薄壁零件装夹变形原因及控制 精密薄壁零件是目前制造业发展的一个重要方向,薄壁零件的装夹是其生产制 造中的一个重要环节,但由于工艺不合理,对薄壁零件认识不够等因素造成的装夹变形时有发生。该文分析了薄壁零件装夹变形的产生原因,并提出了一些控制对策。 薄壁零件,装夹变形,原因,对策 薄壁零件的加工变形,一直是机械加工制造业的一个难题,很多国内外学者都对薄壁零件的加工变形问题进行了分析了研究,使得薄壁零件的加工技术有了一定的突破。实际工作中,要想通过合理的对策解决薄壁零件的加工变形问题,就要首先认清产生变形的原因。 1.薄壁零件装夹变形的成因及区分 薄壁零件出现变形有很多的原因,在设计零件的过程中,不仅要考虑零件设计结构的工艺性,还要提高零件结构的刚性,防止在加工中出现变形,尽可能保证零件结构对称、薄壁厚度均匀,选择毛坯时,最好选择没有内应力的原材料。在制造系统中,零件加工变形的主要因素有, 工件的装夹条件。由于薄壁零件的刚性比较差,加工时不恰当的选择央紧力与 支承力的作用点,导致附加应力,夹、 1 压的弹性变形会一定程度上影响零件表面的尺寸精度和形状、位置精度,导致 变形。 加工残余应力。在零件加工过程中,由于刀具对已加工面的挤压、刀具前刀面 与切屑、后刀面与已加工表面之间的摩擦等综合作用,导致零件表层内部出现新的加工残余应力。由于不稳定的残余应力的存在,一旦零件受到外力作用,零件就会在外力与残余应力的作用下产生局部塑性变形,重新分配截面内的应力,去除外力作用
后,零件就会受到内部残余应力的作用出现变形。这种由于切削过程中残余应力的重新分布,造成的零件的变形,会严重影响加工质量。 切削力和切削热、切削振动。为了避免被加工材料产生弹性变形、塑性变形以及刀具与切屑和工件之间的摩擦,切削过程会产生切削力和切削热,在两者作用下,很容易导致零件振动和变形,进而影响零件的质量。另外,造成零件变形的影响因素还有机床、工装的刚度,切削刀具及其角度、切削参数和零件冷却散热情况等。其中造成零件变形的主要因素是切削力、夹紧力以及残余应力。 2.控制零件变形的工艺措施 由于零件的整体刚性在加工薄壁零件过程中随着零件壁厚逐渐减小,零件的刚性也会降低,进而导致加工零件的变形增大。因而,在对零件进行切削过程中,最大程度地利用零件的未加工部分,支撑正在切削部分,保证切削时处在最 2 佳刚性状态。如,腔内有腹板的腔体类零件,在加工过程中,铣刀以螺旋线方式从毛坯中间位置下刀进而降低垂直分力对腹板的压力,从深度方向铣到尺寸,再从中间扩张到四周至侧壁。如果内腔深度很大,根据上面的方法进行多层加工。这种方式能够尽可能的降低切削变形,减少了由于零件刚性的降低而出现的切削振动现象。 采用辅助支撑。在加工薄壁结构的腔类零件过程中,控制零件的变形就要首先解决由于装夹力造成的变形。因而,可利用腔内加膜胎(橡胶膜胎或硬膜胎)的方式来增加零件的刚性,避免零件在加工过程中出现变形,另外,还可以采用填充法石蜡、低熔点合金等工艺方法,来增加零件的支撑,从而减小变形、提高零件的精度。 设计工艺加强筋,提高刚性。对于薄壁零件来说,为了减少变形,可以增加零件的工艺筋条,从而达到加强刚性的目的,这是工艺设计中避免变形的提高刚性常用的手段之一。如在加工长槽过程中,在圆支管右端上下二槽口留3mm加强筋,进行消除
?摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。关键词：薄壁零件工 ... ?摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。 关键词：薄壁零件工艺分析加工方案 1 薄壁工件的加工特点 车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，可跑产生以下现相。 1.1 因工件壁薄，在夹压力的作用下容易产生变形。从而影响工件的尺寸精度和形状精度。当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则如图2所示变成弧形三角形。若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但已变形不是内圆柱面了，这种现相称之为等直径变形。 1.2 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。 1.3 在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置精度和表面粗糙度。 2 减少和防止薄壁件加工变形的方法 2.1 工件分粗，精车阶段粗车时，由于切削余量较大，夹紧力稍大些，变形也相应大些；精车时，夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。 2.2 合理选用刀具的几何参数精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2~0.3mm），刃口要锋利。 2.3 增加装夹接触面如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。使接触面增大，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。 2.4 应采用轴向夹紧夹具车薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用如图4所示轴向夹紧方法。