【摘要】薄壁件由于具有重量輕、節(jié)省材料及結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)勢，目前已廣泛應(yīng)用于對重量有嚴格要求的航天航空、汽車制造等領(lǐng)域。但是，由于薄壁件強度低、抗變形能力差，因此要保證加工精度比較困難。本文主要通過對可能使薄壁部件在加工過程中產(chǎn)生變形的因素進行分析，進而提出相應(yīng)的預(yù)防變形的措施以優(yōu)化加工工藝減小變形。

【關(guān)鍵詞】薄壁零件；加工工藝；變形；優(yōu)化

1、前言

航天航空、汽車制造等領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的重量有嚴格要求。為了減重，現(xiàn)在都開始大規(guī)模采用薄壁部件。但是由于薄壁部件耐壓、抗變形能力較差，因此加工過程中容易出現(xiàn)變形使加工精度達不到要求。為了解決這個難題，本文將首先分析薄壁件加工變形的原因，進而提出相應(yīng)解決措施。

2、薄壁零件加工變形的原因

薄壁零件的加工難度大，容易產(chǎn)生變形。造成其加工變形的原因有很多，具體而言主要有以下幾個方面的因素：

2.1裝夾變形

考慮到薄壁零件本身剛度強度較低，如果裝夾方式或裝夾位置不對，容易使裝夾部位發(fā)生變形。這在一定程度上會使加工精度受到影響。因此，必須選擇優(yōu)化合理的裝夾方式。

2.2切削變形

2.2.1切削力變形

切削力引起的變形也比較普遍，這主要表現(xiàn)在加工過程中的振動和擠壓變形。為了降低切削力變形，在加工之前一定要選擇合適的刀具，并對相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整以盡量減少對薄壁零件的影響。

2.2.2切削熱變形

薄壁零件由于本身質(zhì)輕壁薄的特點，吸熱快容易發(fā)生熱變形。這造成在加工過程中很難掌握尺寸進行精確加工，使加工質(zhì)量達不到要求。因此在加工時一定要注意消除切削熱的影響。

2.2.3殘余應(yīng)力變形

零件在加工過程中受熱變形，冷卻后就容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力會造成成型零件的變形，考慮到薄壁零件的強度較低，這種變形情況更加嚴重。為了盡量消除內(nèi)應(yīng)力的影響，需要對成型薄壁零件進行回火熱處理，以降低殘余應(yīng)力變形。

3、薄壁零件加工變形的控制

通過以上對引起薄壁零件變形的原因進行分析，我們發(fā)現(xiàn)可以從以下幾個方面來控制薄壁零件加工過程中的變形情況：

3.1控制裝夾變形的方法

3.1.1扇形軟爪應(yīng)用

為了減小裝夾變形，可以從增大裝夾接觸面積著手進行優(yōu)化。例如可以采用扇形軟爪裝夾裝置代替普通夾具。這種裝夾裝置通過加寬三爪卡盤與零件的接觸面，同時使其與裝夾面配車來降低裝夾變形。由于零件加工時與夾具充分接觸，受力均勻同時同心度較好，因此能減小變形。但是這種控制變形的方法作用有限，只適用于部分薄壁零件的加工。

3.1.2軸向夾緊裝置

考慮到薄壁零件的軸向剛度一般比徑向剛度大，因此可以通過將裝夾位置改成軸向來達到減小裝夾變形的目的。同時，零件的軸向夾緊力比徑向相對要小，只需很小的力就可以實現(xiàn)可靠裝夾，這進一步減小了裝夾變形。

3.2控制切削變形的方法

3.2.1刀具的選擇

刀具對零件的加工質(zhì)量具有重要影響。不同材質(zhì)的刀具的加工效果一般不會一樣。就是同一把刀，其加工能力也受刀具前角、刀具后角及主偏角等眾多參數(shù)的影響。通過實驗發(fā)現(xiàn)，對刀具的切削力及切削溫度影響較大的主要是刀具的前角。在一定范圍內(nèi)，前角越大，切削力和切削溫度就越低。因此，為了控制薄壁零件的切削變形，在刀具強度及耐用性得到滿足的情況下，可以采用前角及后角較大的刀具對其進行加工。

3.2.2切削參數(shù)的選擇

（1）切削速度的選擇

切削速度的大小會對切削力產(chǎn)生影響，進而引起切削過程中的振動，由此造成零件的加工變形。考慮到薄壁零件的強度剛度較低，為了減小切削振動、降低加工變形，可以在一定程度上提高零件的切削速度。

（2）切削深度的選擇

切削深度也是加工過程中的一個重要參數(shù)。切削深度過大，則切削阻力增大，切削振動加劇，使零件變形嚴重；反之，切削深度過小，雖然可以降低振動、減小加工變形，但是切削過程緩慢，影響加工效率。此外薄壁零件的具體材質(zhì)及其他加工參數(shù)也會對切削深度有影響。因此，要綜合考慮這些因素進行選擇。

（3）進給速度的選擇

進給速度同樣會對切削力產(chǎn)生影響，而且這種影響是正相關(guān)的。與切削深度一樣，也要根據(jù)具體的加工對象及加工參數(shù)才能合理確定。

3.2.3切削液的選擇

零件在機械加工過程中不可避免的要產(chǎn)生大量的熱量。這些熱量如果不能得到及時散出，將會使零件吸熱變形，從而影響加工精度。考慮到切削液不僅能夠冷卻被加工零件、帶走大量切削熱、減小切削阻力及改善切削性能，而且還可以沖走加工過程中的碎屑，起到清潔作用。因此，應(yīng)該對其進行合理選擇。但是，由于目前切削液的種類較多，適用條件及功能作用各有差異，需要根據(jù)加工對象的具體材質(zhì)及加工方式進行選擇。

3.3控制殘余應(yīng)力變形

零件在加工時受熱、變形不均，在冷卻時就容易出現(xiàn)殘余應(yīng)力變形的情況。薄壁零件由于強度低，受殘余應(yīng)力影響更為明顯。為了消除這種影響，在加工時可以采用分步加工、分步去應(yīng)力的方式。例如，在對零件完成粗加工后，馬上進行殘余應(yīng)力消除處理，隨后再進行半精加工或精加工。這樣，經(jīng)過每次加工前的應(yīng)力消除處理，使殘余應(yīng)力不會得到累積，從而最大程度降低零件的應(yīng)力變形。

參考文獻

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[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，2011（08）.