薄壁零件的機(jī)械加工工藝的分析

陳方國

摘要：薄壁零件由于壁厚參數(shù)較小，在加工中容易出現(xiàn)應(yīng)力變形、溫度變形等現(xiàn)象，降低了零件的加工質(zhì)量。基于對(duì)薄壁零件特點(diǎn)的了解和研究，本文提出了這種零件的加工工藝，防止零件在加工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，提高零件的加工效率和加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；機(jī)械加工；加工工藝

引言：

在薄壁零件的加工中，需要應(yīng)用數(shù)控機(jī)床完成加工工作，按照設(shè)計(jì)圖紙完成程序設(shè)計(jì)和編寫即可完成具體的加工工作。但是就實(shí)際效果來看，當(dāng)前的零件加工次品率較高，大量零件在加工中出現(xiàn)變形問題，在今后的加工中，需要選用合理的加工工藝，規(guī)避這一現(xiàn)象。

1薄壁零件在機(jī)械加工中的變形因素分析

在薄壁零件的加工中，需要應(yīng)用夾具固定零件原材料和半成品零件，同時(shí)應(yīng)用相關(guān)的數(shù)控機(jī)床完成后續(xù)的加工工作。在整個(gè)加工過程中，變形因素首先為夾具因素，對(duì)于薄壁零件來說，對(duì)夾具的要求為能夠提供應(yīng)有的應(yīng)力，防止零件位移，在此基礎(chǔ)上降低夾具施加的壓力，尤其是對(duì)于高度較大的零件來說，當(dāng)夾具施加的力過大時(shí)，必然會(huì)對(duì)零件的邊緣結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致零件變形。

其次為刀具參數(shù)，不同的刀具對(duì)零件的加工精度不同，對(duì)于薄壁零件來說，需要選用精度較高的刀具，同時(shí)還需要考慮對(duì)零件的加工效率，選用的刀具與零件加工過程的適配性不足時(shí)，很容易引發(fā)零件變形問題。

最后為走刀線路，在零件的加工中，刀具的進(jìn)入和退出過于頻繁時(shí)，除了對(duì)刀具壽命有一定影響，也意味著與零件的接觸頻率過高，對(duì)于薄壁零件來說，在刀具接觸中很容易出現(xiàn)塑性變形，當(dāng)接觸過多時(shí)，這種塑性變形會(huì)積累于零件中，導(dǎo)致零件的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸不符。

2薄壁零件的機(jī)械加工工藝

2.1工藝路線制定

在工藝路線的制定中，需要按照零件的應(yīng)用方法、零件的相關(guān)要求完成加工，具體的加工流程為粗加工熱處理半精加工精加工，在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，需要考慮零件的相關(guān)參數(shù)，而對(duì)于變形量較大的零件，加工流程為粗銑熱處理精銑外殼精銑內(nèi)腔加強(qiáng)筋去除零件校正。

對(duì)于粗銑過程來說，可以應(yīng)用虎鉗固定毛坯，使用銑刀完成對(duì)零件外形的粗加工工作，完成外形塑造后，使用合適的銑刀加工零件的內(nèi)腔，并在零件內(nèi)腔中設(shè)置加強(qiáng)筋，零件的兩端需要設(shè)置余量，通常為1～2mm。

在粗加工后，經(jīng)過加工的零件中存在彩六的應(yīng)力，為防止應(yīng)力變形，可以應(yīng)用低溫退火的方法消除加工應(yīng)力，提高加工精度。

精加工工藝有三個(gè)步驟，首先為按照零件的設(shè)計(jì)尺寸完成處理工作，使用壓板完成零件固定工作，使用合理的銑削刀具進(jìn)一步完成零件處理工作，確保整個(gè)零件的外形滿足設(shè)計(jì)要求。

