薄壁类零件加工控制变形研究

许慧东　崔慧波　姚建锋　武旭峰　莫惠东

摘  要：薄壁类零件是机械工业设备中十分重要的部位，质量比较轻，壁厚较薄，引起治疗量轻、节省用料等优势被广泛的运用于机械制造生产之中。但在进行薄壁类零件的加工之中，也因为其壁厚较薄，有着较高的生产技术要求等，极易发生变形的问题，影响零件的生产加工质量。基于此本文就薄壁类零件加工控制变形方法进行研究，为进一步提升零件的生产加工质量提供参考。

关键词：薄壁类零件;加工;控制变形

前言：薄壁类零件通常用于机械设备的核心部位，因此，薄壁类零件的质量以及性能等会对设备本身的应用效果产生直接的影响。这种零件景观壁厚较薄，但其具有较高的强度，承载性能比较高，在航天产品、汽车制造等行业均得到了较为广泛的应用。但在生产加工的过程中，工艺较为复杂，零件的精度可能难以达到相应的设计要求，进而会影响到使用的性能，造成材料的浪费等问题，因此文章就薄壁类零件加工变形的原因进行分析，并探究控制变形的方法，从而提升零件加工的质量。

1.薄壁类零件加工变形的原因

1.1毛坯初始残余应力对加工变形的影响

铝合金毛坯在进行加工的过程中，需要进行加热软化，在这个过程中就会产生相应的残余应力，在进行加工的过程中，首先需要确保残余应力在一个较为平衡的状态[1]，在之后毛坯加工的过程中进行相应的切除与打磨，需要将部分材料切除，那么就会破坏残余应力的平衡状态，残余应力得到释放。那么在零件加工完成之后，内部的残余应力会充分分配，实现新的平衡状态，那就会导致零件发生变形，其尺寸大小及形状都会发生相应的改变。

1.2加工过程中切削力对加工变形的影响

在进行零件加工的过程中，刀具处于持续工作的状态，道具工作中产生的震动会导致零件位置发生改变，那么就会产生一定的切削力，就可能会造成薄壁类零件的部分位置发生弹性变形。此外，在刀具不断工作的过程中也会产生一定的热量[2]，这部分的热量会直接与零件接触，热量会到导致工件发生塑性变形，在这样环境下对零件进行继续加工，则会导致其发生相应的变形。

1.3工件装夹对加工变形的影響

在进行零件加工的过程中，首先需要进行零件位置的固定，从而防止后续工具的震动导致零件位置发生偏移。但是在这个过程中工装夹具对零件施加的夹紧力也会导致零件发生一定程度的变形。究其主要原因在于薄壁类零件的刚度比较小，在夹紧的过程中，如果夹紧力过大，则可能会导致工件发生相应的变形，若夹紧力过小，则无法夹紧零件，可能会导致在后续的加工过程中出现零件位置的偏移，造成零件加工的变形。

1.4刀具走刀路径对加工变形的影响

在工件的加工的过程中材料的多少与其刚度的大小有着正相关的关系，由于薄壁类零件的形状比较复杂，因此在加工的过程需要进行不断的打磨，并针对不同的形状，在刀具走刀路径上也会有所区别，且在不断打磨的过程中，毛坯材料也会不断的减少，工件的刚度也会减少，在这种情况下，联合残余应力、切削力等作用造成比较大的变形。

2.薄壁类零件加工控制变形的措施

2.1充分考虑薄壁类工件结构

薄壁工件结构的不同，加工的工艺与方法也会有一定的差异，因此产生的加工变量也会有所不同，在进行薄壁零件加工的过程中，需要充分考虑工件的结构设计。为减少薄壁类零件加工变形的发生概率，需要提升相应的加工今年高度，因此在进行加工的过程中，需要对工件进行称装夹，从而促使内部残余应变力变化抑制，减少不必要的变形[3]。其次在进行工件设计中，需要确保工件各结构的厚度保持抑制性，避免在转角位置清根，选择较大的圆弧进行过渡，减少局部应力集中的状况，避免工件发生变形。最后，针对工件结构不对称的部位没，需要设计人员综合考虑后在合适的位置上增加加强筋，避免在加工中产生变形，实现对零件变形的有效控制。

2.2合理利用零件的整体刚度

薄壁类零件在进行加工的过程中，因为大部分的材料需要切削，剩余部分的厚度比较低，因此较容易产生变形的状况，若其中一部分的刚性比较小，则会引起相应的变形，导致整体刚性的下降，出现整体变形的状况，因此在进行零件加工的过程中，需要综合考量整体的刚性状况，确保刚性分布均匀，降低加工变形的概率，提升加工精度。

2.3增加热处理环节

在进行薄壁类零件加工之中，零件内部的残余应力是导致加工变形的主要原因，若未能将残余应力及时的释放，会极大的加大加工变形状况。因此需要进行退火处理，在粗加工完成之后，增加退火工序，再进行精加工。对于有更高精度要求的零件，需要先进性半精加工，再行精加工，退火处理可以反复进行。

2.4综合考量零件加工方法及切削液

薄壁类零件结构较为复杂，有着较高的加工精度要求，因此在进行加工的过程中，尤其是发生变形的位置，要进行综合性的全面考量，并选择合理额加工方法。另外，在进行零件加工之中，切削液是比较重要的存在，为保证切削工艺的顺利，相关技术人员需要结合加工的材料、性质、刀具等信息进行分析，并选择合适的切削液，确保加工精度的提升。

结束语：综上所述，薄壁类零件是机械设备的重要组成部分，且用于关键的部位，对设备的使用性能有着极大的影响，因此需要确保薄壁类零件的精度，减少变形，通过分析导致加工变形的原因，采取增加热处理环节、考量零件结构及刚性等措施，有效控制变形，提升加工精度，有助于确保薄壁类零件的加工生产质量。

参考文献：

[1]冯长征，李初晔，王海涛，等.航空薄壁框类零件铣削加工变形机理研究[J].航空精密制造技术，2020，56（2）：5-10.

[2]刘剑龙，陆荣，孔维森，等.航天薄壁框架类零件数控加工的变形抑制方法[J].机械制造与自动化，2019，48（6）：59-61.

[3]丁镛.复杂薄壁零件数控加工变形误差控制补偿技术研究[J].中国机械，2021（8）：58-59.