工件靠轴向夹紧套（螺纹套）的端面实现轴向夹紧，由于夹紧力F沿工件轴向分布，而工件轴向刚度大，不易产生夹紧变形。 2.5 增加工艺肋有些薄壁工件在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强此处刚性，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少工件的变形，加工完毕后，再去掉工艺肋。 2.6 充分浇注切削液通过充分浇注切削液，降低切削温度，减少工件热变形。 3 数控车削薄壁件参数选择 数控车床进行薄壁件加工时，具有较大的优势，对于直径较小（φ160mm以内），长度短（250mm以下），壁厚为2-2.5mm的薄壁工件，可以一次性车削成型。但应注意不要夹持在薄壁部位，同时应选择合适的刀具角度，具体的刀具角度如下。 3.1 外圆精车刀Kr=90°～93°，Kr’=15°α0=14°～16°，α01=15°，γ0适当增大，刀具材料为YW1硬质合金。 3.2 内孔精车刀Kr=60°，Kr1=30°，γ0=35°α0=14°～16°，α01=6°～8°，λs=5～6°，刀具材料为YW1硬质合金。转贴于中国论文下 3.3 精加工车削参数Vc=160mm/min，f=0.1mm/r，αp=0.2～0.4mm。
薄壁零件的工艺分析及加工方法 单位名称：陕西长岭电子科技有限责任公司 作者：安小康 2017年3月 2 日 薄壁零件的工艺分析及加工方法 作者：安小康 职业技能鉴定等级：二级 单位名称：陕西长岭电子科技有限责任公司 单位地址：宝鸡市渭滨区清姜璐75号 2017年3月2 日 目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1工艺方案分析 (2) 薄壁零件图 (2) 零件图分析 (2) 确定加工方法 (2) 2工件装夹 (3) 定位基准选择 (3) 确定零件定位基准 (3) 装夹方式选择 (3) 确定装夹方式 (3)
3刀具和切削用量选择 (3) 4零件加工 (5) 5加工注意事项 (7) 安全文明生产 (7) 刀具的选择 (7) 削用量的要求 (7) 6影响薄壁加工因素及解决方法 (8) 受力变形 (8) 受热变形 (9) 振动变形 (9) 总结 (10) 参考文献 (11) 摘要 薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。 薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等工艺分析方面进行试验，合理的选择加工方法从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。
关键词：薄壁工件工艺分析程序编制加工方法 1工艺方案分析 薄壁零件图 零件图分析 该零件图是薄壁套类零件由外圆、内孔、外螺纹组成。尺寸标注完整，表面粗糙度为，选用毛坯是45号钢。毛坯尺寸Φ35mm×50mm,表面无热处理等要求。 确定加工方法 确定加工方法的原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度。薄壁类零件应按粗、精加工工序。薄壁件通常需要加工工件的内、外表面。内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形，所以应按粗精加工分序。内外表面粗加工后，再内外表面精加工，均匀的去除工件表面多余部分，这样有利于消除切削变形。加工方法多种多样，应结合零件的形状，尺寸，位置，选择合理快捷的加工方法。尺寸公差要求较高，公差值较小。取其基本尺寸加工编程便可。 2工件装夹 定位基准选择 定位基准选择极为重要，他影响到工件加工的尺寸，位置精度从而影响到工件整体的加工质量。 确定零件定位基准 根据基准重合原则以工件左端面或者右端面作为定位基准 装夹方式选择
浅谈薄壁环形件变形控制 薄壁零件的变形控制一直以来都是一个难题，在质量和效率之间更是难于取舍。文章主要介绍了一些简易的变形控制的方法。 标签：薄壁；变形；控制 实际加工中应结合具体条件选择不同的控制方法。简单易实现的主要有优化加工刀具、优化工艺方案、进给量局部优化、优化切削参数、优化装夹方案等，下面就从以下几方面介绍薄壁零件的变形控制。 1 变形控制对加工工艺的要求 1.1 粗加工、精加工分开 对加工精度要求较高的薄壁类零件，应分开粗加工、半精加工、精加工进行。粗、半精、精加工分开，可避免因粗加工引起的各种变形，包括粗加工时，压紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后由于内应力重新分布而引起的变形。其目的是为了保证零件的精度及稳定性。另外，粗、精加工分开，机床设备也可得到合理的使用，即粗加工设备充分发挥其效率，精加工设备可长期保持机床的精度。 1.2 增加时效去应力工序 内应力是引起零件变形的主要因素，为防止零件变形，除应严格地按照材料进行热处理，使零件具有较好的组织外，在粗、精加工之间，增加一道时效去应力工序，以最大限度地消除零件内部的应力。通常采用热时效和自然时效的方法。这两种方式却都存在弊端：自然时效周期需要达到半年或两年，周期过长；热时效费用高，耗能高，炉温控制难度大，零件易氧化，且易因受热不均导致裂纹，并在冷却过程中产生新的应力。振动时效是以金属零件固有频率，利用一受控振动能量对工件进行处理，使工件产生应变，达到消除零件残余应力的目的。 1.3 利用零件的整体刚性加工薄壁零件 随着零件壁厚的减小，其刚性降低，加工变形增大。因此，在切削过程中，尽可能地利用零件的未加工部分，作为正在切削部分的支撑，使切削过程处在刚性较佳的状态。下面举几个例子，如：铣“U”型槽时可以考虑先铣类似成“口”型，最后在把“口”上的横梁铣掉，该方法能有效地降低切削变形及其影响，降低了由于刚性降低而可能发生的切削振动。如：车加工薄壁时，可在有余量刚性较好时，先将内侧及内槽等加工到位，再加压盖加工外侧等多种灵活利用零件整体刚性的方法。 2 采用辅助支撑装夹方式增强工艺系统刚性
