淺析如何應對薄壁類零件加工過程中出現的變形

摘要：本文通過在實際生產過程中，經常會遇到加工各種不同類型的薄壁零件，在加工過程容易變形，對其內在外在引起變形的根源進行分析，經過實踐如何在加工薄壁類零件時防止其變形，從而達到零件圖紙要求，達到各項技術指標和穩定性要求的處理方法。

關鍵詞：零件變形原因 加工工藝要求 解決方法

薄壁零件在各種機械設備中廣泛地應用，因為它具有重量輕，成本低，結構緊湊等特點。但由于薄壁零件剛性差，強度弱，給加工帶來了各種技術上棘手問題。為此對薄壁零件加工過程的各種變形原因進行材質和技術分析，為提高機械生產效率提供了實際性的理論依據。

一．薄壁類零件易變形的原因分析

在生產實踐中，薄壁類零件易變形的表現形式是多種多樣的。其變形原因可分為兩大類：1.內應力塑性比容變形：薄壁類零件熱處理過程中加熱冷卻的不均勻和相變的不等時性等，都會引起內應力的作用，在零件一定塑性條件的配合下，就會產生內應力塑性變形。按應力產生的根源和表現特征的不同，分為熱應力塑性變形和組織應力塑性變形。2.人為造成的變形：加工薄壁零件由于人為造成變形的原因是多種的，工裝方法不正確，裝夾工件夾緊力不均勻，壓緊力點不等，隨意敲打工件，切削用量過大產生切削振動及工件整體和局部產生不同的溫度等都是人為造成工件整體和局部變形的主要原因。

二.薄壁零件課題的選擇

薄壁零件加工是多種類型，在本文中選擇了在工廠時加工薄壁零件其中一批數量大精度要求高的薄壁零件(圖1)加工進行論述。

（一）加工工藝

1．粗加工(刀片材料YT15)

(1).用三爪卡盤夾持毛坯一端，粗車外圓基準面加工車至徑為φ62mm，同時車端面，保證端面與外徑基面垂直。(2)調頭夾特φ62mm外圓，找正，車端面，長度尺寸留余量1mm。(3)粗車內孔尺寸至φ48mm，并均勻松開卡爪把工件取下。

2．內孔夾具

(1)開縫套(精車內孔夾具):為了避免常規工藝裝夾，工件強度弱、剛性差、受力點面積小，夾緊力不均勻造成工件變形，選擇了開縫套裝夾，使受力面增大，工件不易變形。對保證精度，提高生產效率起到重要作用。

(2)工裝示意圖:把已經加工好的開縫套，套在已加工好的外圓基準面上，用三爪把開縫套與工件一起進行夾緊。如圖3

3．內孔精加工刀具(YT30):用開縫套夾緊工件后，根據內孔尺寸選擇合理的內孔刀桿(圖4)增大刀桿的強度進行內孔半精車和精車

選用好刀桿后，選擇合理的內孔刀頭角度，進行精加工。如圖5內孔刀角度圖

4．外圓夾具

(1)定位心軸(精車外圓夾具):按常規加工外圓，由于內腔空壁容易裝夾變形，車削振動，

無法保證質量。所以車外圓時，我們采用了自制內孔定位心軸來保證工件的質量和形位誤差。如圖６

前角為50°，使刀口鋒利，減小了刀具受擠壓，減小了車削時的阻力和切削時產生的熱量。后角為15°，減小刀具后端與表面的接觸面，使刀具與工件保持點接觸，避免因磨擦而發熱，主偏角95°，。副偏角16°，主要減小工件與刀具之間的磨擦，使切削時阻力小而輕快，切削槽一般為2～2.5mm為宜，磨刀時注意刃口的鋒利。

切削用量選擇：Ｖc=100～110m/min，f=0.1～0.2mm，ap=0.1～0.3mm。

（二）加工中其他的幾點要求

1．對加工精度要求較高的薄壁類零件，應把粗加工、半精加工、精加工分開進行。粗、半精、精加工分開，可避免因粗加工引起的各種變形，包括粗加工時，夾緊力引起的彈性變形、切削熱引起的熱變形以及粗加工后內應力重新分布引起的變形。

2．內應力是引起零件變形的主要因素，為了防止零件的變形，除應嚴格地進行材料的熱處理，使工件具有較好的組織外，在粗加工、精加工之間，最好增加一道去應力工序，以最大限度的消除工件內部的應力。

3．切削用量的要求：薄壁零件車削時變形是多方面的。裝夾工件時的夾緊力，切削工件時的切削力，工件阻礙刀具切削時產生的彈性變形和塑性變形，使切削區溫度升高而產生熱變形。從《金屬切削原理》中可以知道：背吃刀量ap，進給量f，切削速度V是切削用量的三個要素。所以，粗加工時，背吃刀量和進給量可以取大些；精加工時，背吃刀量一般在0.2—0.5mm，進給量一般在0.1—0.2mm/r，甚至更小，切削速度6—120m/min，精車時用盡量高的切削速度，但不易過高

4．切削液的要求：用高速鋼刀具粗加工時，以水溶液冷卻，主要降低切削溫度；精加工時，中、低速精加工時，選用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，主要改善已加工表面的質量和提高刀具使用壽命硬質合金刀具，粗加工時，可以不用切削液，必要時也可以采用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續地、充分地澆注；精加工時采用的切削液與粗加工時基本相同，但應適當提高其潤滑性能在車削過程中充分使用切削液不僅減小了切削力，刀具的耐用度得到提高，同時也保證了零件的加工質量。

總結:在生產實際加工過程中，會遇到各種不同形狀的工件，有的可用常規加工方法，有的必須進行工裝。針對薄壁類零件的加工也是不相同的，根據不同形式采用不同的工裝。但根據薄壁類零件容易變形的原理而采用的刀具角度、切削用量選擇、粗精加工是基本相同的，都是為了保證工件質量，降低成本提高效率。

參考文獻：

1陳傳梁特種加工技術北京北京科學技術出版社1989

2機械工程手冊北京機械工業出版社1982

3史美堂金屬材料及熱處理上海上?？茖W技術出版社1984

4鄭新明工程材料北京清華大學出版社2005