试析薄壁零件的加工变形及控制方案

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1、试析薄壁零件的加工变形及控制方案摘要：整体加工指功能主模型检具零件都选择铝合金材料进行加工。因为模型结构复杂，外形匹配具有较高的要求，零件外轮廓尺寸相对较大，加工余量相当大，刚度偏低。文章通过对某薄壁超硬铝合金舱体切削加工变形控制的研宄，分析了零件加工变形，归纳了相关控制方案，希望可以促进薄壁件加工变形控制的发展。关键词：薄壁零件；加工变形；控制方案；整体加工；超硬铝合金舱体文献标识码：A中图分类号：TH121文章编号：1009-2374(2016)29-0080-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.035现阶段，一

2、些高强度的复杂型腔需要选择整体铣削加工成型，选择的材料为特种铝合金。整体加工指的是功能主模型检具零件都选择铝合金材料进行加工。因为模型结构复杂，外形匹配具有较高的要求，零件外轮廓尺寸相对较大，加工余量相当大，刚度偏低，同时其加工工艺水平不高，加之机械振动、切削力等方面的影响，极易产生加工变形，加工精度难以有效控制，特别是隔舱零件其最薄部位不足0.97mm,由此数据加工变形控制难度极高。1薄壁零件数控加工变形定性分析本文介绍的铝合金薄壁零件加工变形原因基本含有下面五种：1.1待加工材料的属性较之钢材，铝合金材料屈服应力偏低，加工过程中由于塑性变形极易出现积屑瘤。

3、弹性模量低造成加工之后会形成较大的弹性回复，会对加工完毕的表面粗糙度以及精度形成负面影响。1.2毛坯的初始残余应力零件通过切削加工之后，截面大小和形状的改变同样会引起内部残余应力分布情况改变，最终导致难以回复的变形。1.3切削过程切削加工中工艺参数选择合理性不足，切削力过大会造成毛坯形成极大的弹性或塑性变形，由此对尺寸和精度的影响。切削时造成的热应力同样会同切削抗力一起作用，引起变形。1.4零件的装夹条件因为铝合金薄壁零件缺乏较强的刚性，加工过程中由于压、夹弹性变形会降低尺寸、形状、位置三者的精度。此外，假如没有选择合适的支撑力和夹紧力的作用点，会形成附加应力

4、。一旦装夹力过大，该零件非常容易因为挤压而变形。假如装夹力不足，则在加工过程中出现装夹不稳，零件发生移动的情况，必然会对加工精度造成严重影响。1.5刀具路径的影响在对薄壁零件进行切削加工的过程中，采取垂直进道形式可以对腹板加工精度造成影响，采取水平进道形式则会对侧壁加工精度造成影响。此外，机床加工和零件刚度、加工环境、刀具磨损情况、零件散热性能等都会给零件加工精度造成相应的影响。2薄壁件铣削加工变形在明确加工途径、装夹环境、材料型号的前提下，铝合金薄壁零件发生的加工变形通常都是铣削力所引起的。比如，根据某舱体顶盖的加工，对铣削力加工变形进行分析。在对顶盖进行加

5、工时，立铣刀轴向形成的铣削力是形成弹性变形的主要原因，而弹性变形是导致让刀引发加工误差的主因，所以通过有限元分析法的分析主要是为了明确因为铣削力的影响而产生的零件变形量，由此对铣削力进行判断。此外，根据分析可对增加的支撑点进行判断，分析其位置合适与否，由此降低刚性不足部分的变形。同时，根据不同工况下的量化对比，判断易变形的部位，为加工工艺提供实际的参考数据。通过MSC/Nastran软件分析铝合金顶盖工况。通过切削力计算办法，如果对顶盖尖角进行加工时，在特定的切削条件下，Z向铣削力F为0.07kN，此部位Z向弹性变形最大是0.5032mm，由于公差要求为0.0

6、5mm,由此弹性变形变差，表明切削力显著降低。基于以上工况下零件弹性变形是因为刚性不足而造成的，可考虑在刚性不足的部位加设支撑点，在有限模型中指的是在指定部位增加零位移约束。在这种工况下，夹角部位最大弹性为0.034mm，满足公差要求，所以设置支撑块不仅能确保生产效率，同时也可以保障生产质量，是防止薄壁零件发生变形的有效措施。3铣削工艺对加工变形的控制方案3.1选择工艺桩铝合金材质的薄壁零件外形一般不规则，加工时难以平放，所以应当设计一个工艺桩进行支撑。工艺桩也会受力变形，通常无法作为基准。假如零件上下两侧均需进行加工，比如进气道盖板以及顶盖等，工艺桩应当上下

7、贯通，可以利用有限元分析确定工艺桩位置。3.2选定加工基准薄壁零件加工时，一般选择球形基准，只要找到合适的定位，则可以进行X轴、Y轴、Z轴的定位，此外还需要进行辅助工艺基准的确定。由于加工相关工位较多，一旦工件发生位移就会影响加工精度。在对大型铝合金零件进行铣削加工时，通常选择“2x/2y/4z”基准法，这一方法的运行原理为：在X、Y方向上设置两个基准，在各个基准上再设置两个基准块。将两个相距较远的基准块作为基准进行加工，距离较近的基准进行辅助校核，两个基准块直线度必须保持在0.01mm以内。高速加工重要步骤包含：粗加工除去余量、半精加工及精加工为获得高质的加

8、工表面。结束一项粗加工或者半精加工之后