薄壁零件加工方法和工 艺分析 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
薄壁零件的工艺分析及加工方法 单位名称：陕西长岭电子科技有限责任公司 作者：安小康 2017年 3月 2 日 薄壁零件的工艺分析及加工方法 作者：安小康 职业技能鉴定等级：二级 单位名称：陕西长岭电子科技有限责任公司 单位地址：宝鸡市渭滨区清姜璐75号 2017年 3月 2 日 目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1工艺方案分析 (2) 薄壁零件图 (2) 零件图分析 (2) 确定加工方法 (2) 2工件装夹 (3) 定位基准选择 (3) 确定零件定位基准 (3) 装夹方式选择 (3) 确定装夹方式 (3)
3刀具和切削用量选择 (3) 4零件加工 (5) 5加工注意事项 (7) 安全文明生产 (7) 刀具的选择 (7) 削用量的要求 (7) 6影响薄壁加工因素及解决方法 (8) 受力变形 (8) 受热变形 (9) 振动变形 (9) 总结 (10) 参考文献 (11) 摘要 薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件 已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原 因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的 加工质量。 薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采 用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程 序的编制等工艺分析方面进行试验，合理的选择加工方法从而有效地克 服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。
关键词：薄壁工件工艺分析程序编制加工方法 1工艺方案分析 薄壁零件图 零件图分析 该零件图是薄壁套类零件由外圆、内孔、外螺纹组成。尺寸标注完整，表面粗糙度为，选用毛坯是45号钢。毛坯尺寸Φ35mm×50mm,表面无热处理等要求。 确定加工方法 确定加工方法的原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度。薄壁类零件应按粗、精加工工序。薄壁件通常需要加工工件的内、外表面。内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形，所以应按粗精加工分序。内外表面粗加工后，再内外表面精加工，均匀的去除工件表面多余部分，这样有利于消除切削变形。加工方法多种多样，应结合零件的形状，尺寸，位置，选择合理快捷的加工方法。尺寸公差要求较高，公差值较小。取其基本尺寸加工编程便可。 2工件装夹 定位基准选择 定位基准选择极为重要，他影响到工件加工的尺寸，位置精度从而影响到工件整体的加工质量。 确定零件定位基准 根据基准重合原则以工件左端面或者右端面作为定位基准 装夹方式选择
典型薄壁盘类零件的工艺方案及数控加工过程 2008-10-13 来源：中国机床商务网 近年来，随着数控技术的发展，性能良好的加工中心设备使许多零件的加工更为方便。利用这些设备如何能高效地加工出更为优质的零件，已成为企业关心的问题。本文以典型薄壁盘类零件为例，基于近年应用起来的高速加工制造技术的优势，利用工厂现有的数控设备，积极探索出加工该类零件的较好的工艺方案及数控加工过程。 1.数控加工的工艺分析 （1）零件的结构特点该零件材料为硬铝LY12，其切削性能良好，属于典型的薄壁盘类结构，外形尺寸较大，周边及内部筋的厚度仅为2mm，型腔深度为27mm。该零件在加工过程中如果工艺方案或加工参数设置不当，极易变形，造成尺寸超差，零件结构如图1所示。
（2）工艺分析该零件毛坯选用棒料，采用粗加工、精加工的工艺方案，具体工艺流程如下：毛坯→粗车→粗铣→时效→精车→精铣。 粗车：分别在外圆及端面预留1.5mm精加工余量，并预钻中心孔。 粗铣：分别在型腔侧面及底面预留余量1.5mm，并在φ12mm孔位处预钻工艺孔。时效：去除材料及加工应力。 精车：精车端面、外圆并镗工艺孔φ6mm，要求一次装夹完成，以便保证同轴度，为后序加工打好基础。
