薄壁零件車工加工工藝的實踐研究

李能 宋江兵

摘?要：隨著科技和社會的快速發(fā)展，工業(yè)生產和日常生活中用到了越來越多薄壁零件，但是，車工加工中卻因各種因素導致加工質量不如人意。薄壁零件具有重量輕、結構密、材料省優(yōu)點，受到人們的廣泛歡迎，如何用更好車工加工工藝來保障加工質量，成為工程師和車工工人需要重視問題。基于此，本文對薄壁零件車工加工工藝展開研究和探討，希望對大家有所幫助。

關鍵詞：薄壁零件;車工;加工工藝

從某種意義上來講，薄壁零件代表著一個國家現(xiàn)代加工能力，是制造業(yè)核心技術競爭力的代表。不可否認的是，薄壁零件在加工中經常出現(xiàn)不合格產品，造成了很大浪費。因此，有必要分析和研究薄壁零件加工工藝，優(yōu)化加工過程中的方法，進而解決加工中遇到的問題，確保薄壁零件加工質量和精度，提高零件制造的合格率。

一、薄壁零件的概念

薄壁零件，顧名思義最顯著特點就是壁薄，還有強度差、抗變形能力低特點。在實際加工過程中，薄壁零件受到自身結構、裝夾、變形等因素影響，很容易在加工中出現(xiàn)變形、難以有效控制尺寸，對加工過程有著很高的要求。

二、影響薄壁零件加工的因素

一般來說，薄壁零件有腹板和側壁組成，在工業(yè)生產和日常生活中有著廣泛應用，但因具有較高難度，加工過程中要考慮的影響因素，主要包括以下幾個方面：

1.零件結構因素

在機加工過程中，薄壁零件材質、結構都會對加工過程產生一定影響，如果材質強度較低和結構工藝性較差，那么很容易在加工過程中中產生尺寸超差，甚至廢品。當材質較差或與加工刀具不匹配時，薄壁零件很難承受刀具切削力、切削熱，零件會產生很大變形。此外，零件結構也會影響到加工過程，結構設計的工藝性缺失容易在加工中出現(xiàn)斷裂等問題，直接造成零件報廢。

2.裝夾因素

一般來說，裝夾對零件的影響主要有兩個方面，一是裝夾位置;二是夾具與工件接觸面積。

（1）裝夾位置的影響。在加工中，為了確保加工成形，不影響零件加工過程，裝夾中夾具裝夾位置往往距離加工位置有一定距離，但是，如果考慮到薄壁零件一體性，假如裝夾點遠離加工面導致加工中刀具與非加工面碰觸，非加工面受到切削力作用，從而出現(xiàn)加工面增大、非加工部位出現(xiàn)扭曲的現(xiàn)象，影響到加工質量，因此，加工前務必選擇好夾具與薄壁零件的接觸位置。

（2）夾具與工件接觸面積較小。在加工過程中，夾具與薄壁零件接觸面積大小直接決定了夾具在加工中是否穩(wěn)固。在很多加工過程中，由于錯誤選取接觸面積較小的夾具導致夾具與工具接觸面積較小，在加工過程中無法保證薄壁零件穩(wěn)定，導致刀具在接觸加工面過程出現(xiàn)晃動、位移等現(xiàn)象，特別是在數(shù)控加工過程中，刀具切削產生的振動力導致切口偏移，零件精度和質量無法滿足設計要求，成為殘次品。

3.變形因素

薄壁零件在高轉數(shù)的切削加工中很容易發(fā)熱，加工中因零件發(fā)熱導致加工精度下降，進而成為不合格產品。究其原因在于，薄壁零件無論是在進行粗加工還是精加工時都會產生不通程度的切削量，而切削中會產生熱量導致薄壁零件容易出現(xiàn)變形，自然也無法保證精度符合要求。此外，部分難加工材料需要通過熱處理工藝來進行軟化，然后再選擇合適刀具和工藝來進行車工加工，雖然理論上來講零件恢復到自然溫度后即可加工。但是，熱處理過程破壞了零件內部應力，冷卻中卻無法找到新的應力平衡狀態(tài)，進而導致加工中出現(xiàn)應力變形現(xiàn)象。

