薄壁件加工工藝優化技術研究
科技專論
作者：李奎 何達 何偉
【摘要】薄壁件由於具有重量輕、節省材料及結構緊湊等諸多優勢，目前已廣泛應用於對重量有嚴格要求的航天航空、汽車製造等領域。但是，由於薄壁件強度低、抗變形能力差，因此要保證加工精度比較困難。本文主要通過對可能使薄壁部件在加工過程中產生變形的因素進行分析，進而提出相應的預防變形的措施以優化加工工藝減小變形。
【關鍵詞】薄壁零件；加工工藝；變形；優化
1、前言
航天航空、汽車製造等領域對產品的重量有嚴格要求。為了減重，現在都開始大規模采用薄壁部件。但是由於薄壁部件耐壓、抗變形能力較差，因此加工過程中容易出現變形使加工精度達不到要求。為了解決這個難題，本文將首先分析薄壁件加工變形的原因，進而提出相應解決措施。
2、薄壁零件加工變形的原因
薄壁零件的加工難度大，容易產生變形。造成其加工變形的原因有很多，具體而言主要有以下幾個方麵的因素：
2.1裝夾變形
考慮到薄壁零件本身剛度強度較低，如果裝夾方式或裝夾位置不對，容易使裝夾部位發生變形。這在一定程度上會使加工精度受到影響。因此，必須選擇優化合理的裝夾方式。
2.2切削變形
2.2.1切削力變形
切削力引起的變形也比較普遍，這主要表現在加工過程中的振動和擠壓變形。為了降低切削力變形，在加工之前一定要選擇合適的刀具，並對相關參數進行調整以盡量減少對薄壁零件的影響。
2.2.2切削熱變形
薄壁零件由於本身質輕壁薄的特點，吸熱快容易發生熱變形。這造成在加工過程中很難掌握尺寸進行精確加工，使加工質量達不到要求。因此在加工時一定要注意消除切削熱的影響。
2.2.3殘餘應力變形
零件在加工過程中受熱變形，冷卻後就容易產生內應力。內應力會造成成型零件的變形，考慮到薄壁零件的強度較低，這種變形情況更加嚴重。為了盡量消除內應力的影響，需要對成型薄壁零件進行回火熱處理，以降低殘餘應力變形。
3、薄壁零件加工變形的控製
通過以上對引起薄壁零件變形的原因進行分析，我們發現可以從以下幾個方麵來控製薄壁零件加工過程中的變形情況：
3.1控製裝夾變形的方法
3.1.1扇形軟爪應用
為了減小裝夾變形，可以從增大裝夾接觸麵積著手進行優化。例如可以采用扇形軟爪裝夾裝置代替普通夾具。這種裝夾裝置通過加寬三爪卡盤與零件的接觸麵，同時使其與裝夾麵配車來降低裝夾變形。由於零件加工時與夾具充分接觸，受力均勻同時同心度較好，因此能減小變形。但是這種控製變形的方法作用有限，隻適用於部分薄壁零件的加工。
3.1.2軸向夾緊裝置
考慮到薄壁零件的軸向剛度一般比徑向剛度大，因此可以通過將裝夾位置改成軸向來達到減小裝夾變形的目的。同時，零件的軸向夾緊力比徑向相對要小，隻需很小的力就可以實現可靠裝夾，這進一步減小了裝夾變形。