精铣：保证零件的最终要求，是本文论述的重点。 ①粗铣型腔粗加工主要是去除大余量，并为后序精加工打好基础，所以加工型腔时，选择低成本的普通数控铣床加工。该工序要求按所示零件结构图加工出内形轮廓，圆弧拐角为R5mm，所留精加工余量均匀，为1.5mm。而且本道工序还需要在φ12mm孔位处预先加工精加工所需的定位孔。 ②精铣型腔高速加工技术是近年应用起来的制造技术。在高速切削加工中，由于切削力小，可减小零件的加工变形，比较适合于薄壁件，而且切屑在较短时间内被切除，绝大部分切削热被切屑带走，工件的热变形小，有利于保证零件的尺寸、形状精度；高速加工可以获得较高的表面质量，加工周期也大大缩短，所以结合该类薄壁盘类零件的特点，精加工型腔时选用高速加工。 ③定位孔的加工该零件精加工选用中心孔φ6mm及φ12mm孔作为定位孔，所以精加工型腔前必须先将其加工到位。中心孔φ6mm在车工精车外圆 φ301.5mm时将其镗削为φ6H8；φ12mm孔由数控铣床钻、铰至φ12H8。 （3）精加工型腔时零件的定位与装夹为了使工件在机床上能迅速、正确装夹，而且在加工一批工件时不必逐个找正，所以此次加工采用一面两销的定位方式。以零件上已经存在的φ6mm及φ12mm孔作为定位孔，做简易工装，该工装采用一个圆柱销和一个扁形销作为定位元件。由于该零件属于薄壁件，容易变形，在夹紧工件时，压板应压在工件刚性较好的部位，分布尽可能均匀，以保证夹紧的可靠性，而且夹紧力的大小应适当，以防破坏工件的定位或使工件产生不允许的变形。其具体定位与装夹示意图见图2。此装夹方式完全符合加工中心的特点，一次装夹可以完成型腔及所有孔的加工。
薄壁零件加工中 变形振动分析和消振措施 摘要：车削过程中，工艺系统由于受到各种力的作用，工件和刀具之间常会发生相对振动。它不仅使加工表面产生波纹，严重恶化加工精度和表面质量。特别是最后一刀精车，当切削速度提高，常常会发生刺耳的响声，使车削无法继续加工下去。所以，在加工薄壁零件中，不仅要考虑装夹中工件受力变形的问题，还要注意解决加工中振动问题 关键词：薄壁零件加工变形振动措施 车削薄壁零件在加工中很容易出现问题，如果我们在加工中善于总结经验，就能在加工中找出它的共性、个性和矛盾突出点。变被动为主动。从而才能够加工出合格的产品。要想解决薄壁零件加工中出现的问题，我想从以下几个方面来加以分析。 一、薄壁零件装夹分析 1、薄壁零件的加工特点 薄壁零件以日益广泛地应用个工业部门生产机器零件中，车削薄壁零件的关键是变形、振动问题。工件产生变形振动的原因大多是由于切削力、夹紧力、定位误差和弹性变形。其中影响最大的是切削力和夹紧力。 我们在实践过程中减小切削力和切削热主要采取方法是：合理地选择切削用量、合理地选择刀具几何角度、减小夹紧力引起的变形，主要改变和改善夹紧力对零件的作用。 2、车削薄壁零件时采用的装夹方式 以上讲的薄壁零件加工特点是车削中变形和振动问题。由于薄壁零件的刚性差，车削中容易变形。所以在装夹时要考虑到夹紧力的方向和着力点。夹紧力的方向应选择在有利于减小夹紧力的部位。如薄壁零件为套类，则可将径向夹紧力改为轴向夹紧力；薄壁零件为盘类，
则可该轴向夹紧力为径向夹紧力；当薄壁零件径向和轴向刚性都很差时，保证夹紧力方向与切削力方向一致，就能使较小夹紧力起到较大夹紧力的作用。还要夹紧力着力点应落在支承点正对面和切削力部位的附近以减小变形振动。 二、减小薄壁套装夹中变形的措施 1、合理确定夹紧力的大小、方向、作用点。 粗、精车加工分开，当粗精车加工使用同一夹具时，粗加工余量大，切削力大。因而需要较大的夹紧力。而精车时余量小，切削力小，所需要的夹紧力也就小。 1）改变夹紧力的作用方向。 也就是变径向夹紧力为轴向夹紧力。因为薄壁套轴向承载能力比径向大，在可能的情况下，尽可能是夹紧力与切削力的方向一致。这样可以减小夹紧力。 2）增大夹紧力的作用面积。 当我们加工薄壁套零件完毕时，卸下来时会发现零件发生变形。这是由于三爪夹紧力作用于工件受力面积太小而导致的结果。我们可以把工件小面积上局部受力变为大面积的均匀受力。就可以大大地减小工件夹紧力变形。在实际生产过程中，小批量生产我们都采用结构简单容易制作的扇形卡爪，开缝套来增大夹紧力作用面积以减小变形。 另外引起薄壁套零件在加工中除了夹紧力大小影响工件变形以为，我们还要关注在车削过程中，切削力和切削热对零件加工的影响。影响切削力大小和切削程度高低主要因素是切削用量选择和刀具几何角度选择。 3）切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量。 对切削热影响最大的是切削速度和刀具锋利状况。因此车削薄壁套零件应减小背吃刀量和适当降低切削速度，同时应适当增大进给量。 4）车刀几何角度中对切削力影响最大的是主偏角、前角和刃倾角。增大前角使车刀锋利，排屑顺利，减小切屑与前刀面之间的摩擦，减小切削力和切削热。
薄壁零件的工艺分析及加工方法 单位名称：南京交通技师学院 作者：陈晓 2014年10月25 日
薄壁零件的工艺分析及加工方法 作者：陈晓 职业技能鉴定等级：二级 单位名称：南京交通技师学院 单位地址：中山门外马群狮子坝168号 指导老师：赵亲云 2014年10月25 日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1工艺方案分析 (2) 1.1薄壁零件图 (2) 1.2零件图分析 (2) 1.3确定加工方法 (2) 2工件装夹 (3) 2.1定位基准选择 (3) 2.2确定零件定位基准 (3) 2.3装夹方式选择 (3) 2.4确定装夹方式 (3) 3刀具和切削用量选择 (3) 4零件加工 (5) 5加工注意事项 (7) 5.1安全文明生产 (7) 5.2刀具的选择 (7) 5.3削用量的要求 (7) 6影响薄壁加工因素及解决方法 (8) 6.1受力变形 (8) 6.2受热变形 (9) 6.3振动变形 (9)
总结 (10) 参考文献 (11)
