張向鵬

摘 要：數控加工作為機械加工中精加工的一種，且具有加工范圍廣，加工精度高等優(yōu)點，是機械加工的未來發(fā)展方向。不可否認的是，未來的機械加工將會普遍采用數控加工。而封閉腔薄壁曲面件的加工是也是屬于精加工的，不管從那個方面來看都應采用數控加工的方式進行。在加工的過程中，合理的改進加工工藝能夠降低對于機床本身的要求，也可以對機床的加工范圍進行拓展。本文將研究分析封閉腔薄壁曲面件數控加工的工藝流程，并探討如何拓展普通機床加工能力的實際方法。

關鍵詞：數控加工 封閉腔薄壁曲面件 工藝加工

Preliminary Study on NC Machining Technology of Thin-walled Curved Surface Parts in Closed Cavity

Zhang Xiangpeng

Abstract：As a kind of precision machining in machining， CNC machining has the advantages of wide machining range and high machining accuracy. It is the future development direction of machining. It is undeniable that CNC machining will generally be used in future machining. However， the processing of closed-cavity thin-walled curved parts is also a finishing process， no matter from which aspect， it should be carried out by CNC machining. In the process of processing， reasonable improvement of the processing technology can reduce the requirements for the machine tool itself， and can also expand the processing range of the machine tool. This article will study and analyze the technological process of CNC machining of closed-cavity thin-walled curved surface parts， and discuss how to expand the actual method of ordinary machine tool processing capabilities.

Key words：CNC machining， closed-cavity thin-walled curved surface parts， process machining

1 引言

正如“科學技術是第一生產力”，技術工藝只有不斷的改進和創(chuàng)新才能夠使生產力得以提高。與此同時，有計劃的生產工作效率才會更高。工藝加工制造也是如此，只有對其進行改進創(chuàng)新，合理的規(guī)劃才能夠保證產品的生產效率以及其生產利潤。那么在封閉腔薄壁曲面件的加工方面，也應該進行合理的規(guī)劃，對工藝進行改進和創(chuàng)新，可以起到減少高端機床需求，擴大廠家加工范圍的有利影響。那么，如何合理的規(guī)劃工藝流程和措施呢？下面的內容將對某型機的外涵加工進行介紹以及數控加工進行介紹。這能幫助我們更好的了解封閉腔薄壁曲面件的相關工藝流程。

2 工藝流程的相關介紹

2.1 數控加工的相關介紹

對封閉腔薄壁曲面件進行加工制作，就需要采取數控加工的技術。那么，什么是數控加工呢？

數控加工，是指在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法，即用數字信息來控制零件移動以及刀具位移的機械加工方法。雖然，與傳統(tǒng)機床加工相比，工藝規(guī)程基本相同。但也發(fā)生了一些變化。數控加工可以高效的解決很多方面的問題，例如：零件品種的多變性、批量小、形狀復雜、零件加工精度高等。數控加工主要控制內容包括5大方面。（1）機床：起動以及停止。（2）主軸：啟停、旋轉方向和轉速的變換。（3）進給運動：方向、速度、方式。（4）刀具：選擇、長度、更換。（5）冷卻液：開起、關閉。

數控加工的優(yōu)勢也顯而易見，主要包括四個方面。第一點，減少了工裝數量，零件的形狀和尺寸改變，只需要修改相應的零件加工程序。這一點很符合新產品研制和產品改型的需要。第二點，加工的質量、精度高，重復精度也很高。第三點，滿足多品種、小批量生產需求。第四點，可以加工利用普通機床以及常規(guī)方法難以加工的零件。例如：復雜型面以及一些無法觀測的加工部位。

數控加工的劣勢就是機床設備費用昂貴。并且維修也很難，需要相關維修人員具備較高的技術水平。

2.2 外涵加工的簡單介紹

既然要介紹外涵加工，那么，什么是外涵加工呢？其實，外涵加工是一個仿造詞。外涵，與“內涵”這個詞很像，也就是模仿“內涵”這個詞所創(chuàng)造的，一般指外在的相貌。因為現代的人看人看事常常不怎么注重內涵，那么外涵相較之下就顯得很重要了。而外涵加工，其實就是對工件的外表進行加工。

2.3 封閉腔薄壁曲面的相關介紹

將多個曲面縫合成實體封閉曲面，并且保證曲面與曲面之間沒有縫隙。這就是封閉腔薄壁曲面。

3 外涵工藝方法的相關研究

3.1 外涵加工的材料

首先，便是外涵加工所用的材料方面。加工封閉腔薄壁曲面件采用的是7075-T7351，這種材料的內型為三維的曲面，與此同時，它的外型也是三維的曲面。并且，外涵材料的內腔有凸臺以及負角度的曲面。還有值得注意的一點就是外涵材料的壁厚的分布也是不均勻的。壁厚的最大值可達41毫米，而壁厚的最小值卻比1毫米還小。與此同時，外涵材料的型面精度是±0.1mm，所以外涵材料對于加工精度的要求比較高。在加工的操作過程中，有很多加工的難點，對此，我們也研究探討了相關的解決方法。

3.2 外涵加工的難點

外涵加工的過程中，難點主要有三個方面。

第一點，就是外涵材料的內型面和外型面都是曲面，這是一個很重要的難點成因。因為這種情況就導致了在對外涵材料進行加工的過程中缺少定位的基準，加上對于加工的要求比較精細，使得加工的難度很大。

第二點，封閉腔薄壁曲面件存在一段負角度的曲面?？墒窃谟梦遢S機床進行加工的時候，機床會因為封閉腔薄壁曲面件的內腔的空間十分狹小而且很深，出現進刀困難的情況。與此同時，凸臺根部的余量清除起來很是困難，又因為它本身就與刀具存在干涉的情況，這便又增加了加工操作的難度。

