周鑫

摘 ?要：為解決薄壁零件在機(jī)械加工中易變形、尺寸公差、形位公差難于保證的問(wèn)題，文章通過(guò)合理安排工藝路線、高速銑、對(duì)稱分層銑削、增加工藝加強(qiáng)筋的加工方法，有效地降低了零件在機(jī)械加工過(guò)程中的變形，提高了零件精度，為類似薄壁件的加工提供了參考。

關(guān)鍵詞：高速銑;對(duì)稱分層銑;加強(qiáng)筋

中圖分類號(hào)：TG5191 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）36-0071-01

薄壁零件以質(zhì)量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)。但該類剛度較低，易變形，加工精度難以保證，直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

1 ?引起薄壁件變形的因素分析

引起薄壁件變形的因素，如圖1所示。

對(duì)影響薄壁件加工精度的因素有所了解后，我們通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，對(duì)工藝路線進(jìn)行合理安排刀具參數(shù)、走刀路徑與方式等方面進(jìn)行考慮及優(yōu)化，控制影響變形的可控因素，從而減小零件變形。

2 ?裝夾方式的合理選擇

對(duì)于薄壁件而言，零件的裝夾是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。在選擇定位基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾時(shí)，通常選用面積較大、精度較高的面，裝夾點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱。常用裝夾方式有：虎鉗、壓板、三爪卡盤(pán)。對(duì)于銑加工來(lái)說(shuō)，通常時(shí)采用虎鉗在工件兩端施加作用力而夾緊，但對(duì)于薄板類來(lái)說(shuō)容易造成裝夾變形，如圖2所示，壓板裝夾如圖3所示。

而壓板裝夾不僅可以解決受夾緊力裝夾變形的問(wèn)題，而且四周銑削后，切斷前，零件與毛坯之間有0.1～0.2 mm的粘接，所以內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生不會(huì)造成零件有較大變形?，F(xiàn)在對(duì)于精度特別高的零件采用真空吸盤(pán)直接吸附零件，不需要額外的外力夾緊工件，從而能有效的減小零件變形。

3 ?數(shù)控銑削方式的合理選擇

零件加工中，在其它條件不變，加工時(shí)間的長(zhǎng)短取決走刀軌跡的長(zhǎng)短。因此合理選擇走刀軌跡對(duì)提高加工效率有很大影響。對(duì)于腔體類零件一般走刀軌跡有行切法和環(huán)切法兩種，如圖4所示。

與行切法相比，零件受對(duì)稱切削力，應(yīng)力釋放均勻，可一定程度上提高零件的加工精度。同時(shí)，當(dāng)零件上有對(duì)稱腔體時(shí)，不宜一個(gè)腔體加工完再加工另一個(gè)腔體，采用分層對(duì)稱環(huán)切可有效控制產(chǎn)品的質(zhì)量。

精加工時(shí)，一般內(nèi)腔已經(jīng)進(jìn)行了粗加工，這時(shí)再加工腔體外壁時(shí)，尤其由于薄而長(zhǎng)的零件。應(yīng)采用單邊順銑的方式，切削厚度比逆銑時(shí)大，切屑短而厚，且變形小，零件受單邊切削力，切削紋理一致，切削震動(dòng)小，比雙向銑削行切法加工對(duì)零件加工精度控制得好，如圖5所示。

當(dāng)進(jìn)行端面銑削、臺(tái)階等刀具必須由外側(cè)進(jìn)刀時(shí)，垂直式進(jìn)刀方式對(duì)零件的有一定的撞擊，而圓弧式進(jìn)刀，零件在銑削時(shí)受力變化緩慢，零件與刀具的受力變小，從而能有效控制表面質(zhì)量。

4 ?合理選擇工藝路線

某航天零件翼板，如圖所示，屬于高精度薄壁零件，材料為2A12-H112，分析該零件的特點(diǎn)，并通過(guò)合理制定工藝流程，有效地控制了零件的變形。

4.1 ?零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

某機(jī)用薄壁零件，如圖6所示。

該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

①零件主要尺寸為狹長(zhǎng)通槽，其余為約尺寸。狹長(zhǎng)部分尺寸為184 mmX50 mmX30 mm（不含凸臺(tái)部分）。

②零件形狀多變、壁薄。加工要素有凸臺(tái)、圓弧及加強(qiáng)筋，該件狹長(zhǎng)部位的厚度為1 mm。

③精度較高，加工難度大。雖然該翼板各個(gè)面、尺寸公差為5～6級(jí)，由于狹長(zhǎng)部位壁厚僅為1 mm，金屬去除率大（約為90%），且隨著加工的進(jìn)展，無(wú)法用虎鉗裝夾，需多次倒壓板才能完成整體加工，因此這類零件的加工工序的合理安排就成為保證零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

4.2 ?工藝方案的設(shè)計(jì)

薄壁零件的加工，一般按粗加工、熱處理、半精加工、精加工的順序安排工序。對(duì)于變形較大的零件，加工順序具體如下：粗銑內(nèi)外形及筋高→熱處理→精銑外形及各凸臺(tái)→精銑內(nèi)腔→去除加強(qiáng)筋→零件校正。

①虎鉗裝夾毛坯，Ф20白金鋼立銑刀粗加工外形、Ф10加長(zhǎng)立銑刀粗加工內(nèi)腔，狹長(zhǎng)通槽兩端封閉加工，內(nèi)腔中間留有 2 mm加強(qiáng)筋，分兩小腔。單邊各留余量1 mm，如圖7所示。

②采用低溫退火，用來(lái)去除機(jī)加產(chǎn)生的應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定材料內(nèi)部組織和尺寸精度要求較高的部位。

③精加工分為三個(gè)工步：

首先，Ф10和Ф8立銑刀，倒壓板、銑削外形各臺(tái)階、缺口加工至尺寸。然后，采用半精加工和精加工方式進(jìn)行數(shù)控銑。一次裝夾先用Ф16硬質(zhì)合金立銑刀銑削圓弧。深腔部位，先Ф10硬質(zhì)合金刀進(jìn)行內(nèi)腔的粗加工，粗加工采用分層對(duì)稱銑削的方式。精加工Ф6硬質(zhì)合金加長(zhǎng)立銑刀，數(shù)控銑采用對(duì)稱分層對(duì)稱銑削兩小凹腔，同時(shí)采用高速銑和螺旋下刀的方式。零件腔體的中間位置下刀，然后一次走刀由中間向四周側(cè)壁延伸，下切步距為3、側(cè)向布局為3，結(jié)合使用這兩種辦法，讓?xiě)?yīng)力均勻釋放可有效減小切削應(yīng)力不均勻和零件剛性不足造成的切削震動(dòng)和應(yīng)力不均勻造成零件變形。

最后，轉(zhuǎn)立銑用墊塊虎鉗裝夾工件，用Ф6加長(zhǎng)立銑刀銑削加強(qiáng)筋，同時(shí)將封閉腔體兩側(cè)銑通。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

通過(guò)分析引起薄壁件變形的原因，結(jié)合本單位生產(chǎn)薄壁件的加工方法，研究了控制薄壁件的變形的一些措施，最后結(jié)合實(shí)例，完成了薄壁零件的加工工藝的設(shè)計(jì)，很好地控制了零件的加工精度，為類似薄壁件的加工積累了經(jīng)驗(yàn)。

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