摘要 薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。 薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等工艺分析方面进行试验，合理的选择加工方法从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。 关键词：薄壁工件工艺分析程序编制加工方法
1工艺方案分析 1.1薄壁零件图 1.2零件图分析 该零件图是薄壁套类零件由外圆、内孔、外螺纹组成。尺寸标注完整，表面粗糙度为1.6，选用毛坯是45号钢。毛坯尺寸Φ35mm×50mm,表面无热处理等要求。 1.3确定加工方法 确定加工方法的原则是保证加工表面加工精度和表面粗糙度。薄壁类零件应按粗、精加工工序。薄壁件通常需要加工工件的内、外表面。内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形，所以应按粗精加工分序。内外表面粗加工后，再内外表面精加工，均匀的去除工件表面多余部分，这样有利于消除切削变形。加工方法多种多样，应结合零件的形状，尺寸，位置，选择合理快捷的加工方法。尺寸公差要求较高，公差值较小。取其基本尺寸加工编程便可。
铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法 一般认为，在壳体件、套筒件、环形件、盘形件、轴类件中，当零件壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）相比小于1：20时，称作为薄壁零件。这一类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。薄壁零件因其制造难度极大，而成为国际上公认的复杂制造工艺问题。 一、薄壁件加工变形因素分析 薄壁件由于刚度低，去除材料率大，在加工过程中容易产生变形，对装夹工艺要求高，使加工质量难以保证。薄壁类零件在加工中引起变形的因素有很多，归纳总结有以下几个方面： 1、工件材料的影响 铝合金作为薄壁件最理想的结构材料，与其他金属材料相比，具有切削加工性好的特点。但由于铝合金导热系数高、弹性模量小、屈强比大、极易产生回弹现象，大型薄壁件尤为显著。因此，在相同载荷情况下，铝合金工件产生的变形要比钢铁材料的变形大，同时铝合金材料具有硬度小、塑性大和化学反应性高等性质，在其加工中极易产积屑瘤，从而影响工件的表面质量和尺寸精度。 2、毛坯初始残余应力的影响 薄壁件加工中的变形与毛坯内部的初始残余应力有直接的关系，同时由于切削热和切削力的影响，使工件和刀具相接触处的材料产生不能回弹的塑性变形。这种永久性的变形一旦受到力的作用就会产生残余应力，而在加工过程中，一旦破坏了毛坯的残余应力，工件内部为达到新的平衡状态而使应力重新分布，从而造成了工件的变形。 3、装夹方式的影响 在加工中夹具对工件的夹、压而引起的变形直接影响着工件的表面精度，同时如果由于夹紧力的作用点选择不当而产生的附加应力，也将影响工件的加工精度。其次，由于夹紧力与切削力产生的耦合效应，也将引起工件残余应力的重新分布，造成工件变形。 4、切削力和切削热的影响 切削力是影响薄壁件变形的一个重要因素。切削力会导致工件的回弹变形，产生不平度，当切削力达到工件材料的弹性极限会导致工件的挤压变形。在切削加工过程中，刀具与工件之间的摩擦所作的功，材料在克服弹性、塑性变形过程中所做的功绝大部分转化为加工中的切削热，从而导致工件的各部分的温度差，
薄壁零件加工及如何减少变形 摘要:金属零件,尤其是薄壁零件在加工过程中由于材质本身的状态及加工过程中热应力等因素的影响,变形是不可避免的。本文就此讨论如何减少薄壁零件的加工过程中的变形。实践证明,通过选择合理的装夹方式、刀具的几何角度、切削用量、冷却液等,是完全可以减少薄壁零件在加工过程中的变形,保证零件的加工质量的。 关键词:变形热应力切削用量切削液几何角度数铣 1 概述 零件在加工过程中由于各种因素导致变形是无法消除的,零件在加工中变形的大小除与零件本省材质、结构有关外,也与加工中零件的装夹方式、刀具选用、切削用量及冷却也的选择等有很大的关系。材质、结构与其用途有关,有时是无法取代的。但作为工艺员在零件材料一定的情况下,我们就必须从加工中想办法。我们知道,采用正确的装夹方式、合理选用刀具、切削用量、冷却液是减少零件变形的关键之所在。其中又尤以薄壁零件变形最大,最难控制,主要原因是薄壁零件刚性差、强度弱,在加工中极易产生变形,使零件的形位误差增大,不易保证零件的加工质量。薄壁零件也因为重量轻、节约材料、结构紧凑,应用极为广泛。为此,对薄壁零件加工以及加工过程中零件的装夹,刀具的选用、切削用量、冷却液的选用等作一些探讨和分析,为今后更好的加工薄壁零件,保证零件的加工质量提供一些建议。 2 工艺分析 2.1 零件材料的组成 该零件材料为ZL1,他的成分见表1 2.2零件结构分析 零件总体结构比较简单,但属于薄壁类形腔零件,大部分壁厚仅有3㎜。加工中要去除大部分材料,加工中会产生大部分铣削热量,从而,导致零件产生热变形,这一点是我们制定工艺方案前必须考虑的。 2.3工艺流程的分析 钳:按零件外形及内腔尺寸,单面放1.5㎜划外形、内腔线为下一道工序提供依据 铣:参照钳工划线,单面留余量1.5㎜余量铣外形及内腔、铣厚度二面,本工序加工中去掉大部分材料,因此,余量放得多,保证后序加工由于变形不能保证加工
