異形薄壁工件機(jī)械加工工藝應(yīng)用研究

周 來，龔念清

（九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西九江 332007）

1 異形薄壁加工技術(shù)

1.1 加工原理

異形薄壁加工技術(shù)是一種加工工藝，其加工過的零件因重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等特點(diǎn)，日益廣泛運(yùn)用到生產(chǎn)生活中。傳統(tǒng)的技術(shù)是使用專用的工裝夾具，將工件放在機(jī)床上面，對工件的兩端分別進(jìn)行加工。先將一端固定量取直徑，加工零件內(nèi)腔，再將粗加工過的內(nèi)腔作為基準(zhǔn)，對另一端進(jìn)行定位，再進(jìn)行精加工[1]；將精加工過后的這一端的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，將整段零件的大小和粗細(xì)調(diào)整到一致，再布置夾緊壓板進(jìn)行手動(dòng)裝夾。由于異形薄壁零件在加工時(shí)無法精準(zhǔn)控制材料的厚度，無法保證零件的內(nèi)孔、外圓和表面形位公差能夠完全一致，盡管采用分段加工，還是容易發(fā)生加工變形，降低零件合格率。而且，異形薄壁零件加工需要人工進(jìn)行多次裝夾，效率較低，生產(chǎn)成本大。

1.2 具體應(yīng)用

異形薄壁加工技術(shù)的運(yùn)用很廣泛，生產(chǎn)生活中許多產(chǎn)品的零件采用到這項(xiàng)技術(shù)。異形薄壁技術(shù)加工后的零件重量輕、結(jié)構(gòu)緊密、使用方便，已運(yùn)用到許多領(lǐng)域[2]。通過異形薄壁加工技術(shù)生產(chǎn)的零件可以很薄、重量很輕，而且零件的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，已應(yīng)用于許多精密儀器中。例如，現(xiàn)在許多的電子產(chǎn)品的重量越來越輕，體積越來越小，就是組合的零件重量減輕、體積減小的成果，組合出來的產(chǎn)品才能更輕更小。以前的電腦都是體積大、重量重的款式，正是因?yàn)橐郧暗募夹g(shù)沒辦法零部件做到很輕很薄，所以組裝出來的電腦體積和重量就很大，現(xiàn)在異形薄壁加工技術(shù)的成熟，使電腦的零部件做到很薄、重量很輕，電腦可以做到輕薄的形態(tài)。

2 異形薄壁工件的加工難點(diǎn)

2.1 加工變形大

異形薄壁技術(shù)在加工零件時(shí)，需要加熱零件材料，但是材料在通過異形薄壁加工技術(shù)加工后會(huì)減薄，材料的剛性很差，容易發(fā)生斷裂；切割時(shí)使用銑刀，會(huì)使零件摩擦升溫發(fā)生變形。如在制作薄壁鋼管時(shí)，需要將鋼材軋到很薄的狀態(tài)再卷起來做成鋼管，而鋼材軋得很薄，會(huì)減弱鋼材的延展性，使用夾緊壓板裝夾時(shí)容易使鋼材斷裂；在切割時(shí)受高溫影響，做好的鋼管會(huì)兩端回縮變形。

2.2 加工損耗率大

異形薄壁技術(shù)在加工零件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的損耗率，這是由于異形薄壁的零件需要零件整體的厚度、內(nèi)徑、端面形位公差保持一致，而傳統(tǒng)異形薄壁技術(shù)對于生產(chǎn)的工件厚度還無法完全到達(dá)百分百的一致，需要人工進(jìn)行多次裝夾，裝夾好的零件直徑和端面尺寸無法精確一致，制作出的零件難以合格，廢品損耗率較大[3]。

2.3 加工難度大

異形薄壁技術(shù)在加工零件時(shí)，需要將整段材料放在機(jī)床上加工，工件較大，整體的制作難度大；加工需要分段進(jìn)行，分段加工可能會(huì)使材料的厚度、直徑等數(shù)據(jù)不一致，進(jìn)一步增大了加工難度，造成制造出來的零件公差無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，使零件報(bào)廢、無法使用，造成廢品損耗。在制作零件時(shí)，需要保證每個(gè)零件的尺寸都要符合公差，這對工藝的要求非常高，而傳統(tǒng)在異形薄壁技術(shù)加工后需要人工裝夾，每個(gè)工人對于裝夾的力度不一樣，裝夾的時(shí)間也不同，容易造成零件松開后發(fā)生不規(guī)則變形，零件規(guī)格無法保證，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低。

