀具，刀具的類型對零件加工精度有重要的影響，在刀具的選擇上，要注重加工中同樣刀具在參數上的選擇，同樣材質的刀具，在加工不同材質的工件時，要選擇不同前角、主偏角等參數的刀具，主偏角是影響切削熱的主要因素。為了控制薄壁件在加工過程中的變形，在保證效率合理的前提下，盡量選擇前角和后角較大的刀具進行工件的加工。

2.4 選擇合理的切削速度

選擇合理的切削速度能夠有效的降低薄壁件加工過程中的震動，保證加工工件的精密性，減小加工過程中的塑性變形，切削速度是影響切削力的關鍵因素。因此在薄壁件的加工過程中要注重合理的選擇切削速度，降低加工過程中震動的頻率，提高薄壁件的加工精度。

2.5 選擇合理的降溫方式

在金屬切削的過程中，由于高速的摩擦切割，會在加工過程中產生大量的摩擦熱，溫度過高會降低工件的強度造成薄壁件的變形，所以要合理的選擇降溫方式，在切削加工中一般使用的是液體冷卻，利用冷卻液進行加工冷卻，在冷卻液的選擇上，要根據加工材料的不同選擇不同的冷卻液。

2.6 控制殘余應力變形

薄壁件的加工過程中產生的切削熱，會引起薄壁件材料的內力不平衡，造成薄壁件的變形，薄壁件的剛性很差，在薄壁件加工完畢之后，要立即進行退火處理，消除薄壁件的殘余應力，在加工的步驟上要采取分步驟處理的工作流程，在進行粗加工之后，在沒有失溫的時間內進行殘余應力的去除工作，通過回火工序冷卻后，在進行精細加工，保證薄壁件的質量。

3 結語

影響薄壁件加工質量的因素有很多，從選擇合理的刀具、加工轉速、消除殘余應力等方面進行薄壁件加工工藝的優化，提高加工技術，保證薄壁件的加工質量。

［1］姚榮慶.薄壁零件的加工方法［J］.機床與液壓，2007（08）.

［2］鄭作濤，周亮.薄壁零件加工工藝研究［J］，吉林工程技術師范學院學報，2011（08）.