其次為落實(shí)數(shù)控銑工作，對(duì)于零件的內(nèi)腔，根據(jù)內(nèi)腔的深度合理選用銑刀，在該過程中使內(nèi)腔的加工精度滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在數(shù)控銑過程中，還需要完成對(duì)零件外表面的銑削工作，按照零件的設(shè)計(jì)尺寸完成銑刀選擇。由于在零件的加工中，需要防止銑刀撞擊導(dǎo)致零件變形，需要應(yīng)用圓弧式進(jìn)刀方法，主要工作內(nèi)容為在數(shù)控銑床上編程，按照具體設(shè)計(jì)參數(shù)完成對(duì)零件的加工。

最后為加強(qiáng)筋拆除工作，同時(shí)分析零件的加工質(zhì)量，符合精度要求時(shí)，該零件可出廠。

2.2夾具選擇

在當(dāng)前的零件加工中，常用的夾具為三爪卡盤、虎鉗和壓板，這些夾具的應(yīng)用方法存在差異。

三爪卡盤的應(yīng)用原理為，在高強(qiáng)度圓盤中設(shè)置三個(gè)或四個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，這些構(gòu)件與機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備連接，將被加工零件伸入夾具后，整個(gè)夾具旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)被加工零件旋轉(zhuǎn)。這一夾具只適用于車床中，同時(shí)對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度有很高要求，顯然不能滿足薄壁零件的加工要求。

虎鉗應(yīng)用原理為，將零件的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)視作夾具安裝點(diǎn)，夾具安裝點(diǎn)需要有較高的強(qiáng)度，為了防止在銑加工中發(fā)生位移，所以虎鉗會(huì)向零件施加很大的力。對(duì)于薄壁零件來說，應(yīng)用虎鉗時(shí)整體結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，導(dǎo)致整個(gè)零件變形。

壓板的應(yīng)用原理為，使用壓板將零件固定在加工臺(tái)上，壓板會(huì)向零件均勻施加壓力，同時(shí)根據(jù)零件類型調(diào)整壓力。從運(yùn)行原理的角度來看，這種方法由于向整個(gè)零件結(jié)構(gòu)施加壓力，可以防止應(yīng)力不均勻造成的變形，所以從整體上來看，薄壁零件精加工更適宜使用這種加工方法。

2.3銑削工藝選擇

在銑削工藝選擇中，具體分析的內(nèi)容為走刀路線，當(dāng)前常用的走刀路線有兩種，一種為行切法，另一種為環(huán)切法。行切法的原理為，使用的刀具以行為單位，完成對(duì)零件的銑削工作，環(huán)切法可以視作一種整體性的銑削工藝。

在工藝的選擇中，行切法會(huì)在該過程中產(chǎn)生更大的應(yīng)力，并且這種應(yīng)力會(huì)多次產(chǎn)生，容易出現(xiàn)零件變形問題。另外對(duì)于存在對(duì)稱腔體的零件來說，應(yīng)用這種方法的加工效率過低，并且容易引起兩個(gè)腔體的不對(duì)稱問題，所以本文選用的方法為環(huán)切法。

而對(duì)于存在腔體的零件來說，精加工之前已經(jīng)完成了粗加工工作，在腔體的外壁加工時(shí)，應(yīng)用順銑的方法完成加工，在這種方法的應(yīng)用中，零件上產(chǎn)生的振動(dòng)較小，所以能夠更好地控制加工精度，可以有效防止由于加工精度引發(fā)的零件變形問題。

端面銑削工作中，當(dāng)需要由零件的外側(cè)進(jìn)刀時(shí)，不可應(yīng)用垂直進(jìn)刀的方式，防止產(chǎn)生的撞擊使零件變形，可以應(yīng)用的進(jìn)刀方法為圓弧式進(jìn)刀，這種方法能夠?qū)a(chǎn)生的撞擊量降到最低。

結(jié)論：

綜上所述，在薄壁零件的加工中，零件的變形因素包括夾具因素、刀具因素和走刀路線因素，需要根據(jù)零件的參數(shù)合理選擇可以應(yīng)用的設(shè)備。在零件的加工中，首先完成夾具選擇，其次選擇合理的銑削工藝，最后完成工藝路線制定工作，提高對(duì)零件的加工質(zhì)量。