3 異形薄壁工件加工工藝的改進(jìn)措施

3.1 改進(jìn)鑄造和裝夾工裝

為了使異形薄壁技術(shù)在工件加工時(shí)得到更好的發(fā)揮，需要改進(jìn)鑄造工藝，降低鑄造缺陷。現(xiàn)在使用的異形薄壁工藝，澆冒口兩端的材料缺陷較多，需要改進(jìn)鑄造工藝，降低澆冒口兩端材料鑄造的缺陷。而且需要使用自動(dòng)裝夾設(shè)備，減少人工裝夾偏差，提高零件的合格率，減少廢品損耗。自動(dòng)裝夾設(shè)備內(nèi)部有多點(diǎn)液壓支撐機(jī)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)液壓的壓力來調(diào)整撐緊力，控制零件變形，保證加工后的產(chǎn)品厚度和工藝要求，提高零件的加工精密度，提高加工效率[4]。自動(dòng)液壓裝夾設(shè)備具有很好的適用性，已經(jīng)被越來越多的生產(chǎn)企業(yè)所使用。

3.2 改進(jìn)精整和切削工藝

異形薄壁技術(shù)需要對零件進(jìn)行粗加工和精加工，為了提高零件的合格率，在材料進(jìn)行粗加工后、精加工前增加檢查工序，檢查半成品外觀，標(biāo)記材料缺陷或者缺料的部位，對整個(gè)加工面進(jìn)行探傷，找出裂紋、夾砂等缺陷并進(jìn)行修補(bǔ)，消除內(nèi)應(yīng)力。精加工時(shí)加大冷卻液的使用量，減少材料熱變形，讓冷卻液帶走加工熱量、發(fā)揮潤滑效果，在刀具和工件之間形成一層液膜，減少加工摩擦。

例如，使用異形薄壁去制作薄壁鋼管，傳統(tǒng)的異形薄壁方法做出來的鋼管的成品率較低，是因?yàn)榇旨庸ず鬀]有進(jìn)行檢查就直接進(jìn)行精加工，這樣加工出的鋼管的內(nèi)應(yīng)力大，在成型的時(shí)候容易發(fā)生斷裂。而在精加工前檢查半成品，標(biāo)記材料缺陷部位然后進(jìn)行修補(bǔ)，再用磁粉探傷，顯現(xiàn)材料中存在的裂紋、砂眼和明顯的夾砂，采用專用焊條進(jìn)行保溫焊接，消除所有缺陷和裂，檢查完全沒有問題了，再進(jìn)行精加工工序，就可以消除粗加工帶來的內(nèi)應(yīng)力，使精加工后的材料延展性更好，提高材料的剛性。

通過增加冷凝液的使用量，合理調(diào)配乳化液的濃度，發(fā)揮冷凝液的潤滑作用，使刀具切割時(shí)候產(chǎn)生的熱量由冷凝液帶走一部分，減少熱變形，而且可以減小加工時(shí)刀具和材料之間的摩擦力，減少零件加工變形。

3.3 改進(jìn)裝夾工藝

異形薄壁技術(shù)加工的零件往往需要精鏜孔，經(jīng)常出現(xiàn)零件在加工后測量合格，但是松開夾具后零件尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致不合格的情況。這是因?yàn)槊總€(gè)操作人員的習(xí)慣不一樣，壓緊的力度也不一樣，使零件的承受力不均勻，很容易導(dǎo)致加工后的零件尺寸變形。為了解決此類問題，需要減少工裝與工件的接觸面積，縮小裝夾誤差，將壓緊部位定位工裝螺栓部位，留出足夠的壓緊空間，讓零件有足夠的承受力，使工裝和工件的接觸面積減小，使工件的受力更加均勻。這樣工件松開夾具后，尺寸不會(huì)發(fā)生很大的變化，可以使夾緊后的工件的合格率更高，提高工作效率。

4 結(jié)束語

異形薄壁技術(shù)越來越多地運(yùn)用在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，但是還存在許多問題：①異形薄壁的零件在加熱時(shí)容易變形，因?yàn)楫愋员”诘牧慵穸群鼙?，一般?.5 mm 左右，容易使鋼材等在加工時(shí)發(fā)生變形曲折；②異形薄壁加工要求的精確度較嚴(yán)格，廢品損耗率較大；③異形薄壁加工的零件需要安裝到加工機(jī)上，與機(jī)器的匹配度要求較高，要求零件尺寸精確，所以裝夾難度較大。

異形薄壁加工技術(shù)可以改進(jìn)零件加工的生產(chǎn)工藝，因此運(yùn)用很廣泛。為了更好地發(fā)揮其應(yīng)有的作用，需要改進(jìn)異形薄壁工件加工工藝：①改進(jìn)鑄造工藝，降低鑄造缺陷，并使用自動(dòng)裝夾設(shè)備；②在精加工前增加工序，消除內(nèi)應(yīng)力，通過增加冷凝液的用量減少工件熱變形；③減小工裝與工件的接觸面積，縮小裝夾誤差。這些措施可以使異形薄壁零件更好地符合工裝需要，安裝后減少零件之間的磨損和加工過程的安全隱患。