大型薄壁零件防变形加工工艺

薄壁零件的机械加工工艺分析1. 引言1.1 背景介绍薄壁零件是指壁厚较薄，形状复杂的零件，通常用于汽车、航空航天、电子等领域。

随着现代工业的发展，对薄壁零件的需求越来越大，但是薄壁零件的加工过程中容易产生变形、残余应力等问题，给加工工艺提出了更高的要求。

薄壁零件的加工难度主要体现在以下几个方面：一是薄壁零件在加工过程中容易变形，特别是在切削加工过程中会出现振动、共振等问题；二是薄壁零件在加工过程中很容易产生残余应力，影响零件的精度和稳定性；三是薄壁零件通常要求加工精度高，加工表面要求光洁度要求高。

对薄壁零件的机械加工工艺进行深入研究和分析，对提高零件加工质量和效率具有重要意义。

本文将通过对薄壁零件的加工特点、机械加工方法、加工工艺优化、加工设备选择和注意事项等方面进行分析，希望能为薄壁零件的加工提供一些参考和帮助。

1.2 研究目的薄壁零件的机械加工工艺分析本文旨在探讨薄壁零件的机械加工工艺，通过对薄壁零件加工特点、机械加工方法、加工工艺优化、加工设备选择以及加工注意事项等方面进行深入分析，以期为相关行业提供一定的参考和指导。

薄壁零件因其结构特殊、加工难度大、容易变形等特点，在实际生产中存在一定的挑战。

通过对薄壁零件的机械加工工艺进行研究分析，可以帮助企业更加有效地解决加工过程中所面临的问题，提高生产效率、降低生产成本，提升产品质量和市场竞争力。

研究目的的关键在于深入了解薄壁零件的加工特点和加工工艺，找出存在的问题并提出解决方案，为制造工程技术人员提供可行的指导意见和建议。

通过本文的研究，希望能够为薄壁零件的机械加工工艺提供更加系统和全面的分析，为相关领域的技术人员提供参考和借鉴，推动薄壁零件的机械加工技术不断创新和提升。

1.3 研究意义薄壁零件在机械加工领域中起着重要的作用，其加工工艺的优化对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。

由于薄壁零件的特殊性，其加工过程中容易出现变形、裂纹等问题，因此需要对其加工进行深入研究和优化。

薄壁零件的加工特点及工艺分析机械加工肯定少不了薄壁零件的加工，而这类零件加工更需要仔细认真，所以了解其加工特点及工艺很有必要。

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薄壁零件的加工特点1)易受力变形：因工件壁薄，在夹紧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;(2)易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制;(3)易振动变形：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。

薄壁零件的加工工艺薄壁零件加工精度的容易受到多方面因素的影响，归纳起来主要有以下三方面：(1)受力变形;(2)受热变形;(3)振动变形。

如果采用传统的数控加工工艺，很难加工出符合精度要求的薄壁零件，甚至使薄壁产生破裂。

主要原因如下：(1)在粗加工时，切削量较大，在切削力、夹紧力、残余应力和切削热的作用下，会使薄壁产生一定程度的变形。

(2)半精加工和精加工时，随着材料的去除，工件的刚度已降至非常低，薄壁部分的变形会进一步加剧。

因此，根据薄壁零件的结构特点和加工精度要求，对于薄壁零件，应尽可能选择高速切削技术来加工。

采用高速切削技术，可有效地降低切削力和切削热，消除工件的残余应力，以提高薄壁零件的尺寸稳定性，同时要兼顾加工效率。

除采用高速切削技术外，薄壁零件的加工，还要合理安排加工顺序，尽可能保证内外轮廓线依次交叉切削加工。

以进一步消除工件变形带来的尺寸误差。

薄壁零件的加工举例1、工序的划分本任务划分为两道工序，共分(1)工序一：薄壁加工;(2)工序二：铣凸台和椭圆槽。

(3)工序三：孔加工。

其中工序一是难点。

划分2个工步，具体加工顺序如下：(1)选择φ10 mm双刃键槽铣刀粗加工薄壁内外轮廓线，刀补值选8.3mm，留出半精加工余量，深度方向分层切削，留0.2mm余量;(2)换φ10 mm 四刃立铣刀，采用高速切削技术半精加工薄壁内外轮廓线，刀补值选8.1 mm，深度方向分别留0.1mm余量;(3)用φ10 mm四刃立铣刀，采用高速切削技术，精加工薄壁两条轮廓线，并根据实际测量尺寸控制零件加工精度。

