薄壁零件的机械加工工艺研究

刘宝栋

摘 要：薄壁零件也有其自身的機械加工工艺，其加工工艺的有效性不但受到薄壁零件质量及材料的影响，还受到薄壁零件刚度及强度的影响，其薄壁零件加工中，材料节省大及质量轻的特点，使薄壁零件被多个行业所喜爱，而薄壁零件弱刚度及强度则导致薄壁零件在加工中容易产生形变，进而导致生产质量难以保证。所以如何提高薄壁零件的加工精度，成为薄壁零件机械加工工艺研究的主要内容。

关键词：薄壁零件 机械加工工艺 研究

中图分类号：TH162 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0105-02

时代在进步，经济在发展，作为社会发展主动力的机械加工工艺也得到良好发展，促进了各行各业发展。薄壁零件作为一种较为常见的机械零部件，因其能够有效节约材料且质量较轻，被各加工企业广泛应用。但实际加工过程中不难发现，薄壁零件因刚度较低导致形变发生率增加，影响机械加工效率，进而影响生产力的提升。对此，笔者根据自己对薄壁零件的了解，进一步分析了薄壁零件的机械加工工艺。

1 薄壁零件机械加工精度的影响因素

机械加工精度具体是指设计中处于理想状态下加工零部件的一系列相关参数，如尺寸、刚度、强度及形状等，与实际加工零件的相关参数的误差大小。

实际的机械加工中，主要由加工零件加工位置、道具加工位置等来决定其加工精度，虽然随着高科技技术的不断发展，使机械交工中零件的加工精度误差变小了，但在实际机械加工中，很多加工零部件还是会或多或少的出现误差，其中就不乏有薄壁零件机械加工精度误差的出现。所以要对薄壁零件精度的影响因素进行分析，以便于误差减小策略的制定。具有精度影响因素如下：（1）机床的几何精度与刚性。（2）刀具的品质好坏。（3）夹具体的几何结构与受力和对零件的装夹方式。（4）刀具的受力与形变。（5）零件的形变。（6）切削液的种类。

薄壁零件发生变形，也是影响机械加工质量下降及加工精度下降的重要因素，所以也要对其进行原因分析，具体如下。

（1）焊接原因导致的变形。薄壁零件的主要组件成分是钢板焊接件，有少部分是铝质零件，所以在焊接过程中会容易出现焊接应力难以消除的不良现象，使薄壁零件在后面的机械加工中发生应力释放，导致薄壁零件形变。（2）装夹原因导致的变形。薄壁零件加工是一个加工程序多、零件装夹多的过程，基本每一个加工程序都要进行零件的装夹，如果在零件装夹过程中出现不合理操作，将会导致零件形变。（3）刀具加工原因导致的形变。刀具是机械加工中常使用的道具，主要是用来切割零件的，在进行零件切割过程中都会产生切割应力，此时就需要专门的人员来控制切割应力，因为如果切割应力超过零件所承受的范围，将导致零件形变[1]。（4）导致薄壁零件发生变形的其他原因。薄壁零件的生产是一个复杂且程序多的过程，因为薄壁零件生产出来后，不但要在生产车间进行质量检查，还要在出厂前经质检部门的检查，检查过程中最必不可少的检查程序就是压力测试发，而压力测试则容易导致薄壁零件形变，以此压力测试也是薄壁变形的一个原因。

2 几点有效的薄壁零件机械加工精度提高措施

2.1 提升薄壁零件刚度

第一，要对机械加工过程中加工件与机械的接触刚度加以提升，如增大工件与机械的接触面积，以降低薄壁零件形变的发生率；第二，要提升薄壁零件工艺刚度，如增加薄壁零件的载荷量，进而消除薄壁零件间配合间隙导致的变形。第三，提升薄壁零件接触面硬度，如采用弹性大且模量大的材料来提升其硬度，进而工艺刚度。

