淺談薄壁復雜件加工工藝

劉蘊天　王澤　張昆鵬

薄壁零件因其重量輕，結構強度高等特點，廣泛應用于航空工業中。但在實際的機加工過程中因為其本身的結構的特殊性，加工難度高、成品率低的問題始終難以解決。本文主以一種薄壁結構件為例，探討薄壁結構在機加工過程中所面臨的一些問題。針對問題提出解決方案，為薄壁零件的加工提供經驗借鑒。

1 薄壁復雜件結構特點

如圖1-1所示，該結構件為復雜曲面的薄壁葉片，葉片整體的構造由葉根及葉片兩部分構成。葉根部分由連續弧形臺階組成，用于后期安裝使用，加工相對簡單。構件主要的加工難點在于葉片部分，該件葉片部分為復雜曲面，曲面點位并非圓弧曲線過渡，而是通過建模逐點計算得到，加工難度很大。根據設備條件，要在三軸機床上完成，零件應該使用分階段、翻面加工的方法。第一，根據零件構造及加工設備，確定合適的零件裝夾定位方法；第二，確定加工過程，確定刀具軌跡和加工步驟；第三防止出現加工變形變形。

2 零件的裝夾定位

該零件在五軸機床加工時，其可正反面同時加工一次成型，零件定位裝夾，只需裝夾葉根一端進行夾緊定位即可。但三軸機床該方法并不適用，必須重新制定裝夾定位方法。如圖2-1可以選擇在零件兩端同時預留工藝臺，通過兩端工藝臺進行定位，兩端工藝臺也可以作為翻面以后的工藝加工基準使用。同時，根據零件凹面構造制作凸模，對零件外面進行定位支撐。

3 零件的加工過程

根據零件結構，該零件應選擇球頭銑刀進行加工。加工過程分為粗加工（如圖3-1），精加工（如圖3-2）兩個步驟。每個步驟中應先加工凹面，之后再加工凸面。加工完成之后，在對葉片進行整體的研磨，最后，切除兩端工藝臺并對切除部位進行研磨。

4 減小零件加工變形

薄壁零件因為其結構的特殊性，在加工過程中非常容易發生結構變形的情況。主要可以歸結為以下四點：（1）受力變形，零件裝夾受力發生變形；（2）受熱變形，零件因壁薄受切削熱發生變形；（3）震顫變形，零件在切削力的作用下發生震顫，從而引起變形。而要減小零件變形的問題，抑制上述3點問題，可以從以下幾方面來處理，

（1）優化夾具設計；改進夾具，優化凸模與兩端工藝臺的位置精度，減小翻面加工以后零件裝夾受力，降低零件變形程度。

（2）填充加固；翻面固定以后對零件凹面與凸模之間使用材料填充加固工藝，灌注石蠟、石膏，使凸模與零件凹面完全接觸，支撐力變大，減少零件受切削力時的變形程度。

（3）優化刀具軌跡；通過對刀具軌跡進行優化，控制切削量，降低零件變形程度。

（4）提高銑削速度；提高銑削速度可以提高加工效率提高表面質量，并且可以減小銑削力和變形。

5 結語

實驗證明，通過一些有針對性的工藝方法，可以有效地解決薄壁零件因其結構的特殊性，而造成的加工難度大，易發生變形等問題。從而提高零件生產的效率和質量，為薄壁零件的加工提供經驗借鑒。

（作者單位：西北工業大學明德學院）