第三點，因為在將外涵材料分開后，會出現工件的曲面傾角的劇烈變化，這使得加工難度進一步升高。并且所加工的工件的厚薄是不相同的，這對于加工過程又是一大挑戰(zhàn)。

3.3 外涵工藝的相應加工方案

在整體進行加工的方案很難完成的情況下，便可以考慮將零件一分為二。將零件的各個部位逐步進行粗加工，這大大減少了對于高級機床的需求，并且效果十分顯著。再者，就是將加工零件分階段來完成內腔的加工檢測。具體實施就是將內腔作為基準，在各部分零件螺接為一體后再對所加工零件的外部進行相關的加工以及檢測。然而，這一解決方案雖然降低了加工的難度，但是與此同時零件的加工又面臨著另一個問題。也就是當兩個分體都是開口的薄壁結構的情況下，由于分體本身的曲率大，變形也大。而且當要把兩個分體相互合攏時容易發(fā)生錯開的情況。那么，針對這種情況，也有相對應的解決方案。

3.4 針對工件的分件問題的解決措施

關于如何解決分體在合攏時容易發(fā)生錯開的情況，解決措施主要分為以下兩個部分：

第一點，就是對工件的分件在合攏時容易發(fā)生型面錯位問題的解決措施?？梢圆扇?個銷釘定位的方法以及8個螺釘固緊的連接方式，這樣，在合模時型面就可以得到很好的吻合了。

第二點，針對分件的曲率大，變形大的解決措施。因為外涵材料的內型面和外型面都是曲面，因而在工件裝夾的定位基準方面難免會有所缺失。而且，值得注意的是，如果將夾頭設置在了零件最薄弱的地方，那么在去夾頭的時候，就會很容易產生變形，從而導致工件制作的失敗。所以，在設置夾頭的位置時要遵循以下兩個原則：

第一，能夠滿足零件方便找正并且方便轉換的位置作為基準進行零件的裝夾。因為封閉腔薄壁曲面件的型面十分復雜，可以在零件的兩側分別設置好方形夾頭。這樣，就可以在分面加工時更加方便的將加工原點進行統(tǒng)一。在合模后，要參考內腔檢測數據對基準進行精修，以保證內型面和外型面基準的相同。

第二，夾頭應便于去除且剛性不宜過強。如果僅注重夾頭剛性的增強，也就是增加夾頭位置最薄處的壁厚。這種措施確實使得加工的剛性增強了。但是，夾頭去除時并不方便。很容易發(fā)生應力變形。并且還需對壁厚進行加厚的地方進行返工。

因而，可以選擇在零件的兩個端面設置八邊形夾頭。

首先，利用裝夾工具去除夾頭。并且經過相關的測驗結果證實，這種去除裝夾的方式僅會在工件薄壁處產生少量的變形，也就是在0.05毫米到0.08毫米之間。并且經過精確的位置計算，是可以實現將基準轉換至安裝槽中心的。并且，進給運動時選擇微量進給可以實現對最終型面的精確加工。

接著，經過分步裝夾，以零件對稱中心為原點旋轉夾頭的角度等一系列操作，來進行八面裝夾的加工。

然后，對所采用的四方夾頭提前進行銑斷減薄的處理。這樣就可以避免在去除夾頭時產生工件變形的情況。

最后，封閉腔薄壁曲面件的壁厚不均勻。封閉腔薄壁曲面件的最薄處不足1毫米，這就導致工件在進行銑削的過程中容易發(fā)生變形以及卷邊的情況。工件的高度落差可以達到110毫米，這也導致了切削力的變化比較大，不好控制。所以要進行分區(qū)分塊銑削。壁厚區(qū)域的剛性好。普通數控程序進行加工。薄壁區(qū)域的剛性差。要選擇小直徑的刀具緩慢進刀。這樣就可以減少切削力，也就可以避免薄壁曲面的變形以及卷邊情況的發(fā)生。

經過這一系列的改進與完善措施，再依照所改進的方案進行加工生產，最終通過了相關的測驗，工件的相關指標已經可以很好的達到了。

4 結語

正所謂“磨刀不誤砍柴工”。對于制造工藝進行改進和完善對于提高生產效率有著很大的作用。我們要對與工件加工工藝的改進和完善加以重視，并加大相關的投入。與此同時，在對工藝進行改進和完善的過程中要靈活運用相關問題的處理方法，減少對于高級機床的需求，降低生產成本。對于封閉腔薄壁曲面件的加工工藝的改善正是如此。

參考文獻：

[1]易通.封閉腔薄壁曲面件數控加工技術研究[J].現代制造技術與裝備，2020，（4）：113，116.

[2]王聰，石世宏，方琴琴，等.封閉空腔回轉薄壁件的激光熔覆成形[J].紅外與激光工程，2018，47（1）：169-176.

[3]熊艷才，劉國利，洪潤洲.薄壁復雜封閉型腔鋁合金構件鑄造工藝研究[J].特種鑄造及有色合金，2000，（4）：17-18.

[4]Yong-hua HUANG，Qiang CHEN.壁面漏熱的冷卻腔體內增加薄壁隔板引起的熱效應數值研究[J].浙江大學學報（英文版）（A輯：應用物理和工程），2016，17（6）：485-496.

[5]王海濤，曾向陽，杜博凱，等.基于低色散無網格仿真模型的艙室薄壁-腔體振聲耦合研究[J].振動與沖擊，2017，36（18）：105-111，124.

[6]高永明.1Cr18Ni9Ti不銹鋼半封閉球形深腔件液壓成形研究[D].黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學，2016.