薄壁類零件加工控制變形研究

許慧東　崔慧波　姚建鋒　武旭峰　莫惠東

摘? 要：薄壁類零件是機械工業設備中十分重要的部位，質量比較輕，壁厚較薄，引起治療量輕、節省用料等優勢被廣泛的運用于機械制造生產之中。但在進行薄壁類零件的加工之中，也因為其壁厚較薄，有著較高的生產技術要求等，極易發生變形的問題，影響零件的生產加工質量。基于此本文就薄壁類零件加工控制變形方法進行研究，為進一步提升零件的生產加工質量提供參考。

關鍵詞：薄壁類零件;加工;控制變形

前言：薄壁類零件通常用于機械設備的核心部位，因此，薄壁類零件的質量以及性能等會對設備本身的應用效果產生直接的影響。這種零件景觀壁厚較薄，但其具有較高的強度，承載性能比較高，在航天產品、汽車制造等行業均得到了較為廣泛的應用。但在生產加工的過程中，工藝較為復雜，零件的精度可能難以達到相應的設計要求，進而會影響到使用的性能，造成材料的浪費等問題，因此文章就薄壁類零件加工變形的原因進行分析，并探究控制變形的方法，從而提升零件加工的質量。

1.薄壁類零件加工變形的原因

1.1毛坯初始殘余應力對加工變形的影響

鋁合金毛坯在進行加工的過程中，需要進行加熱軟化，在這個過程中就會產生相應的殘余應力，在進行加工的過程中，首先需要確保殘余應力在一個較為平衡的狀態[1]，在之后毛坯加工的過程中進行相應的切除與打磨，需要將部分材料切除，那么就會破壞殘余應力的平衡狀態，殘余應力得到釋放。那么在零件加工完成之后，內部的殘余應力會充分分配，實現新的平衡狀態，那就會導致零件發生變形，其尺寸大小及形狀都會發生相應的改變。

1.2加工過程中切削力對加工變形的影響

在進行零件加工的過程中，刀具處于持續工作的狀態，道具工作中產生的震動會導致零件位置發生改變，那么就會產生一定的切削力，就可能會造成薄壁類零件的部分位置發生彈性變形。此外，在刀具不斷工作的過程中也會產生一定的熱量[2]，這部分的熱量會直接與零件接觸，熱量會到導致工件發生塑性變形，在這樣環境下對零件進行繼續加工，則會導致其發生相應的變形。

1.3工件裝夾對加工變形的影響

在進行零件加工的過程中，首先需要進行零件位置的固定，從而防止后續工具的震動導致零件位置發生偏移。但是在這個過程中工裝夾具對零件施加的夾緊力也會導致零件發生一定程度的變形。究其主要原因在于薄壁類零件的剛度比較小，在夾緊的過程中，如果夾緊力過大，則可能會導致工件發生相應的變形，若夾緊力過小，則無法夾緊零件，可能會導致在后續的加工過程中出現零件位置的偏移，造成零件加工的變形。

1.4刀具走刀路徑對加工變形的影響

在工件的加工的過程中材料的多少與其剛度的大小有著正相關的關系，由于薄壁類零件的形狀比較復雜，因此在加工的過程需要進行不斷的打磨，并針對不同的形狀，在刀具走刀路徑上也會有所區別，且在不斷打磨的過程中，毛坯材料也會不斷的減少，工件的剛度也會減少，在這種情況下，聯合殘余應力、切削力等作用造成比較大的變形。

2.薄壁類零件加工控制變形的措施

2.1充分考慮薄壁類工件結構

薄壁工件結構的不同，加工的工藝與方法也會有一定的差異，因此產生的加工變量也會有所不同，在進行薄壁零件加工的過程中，需要充分考慮工件的結構設計。為減少薄壁類零件加工變形的發生概率，需要提升相應的加工今年高度，因此在進行加工的過程中，需要對工件進行稱裝夾，從而促使內部殘余應變力變化抑制，減少不必要的變形[3]。其次在進行工件設計中，需要確保工件各結構的厚度保持抑制性，避免在轉角位置清根，選擇較大的圓弧進行過渡，減少局部應力集中的狀況，避免工件發生變形。最后，針對工件結構不對稱的部位沒，需要設計人員綜合考慮后在合適的位置上增加加強筋，避免在加工中產生變形，實現對零件變形的有效控制。

2.2合理利用零件的整體剛度

薄壁類零件在進行加工的過程中，因為大部分的材料需要切削，剩余部分的厚度比較低，因此較容易產生變形的狀況，若其中一部分的剛性比較小，則會引起相應的變形，導致整體剛性的下降，出現整體變形的狀況，因此在進行零件加工的過程中，需要綜合考量整體的剛性狀況，確保剛性分布均勻，降低加工變形的概率，提升加工精度。

2.3增加熱處理環節

在進行薄壁類零件加工之中，零件內部的殘余應力是導致加工變形的主要原因，若未能將殘余應力及時的釋放，會極大的加大加工變形狀況。因此需要進行退火處理，在粗加工完成之后，增加退火工序，再進行精加工。對于有更高精度要求的零件，需要先進性半精加工，再行精加工，退火處理可以反復進行。

2.4綜合考量零件加工方法及切削液

薄壁類零件結構較為復雜，有著較高的加工精度要求，因此在進行加工的過程中，尤其是發生變形的位置，要進行綜合性的全面考量，并選擇合理額加工方法。另外，在進行零件加工之中，切削液是比較重要的存在，為保證切削工藝的順利，相關技術人員需要結合加工的材料、性質、刀具等信息進行分析，并選擇合適的切削液，確保加工精度的提升。

結束語：綜上所述，薄壁類零件是機械設備的重要組成部分，且用于關鍵的部位，對設備的使用性能有著極大的影響，因此需要確保薄壁類零件的精度，減少變形，通過分析導致加工變形的原因，采取增加熱處理環節、考量零件結構及剛性等措施，有效控制變形，提升加工精度，有助于確保薄壁類零件的加工生產質量。

參考文獻：

[1]馮長征，李初曄，王海濤，等.航空薄壁框類零件銑削加工變形機理研究[J].航空精密制造技術，2020，56（2）：5-10.

[2]劉劍龍，陸榮，孔維森，等.航天薄壁框架類零件數控加工的變形抑制方法[J].機械制造與自動化，2019，48（6）：59-61.

[3]丁鏞.復雜薄壁零件數控加工變形誤差控制補償技術研究[J].中國機械，2021（8）：58-59.