薄壁零件加工方法研究 【摘要】在实际生产加工中，薄壁零件由于其刚性差、易变形等特点，导致其尺寸精度、形位精度及表面质量难以得到保证，给加工增加了不少难度。本文对切削加工中常见问题进行分析，提出相应方案加以解决改善，并对几种新型的切削加工方法进行了简单介绍。 【关键词】薄壁零件；加工变形；工艺措施；误差补偿；高速切削 薄壁零件通常也叫薄壳零件，这类零件的壁厚和它的轴向或径向尺寸比较相差很悬殊，一般认为零件的壁厚与零件最大尺寸比值小于1/20时，就属于薄壁零件。由于这类零件具有重量轻，节省材料，结构紧凑，占空间位置少等特点，因此在机械、航空航天、船舶等很多领域中有较广泛的应用。当然这类零件的加工方法有多种，例如车削、冲压、焊接、滚压等，但对于一些截面比较复杂而尺寸精度和表面粗糙度要求又比较高的薄壁零件，经常采用车削的方法来加工，因此车床上车削加工薄壁零件是一种很重要很普遍的加工方法。 在实际车削加工过程中，由于薄壁零件的毛坯刚性差、强度弱，所以容易发生变形，导致零件的几何精度、位置精度、表面质量等受到影响，易保证零件的加工质量，给车削加工带来一定的困难。因此如何提高薄壁零件的加工精度，减少加工变形，保证产品合格率是业界内越来越关心的话题。因此对薄壁零件切削过程中的常见问题及解决方法作如下讨论。 1.工件装夹不当产生变形 薄壁零件在夹紧力的作用下容易产生变形，影响工件的尺寸精度和形状精度。车削时为了方便，常采用三爪自定心卡盘装夹工件，如图所示，用三爪自定心卡盘装夹薄壁圆柱零件外圆加工内孔时的示意图。当卡爪夹紧工件时，由于卡爪和工件外圆表面间的接触面太小，导致夹紧力分布不均匀，在夹紧力的作用下，工件与卡爪接触的部位产生弹性变形，使零件呈现出三棱形如图1。三棱形内孔经过车削加工为圆柱孔后，不松开卡爪测量孔的尺寸，完全能符合零件图所规定的尺寸要求如图2。但由于内孔的加工是在工件已产生弹性变形的状态下车出来的，加工完毕松开卡爪后，卸下的工件外圆因弹性变形恢复成圆形，而已加工出的圆柱孔则变成三棱形，如图3所示。 同理用一般三爪卡盘的卡爪涨紧薄壁件的内孔加工外圆表面时，也会出现类似的变形情况。 为避免出现这种情况，可用措施如下： 1.1采用开口过渡环 根据工件的外径做一个开口过渡环，将其装配在工件在外面，三爪卡盘直接
高精度圆环薄壁型金属零件加工方法介绍 机械制造行业中，经常遇到圆环薄壁型金属零件，此类零件壁厚很薄（2～8mm）、尺寸精度和表面质量要求高、外径尺寸较大（300～800mm）、结构复杂、刚性差，装夹起来非常不便，极易弄伤零件表面，因此，制造难度很大，一次制造合格率很低，即使采用先进的数控车床等设备，在使用数控车床加工时容易引起产品总成变形从而影响精度。为此，对国内外现有的加工方法进行举例分析，并提出一种简便易行、成本低廉的加工方法。 1 国内外现有的加工方法与不足 1.1 国内的加工方法与不足 如加工一种圆环薄壁型零件，其外圆公差0.06mm，同轴度要求0.1mm，零件最薄处壁厚仅2.25mm，外圆尺寸达500mm，外圆表面上还有多处斜槽，国内常见的加工方法是：数控车床三爪卡盘装夹并进行校正，然后分别精车外圆和内孔；但精车外圆和内孔时，工件因材料内应力变化而容易产生变形，产品的最终尺寸出现不同程度的变化而导致超差，却又无法返修，超差较多的只能直接报废。另外，加工外圆和内孔后，还需要使用加工中心来加工斜槽和侧孔，此时，产品外形已经精加工到位，外圆面不能过度受力，不能使用软爪校正，任何的夹紧力对于薄壁件来说都有可能使其变形。因此，现有的加工方法既对于加工者的操作经验要求很高，同时，加工成品率又较低，导致要么产品产量上不去，要么因关键零件无法加工而不能制造整机部件或成套设备。 1.2 国外的加工方法与不足 国外目前的做法有的是通过提高原材料质量，包括锻造、热处理等性能参数，从而改善材料稳定性，降低加工变形性；或通过增加零件的加工工序，即先保证外圆和内孔的尺寸精度基本到位后，然后加工其他槽、孔等局部结构，最后通过修正表面质量使尺寸和表面质量
第三章材料力学的基本概念 第六节杆件变形的基本形式 有下列说法，________是错误的。 A．杆件的几何特征是长度远大于横截面的尺寸 B．杆件的轴线是各横截面形心的连线 C．杆件的轴线必是直线 D．A+B+C 下列说法________是正确的。 A．与杆件轴线相正交的截面称为横截面 B．对于同一杆件，各横截面的形状必定相同 C．对于同一杆件，各横截面的尺寸必定相同 D．对于同一杆件，各横截面必相互平行 下列说法________是正确的。 A．与杆件轴线相平行的截面称为横截面 B．对于同一杆件，各横截面的形状必定相同 C．对于同一杆件，各横截面的尺寸不一定相同 D．对同一杆件，各横截面必相互平行 不管构件变形怎样复杂，它们常常是由________种基本变形形式所组成。 A．3 B．4 C．5 D．6 不管构件变形怎样复杂，它们常常是轴向拉压、________、扭转和弯曲等基本变形形式所组成。 A．位移 B．错位 C．膨胀 D．剪切 不管构件变形怎样复杂，它们常常是轴向拉压、剪切、________和________等基本变形形式所组成。 A．错位/膨胀 B．膨胀/弯曲 C．弯曲/扭转 D．扭转/位移 在一对大小相等、方向相反的沿杆件轴线的外力作用下使杆件产生伸长变化的变形，称为________。 A．弯曲变形 B．扭转变形
