薄壁類零件加工控制變形研究

許慧東　崔慧波　姚建鋒　武旭峰　莫惠東

摘? 要：薄壁類零件是機(jī)械工業(yè)設(shè)備中十分重要的部位，質(zhì)量比較輕，壁厚較薄，引起治療量輕、節(jié)省用料等優(yōu)勢被廣泛的運(yùn)用于機(jī)械制造生產(chǎn)之中。但在進(jìn)行薄壁類零件的加工之中，也因?yàn)槠浔诤褫^薄，有著較高的生產(chǎn)技術(shù)要求等，極易發(fā)生變形的問題，影響零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量?；诖吮疚木捅”陬惲慵庸た刂谱冃畏椒ㄟM(jìn)行研究，為進(jìn)一步提升零件的生產(chǎn)加工質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：薄壁類零件;加工;控制變形

前言：薄壁類零件通常用于機(jī)械設(shè)備的核心部位，因此，薄壁類零件的質(zhì)量以及性能等會(huì)對設(shè)備本身的應(yīng)用效果產(chǎn)生直接的影響。這種零件景觀壁厚較薄，但其具有較高的強(qiáng)度，承載性能比較高，在航天產(chǎn)品、汽車制造等行業(yè)均得到了較為廣泛的應(yīng)用。但在生產(chǎn)加工的過程中，工藝較為復(fù)雜，零件的精度可能難以達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而會(huì)影響到使用的性能，造成材料的浪費(fèi)等問題，因此文章就薄壁類零件加工變形的原因進(jìn)行分析，并探究控制變形的方法，從而提升零件加工的質(zhì)量。

1.薄壁類零件加工變形的原因

1.1毛坯初始?xì)堄鄳?yīng)力對加工變形的影響

鋁合金毛坯在進(jìn)行加工的過程中，需要進(jìn)行加熱軟化，在這個(gè)過程中就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的殘余應(yīng)力，在進(jìn)行加工的過程中，首先需要確保殘余應(yīng)力在一個(gè)較為平衡的狀態(tài)[1]，在之后毛坯加工的過程中進(jìn)行相應(yīng)的切除與打磨，需要將部分材料切除，那么就會(huì)破壞殘余應(yīng)力的平衡狀態(tài)，殘余應(yīng)力得到釋放。那么在零件加工完成之后，內(nèi)部的殘余應(yīng)力會(huì)充分分配，實(shí)現(xiàn)新的平衡狀態(tài)，那就會(huì)導(dǎo)致零件發(fā)生變形，其尺寸大小及形狀都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。

1.2加工過程中切削力對加工變形的影響

在進(jìn)行零件加工的過程中，刀具處于持續(xù)工作的狀態(tài)，道具工作中產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致零件位置發(fā)生改變，那么就會(huì)產(chǎn)生一定的切削力，就可能會(huì)造成薄壁類零件的部分位置發(fā)生彈性變形。此外，在刀具不斷工作的過程中也會(huì)產(chǎn)生一定的熱量[2]，這部分的熱量會(huì)直接與零件接觸，熱量會(huì)到導(dǎo)致工件發(fā)生塑性變形，在這樣環(huán)境下對零件進(jìn)行繼續(xù)加工，則會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生相應(yīng)的變形。

1.3工件裝夾對加工變形的影響

在進(jìn)行零件加工的過程中，首先需要進(jìn)行零件位置的固定，從而防止后續(xù)工具的震動(dòng)導(dǎo)致零件位置發(fā)生偏移。但是在這個(gè)過程中工裝夾具對零件施加的夾緊力也會(huì)導(dǎo)致零件發(fā)生一定程度的變形。究其主要原因在于薄壁類零件的剛度比較小，在夾緊的過程中，如果夾緊力過大，則可能會(huì)導(dǎo)致工件發(fā)生相應(yīng)的變形，若夾緊力過小，則無法夾緊零件，可能會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)的加工過程中出現(xiàn)零件位置的偏移，造成零件加工的變形。

