薄壁零件加工中存在的问题和工艺方案

　　这篇工艺论文投稿发表了薄壁零件加工中存在的问题和工艺方案，如何才能更好的控制薄壁零件的加工精度呢?论文主要介绍了一直薄壁加工变形和破裂的工艺方案，讨论了提高加工质量的措施和注意事项，并给出了提高薄壁零件加工质量的其他措施。

　　关键词：工艺论文投稿,薄壁零件,加工工艺,切削加工参数

　　薄壁零件在机械加工领域非常常见，其加工精度控制比较复杂，如果控制不当，往往造成薄壁部分变形甚至破裂。笔者通过分析轴套类薄壁零件的工艺处理过程，提出了对薄壁零件加工的见解。

　　1薄壁零件加工中存在的问题

　　薄壁环件是一种环形零件，它的壁厚与径向尺寸相差悬殊，一般认为其壁厚与内孔半径之比小于1∶20[1]。图1为某轴套类薄壁零件加工的尺寸要求。该零件直径为44mm，内孔半径为21mm，薄壁部分深度为5mm。由于该零件薄壁部分的局部厚度不足1mm，因此在加工过程中往往容易造成变形甚至破裂。

　　2薄壁零件加工问题的解决办法

　　2.1常见薄壁零件加工技术

　　目前，薄壁零件加工技术包括传统机械加工技术、数控加工技术、高速加工技术、激光直接加工技术、轧制技术等。高速加工技术、激光直接加工技术都存在加工成本高的问题，而轧制技术需要设计专用工装及专用机械设备。当单件或者小批量生产时，传统机械加工技术和数控加工技术比较经济;当适度批量生产且精度要求较高时，高速加工技术和激光直接加工技术比较理想;当大批量生产时，轧制技术比较适合。

　　2.2抑制薄壁加工变形和破裂的加工工艺方案

　　笔者采用传统机械加工技术，重点讨论通过夹具装夹方法抑制薄壁加工变形和破裂的加工工艺方案。根据图1的要求可知，有两种加工工艺方案：一是先加工套孔，再加工薄壁部分;二是先加工外轮廓，再加工内轮廓和轴套。对于第一种加工工艺方案，在加工内套时，由于毛坯有余量，因此加工过程没有任何困难。在加工外轮廓时，要采取措施抑制内孔径向形变。针对该加工工艺方案，设计了工艺芯轴(见第81页图2)。工艺芯轴的螺纹连接部分用于连接到轴套类零件上，当轴套类零件没有内螺纹部分时，工艺芯轴可自带螺母与轴套类零件锁死。工艺芯轴的拆卸部分用于将其从轴套类零件上拆卸下来。

　　2.3切削加工参数的选择

　　对于薄壁零件加工而言，在数控车削时对切削加工参数的选择也很有技巧。切削加工参数选择的总体原则为：在精加工时，转速S可以适当调快，然而进给速度F不宜太快，还需要看零件材料与机床主轴径向跳动的大小，如果跳动较大，则转速应适当调慢。在该薄壁零件加工案例中，不同生产环节的切削加工参数[2]以下分别予以介绍。首先操作员粗车内孔时，S为500~600r/min，F为100~150mm/min，切深ap为2~3mm。其次操作员精车薄壁内孔时，S为1500~1600r/min，F为30~50mm/min，以精加工表面质量要求来定，一般情况下ap为0.1~0.3mm，一定要一次走刀完成。第三操作员对薄壁外圆粗车内孔时，S为500~600r/min，F为100~150mm/min，ap为2~3mm。最后操作员对薄壁外圆精车时，S为1500~1600r/min，F为30~50mm/min，以精加工表面质量要求来定，一般情况下ap为0.1~0.3mm，但一定要一次走刀完成。经过多次加工试制，薄壁零件加工质量都完全合格。

　　2.4机床主轴径向跳动对加工工序的影响

　　机床主轴径向跳动不仅影响切削加工参数的选择，而且影响加工工序。由于不同机床的主轴径向跳动不同，因此同样的工件在不同机床上的加工效果也不同。一方面要调整机床主轴径向跳动，另一方面要根据机床主轴径向跳动的不同，调整薄壁零件的加工工序。机床主轴径向跳动较大时，可以先加工外轮廓，再加工内轮廓，这样对壁厚的影响较小;而机床主轴径向跳动较小时，可以先加工内轮廓，再加工外轮廓，这样效果较好。

　　3提高薄壁零件加工质量的其他措施

　　薄壁零件的车削加工是一个技术难点，在生产中不能回避。一方面，有些工件的生产批量很大，为了提高薄壁零件加工质量，在加工时需要考虑薄壁部分加工的工装更换和生产节拍问题，工装能否快速更换以及生产节拍是否合理都需要根据具体零件来确定。另一方面，提高薄壁零件加工质量最有效的措施还是提高薄壁部分的刚性。

　　4薄壁零件加工中的其他注意事项

　　在一般情况下，薄壁零件加工放在所有加工工序的最后，即在其他加工工序都完成后，再进行薄壁零件加工。一方面，说明了薄壁零件加工工艺的复杂;另一方面，一旦薄壁零件加工失误，前期努力都会付之东流。近年来，各类职业技能大赛的轴套类零件比赛环节都增设了薄壁加工项目。该项目的发展趋势为在壁厚与内孔半径之比小于1∶20的基础上继续变小。如此而言，在机床主轴径向跳动不变的情况下，随着零件长度变化，切削加工参数也需要调整;切削刀具随着刀尖圆弧半径的变化而变化，切削质量也会有所变化;切削冷却条件一般与非薄壁部分加工时保持一致，不用刻意去改变，只有当壁厚与内孔半径之比远远小于1∶20时，在加工薄壁零件内壁时才需要对切削冷却条件做些调整。

　　总之，在薄壁零件的加工中，不论是加工原理的改进，还是加工工艺措施的保障，亦或是切削加工参数的调整，都需要通过反复实践才能取得。这里没有捷径，不可能只用一招就解决所有的薄壁零件加工问题，需要具体问题具体分析。在找到解决问题的方向和关键点之后，就可以设计出抑制薄壁加工变形和破裂的最佳切削加工工艺方案，再将其用于指导实践，问题都会迎刃而解。

　　参考文献：

　　[1]王志厚.薄壁零件加工中防止变形的措施[J].宝成技术,1991(2):20-21.

　　[2]王志斌.数控铣床编程与操作[M].北京:北京大学出版社,2012.

　　作者：姚新平 王志斌 单位：三江学院

　　推荐阅读：《国外机车车辆工艺》(双月刊)创刊于1970年，由中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所主办。

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