C．轴向拉伸变形 D．剪切变形 在一对大小相等、方向相反的沿杆件轴线的外力作用下使杆件产生缩短变化的变形，称为________。 A．弯曲变形 B．扭转变形 C．轴向压缩变形 D．剪切变形 受拉压变形的杆件，各截面上的内力为________。 A．剪力 B．扭矩 C．弯矩 D．轴力 轴力的单位是________。 A．牛顿 B．牛顿/米 C．牛顿·米 D．牛顿/米2 关于轴力，下列说法中________是正确的。 ①轴力是轴向拉压杆横截面上唯一的内力；②轴力必垂直于杆件的横截面；③非轴向拉压的杆件，横截面上不可能有轴向力；④轴力作用线不一定通过杆件横截面的形心。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 受拉压变形的杆件，各截面上的应力为________。 A．正应力 B．扭应力 C．剪应力 D．弯应力 受拉压变形的杆件，各截面上的内力为________。 A．正应力 B．剪应力 C．拉压应力 D．轴力 受拉压变形的杆件，各截面上的应力为________。
第八章组合变形构件的强度习题 一、填空题 1、两种或两种以上基本变形同时发生在一个杆上的变形,称为（）变形。 二、计算题 1、如图所示的手摇绞车，最大起重量Q=788N，卷筒直径D=36cm,两轴承间的距离l=80cm,轴的许用应力[]σ=80Mpa。试按第三强度理论设计轴的直径d。 2、图示手摇铰车的最大起重量P=1kN，材料为Q235钢，[σ]=80 MPa。试按第三强度理论选择铰车的轴的直径。 3、图示传动轴AB由电动机带动，轴长L=1.2m,在跨中安装一胶带轮，重G=5kN,半径R=0.6m,胶带紧边张力F1=6kN,松边张力F2=3kN。轴直径d=0.1m，材料许用应力[σ]=50MPa。试按第三强度理论校核轴的强度。 ？
4、如图所示，轴上安装有两个轮子，两轮上分别作用有F=3kN及重物Q，该轴处于平衡状态。若[σ]=80MPa。试按第四强度理论选定轴的直径d。 5、图示钢质拐轴，AB轴的长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm，承受集中载荷F 的作用，许用应力[σ]=160Mpa，若AB轴的抗弯截面系数W z=3000mm3，。试利用第三强度理论，按AB轴的强度条件确定此结构的许可载荷F。(注：写出解题过程) 6、如图所示，由电动机带动的轴上，装有一直径D=1m的皮带轮，皮带紧边张力为2F=5KN，松边张力为F=，轮重F P=2KN，已知材料的许用应力[σ]=80Mpa，试按第三强度理论设计轴的直径d。 （ 7、如图所示，有一圆杆AB长为l，横截面直径为d，杆的一端固定，一端自由，在
自由端B处固结一圆轮，轮的半径为R，并于轮缘处作用一集中的切向力P。试按第三强度理论建立该圆杆的强度条件。圆杆材料的许用应力为[σ]。 8、如图所示的手摇绞车，已知轴的直径d=32mm，最大起重量Q=800N，卷筒直径 D=36cm,两轴承间的距离l=80cm,轴的许用应力[]σ=80Mpa。试按第三强度理论校核该轴的强度。 9、图示钢质拐轴，AB轴的长度l AB=150mm, BC轴长度l BC=140mm，承受集中载荷F=的作用，许用应力[σ]=160Mpa，若AB轴的抗弯截面系数W z=3000mm3。试利用第四强度理论，按AB轴的强度条件校核AB轴的强度。 : 10、图示手摇铰车的轴的直径d=30 mm，材料为Q235钢，[σ]=80 MPa。试按第三强度理论求铰车的最大起重量P。
制造业信总化 仿一／瑶簟ＩＣＡＤＩＣＡＭＩＣＡＥＩＣＡＰＰ■■—■■——■——●——■■■■■—■——●——■■■—■■——■● 薄壁零件的加工 李铁钢 （沈阳工程学院机械工程系，沈阳１１０１３６） 摘要：分析了压力圆顶的腹板组件零件特点，制定出可行的工艺方案，提出利用曲面真空铣夹定位进行数控加工的方法，论述了夹具制造和零件ａｎＴ的典型问题，经过生产证明了／ＪＩＴＴ艺方案的正确性。 关键词：曲面薄壁零件：数控加工：曲面真空铣夹 中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００２—２３３３（２００８）１１—０１０８—０３ １工艺方案规划 某型产品零件压力圆顶腹板组件１４８Ａ２２８１一ｌ一７是 一个薄壁曲面型的腹板，如图 ｌ所示，外廓尺寸为１６５０ｍｍｘ １３５０ｍｍ，厚度为０．８ｒａｍ的铝 合金，材料牌号为：２０２４一Ｔ２， 每个零件上面有３００个左右 的４，２．４的装配导孑Ｌ，个别零件有开口。此项零件装配后的压力圆顶要求能够承受一定的压力，不允许漏气。 从总体上来说，此零件为钣金类零件，零件必须先利用蒙皮拉伸机拉伸成型，周边带加工余量，而后铣切周边，钻装配导孔，铣开口。其对外型的加工，有３种工艺方式，（１）由钣金生产部门划零件外缘线，按线铣切周边，此方法缺点是加工精度低，不能保证加工精度要求。（２）各制造一套钻模板，钻模板上制有装配导孔和开口，按钻模板铣外型、钻孔，此方案缺点是需要制造７套钻模，钻模的形状复杂，设计制造周期长，并且外型的制造精度较划线铣切有所提高，但仍然不能满足加工要求。据装配专家言外型处易产生微裂纹，产品在历史上曾经发生过因腹板边缘断裂而发生事故的情况。（３）数控加工外型及导孔和开口，加Ｔ精度高。 分析此类零件的结构特点，为薄壁的钣金拉伸零件，要想数控加工，必须首先解决零件的定位问题。零件平面尺寸大、厚度薄、刚性差，定位装夹困难，采取全型面和２一咖５．２定位孔定位，利用真空夹具吸附配合压板装夹零件，５坐标联动加工数控铣外型和钻孔及铣开口。压力圆顶为一回转型面，由此７项零件组成，利用“成组技术”分析知，零件外廓大小相差不多，零件型面为在一个回转体表面上，可以利用一个真空铣夹制造，外廓按零件的最大外廓设计。零件在ＣＡＴＩＡ软件中按照产品的绝对坐标系建模，可以进行图形变换操作。 ２真空铣夹设计与制造 此零件能否正确进行数控加工，真空铣夹的设计致关重要。