薄壁零件车工加工工艺的实践研究

李能 宋江兵

摘 要：随着科技和社会的快速发展，工业生产和日常生活中用到了越来越多薄壁零件，但是，车工加工中却因各种因素导致加工质量不如人意。薄壁零件具有重量轻、结构密、材料省优点，受到人们的广泛欢迎，如何用更好车工加工工艺来保障加工质量，成为工程师和车工工人需要重视问题。基于此，本文对薄壁零件车工加工工艺展开研究和探讨，希望对大家有所帮助。

关键词：薄壁零件;车工;加工工艺

从某种意义上来讲，薄壁零件代表着一个国家现代加工能力，是制造业核心技术竞争力的代表。不可否认的是，薄壁零件在加工中经常出现不合格产品，造成了很大浪费。因此，有必要分析和研究薄壁零件加工工艺，优化加工过程中的方法，进而解决加工中遇到的问题，确保薄壁零件加工质量和精度，提高零件制造的合格率。

一、薄壁零件的概念

薄壁零件，顾名思义最显著特点就是壁薄，还有强度差、抗变形能力低特点。在实际加工过程中，薄壁零件受到自身结构、装夹、变形等因素影响，很容易在加工中出现变形、难以有效控制尺寸，对加工过程有着很高的要求。

二、影响薄壁零件加工的因素

一般来说，薄壁零件有腹板和侧壁组成，在工业生产和日常生活中有着广泛应用，但因具有较高难度，加工过程中要考虑的影响因素，主要包括以下几个方面：

1.零件结构因素

在机加工过程中，薄壁零件材质、结构都会对加工过程产生一定影响，如果材质强度较低和结构工艺性较差，那么很容易在加工过程中中产生尺寸超差，甚至废品。当材質较差或与加工刀具不匹配时，薄壁零件很难承受刀具切削力、切削热，零件会产生很大变形。此外，零件结构也会影响到加工过程，结构设计的工艺性缺失容易在加工中出现断裂等问题，直接造成零件报废。

2.装夹因素

一般来说，装夹对零件的影响主要有两个方面，一是装夹位置;二是夹具与工件接触面积。

（1）装夹位置的影响。在加工中，为了确保加工成形，不影响零件加工过程，装夹中夹具装夹位置往往距离加工位置有一定距离，但是，如果考虑到薄壁零件一体性，假如装夹点远离加工面导致加工中刀具与非加工面碰触，非加工面受到切削力作用，从而出现加工面增大、非加工部位出现扭曲的现象，影响到加工质量，因此，加工前务必选择好夹具与薄壁零件的接触位置。

（2）夹具与工件接触面积较小。在加工过程中，夹具与薄壁零件接触面积大小直接决定了夹具在加工中是否稳固。在很多加工过程中，由于错误选取接触面积较小的夹具导致夹具与工具接触面积较小，在加工过程中无法保证薄壁零件稳定，导致刀具在接触加工面过程出现晃动、位移等现象，特别是在数控加工过程中，刀具切削产生的振动力导致切口偏移，零件精度和质量无法满足设计要求，成为残次品。

3.变形因素

薄壁零件在高转数的切削加工中很容易发热，加工中因零件发热导致加工精度下降，进而成为不合格产品。究其原因在于，薄壁零件无论是在进行粗加工还是精加工时都会产生不通程度的切削量，而切削中会产生热量导致薄壁零件容易出现变形，自然也无法保证精度符合要求。此外，部分难加工材料需要通过热处理工艺来进行软化，然后再选择合适刀具和工艺来进行车工加工，虽然理论上来讲零件恢复到自然温度后即可加工。但是，热处理过程破坏了零件内部应力，冷却中却无法找到新的应力平衡状态，进而导致加工中出现应力变形现象。

三、改进薄壁零件在车工加工中的工艺措施

从上述分析来看，我们发现薄壁零件在加工中存在着很多问题，结合实际问题要从以下几个方面进行改善，确保零件符合设计和加工要求。

1.改善零件设计

针对薄壁零件在加工中因结构方面出现的问题，工程师在设计前要与操作工人进行讨论，避免出现结构工艺性问题。加工前，先要确认薄壁零件的材质和结构参数，在精确测量无误后根据理论计算机械加工中出现的切削力、切削热，看材料是否能够经受住刀具在加工中产生的作用力。如果遇到特殊情况，可以采取其它工艺形式来进行加工，而不是一味地采取车削加工方式。此外，零件设计过程中也要考虑到机加工过程，设计中尽量避免出现材质、结构与刀具不匹配现象，从而更好地控制加工过程中产生的切削力和切削热。

2.重视零件装夹

针对上述讨论中，零件装夹中出现的问题，提出以下对策：（1）装夹位置不当的措施，选择装夹点时，先要选好等待加工的位置和范围，在边缘位置来选择装夹点。结合装夹要求，确保装夹范围符合理论要求，在装夹点下方设置支撑点，从而避免上下位移现象的出现，为后续顺利加工做好铺垫。（2）针对夹具与工件接触面积较小的问题，先要依据零件大小来选择夹具规格，简单而言待加工零件和面积大要合理选取较大夹具，如果单一夹具无法满足上述要求可以采取多夹具共同夹紧方式。此外，夹具与零件接触面积越大，相应轴向加夹力也应有所增加，确保工件被完全夹紧，避免出现加工过程中打滑影响加工质量问题。

3.控制加工变形

在零件加工中，出现变形的一大原因在于受热，因此，制定合理加工工序以及切削量显得非常重要。企业要在分析薄壁零件在加工中受热规律基础上来掌握变形规律，防止零件加工中出现变形问题。在加工中，每一次加工完成后，适度采取多种方式来降低刀具和零件温度，使用高速切削方式来加工薄壁零件，一方面降低切削力，另一方面降低加工时温度，防止出现热应力。

针对热处理后应力变化而导致的变形问题，企业要重视热处理中的规范要求。在热处理过程前，针对需要校直零件将其进行校直，采用压平装置实现矫直。在热处理过程中，工程师要依据薄壁零件的材质、厚度来设计热处理过程，进而提升零件内部的应力稳定性，消除变形影响。此外，对于浇筑件，以时效处理方式来降低内部的残余应力，确保加工过程中不出现较大变形。

总之，经济快速发展要求制造业企业提升薄壁零件加工质量，要结合自身优势和生产实际条件来完善薄壁零件机加工工艺，通过对加工工艺进行分析和优化来提升薄壁零件加工质量和效率，带动内部整体加工工艺的提升，从而生产出表面质量好、成本低、符合现代加工工艺要求的薄壁零件，使产品在激烈市场竞争中立于不败之地，增加企业经营效益。

参考文献

[1] 王心怡.分析薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].内燃机与配件，2018（20）.

[2] 周敏，魏加争.一种薄壁零件数控车工加工工艺[J].科技创新导报，2011（12）.