优化加工薄壁零件的技巧与注意事项

【工作任务】

加工图16-1所示的薄壁零件，应采取措施确保薄壁在加工过程不变形。该零件的毛坯尺寸120mm×80mm×30mm，材料为45钢。

图16-1 薄壁零件

【任务目标】

1.知识目标

·掌握薄壁零件加工路线的分析方法。

·正确选用薄壁零件加工的刀具及合理选用切削用量。

2.技能目标

·掌握刀具半径补偿的使用方法。

·掌握薄壁零件的基本编程方法。

【任务准备】

1.零件的装夹

零件的装夹要确保零件的几何公差，加工薄壁处（粗加工应留较大的加工余量），应选用大小合适的刀具，防止产生过切和干涉。

2.程序的编制（略）

【任务实施】

1.影响薄壁零件加工精度的因素

加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图样要求的理想几何参数的符合程度。影响零件加工精度的因素主要取决于由机床、夹具、刀具和工件构成的工艺系统的几何误差、受力受热变形和工件内应力引起的误差。对于薄壁零件加工精度的影响因素主要有以下几个方面：

1）毛坯刚性低。

2）毛坯和半成品本身有几何误差，按误差复映规律反映到加工后的零件上。

3）装夹时零件产生弹性变形，严重影响加工表面的几何精度。

4）切削力作用使零件产生变形。(https://www.xing528.com)

5）机床、附件、夹具本身刚性不足，影响加工精度。

6）加工过程中的热变形增大零件的几何误差。

7）切削振动造成加工误差。

8）加工后残余应力的重新分布导致零件的变形。

9）零件在存放、搬运、装配、调试过程中由于零件的残余应力及使用环境（如温度、振动、加速度）等原因产生变形。上述各原因中，零件弹性变形是主要的，甚至是决定性的原因。此外，工艺系统热变形和零件的残余应力也是引起变形的重要原因。因此，要获得尺寸、形状、位置精度稳定的零件，是一项系统工程。

2.选择合理的工艺路线

薄壁零件加工工艺的重点在于分析、研究和掌握其变形规律，进而从整个工艺环节中注重防止和解决变形问题以确保各工序的加工质量。工艺路线一般划分成几个阶段，即毛坯准备—粗加工阶段—精加工阶段。粗、精加工之间可安排一次或数次半精加工，一次或数次时效处理工序，目的在于消除切削力、夹紧力产生的应力和零件本身的残余应力，使变形发生在最后精加工之前。这样，一方面可以保证成品零件的尺寸精度和几何公差精度；另一方面也可以保证零件在存放、装配、调试时尺寸和几何精度的稳定性。对不够成熟的工艺方法，事先应进行必要的工艺试验和测试，包括对存放数天后的零件前后精度变化的测量对比，以便取得经验和数据，更好地完善工艺方案。正确选择零件和夹具的定位基准和夹紧方式，注意前后工序定位基准应协调一致。合理分配加工余量，必要时应提高定位基准的尺寸和几何公差精度。对于同一零件的不同加工部位的精加工工序，视具体情况确定最优加工顺序。以套环类零件为例，最后精加工顺序，一般先精加工内孔（外圆余量大，刚性较好），然后以内孔为基准加工外圆。当一次装夹完成半精车和精车时，为纠正半精车时的变形，在精车前半松开零件，再以小的夹紧力夹紧装夹。加工前要检查或修正零件定位基准。又如，某些零件可能自身刚性较低，但与其他零件结合后，可提高刚性。如果是装配后不需拆卸的零件，可采用装配后加工的方法；如果是装配后需要拆开的零件，为补偿夹紧力引起的变形，有时也可加装一个工艺零件后再进行加工。总之，工艺路线的选择是很灵活的，需要不断地试验和总结。

3.适当的装夹

零件装夹分成定位和夹紧两个功能。定位使零件处于稳定状态，对平面来说应采用三点定位。定位点一般要承受夹紧力，并应具有一定的强度和刚性。从定位稳定性和定位精度来看，接触面越小越好；而从夹紧功能来看，接触面需越大越好。可以用小的单位面积压力获得最大的摩擦力。在精密加工中，夹紧机构和夹紧力大小的确定，都是以小的切削力为前提。应仔细分析零件的定位和夹紧机构，以及刀具对零件的施力情况，估计引起变形的部位的力的大小和作用方向。例：径向上不受力是薄壁环形工件最理想的加工状态。

【检查零件】

零件加工完毕后，进行尺寸检测，检测结果写入表16-1中。

表16-1 评分表

（续）

【任务巩固】

1.采用立铣刀加工内轮廓时，如何进行Z向进给？

2.加工图16-2所示的零件，毛坯尺寸为125mm×85mm×30mm，材料为45钢。

图16-2 任务巩固零件