1.4刀具走刀路徑對加工變形的影響

在工件的加工的過程中材料的多少與其剛度的大小有著正相關(guān)的關(guān)系，由于薄壁類零件的形狀比較復(fù)雜，因此在加工的過程需要進(jìn)行不斷的打磨，并針對不同的形狀，在刀具走刀路徑上也會(huì)有所區(qū)別，且在不斷打磨的過程中，毛坯材料也會(huì)不斷的減少，工件的剛度也會(huì)減少，在這種情況下，聯(lián)合殘余應(yīng)力、切削力等作用造成比較大的變形。

2.薄壁類零件加工控制變形的措施

2.1充分考慮薄壁類工件結(jié)構(gòu)

薄壁工件結(jié)構(gòu)的不同，加工的工藝與方法也會(huì)有一定的差異，因此產(chǎn)生的加工變量也會(huì)有所不同，在進(jìn)行薄壁零件加工的過程中，需要充分考慮工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為減少薄壁類零件加工變形的發(fā)生概率，需要提升相應(yīng)的加工今年高度，因此在進(jìn)行加工的過程中，需要對工件進(jìn)行稱裝夾，從而促使內(nèi)部殘余應(yīng)變力變化抑制，減少不必要的變形[3]。其次在進(jìn)行工件設(shè)計(jì)中，需要確保工件各結(jié)構(gòu)的厚度保持抑制性，避免在轉(zhuǎn)角位置清根，選擇較大的圓弧進(jìn)行過渡，減少局部應(yīng)力集中的狀況，避免工件發(fā)生變形。最后，針對工件結(jié)構(gòu)不對稱的部位沒，需要設(shè)計(jì)人員綜合考慮后在合適的位置上增加加強(qiáng)筋，避免在加工中產(chǎn)生變形，實(shí)現(xiàn)對零件變形的有效控制。

2.2合理利用零件的整體剛度

薄壁類零件在進(jìn)行加工的過程中，因?yàn)榇蟛糠值牟牧闲枰邢鳎Ｓ嗖糠值暮穸缺容^低，因此較容易產(chǎn)生變形的狀況，若其中一部分的剛性比較小，則會(huì)引起相應(yīng)的變形，導(dǎo)致整體剛性的下降，出現(xiàn)整體變形的狀況，因此在進(jìn)行零件加工的過程中，需要綜合考量整體的剛性狀況，確保剛性分布均勻，降低加工變形的概率，提升加工精度。

2.3增加熱處理環(huán)節(jié)

在進(jìn)行薄壁類零件加工之中，零件內(nèi)部的殘余應(yīng)力是導(dǎo)致加工變形的主要原因，若未能將殘余應(yīng)力及時(shí)的釋放，會(huì)極大的加大加工變形狀況。因此需要進(jìn)行退火處理，在粗加工完成之后，增加退火工序，再進(jìn)行精加工。對于有更高精度要求的零件，需要先進(jìn)性半精加工，再行精加工，退火處理可以反復(fù)進(jìn)行。

2.4綜合考量零件加工方法及切削液

薄壁類零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有著較高的加工精度要求，因此在進(jìn)行加工的過程中，尤其是發(fā)生變形的位置，要進(jìn)行綜合性的全面考量，并選擇合理額加工方法。另外，在進(jìn)行零件加工之中，切削液是比較重要的存在，為保證切削工藝的順利，相關(guān)技術(shù)人員需要結(jié)合加工的材料、性質(zhì)、刀具等信息進(jìn)行分析，并選擇合適的切削液，確保加工精度的提升。

結(jié)束語：綜上所述，薄壁類零件是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，且用于關(guān)鍵的部位，對設(shè)備的使用性能有著極大的影響，因此需要確保薄壁類零件的精度，減少變形，通過分析導(dǎo)致加工變形的原因，采取增加熱處理環(huán)節(jié)、考量零件結(jié)構(gòu)及剛性等措施，有效控制變形，提升加工精度，有助于確保薄壁類零件的加工生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮長征，李初曄，王海濤，等.航空薄壁框類零件銑削加工變形機(jī)理研究[J].航空精密制造技術(shù)，2020，56（2）：5-10.

[2]劉劍龍，陸榮，孔維森，等.航天薄壁框架類零件數(shù)控加工的變形抑制方法[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2019，48（6）：59-61.

[3]丁鏞.復(fù)雜薄壁零件數(shù)控加工變形誤差控制補(bǔ)償技術(shù)研究[J].中國機(jī)械，2021（8）：58-59.