2.2 合理设计加工夹具和装夹方法

第一，提高薄壁零件粗加工时的装夹力度，使薄壁零件的紧密性好，进而实现其强度及硬度的提高，最终达到降低薄壁零件变形发生率的降低；第二，要根据薄壁零件机械加工工艺要求，选择与薄壁零件契合度最高的夹具来装夹薄壁零件，以实现夹具与薄壁零件间受力面积的增大，进而降低薄壁零件的变形发生率及变形程度；第三，转移装夹力作用点，转移的原理在于将径向装夹转变成轴向装夹，以降低轴向装夹应力，进而降低薄壁零件的变形发生率[2]。

2.3 加强对切削热的控制

薄壁零件在机械加工过程中，往往会因为不同刀具与薄壁零件的接触导致摩擦热的发生，进而致使温度的急剧上升，最终导致零件形变——热变形，影响零件品质。所以要对切削热进行有效控制，控制过程中所使用到公式如下：

Q切削热=Q变+Q摩=Q屑+Q工+Q介

其中，Q切削热为切削时所产生的总热量；Q变为切削时导致形变的热量；Q摩为摩擦导致的热量；Q屑、Q工和Q介分别为切屑导致的热量、加工件导致的热量、刀具导致的热量和介质导致的热量[3]。

2.4 对刀具的几何角度、切割用量和切削液进行合理选择

第一，薄壁零件粗加工过程中，选用较大的切割用量和进给量，因为切削用量直接关系着薄壁零件的受力，控制不好将导致博壁零件发生变形，影响机械生产质量及效率。第二，薄壁零件精加工过程中选用较小的切割用量和进给量，同时要注意刀具大小的选择，因为不同型号的刀具，其切削力不一样，对博壁零件的切割力度也一样，致使最后生产出来的博壁零件发生质量上的差异，不利于博壁零件在机械生产中效率的提高。第三，精加工过程中应选用切削速度最好的刀具，但要不能过高，因为切削速度过快容易导致切割不均匀，影响机械生产的质量，如果切削速度过慢则容易导致薄壁零件受力过大，进而引起变形。第四，要控制好刀具在切割中的角度， 避免因角度偏移导致博壁零件生产不规范，进而影响薄壁零件在机械生产中的生产应用。第五，博壁零件进行切削时最注重的切削液的使用，如果切削液过多或过少都会影响切削的准确度，进而影响博壁零件的生产功能，不利于机械生产质量的保证，所以切削人员一定要了解切削液的重要性。

切削液的重要性主要体现在以下几点。

（1）润滑。薄壁零件在切削过程中所使用的刀具、加工零件等的表面都容易生锈，影响切削效率，此时就需要切削液对刀具及加工零部件的表面进行润滑，以提高刀具的切削力及加工零部件的性能。（2）冷却：切削液在加工零件发热时会发生汽化，从而带走零件与刀具上的部分热量，减少零件与刀具因热而产生的形变，保证刀具切割的准确性。（3）清洗。切削液可以对其接触到的加工部件和被加工零件进行较好的清洗作用，祛除切割过程中产生的油污等。

3 结语

综上所述，薄壁零件精确性是影响机械加工工艺有效性的重要因素，在机械加工过程中如果不进行合理的薄壁零件精确度控制，将会影响薄壁零件加工误差的出现，进而导致零件与加工件之间产生较大的应力，最终导致薄壁零件发生变形，影响生产质量，所以要通过不断研究薄壁零件的机械加工工艺，来实现薄壁零件变形发生率的降低。

参考文献

[1] 武锦涛，易红建，胡建华，等.薄壁零件的机械加工工艺探索 [J].中小企业管理与科技（中旬刊），2017（1）：180-181.

[2] 周鑫.薄壁零件加工工艺方法分析[J].企业技术开发，2015（36）：71-72.

[3] 刘滨.薄壁类零件机械加工工艺研究[J].机械工程师，2014（11）：242-243.

[4] 汪通悦.薄壁零件铣削稳定性数值仿真及实验研究[D].南京航空航天大学，2010.