薄壁零件的機(jī)械加工工藝研究

劉寶棟

摘 要：薄壁零件也有其自身的機(jī)械加工工藝，其加工工藝的有效性不但受到薄壁零件質(zhì)量及材料的影響，還受到薄壁零件剛度及強(qiáng)度的影響，其薄壁零件加工中，材料節(jié)省大及質(zhì)量輕的特點(diǎn)，使薄壁零件被多個(gè)行業(yè)所喜愛，而薄壁零件弱剛度及強(qiáng)度則導(dǎo)致薄壁零件在加工中容易產(chǎn)生形變，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)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(jī)械加工工藝研究的主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：薄壁零件 機(jī)械加工工藝 研究

中圖分類號(hào)：TH162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0105-02

時(shí)代在進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，作為社會(huì)發(fā)展主動(dòng)力的機(jī)械加工工藝也得到良好發(fā)展，促進(jìn)了各行各業(yè)發(fā)展。薄壁零件作為一種較為常見的機(jī)械零部件，因其能夠有效節(jié)約材料且質(zhì)量較輕，被各加工企業(yè)廣泛應(yīng)用。但實(shí)際加工過程中不難發(fā)現(xiàn)，薄壁零件因剛度較低導(dǎo)致形變發(fā)生率增加，影響機(jī)械加工效率，進(jìn)而影響生產(chǎn)力的提升。對(duì)此，筆者根據(jù)自己對(duì)薄壁零件的了解，進(jìn)一步分析了薄壁零件的機(jī)械加工工藝。

1 薄壁零件機(jī)械加工精度的影響因素

機(jī)械加工精度具體是指設(shè)計(jì)中處于理想狀態(tài)下加工零部件的一系列相關(guān)參數(shù)，如尺寸、剛度、強(qiáng)度及形狀等，與實(shí)際加工零件的相關(guān)參數(shù)的誤差大小。

實(shí)際的機(jī)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(shù)的不斷發(fā)展，使機(jī)械交工中零件的加工精度誤差變小了，但在實(shí)際機(jī)械加工中，很多加工零部件還是會(huì)或多或少的出現(xiàn)誤差，其中就不乏有薄壁零件機(jī)械加工精度誤差的出現(xiàn)。所以要對(duì)薄壁零件精度的影響因素進(jìn)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(jī)床的幾何精度與剛性。（2）刀具的品質(zhì)好壞。（3）夾具體的幾何結(jié)構(gòu)與受力和對(duì)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(fā)生變形，也是影響機(jī)械加工質(zhì)量下降及加工精度下降的重要因素，所以也要對(duì)其進(jìn)行原因分析，具體如下。

（1）焊接原因?qū)е碌淖冃?。薄壁零件的主要組件成分是鋼板焊接件，有少部分是鋁質(zhì)零件，所以在焊接過程中會(huì)容易出現(xiàn)焊接應(yīng)力難以消除的不良現(xiàn)象，使薄壁零件在后面的機(jī)械加工中發(fā)生應(yīng)力釋放，導(dǎo)致薄壁零件形變。（2）裝夾原因?qū)е碌淖冃巍１”诹慵庸な且粋€(gè)加工程序多、零件裝夾多的過程，基本每一個(gè)加工程序都要進(jìn)行零件的裝夾，如果在零件裝夾過程中出現(xiàn)不合理操作，將會(huì)導(dǎo)致零件形變。（3）刀具加工原因?qū)е碌男巫?。刀具是機(jī)械加工中常使用的道具，主要是用來切割零件的，在進(jìn)行零件切割過程中都會(huì)產(chǎn)生切割應(yīng)力，此時(shí)就需要專門的人員來控制切割應(yīng)力，因?yàn)槿绻懈顟?yīng)力超過零件所承受的范圍，將導(dǎo)致零件形變[1]。（4）導(dǎo)致薄壁零件發(fā)生變形的其他原因。薄壁零件的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜且程序多的過程，因?yàn)楸”诹慵a(chǎn)出來后，不但要在生產(chǎn)車間進(jìn)行質(zhì)量檢查，還要在出廠前經(jīng)質(zhì)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(cè)試發(fā)，而壓力測(cè)試則容易導(dǎo)致薄壁零件形變，以此壓力測(cè)試也是薄壁變形的一個(gè)原因。

