特殊薄壁類(lèi)零件加工工藝研究

李小兵 馬爭(zhēng)杰 張怡

【摘要】隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，薄壁零件也廣泛應(yīng)用在了各生產(chǎn)制造企業(yè)中，薄壁零件重量比較輕，給工業(yè)生產(chǎn)節(jié)約了大量材料，但同時(shí)由于薄壁零件剛度比較低，加工過(guò)程中形狀容易發(fā)生改變，尤其是對(duì)于精度要求較高的特殊薄壁零件，加工生產(chǎn)過(guò)程中任何一道工序出現(xiàn)了偏差，都會(huì)影響零件的加工質(zhì)量，不能滿足生產(chǎn)要求。為此本文主要對(duì)特殊薄壁零件的加工工藝進(jìn)行了主要分析，希望可以給特殊薄壁零件加工生產(chǎn)提供參考。

【關(guān)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(lèi)，比如套類(lèi)、盤(pán)類(lèi)和不規(guī)則種類(lèi)，由于薄壁零件成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約材料，在很多生產(chǎn)企業(yè)中得到了廣泛使用。但同時(shí)由于薄壁零件剛度比較低，生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)形變，裝夾力、道具和切削量任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在問(wèn)題都會(huì)影響到產(chǎn)品的精確度和質(zhì)量，因此還需要對(duì)薄壁零件加工工藝進(jìn)行完善和改進(jìn)，以不斷提高薄壁零件的加工精度。

1、影響薄壁零件機(jī)械加工精度的主要因素

機(jī)械加工精度就是指設(shè)計(jì)中理想狀態(tài)下加工后零件所具備的幾何參數(shù)（主要是指尺寸與形狀等）與實(shí)際加工出來(lái)零件所具有幾何參數(shù)的誤差大小。在機(jī)械加工中，零件加工精度主要由加工零件與道具在加工過(guò)程中的位置關(guān)系來(lái)決定[1]。在加工的過(guò)程中，加工系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)各種類(lèi)型的誤差，從而對(duì)薄壁零件的加工精度造成影響，具體來(lái)說(shuō)主要有以下幾個(gè)方面的因素：機(jī)床的幾何精度與剛性；刀具的品質(zhì)好壞；夾具體的幾何結(jié)構(gòu)與受力和對(duì)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(lèi)。

在具體的加工過(guò)程中，導(dǎo)致薄壁零件產(chǎn)生形變的主要原因有以下幾點(diǎn)：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(zhì)零件，在焊接過(guò)程中，很可能存在沒(méi)有完全消除焊接應(yīng)力的情況，導(dǎo)致在后續(xù)的程序中這些應(yīng)力得到釋放，從而造成零件的形變。2）裝夾造成的變形。在對(duì)薄壁零件進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，存有多道加工程序，而在每一道程序進(jìn)行時(shí)都會(huì)對(duì)零件進(jìn)行裝夾，若是裝夾方式不合理，從而對(duì)零件產(chǎn)生計(jì)劃之外的應(yīng)力，就會(huì)使零件發(fā)生形變。裝夾方式不合理導(dǎo)致的零件形變是薄壁零件產(chǎn)生形變的主要影響因素。3）刀具加工造成的形變。在機(jī)械加工的過(guò)程中，刀具對(duì)零件進(jìn)行切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，若是應(yīng)力超出允許范圍，則會(huì)使零件產(chǎn)生形變，對(duì)零件的力學(xué)性能造成影響。4）其他因素造成的變形。在薄壁零件生產(chǎn)出來(lái)之后，許多單位要對(duì)其進(jìn)行出廠前測(cè)試，這種壓力測(cè)試也是導(dǎo)致其產(chǎn)生形變的原因之一。

