薄壁零件的機械加工工藝研究

劉寶棟

摘 要：薄壁零件也有其自身的機械加工工藝，其加工工藝的有效性不但受到薄壁零件質量及材料的影響，還受到薄壁零件剛度及強度的影響，其薄壁零件加工中，材料節省大及質量輕的特點，使薄壁零件被多個行業所喜愛，而薄壁零件弱剛度及強度則導致薄壁零件在加工中容易產生形變，進而導致生產質量難以保證。所以如何提高薄壁零件的加工精度，成為薄壁零件機械加工工藝研究的主要內容。

關鍵詞：薄壁零件 機械加工工藝 研究

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0105-02

時代在進步，經濟在發展，作為社會發展主動力的機械加工工藝也得到良好發展，促進了各行各業發展。薄壁零件作為一種較為常見的機械零部件，因其能夠有效節約材料且質量較輕，被各加工企業廣泛應用。但實際加工過程中不難發現，薄壁零件因剛度較低導致形變發生率增加，影響機械加工效率，進而影響生產力的提升。對此，筆者根據自己對薄壁零件的了解，進一步分析了薄壁零件的機械加工工藝。

1 薄壁零件機械加工精度的影響因素

機械加工精度具體是指設計中處于理想狀態下加工零部件的一系列相關參數，如尺寸、剛度、強度及形狀等，與實際加工零件的相關參數的誤差大小。

實際的機械加工中，主要由加工零件加工位置、道具加工位置等來決定其加工精度，雖然隨著高科技技術的不斷發展，使機械交工中零件的加工精度誤差變小了，但在實際機械加工中，很多加工零部件還是會或多或少的出現誤差，其中就不乏有薄壁零件機械加工精度誤差的出現。所以要對薄壁零件精度的影響因素進行分析，以便于誤差減小策略的制定。具有精度影響因素如下：（1）機床的幾何精度與剛性。（2）刀具的品質好壞。（3）夾具體的幾何結構與受力和對零件的裝夾方式。（4）刀具的受力與形變。（5）零件的形變。（6）切削液的種類。

薄壁零件發生變形，也是影響機械加工質量下降及加工精度下降的重要因素，所以也要對其進行原因分析，具體如下。

（1）焊接原因導致的變形。薄壁零件的主要組件成分是鋼板焊接件，有少部分是鋁質零件，所以在焊接過程中會容易出現焊接應力難以消除的不良現象，使薄壁零件在后面的機械加工中發生應力釋放，導致薄壁零件形變。（2）裝夾原因導致的變形。薄壁零件加工是一個加工程序多、零件裝夾多的過程，基本每一個加工程序都要進行零件的裝夾，如果在零件裝夾過程中出現不合理操作，將會導致零件形變。（3）刀具加工原因導致的形變。刀具是機械加工中常使用的道具，主要是用來切割零件的，在進行零件切割過程中都會產生切割應力，此時就需要專門的人員來控制切割應力，因為如果切割應力超過零件所承受的范圍，將導致零件形變[1]。（4）導致薄壁零件發生變形的其他原因。薄壁零件的生產是一個復雜且程序多的過程，因為薄壁零件生產出來后，不但要在生產車間進行質量檢查，還要在出廠前經質檢部門的檢查，檢查過程中最必不可少的檢查程序就是壓力測試發，而壓力測試則容易導致薄壁零件形變，以此壓力測試也是薄壁變形的一個原因。

2 幾點有效的薄壁零件機械加工精度提高措施

2.1 提升薄壁零件剛度

第一，要對機械加工過程中加工件與機械的接觸剛度加以提升，如增大工件與機械的接觸面積，以降低薄壁零件形變的發生率；第二，要提升薄壁零件工藝剛度，如增加薄壁零件的載荷量，進而消除薄壁零件間配合間隙導致的變形。第三，提升薄壁零件接觸面硬度，如采用彈性大且模量大的材料來提升其硬度，進而工藝剛度。

2.2 合理設計加工夾具和裝夾方法

第一，提高薄壁零件粗加工時的裝夾力度，使薄壁零件的緊密性好，進而實現其強度及硬度的提高，最終達到降低薄壁零件變形發生率的降低；第二，要根據薄壁零件機械加工工藝要求，選擇與薄壁零件契合度最高的夾具來裝夾薄壁零件，以實現夾具與薄壁零件間受力面積的增大，進而降低薄壁零件的變形發生率及變形程度；第三，轉移裝夾力作用點，轉移的原理在于將徑向裝夾轉變成軸向裝夾，以降低軸向裝夾應力，進而降低薄壁零件的變形發生率[2]。

2.3 加強對切削熱的控制

薄壁零件在機械加工過程中，往往會因為不同刀具與薄壁零件的接觸導致摩擦熱的發生，進而致使溫度的急劇上升，最終導致零件形變——熱變形，影響零件品質。所以要對切削熱進行有效控制，控制過程中所使用到公式如下：

Q切削熱=Q變+Q摩=Q屑+Q工+Q介

其中，Q切削熱為切削時所產生的總熱量；Q變為切削時導致形變的熱量；Q摩為摩擦導致的熱量；Q屑、Q工和Q介分別為切屑導致的熱量、加工件導致的熱量、刀具導致的熱量和介質導致的熱量[3]。

2.4 對刀具的幾何角度、切割用量和切削液進行合理選擇

第一，薄壁零件粗加工過程中，選用較大的切割用量和進給量，因為切削用量直接關系著薄壁零件的受力，控制不好將導致博壁零件發生變形，影響機械生產質量及效率。第二，薄壁零件精加工過程中選用較小的切割用量和進給量，同時要注意刀具大小的選擇，因為不同型號的刀具，其切削力不一樣，對博壁零件的切割力度也一樣，致使最后生產出來的博壁零件發生質量上的差異，不利于博壁零件在機械生產中效率的提高。第三，精加工過程中應選用切削速度最好的刀具，但要不能過高，因為切削速度過快容易導致切割不均勻，影響機械生產的質量，如果切削速度過慢則容易導致薄壁零件受力過大，進而引起變形。第四，要控制好刀具在切割中的角度， 避免因角度偏移導致博壁零件生產不規范，進而影響薄壁零件在機械生產中的生產應用。第五，博壁零件進行切削時最注重的切削液的使用，如果切削液過多或過少都會影響切削的準確度，進而影響博壁零件的生產功能，不利于機械生產質量的保證，所以切削人員一定要了解切削液的重要性。

切削液的重要性主要體現在以下幾點。

（1）潤滑。薄壁零件在切削過程中所使用的刀具、加工零件等的表面都容易生銹，影響切削效率，此時就需要切削液對刀具及加工零部件的表面進行潤滑，以提高刀具的切削力及加工零部件的性能。（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油污等。

3 結語

綜上所述，薄壁零件精確性是影響機械加工工藝有效性的重要因素，在機械加工過程中如果不進行合理的薄壁零件精確度控制，將會影響薄壁零件加工誤差的出現，進而導致零件與加工件之間產生較大的應力，最終導致薄壁零件發生變形，影響生產質量，所以要通過不斷研究薄壁零件的機械加工工藝，來實現薄壁零件變形發生率的降低。

參考文獻

[1] 武錦濤，易紅建，胡建華，等.薄壁零件的機械加工工藝探索 [J].中小企業管理與科技（中旬刊），2017（1）：180-181.

[2] 周鑫.薄壁零件加工工藝方法分析[J].企業技術開發，2015（36）：71-72.

[3] 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.

[4] 汪通悅.薄壁零件銑削穩定性數值仿真及實驗研究[D].南京航空航天大學，2010.