2 幾點(diǎn)有效的薄壁零件機(jī)械加工精度提高措施

2.1 提升薄壁零件剛度

第一，要對(duì)機(jī)械加工過程中加工件與機(jī)械的接觸剛度加以提升，如增大工件與機(jī)械的接觸面積，以降低薄壁零件形變的發(fā)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(jìn)而消除薄壁零件間配合間隙導(dǎo)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(jìn)而工藝剛度。

2.2 合理設(shè)計(jì)加工夾具和裝夾方法

第一，提高薄壁零件粗加工時(shí)的裝夾力度，使薄壁零件的緊密性好，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)度及硬度的提高，最終達(dá)到降低薄壁零件變形發(fā)生率的降低；第二，要根據(jù)薄壁零件機(jī)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(shí)現(xiàn)夾具與薄壁零件間受力面積的增大，進(jìn)而降低薄壁零件的變形發(fā)生率及變形程度；第三，轉(zhuǎn)移裝夾力作用點(diǎn)，轉(zhuǎn)移的原理在于將徑向裝夾轉(zhuǎn)變成軸向裝夾，以降低軸向裝夾應(yīng)力，進(jìn)而降低薄壁零件的變形發(fā)生率[2]。

2.3 加強(qiáng)對(duì)切削熱的控制

薄壁零件在機(jī)械加工過程中，往往會(huì)因?yàn)椴煌毒吲c薄壁零件的接觸導(dǎo)致摩擦熱的發(fā)生，進(jìn)而致使溫度的急劇上升，最終導(dǎo)致零件形變——熱變形，影響零件品質(zhì)。所以要對(duì)切削熱進(jìn)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(shí)所產(chǎn)生的總熱量；Q變?yōu)榍邢鲿r(shí)導(dǎo)致形變的熱量；Q摩為摩擦導(dǎo)致的熱量；Q屑、Q工和Q介分別為切屑導(dǎo)致的熱量、加工件導(dǎo)致的熱量、刀具導(dǎo)致的熱量和介質(zhì)導(dǎo)致的熱量[3]。

2.4 對(duì)刀具的幾何角度、切割用量和切削液進(jìn)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(jìn)給量，因?yàn)榍邢饔昧恐苯雨P(guān)系著薄壁零件的受力，控制不好將導(dǎo)致博壁零件發(fā)生變形，影響機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)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(jìn)給量，同時(shí)要注意刀具大小的選擇，因?yàn)椴煌吞?hào)的刀具，其切削力不一樣，對(duì)博壁零件的切割力度也一樣，致使最后生產(chǎn)出來的博壁零件發(fā)生質(zhì)量上的差異，不利于博壁零件在機(jī)械生產(chǎn)中效率的提高。第三，精加工過程中應(yīng)選用切削速度最好的刀具，但要不能過高，因?yàn)榍邢魉俣冗^快容易導(dǎo)致切割不均勻，影響機(jī)械生產(chǎn)的質(zhì)量，如果切削速度過慢則容易導(dǎo)致薄壁零件受力過大，進(jìn)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(dǎo)致博壁零件生產(chǎn)不規(guī)范，進(jìn)而影響薄壁零件在機(jī)械生產(chǎn)中的生產(chǎn)應(yīng)用。第五，博壁零件進(jìn)行切削時(shí)最注重的切削液的使用，如果切削液過多或過少都會(huì)影響切削的準(zhǔn)確度，進(jìn)而影響博壁零件的生產(chǎn)功能，不利于機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)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(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

（1）潤(rùn)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(shí)就需要切削液對(duì)刀具及加工零部件的表面進(jìn)行潤(rùn)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(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，祛除切割過程中產(chǎn)生的油污等。

3 結(jié)語

綜上所述，薄壁零件精確性是影響機(jī)械加工工藝有效性的重要因素，在機(jī)械加工過程中如果不進(jìn)行合理的薄壁零件精確度控制，將會(huì)影響薄壁零件加工誤差的出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致零件與加工件之間產(chǎn)生較大的應(yīng)力，最終導(dǎo)致薄壁零件發(fā)生變形，影響生產(chǎn)質(zhì)量，所以要通過不斷研究薄壁零件的機(jī)械加工工藝，來實(shí)現(xiàn)薄壁零件變形發(fā)生率的降低。

參考文獻(xiàn)

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