2、保證薄壁零件機(jī)械加工精度的主要措施

2.1提升薄壁零件的剛度

在對(duì)薄壁零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，對(duì)零件與工件的剛度進(jìn)行提升是極為重要的。提高加工件與機(jī)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(shí)零件的形變；也可以對(duì)薄壁零件的工藝剛度進(jìn)行提升，比如在零件之間預(yù)加載荷，從而對(duì)配合間隙與局部產(chǎn)生的預(yù)變形加以消除[2]。此外還可以利用彈性模量較大的材料來(lái)對(duì)接觸面的硬度進(jìn)行提升，從而使加工件的工藝剛度得到有效提高。

2.2對(duì)加工夾具和裝夾方法進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)

套類(lèi)的薄壁零件，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，內(nèi)外圓直徑的差別非常小，因此其強(qiáng)度很低，我們可以在對(duì)零件進(jìn)行粗加工時(shí)裝夾得緊一些，在精加工時(shí)對(duì)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(lái)對(duì)零件進(jìn)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(kāi)縫套筒或者扇形軟卡抓來(lái)對(duì)零件進(jìn)行裝夾，其對(duì)零件造成的影響較小。我們也可以對(duì)裝夾力的作用點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，比如套類(lèi)薄壁零件可以用圖1中的夾具來(lái)進(jìn)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(yīng)力更小，零件產(chǎn)生的形變也就越小，對(duì)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(jī)械切削加工的過(guò)程中，徑向切削力是造成零件形變的主要因素。在加工過(guò)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(guān)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(duì)的切削形變和摩擦力就會(huì)變小，但前角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致刀具楔角過(guò)小，從而導(dǎo)致刀具的強(qiáng)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(duì)此，我們可以在對(duì)薄壁零件進(jìn)行粗加工時(shí)，選取大一些的背吃刀量和進(jìn)給量；在進(jìn)行薄壁零件的精加工時(shí)，選取小一些的；精車(chē)過(guò)程中最好采用較高的切削速度，但不宜過(guò)高。對(duì)這些要素進(jìn)行合理的控制就能對(duì)切削力進(jìn)行控制，從而保證薄壁零件的形變量較少，進(jìn)而對(duì)薄壁零件的加工精度做出保證。切削液在切削過(guò)程中有著極為重要的作用，其主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1）潤(rùn)滑。切削液在切削過(guò)程中可以對(duì)刀具與加工零件表面的摩擦力進(jìn)行削減，從而減少切削力、摩擦等造成的零件損傷，對(duì)零件的加工性能進(jìn)行改善。2）冷卻。切削液在加工零件發(fā)熱時(shí)會(huì)發(fā)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(chǎn)生的形變，保證薄壁零件的精度和刀具切割的準(zhǔn)確性。3）清洗。切削液可以對(duì)其接觸到的加工部件和被加工零件進(jìn)行較好的清洗作用，祛除切割過(guò)程中產(chǎn)生的粉末、油污等，防止因機(jī)床的污濁而對(duì)零件造成不良影響。

通過(guò)零件加工分析，可以得出： 在加工薄壁零件時(shí)，根據(jù)零件尺寸精度要求，將加工要素分類(lèi)，制定加工順序。在加工中心上完成鏜銑等工序時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工件的材料及刀具材料選擇相應(yīng)的切削參數(shù)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和刀具的耐用程度的前提下，盡可能提高轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，以提高加工效率，加工時(shí)應(yīng)將粗精分開(kāi)。薄壁件的加工還應(yīng)設(shè)計(jì)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(shí)間，提高工作效率。降低勞動(dòng)程度。編程序時(shí)采用固定循環(huán)，條件循環(huán)，調(diào)用子程序等放大來(lái)提高變成效率?？s短程序段，以便于程序的檢測(cè)及管理。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在特殊薄壁零件機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中，要合理利用機(jī)械加工工藝，以不斷提高薄壁零件的精確性和質(zhì)量。加工制造領(lǐng)域的工作人員要不斷探索特殊薄壁零件相關(guān)的機(jī)械加工工藝，不斷創(chuàng)新、完善機(jī)械加工工藝，以促進(jìn)機(jī)械加工制造業(yè)更好更快的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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

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

（作者單位：貴州航天烏江機(jī)電設(shè)備有限責(zé)任公司）