薄壁件加工工藝優(yōu)化技術(shù)研究

劉學(xué) 梁翠（保定長(zhǎng)城內(nèi)燃機(jī)制造有限公司，河北保定 072650）

薄壁件加工工藝優(yōu)化技術(shù)研究

劉學(xué) 梁翠（保定長(zhǎng)城內(nèi)燃機(jī)制造有限公司，河北保定 072650）

薄壁件在加工制造業(yè)的各個(gè)行業(yè)中廣泛應(yīng)用，在尖端科技的航天制造業(yè)和汽車外殼等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，薄壁件有顯著的特性，同樣的體積重量輕，節(jié)省材料，但是薄壁件的機(jī)械強(qiáng)度差，在使用過程中容易產(chǎn)生塑性形變，對(duì)于精細(xì)的薄壁件零件的加工比較困難，因此薄壁件的加工工藝優(yōu)化對(duì)加工制造業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)的提升有關(guān)鍵的作用。

薄壁件；加工工藝；優(yōu)化技術(shù)；

在現(xiàn)在的加工制造業(yè)中，對(duì)任何產(chǎn)品都有精度要求，對(duì)應(yīng)現(xiàn)在環(huán)保的意識(shí)的提升，產(chǎn)品在加工過程中，都要進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化，通過減輕質(zhì)量，達(dá)到材料的充分利用。在精密設(shè)備的加工過程中，對(duì)質(zhì)量和精度的要求很高，尤其是像航天業(yè)，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(xiàn)塑性變形和彈性變形，導(dǎo)致加工的薄壁件的精度很難掌控。本文將結(jié)合現(xiàn)代薄壁件的加工技術(shù)，分析薄壁件加工過程中，工件產(chǎn)生變形的原因，并結(jié)合當(dāng)前的科技加工水平提出相應(yīng)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(qiáng)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(gè)主要影響薄壁件精度的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析：

1.1 固定應(yīng)力變形

在進(jìn)行薄壁件的加工時(shí)，合理的選擇材料的固定方式是保障工件精度的關(guān)鍵性因素。薄壁件的強(qiáng)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(huì)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(huì)有機(jī)械震動(dòng)，造成切削過程中薄壁件的精度降低，當(dāng)前的加工設(shè)備并沒有完全的更新?lián)Q代，在加工精度的控制和預(yù)處理上達(dá)不到要求，不能進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的完全有效調(diào)節(jié)，在徑向進(jìn)給力上存在嚴(yán)重不平衡問題，導(dǎo)致工件在刀具切削過程中，產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱，由于薄壁件壁薄的特點(diǎn)，容易吸收熱量，產(chǎn)生熱形變，在加工中難以達(dá)到精度要求，甚至產(chǎn)生殘次品，因此在進(jìn)行薄壁件的切削加工過程中要充分的進(jìn)行散熱處理或者加裝降溫裝置，通過更換刀具的方式，預(yù)防薄壁件在加工過程中產(chǎn)生大量的切削熱。

1.4 殘余應(yīng)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(guī)律，在薄壁件切削工程中會(huì)出現(xiàn)大量的切削熱，在冷卻過后就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力會(huì)對(duì)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成傷害，造成薄壁件的強(qiáng)度降低。為了盡量的降低工件的殘余應(yīng)力，要優(yōu)化工件的加工過程，在加工完工件要進(jìn)行回火處理，以消除殘余應(yīng)力，降低殘余應(yīng)力變形發(fā)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(jié)了現(xiàn)在薄壁件加工過程中產(chǎn)生變形的因素，下面結(jié)合引起工件變形的因素，提出相應(yīng)的解決方法。

2.1 采用軟性材質(zhì)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(tǒng)的固定過程中，容易出現(xiàn)固定力過大、固定位置不合理的現(xiàn)象，所以要想提高薄壁件在固定環(huán)節(jié)的質(zhì)量，必須通過改善固定裝置的材質(zhì)或者是固定方式，當(dāng)前固定裝置都是壓力固定的方式，很難進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，所以只能采用軟性材質(zhì)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(yīng)力，對(duì)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(jìn)給量，在零件固定時(shí)軸向加緊所需要的壓力一般比徑向相對(duì)較小，只需要很小的力就能進(jìn)行工件的裝夾，進(jìn)一步優(yōu)化工件的加工固定工序，提高共建質(zhì)量。

2.3 合理的選擇刀具

在加工刀具的選擇上，要根據(jù)加工件材質(zhì)選擇不同的刀具，刀具的類型對(duì)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(shù)上的選擇，同樣材質(zhì)的刀具，在加工不同材質(zhì)的工件時(shí)，要選擇不同前角、主偏角等參數(shù)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(jìn)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(dòng)，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(guān)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(dòng)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(huì)在加工過程中產(chǎn)生大量的摩擦熱，溫度過高會(huì)降低工件的強(qiáng)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(jìn)行加工冷卻，在冷卻液的選擇上，要根據(jù)加工材料的不同選擇不同的冷卻液。

2.6 控制殘余應(yīng)力變形

薄壁件的加工過程中產(chǎn)生的切削熱，會(huì)引起薄壁件材料的內(nèi)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(jìn)行退火處理，消除薄壁件的殘余應(yīng)力，在加工的步驟上要采取分步驟處理的工作流程，在進(jìn)行粗加工之后，在沒有失溫的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行殘余應(yīng)力的去除工作，通過回火工序冷卻后，在進(jìn)行精細(xì)加工，保證薄壁件的質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

影響薄壁件加工質(zhì)量的因素有很多，從選擇合理的刀具、加工轉(zhuǎn)速、消除殘余應(yīng)力等方面進(jìn)行薄壁件加工工藝的優(yōu)化，提高加工技術(shù)，保證薄壁件的加工質(zhì)量。

［1］姚榮慶.薄壁零件的加工方法［J］.機(jī)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(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（08）.