薄壁零件的机械加工工艺分析

薄壁零件的机械加工工艺分析

郭永清

林州恒瑞建设工程有限公司河南安阳456550

摘要：本文简要叙述了薄壁零件的性能及其工艺特点,同时从薄壁零件所用材料自身特性及机械加工基准选取、粗加工过程以及成型精加工过程等方面分析了针对薄壁零件,应如何进行机械加工,以期提升薄壁零件机械加工工艺水平,进而保证薄壁的质量。

关键词：薄壁零件；机械加工；影响因素；加工工艺

引言：在数控加工中，薄壁零件因其自身具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点在航空航天、通讯、国防等各个领域产品中得到了越来越广泛的应用，而薄壁零件因其壁薄、刚性差、易变形加工困难也成了同时需要面对的棘手问题，由于薄壁零件自身的特点，在实际加工中不易达到设计的形位公差要求，其加工工艺较为繁复，编程、加工需要注意的细节较多，实际操作较为复杂。作者针对这类薄壁零件以曾经加工过的一批零件为例介绍薄壁件的加工方法、夹具使用、刀具选用、参数选择及编程要点等。数控加工薄壁零件时，零件因刚度不足引起的加工变形成为影响尺寸精度的主要矛盾。为了提高零件尺寸的稳定性，对于薄壁零件的加工必须从工艺安排、夹具设计、设备选择、刀具选择、加工参数选择、程序编制等方面进行综合考虑，以解决零件在反复装夹后保证零件的加工精度的问题。下面通过具体实例来介绍薄壁件的加工。

1薄壁零件加工质量的影响因素

机械加工精度指的是在理想状态下，零件机械加工的尺寸和形状与设定要求之间的误差大小。由于加工刀具不同，导致零件加工精度不同，因此在加工的整个过程中，需要对各种类型的零件的尺寸进行准确把握，避免出现较大的加工误差，有效减少加工工艺对薄壁零件质量的影响。影响零件加工精度的主要因素有：机床几何精度和刚性、刀具形状及变形特性、零件形状，实践得知，目前在薄壁零件加工中出现的形变情况其主要原因体现在這些方面：焊接工艺的影响：当前大部分的零件都是采用钢板焊接方法，有一部分铝质零件在加工过程中，由于焊接应力未及时消除，后续生产中这些应力被释放出来，最终导致零件发生形状变化。由于装夹过程出现失误导致零件变形，因为加工环节需要对每个零件进行装夹操作，但是部分人员在此环节未采用合适的装夹工艺，造成零件形变。

2薄壁零件的加工特色

薄壁零件在加工环节的工艺特点是特殊的，实际加工中，需要高度重视加工过程，拿铝制材料来说，这种材料自身的韧性、可塑性、粘附性都很强，无法对其进行分离切削，由于加工过程中，刀瘤的出现影响到后续工作的顺利开展。部分铝合金薄壁零件的刚性比较差，所以在使用过程中，需要严格控制其加工工艺，密切关注薄壁零件的机械加工过程，利用有效的加工技术及刀具实现有效切削，避免材料发生塑性变形，这样可更好的满足生产需求。

3薄壁零件的机械加工过程及主要工艺

3.1机械加工前的准备工作

了解待加工材料的几何特性，明确待加工材料的属性对加工精度的影响程度，以提高加工精度为主，了解毛坯初始残余应力与截面尺寸和形变之间的关系，根据加工过程薄壁零件内部残余应力的变化，了解变形程度及影响范围，便于提高安全意识[5]。切削工艺和刀具的选择时加工精度的主要影响条件之一，为了防止薄壁零件发生形变，提前了解待加工材料的可塑性，便于有效控制加工环节热应力与加工切削抗力的共同作用。装夹是加工工艺的准备工作，需要提前做好加工前的技术准备，如果装夹力过大，薄壁零件在加工过程中因为挤压而变形，不仅造成工位移动，还导致机械加工的质量不符合规定。

