减少薄壁零件加工变形的探讨

【摘 要】针对薄壁零件刚性差制造过程中容易产生变形，加工精度不高等问题，本文详细分析薄壁零件加工特点，防止变形的工艺方法，工艺方法的改进及切削参数的选择，对减少薄壁零件加工变形，提高薄壁零件加工精度的具体方法进行探讨。

【关键词】薄壁零件；变形；精度；生产效率

0.引言

薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，但由于薄壁零件刚性差，强度等原因，在加工中容易变形，使零件的形位公差增大，难以保证零件的加工精度与加工质量，本文针对如何减少零件加工变形及提高薄壁零件的加工精度，对工件的装夹，刀具的合理选用，切削用量的选择等方面进行探讨。提出设计工装夹具及改进工艺等步骤。有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，为保证加工精度提供了良好的依据及借鉴。

1.影响薄壁零件加工精度的因素

影响薄壁零件加工精度的因素有很多，如机床的几何误差、夹具误差、工艺系统的受力变形、受热变形、震动变形调整误差、工件残余应力引起的误差等等。本文主要从受力变形，受热变形和震动变形三个方面进行探讨。

1.1受力变形

因工件薄壁强度弱，在卡盘上夹紧时夹紧力不均衡，会使零件产生变形，造成零件的圆度误差，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。

1.2受热变形

由于切削热，摩擦热，派生热源，环境温度等因素，使工件系统各部分的变形产生差异，从而破坏了刀具与工件的准确性及运动关系。特别是薄壁零件更容易产生变形。使工件尺寸难于控制。

1.3震动变形

在切削力的作用下，容易产生受迫振动和自激震动，在加工表面下震动痕迹，影响工件的尺寸精度，形状，位置精度和表面粗糙度。图1所示为薄壁零件，现从工件的装夹，刀具的合理选用，切削用量的选择等方面进行综合实验，以期减少零件加工变形以提高零件的加工精度。

2.具体实例

图1所示从零件的图样要求及材料加工此零件的难度主要是刚性问题，薄壁零件的部分仅为5mm，材料为45号钢，考虑定位精度，装夹方便可靠，通常用软爪夹持外圆或撑内孔装夹方法来加工，车削受力点与夹紧力作用点相差较远，还需车削?54受力很大，因而刚性不足，容易引起晃动和震动。

2.1优化夹具的设计

由于工件薄壁刚性差，如果采用常规方法装夹及切削加工，工件将受到轴向切削力和热变形的影响，而出现弯曲变形，很难达到技术要求，为解决此问题，并考虑到装夹快速省力，有一定的适用范围等方面，为此设计了一套适合该工件的专用夹具如图2：夹具体1支撑内孔可夹工件，材料为45号钢，夹具体上为控制总长。拉杆3通过左端拉紧，其外椎面压紧，夹具体右端的内孔来夹持工件。内镗孔刀采用机夹刀缩短换刀时间，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生变形；外圆粗，精车均选用硬质合金车刀，选择根据是取它的使用强度高，抗冲击和抗振性能好。

2.2工艺过程

（1）装夹毛坯15mm，平端面至加工要求。

（2）用?40钻头钻通孔，粗精加工?44通孔。

（3）粗精加工?75外圆，加工长度大于3.5mm。

（4）调头利用夹具如图所示装夹控制总长40mm；平端面。

（5）拆卸工件，完成加工。

2.3切削用量的选择

（1）内孔粗车时，主轴转速每分钟500-600转，进给速度F100-F150转；留精车余量0.3-0.4mm。

（2）内孔精车时，主轴转速每分钟1100-1200转，为取得较好得表面粗糙度选用较低的进给速度F30-F45，采用一次走刀加工完成。

（3）外圆粗车时，主轴转速每分钟1100-1200转，进给速度F100-F150，留精车余量0.3-0.5mm。

（4）外圆精车时，主轴转速每分钟1100-1200转，进给速度F30-F45，采用一次走刀完成。

3.结束语

针对以上措施，很好的解决了刚性与变形及加工精度等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率，并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。 [科]