以前我们用过真空吸附加工过平板类的零件，对曲面类零件的加工这还是第一次。夹具的设计与工艺方 １０８Ｉ机械工程师２００８年第１１期案是密不可分的，此７项零件共用一套夹具，经过分析１４８Ａ２２８１－７为最大的零件。因夹具复杂，故将夹具也采用ＣＡＴＩＡ进行设计，便于数控制造。为减少坐标变换，夹具坐标系以１４８Ａ２２８１—７的坐标系设计。此组件外廓由４种形式组成，在三维数据中各自以其空间安放位置存放，现将其Ｍｅｒｇｅ到一个模型中，以回转轴为中心，各自定义一个旋转变换，将其旋转到一７的位置，使所有的７项零件紧邻的两侧边缘重合，那么另一侧边缘将有４种不同的形式。为便于零件在夹具上的定位，在此７项零件上制出２一咖５．２的定位孔，此定位孔在一７的零件上给出，铣夹和拉形模及零件上一致，零件拉伸成型后由钣金生产车间制出。零件壁薄，加工外形中外侧部分易上翘和卷起，影响加工，在加工前将７ 项毛料以最大的状态留 余量，四周用压板压紧， 如图２所示，真空独立 吸附，使在外型加工完 毕后，外侧的毛料仍能 够吸附在夹具上。在拉 伸型胎上划有零件的毛 料线，便于钣金生产车 间拉形后切割余量。 各项零件的内部密封区由若干个小的密封区所组成，各密封区应躲避开７项零件的开口及导孔处。为有效吸附，总管路由４条管路组成，分片抽气。为便于对刀找正，设置一对刀块。 真空铣夹制造关键部位采用数控加工，从结构卜看．上表面形状复杂，具有密封槽、定位孔和抽气孔，厚度较厚，不可能采用拉伸成型后加工，必须采用铸造毛坯，先粗加工上下型面，而后 将骨架焊接后，再精加 工曲面定位上表面、密 封槽、定位孑Ｌ和抽气孔 等。粗加工与夹具贴合 的型面时，可以将公差 取大一些，本工装取行 万方数据
如何减少薄壁零件加工变形 作者：夹具侠 金属零件，尤其是薄壁零件在加工过程中由于材质本身的状态及加工过程中热应力等因素的影响，变形是不可避免的，主要原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极易产生变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。 在加工以及加工过程中，选择合适的夹具夹持薄壁零件并且根据零件的加工工艺要求改进夹具结构能够有效改善这一问题。本文将介绍一款薄壁零件夹具以及一位热心用户在设计薄壁零件夹具过程中对夹具改进的分享。夹具侠网站 ▲铝制薄壁类零件 外抱式静压膨胀夹具是一种超高精度夹具，夹持回转精度可以达到≤3μm; 尤其适合于夹持薄壁工件，解决高精度加工中的夹持难题。 一、外抱式静压膨胀夹具结构原理
图1是外抱式静压膨胀夹具的结构示意图。在夹具主体与夹紧孔薄内壁之间有一个环形封闭油腔。当拧紧胀紧螺钉时，油腔内油压升高，使夹紧孔薄内壁承受均匀外压，向中心均匀收缩而抱紧被夹持工件的外圆柱面; 当松开胀紧螺钉时，油腔内油压回落，夹紧孔薄内壁在弹性回复力的作用下回复到原始直径而松开被夹持工件。夹具侠网站 图1 外抱式静压膨胀夹具的结构示意图 二、外抱式静压膨胀夹具应用 在机床上常用卡盘夹持工件外圆，例如在车床、磨床上用卡盘夹持工件。但是当工件是薄壁件或者要求夹持精度≤10μm时，卡盘就难以满足要求，此时静压膨胀夹具就可以显示出它的优越性。 图2是一种用于车床的外抱式静压膨胀夹具，夹具直接与车床主轴连接，被夹持工件是一种薄壁轴套，轴套上的二个外圆柱面是一次装夹加工出来的。 夹持优点： ①在二处外抱夹持外圆柱面，解决了过定位夹持问题； ②夹持力均匀，被夹持工件变形小，适合于薄壁工件的夹持； ③夹具的回转精度高，加工后工件内孔对被夹持外圆的径向跳动≤6μm。
构件的基本变形与强度练习题 构件的基本变形与强度练习题 一.填空题 1. --------------------------------------------------------- 杆件的基本变形有----------------------------- --------------------- 四种。 2.轴向拉伸与压缩的受力特点是： 变形特点是 --------- O 3?杆件所受其他物体的作用力都称为外力。它包括------------- 和 --------------- 杆件内 部由于外力的作用而产生的相互作用力称为
---------- ，在某一范围内随外力的增大而4.单位面积上的内力称为 5?工程中一般把------------- 作为塑性材料的 极限应力，对于脆性材料，则把------------ 作为材料的极限应力。 6. -------------------------------------------- 安全系数反应了-------------------------- 。 7.对于重要的构件和哪些如果破坏会造成重大
事故的构件，应将安全系数取 &当细长杆所受压力达到某个极限时，就会突然 变弯而丧失工作能力，这种现象称为 ------------- ,简称 ----------------- ----------------- , 变形特点是 10?构件发 生剪切变形的同时往往在接触的作用 面之间发生 -------------------------- -------------------- 。变形特点是 12?圆轴扭转时，横截面上只有 --------------- 应力，而没有 ------------- 应力。 13 弯曲变形的受力特点是 ------------------- ,变形特点是 15?根据支 撑方式不同，梁分为 ,三种形式。 9 11 轴扭转的受力特点是