薄壁零件的机械加工工艺的分析

陈方国

摘要：薄壁零件由于壁厚参数较小，在加工中容易出现应力变形、温度变形等现象，降低了零件的加工质量。基于对薄壁零件特点的了解和研究，本文提出了这种零件的加工工艺，防止零件在加工过程中出现质量问题，提高零件的加工效率和加工质量。

关键词：薄壁零件；机械加工；加工工艺

引言：

在薄壁零件的加工中，需要应用数控机床完成加工工作，按照设计图纸完成程序设计和编写即可完成具体的加工工作。但是就实际效果来看，当前的零件加工次品率较高，大量零件在加工中出现变形问题，在今后的加工中，需要选用合理的加工工艺，规避这一现象。

1薄壁零件在机械加工中的变形因素分析

在薄壁零件的加工中，需要应用夹具固定零件原材料和半成品零件，同时应用相关的数控机床完成后续的加工工作。在整个加工过程中，变形因素首先为夹具因素，对于薄壁零件来说，对夹具的要求为能够提供应有的应力，防止零件位移，在此基础上降低夹具施加的压力，尤其是对于高度较大的零件来说，当夹具施加的力过大时，必然会对零件的边缘结构造成破坏，导致零件变形。

其次为刀具参数，不同的刀具对零件的加工精度不同，对于薄壁零件来说，需要选用精度较高的刀具，同时还需要考虑对零件的加工效率，选用的刀具与零件加工过程的适配性不足时，很容易引发零件变形问题。

最后为走刀线路，在零件的加工中，刀具的进入和退出过于频繁时，除了对刀具寿命有一定影响，也意味着与零件的接触频率过高，对于薄壁零件来说，在刀具接触中很容易出现塑性变形，当接触过多时，这种塑性变形会积累于零件中，导致零件的实际尺寸与设计尺寸不符。

2薄壁零件的机械加工工艺

2.1工艺路线制定

在工艺路线的制定中，需要按照零件的应用方法、零件的相关要求完成加工，具体的加工流程为粗加工热处理半精加工精加工，在整个系统的运行中，需要考虑零件的相关参数，而对于变形量较大的零件，加工流程为粗铣热处理精铣外壳精铣内腔加强筋去除零件校正。

对于粗铣过程来说，可以应用虎钳固定毛坯，使用铣刀完成对零件外形的粗加工工作，完成外形塑造后，使用合适的铣刀加工零件的内腔，并在零件内腔中设置加强筋，零件的两端需要设置余量，通常为1～2mm。

在粗加工后，经过加工的零件中存在彩六的应力，为防止应力变形，可以应用低温退火的方法消除加工应力，提高加工精度。

精加工工艺有三个步骤，首先为按照零件的设计尺寸完成处理工作，使用压板完成零件固定工作，使用合理的铣削刀具进一步完成零件处理工作，确保整个零件的外形满足设计要求。

其次为落实数控铣工作，对于零件的内腔，根据内腔的深度合理选用铣刀，在该过程中使内腔的加工精度满足设计要求。同时在数控铣过程中，还需要完成对零件外表面的铣削工作，按照零件的设计尺寸完成铣刀选择。由于在零件的加工中，需要防止铣刀撞击导致零件变形，需要应用圆弧式进刀方法，主要工作内容为在数控铣床上编程，按照具体设计参数完成对零件的加工。

最后为加强筋拆除工作，同时分析零件的加工质量，符合精度要求时，该零件可出厂。

2.2夹具选择

在当前的零件加工中，常用的夹具为三爪卡盘、虎钳和压板，这些夹具的应用方法存在差异。

三爪卡盘的应用原理为，在高强度圆盘中设置三个或四个活动构件，这些构件与机械传动设备连接，将被加工零件伸入夹具后，整个夹具旋转，带动被加工零件旋转。这一夹具只适用于车床中，同时对构件的强度有很高要求，显然不能满足薄壁零件的加工要求。

虎钳应用原理为，将零件的两个对称点视作夹具安装点，夹具安装点需要有较高的强度，为了防止在铣加工中发生位移，所以虎钳会向零件施加很大的力。对于薄壁零件来说，应用虎钳时整体结构会被破坏，导致整个零件变形。

压板的应用原理为，使用压板将零件固定在加工台上，压板会向零件均匀施加压力，同时根据零件类型调整压力。从运行原理的角度来看，这种方法由于向整个零件结构施加压力，可以防止应力不均匀造成的变形，所以从整体上来看，薄壁零件精加工更适宜使用这种加工方法。

2.3铣削工艺选择

在铣削工艺选择中，具体分析的内容为走刀路线，当前常用的走刀路线有两种，一种为行切法，另一种为环切法。行切法的原理为，使用的刀具以行为单位，完成对零件的铣削工作，环切法可以视作一种整体性的铣削工艺。

在工艺的选择中，行切法会在该过程中产生更大的应力，并且这种应力会多次产生，容易出现零件变形问题。另外对于存在对称腔体的零件来说，应用这种方法的加工效率过低，并且容易引起兩个腔体的不对称问题，所以本文选用的方法为环切法。

而对于存在腔体的零件来说，精加工之前已经完成了粗加工工作，在腔体的外壁加工时，应用顺铣的方法完成加工，在这种方法的应用中，零件上产生的振动较小，所以能够更好地控制加工精度，可以有效防止由于加工精度引发的零件变形问题。

端面铣削工作中，当需要由零件的外侧进刀时，不可应用垂直进刀的方式，防止产生的撞击使零件变形，可以应用的进刀方法为圆弧式进刀，这种方法能够将产生的撞击量降到最低。

结论：

综上所述，在薄壁零件的加工中，零件的变形因素包括夹具因素、刀具因素和走刀路线因素，需要根据零件的参数合理选择可以应用的设备。在零件的加工中，首先完成夹具选择，其次选择合理的铣削工艺，最后完成工艺路线制定工作，提高对零件的加工质量。