3.2加工环节掌握材料特性

根据机械加工的需求，开展机械加工活动之前，作业人员根据材料特点保证后续工作可以顺利进行。以铝合金材料为主，及时选择合适的加工工艺和加工设备，预测加工环节可能出现的意外情况，加强安全隐患排查，提高作业人员的安全意识。如果刀具不合适则会对材料造成损伤，因此要关注这点，及时确定加工基准，关注加工环节的热变形情况，认真处理好基准，保证材料表面具有一定的光洁性和平整度。对于基准面的凸起部位，如：毛刺、飞边等现象，认真将其清理干净，装夹好，在整个加工过程中，保证薄壁零件的稳定性。

3.3加工过程中切削刀具的选择

合理选择刀具，根据刀具的几何形状、切削用量等特点，合理安排加工任务，关注加工环节的径向切削力，关注薄壁零件的形变情况。根据刀具的形状和切削形变等特点确定刀具前角大小，一旦切削前角过大，切削环节的摩擦力会变小，因此要合理选择刀具前角的大小。切削用量直接影响切削力，在进行粗加工时，严格控制进给量，采用质量较高的切削工艺，关注薄壁零件的变形情况，有效监控机械加工过程。根据薄壁零件的形变量，及时优化机械加工方案，充分意识到润滑作用，比如在切削环节，作业人员根据实际情况，依次对加工零件表面的摩擦力进行削减，采用这种工艺减少切削过程对零件表面的损伤，由此提高薄壁零件的加工性能。了解切削过程的汽化现象，保证薄壁零件与刀具的良好接触，及时了解切削环节薄壁零件与刀具上的部分热量，关注能量损失程度，便于提升刀具切削的准确性和薄壁零件的加工质量。

3.4粗加工的注意事项

粗加工过程中，作业人员关注铝合金材料的特性，根据铝合金材料的尺寸和粗糙程度进行有效加工，在机械加工的环节，先了解薄壁零件的形状，提前将其工余量消除。明确机械加工原理，材料在加工环节会出现不同的摩擦，由此产生材料错位、零件变形等情况，一旦出现这种情况，就要采取有效方式及时改变零件的预定尺寸，确保薄壁零件的实际尺寸精度。对于形状特殊的薄壁零件，先进行粗加工，冷却处理中，密切关注工作热量对机械加工质量造成的影响，关注零件结构的变化，对零件内部残余的应力采取降温退火法处理。采用降温退火方式保持零件内应力，便于将零件内部的应力进行重新分配，最大限度避免薄壁零件在加工环节发生形变。

3.5合理选择夹紧方式

零件加工之前先确定薄壁零件的基准面，粗加工之后，薄壁零件存在波两面和鼓型面这两种类型，为了能够更好的满足薄壁零件对机械加工标准的需求，及时做好支撑。在零件底部增加可调节式螺杆，运用螺杆将零件夹紧，保持很好的夹紧力，确保夹紧力度的均衡性，依据设定工作要求，有效防止薄壁零件在加工环节的变形情况，由此提高机械加工质量，保证薄壁零件可正常投入使用。

结语

本文主要讲述了薄壁零件的加工工艺，首先介绍机械加工精度的影响因素：待加工材料的尺寸、刀具形状、装夹力、焊接应力等，实际加工过程中，根据实际情况及时调整机械加工方案，明确薄壁零件的加工特色。明确待加工材料的属性对加工精度的影响程度，根据待加工材料的属性，合理选择装夹方式，认真做好加工前的准备工作，采用质量较高的切削工艺，关注加工环节的径向切削力，保证薄壁零件与刀具的良好接触，关注零件结构的变化，及时处理好零件内部残余的应力，由此增强薄壁零件加工精度。

参考文献

[1]李文超.薄壁零件的机械加工工艺[J].现代盐化工，2018，180（2）：8-9.

[2]孙雷.薄壁零件的机械加工工艺探索[J].中国科技投资，2017（2）：23.

[3]许小娟.基于铝合金薄壁零件的机械加工工艺分析[J].科技展望，2016，26（8）：21.

[4]金龙.铝合金薄壁零件机械加工工艺的优化[J].经济技术协作信息，2015（26）：74.