特殊薄壁類零件加工工藝研究

李小兵 馬爭杰 張怡

【摘要】隨著我國工業的迅速發展，薄壁零件也廣泛應用在了各生產制造企業中，薄壁零件重量比較輕，給工業生產節約了大量材料，但同時由于薄壁零件剛度比較低，加工過程中形狀容易發生改變，尤其是對于精度要求較高的特殊薄壁零件，加工生產過程中任何一道工序出現了偏差，都會影響零件的加工質量，不能滿足生產要求。為此本文主要對特殊薄壁零件的加工工藝進行了主要分析，希望可以給特殊薄壁零件加工生產提供參考。

【關鍵詞】特殊薄壁零件；加工工藝；零件加工

薄壁零件是指薄壁非管件，有很多種類，比如套類、盤類和不規則種類，由于薄壁零件成本低，結構簡單，節約材料，在很多生產企業中得到了廣泛使用。但同時由于薄壁零件剛度比較低，生產過程中容易出現形變，裝夾力、道具和切削量任何一個環節存在問題都會影響到產品的精確度和質量，因此還需要對薄壁零件加工工藝進行完善和改進，以不斷提高薄壁零件的加工精度。

1、影響薄壁零件機械加工精度的主要因素

機械加工精度就是指設計中理想狀態下加工后零件所具備的幾何參數（主要是指尺寸與形狀等）與實際加工出來零件所具有幾何參數的誤差大小。在機械加工中，零件加工精度主要由加工零件與道具在加工過程中的位置關系來決定[1]。在加工的過程中，加工系統可能會出現各種類型的誤差，從而對薄壁零件的加工精度造成影響，具體來說主要有以下幾個方面的因素：機床的幾何精度與剛性；刀具的品質好壞；夾具體的幾何結構與受力和對零件的裝夾方式；刀具的受力與形變：零件的形變；切削液的種類。

在具體的加工過程中，導致薄壁零件產生形變的主要原因有以下幾點：1）焊接造成的影響。薄壁零件很大一部分都是鋼板焊接件，還有一部分鋁質零件，在焊接過程中，很可能存在沒有完全消除焊接應力的情況，導致在后續的程序中這些應力得到釋放，從而造成零件的形變。2）裝夾造成的變形。在對薄壁零件進行機械加工的過程中，存有多道加工程序，而在每一道程序進行時都會對零件進行裝夾，若是裝夾方式不合理，從而對零件產生計劃之外的應力，就會使零件發生形變。裝夾方式不合理導致的零件形變是薄壁零件產生形變的主要影響因素。3）刀具加工造成的形變。在機械加工的過程中，刀具對零件進行切割時會產生應力，若是應力超出允許范圍，則會使零件產生形變，對零件的力學性能造成影響。4）其他因素造成的變形。在薄壁零件生產出來之后，許多單位要對其進行出廠前測試，這種壓力測試也是導致其產生形變的原因之一。

2、保證薄壁零件機械加工精度的主要措施

2.1提升薄壁零件的剛度

在對薄壁零件進行機械加工時，對零件與工件的剛度進行提升是極為重要的。提高加工件與機械之間的接觸剛度，比如增大二者之間的接觸面積，可以有效減少加工時零件的形變；也可以對薄壁零件的工藝剛度進行提升，比如在零件之間預加載荷，從而對配合間隙與局部產生的預變形加以消除[2]。此外還可以利用彈性模量較大的材料來對接觸面的硬度進行提升，從而使加工件的工藝剛度得到有效提高。

2.2對加工夾具和裝夾方法進行科學的設計

套類的薄壁零件，其結構相對簡單，內外圓直徑的差別非常小，因此其強度很低，我們可以在對零件進行粗加工時裝夾得緊一些，在精加工時對其裝夾力度稍小一些，從而最大程度上減小其形變程度。此外，還可以采用更合適的夾具來對零件進行裝夾，增大夾具與加工件之間的受力面積，從而減小零件的形變程度，比如可以使用開縫套筒或者扇形軟卡抓來對零件進行裝夾，其對零件造成的影響較小。我們也可以對裝夾力的作用點進行轉移，比如套類薄壁零件可以用圖1中的夾具來進行加工。其具體原理就是將徑向裝夾改為軸向裝夾后，軸向裝夾的應力更小，零件產生的形變也就越小，對零件的加工極為有利。

2.3合理選擇刀具的幾何角度、切割用量以及切削液

在機械切削加工的過程中，徑向切削力是造成零件形變的主要因素。在加工過程中零件所受徑向切削力的大小跟所用的刀具和切削用量等有著直接的關系。刀具前角的大小決定了刀具的鋒利度與切削的形變程度。前角大的話，相對的切削形變和摩擦力就會變小，但前角過大會導致刀具楔角過小，從而導致刀具的強度較低，損壞較快。切削力還在一定程度上受到切削用量的影響。對此，我們可以在對薄壁零件進行粗加工時，選取大一些的背吃刀量和進給量；在進行薄壁零件的精加工時，選取小一些的；精車過程中最好采用較高的切削速度，但不宜過高。對這些要素進行合理的控制就能對切削力進行控制，從而保證薄壁零件的形變量較少，進而對薄壁零件的加工精度做出保證。切削液在切削過程中有著極為重要的作用，其主要表現在以下幾點：1）潤滑。切削液在切削過程中可以對刀具與加工零件表面的摩擦力進行削減，從而減少切削力、摩擦等造成的零件損傷，對零件的加工性能進行改善。2）冷卻。切削液在加工零件發熱時會發生汽化，從而帶走零件與刀具上的部分熱量，減少零件與刀具因熱而產生的形變，保證薄壁零件的精度和刀具切割的準確性。3）清洗。切削液可以對其接觸到的加工部件和被加工零件進行較好的清洗作用，祛除切割過程中產生的粉末、油污等，防止因機床的污濁而對零件造成不良影響。

通過零件加工分析，可以得出： 在加工薄壁零件時，根據零件尺寸精度要求，將加工要素分類，制定加工順序。在加工中心上完成鏜銑等工序時，應根據加工件的材料及刀具材料選擇相應的切削參數，在保證產品質量和刀具的耐用程度的前提下，盡可能提高轉速和進給量，以提高加工效率，加工時應將粗精分開。薄壁件的加工還應設計定位夾具，減少工件的裝夾變形及切削變形，并減少裝夾找正時間，提高工作效率。降低勞動程度。編程序時采用固定循環，條件循環，調用子程序等放大來提高變成效率。縮短程序段，以便于程序的檢測及管理。

結語：

總之，在特殊薄壁零件機械加工生產過程中，要合理利用機械加工工藝，以不斷提高薄壁零件的精確性和質量。加工制造領域的工作人員要不斷探索特殊薄壁零件相關的機械加工工藝，不斷創新、完善機械加工工藝，以促進機械加工制造業更好更快的發展。

【參考文獻】

[1]劉濱. 薄壁類零件機械加工工藝研究[J]. 機械工程師，2014，（11）：242-243.

[2]王森林. 薄壁類零件加工變形的解決工藝方法[J]. 鍛壓裝備與制造技術，2014，（03）：82-83.

（作者單位：貴州航天烏江機電設備有限責任公司）