三、改進薄壁零件在車工加工中的工藝措施

從上述分析來看，我們發(fā)現(xiàn)薄壁零件在加工中存在著很多問題，結合實際問題要從以下幾個方面進行改善，確保零件符合設計和加工要求。

1.改善零件設計

針對薄壁零件在加工中因結構方面出現(xiàn)的問題，工程師在設計前要與操作工人進行討論，避免出現(xiàn)結構工藝性問題。加工前，先要確認薄壁零件的材質和結構參數(shù)，在精確測量無誤后根據(jù)理論計算機械加工中出現(xiàn)的切削力、切削熱，看材料是否能夠經受住刀具在加工中產生的作用力。如果遇到特殊情況，可以采取其它工藝形式來進行加工，而不是一味地采取車削加工方式。此外，零件設計過程中也要考慮到機加工過程，設計中盡量避免出現(xiàn)材質、結構與刀具不匹配現(xiàn)象，從而更好地控制加工過程中產生的切削力和切削熱。

2.重視零件裝夾

針對上述討論中，零件裝夾中出現(xiàn)的問題，提出以下對策：（1）裝夾位置不當?shù)拇胧?，選擇裝夾點時，先要選好等待加工的位置和范圍，在邊緣位置來選擇裝夾點。結合裝夾要求，確保裝夾范圍符合理論要求，在裝夾點下方設置支撐點，從而避免上下位移現(xiàn)象的出現(xiàn)，為后續(xù)順利加工做好鋪墊。（2）針對夾具與工件接觸面積較小的問題，先要依據(jù)零件大小來選擇夾具規(guī)格，簡單而言待加工零件和面積大要合理選取較大夾具，如果單一夾具無法滿足上述要求可以采取多夾具共同夾緊方式。此外，夾具與零件接觸面積越大，相應軸向加夾力也應有所增加，確保工件被完全夾緊，避免出現(xiàn)加工過程中打滑影響加工質量問題。

3.控制加工變形

在零件加工中，出現(xiàn)變形的一大原因在于受熱，因此，制定合理加工工序以及切削量顯得非常重要。企業(yè)要在分析薄壁零件在加工中受熱規(guī)律基礎上來掌握變形規(guī)律，防止零件加工中出現(xiàn)變形問題。在加工中，每一次加工完成后，適度采取多種方式來降低刀具和零件溫度，使用高速切削方式來加工薄壁零件，一方面降低切削力，另一方面降低加工時溫度，防止出現(xiàn)熱應力。

針對熱處理后應力變化而導致的變形問題，企業(yè)要重視熱處理中的規(guī)范要求。在熱處理過程前，針對需要校直零件將其進行校直，采用壓平裝置實現(xiàn)矯直。在熱處理過程中，工程師要依據(jù)薄壁零件的材質、厚度來設計熱處理過程，進而提升零件內部的應力穩(wěn)定性，消除變形影響。此外，對于澆筑件，以時效處理方式來降低內部的殘余應力，確保加工過程中不出現(xiàn)較大變形。

總之，經濟快速發(fā)展要求制造業(yè)企業(yè)提升薄壁零件加工質量，要結合自身優(yōu)勢和生產實際條件來完善薄壁零件機加工工藝，通過對加工工藝進行分析和優(yōu)化來提升薄壁零件加工質量和效率，帶動內部整體加工工藝的提升，從而生產出表面質量好、成本低、符合現(xiàn)代加工工藝要求的薄壁零件，使產品在激烈市場競爭中立于不敗之地，增加企業(yè)經營效益。

參考文獻

[1]?王心怡.分析薄壁零件數(shù)控加工工藝質量改進方法[J].內燃機與配件，2018（20）.

[2]?周敏，魏加爭.一種薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].科技創(chuàng)新導報，2011（12）.