防止套类零件变形的工艺措施
套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力．切削力和热变形的影响而引起变形。

为防止变形常采取—些工艺措施：
一：将粗、精加工分开进行
为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。

二：减少夹紧力的影响
在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响：
①采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。

如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。

也可采用增大接触面积的特殊卡爪。

以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。

②夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。

③改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。

④在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。

三：减小切削力对变形的影响
①增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。

②将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。

③内外圆表面同时加工，使切削力抵销。

四：热处理放在粗加工和精加工之间这样安排可减少热处理变形的影响。

套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。

华能金日科技机加工工艺讲解。

大型薄壁件防变形，有这3点措施加工薄壁零件的主要问题是加工中出现材料变形的现象，如果产生了塑性变形，将无法对材料进行进一步的加工。

下面将对大型薄壁件的防变形工艺予以详细分析并提出应对措施。

图1 方料加工外形和钻定位孔示意图改进前的加工工艺以外形尺寸为2200mm×1650mm×70mm、壁厚度为2-0.1mm的大型薄壁零件为例进行说明。

外形特点为“开”字形，具体加工步骤见图1~图4。

图2 翻转反面粗加工内型腔示意图改进工装夹具防变形措施措施一：设计正反两面加工的真空夹具，为使真空夹具正反两面与粗加工面的各型腔平面尺寸相吻合且配合准确，在CATIA的加工模块中将仿真后剩余的毛料零件的立体数模存成cgr的格式文件，再用装配模块导入工装设计模块中，进行分析比较，用以检验正反两面真空夹具与零件的配合吻合情况。

图3 零件正面精加工示意图图4 零件反面精加工示意图措施二：在正面精加工夹具中设计的3个定位孔凸台，定位孔为φ12H7，一个定位孔在“开”字形中间，另两个孔位置在“开”字形的延长部分，这样设计定位孔成等边三角形，三点定位稳固。

图5 零件正面、反面立体图在反面的真空夹具上设计3个定位孔，为φ20H7。

正反两面的定位坐标系都设置在两孔中心连线位置，目的是为了加工时找正定位容易，而且不容易产生偏置的定位差异，零件出现变形情况，调整定位方便，同时也调整零件在φ12和φ20定位孔之间的微量变形。

措施三：在夹具与零件外形接触部分设计深10mm、宽30mm的沟槽，以利于在采用随型摆加工零件外形时，刀具能伸向零件的底部，彻底达到切干净曲面外型面尺寸的加工要求。

图6 零件左侧面经过试验，工装基准平面度要达到0.02mm的精度要求，由于零件超大，通气孔需设计成φ14的孔。

密封槽设计成深5.5mm、宽6mm的半圆形槽体，且要达到密封要求。

图7 正反面加工效果切削工艺：高速切削选用HSK热缩式刀柄，刀柄安装好后要做动平衡测试。

超薄壁、大尺寸零件变形控制方法发布时间：2021-12-31T01:35:35.995Z 来源：《科学与技术》2021年第22期作者：郭勇良李兵宋燕林许军锋任勇钢[导读] 零件大部分厚度仅为2mm,大端直径达到了590mm，零件的材料为Q345A锻件，材料性能偏软，郭勇良李兵宋燕林许军锋任勇钢山西航天清华装备有限责任公司内容提要：零件大部分厚度仅为2mm,大端直径达到了590mm，零件的材料为Q345A锻件，材料性能偏软，尺寸及形位公差难控制，且极易变形。

通过不断试验，使该零件能够顺利进行加工。

关键词：超薄壁变形工装刚性差1、引言：薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工过程中极易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。

本文从加工工艺、设计一系列防变形工装、刀具加工轨迹优化等方面入手，有效克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度，且加工质量稳定。

2、论述：2.1、典型案例：某超薄壁、大尺寸零件如下图所示。

材料Q345A锻件，零件大部分厚度仅为2mm,大端直径达到了590mm，要求表面粗糙度全部为Ra1.6mm。

`2.2、加工该零件存在的问题： 1）、零件的材料为Q345A锻件，材料性能偏软，尺寸及形位公差难控制，且极易夹伤工件； 2）、材料去除率在80%以上，加工应力难以控制,变形量大； 3）、加工M320X4内螺纹时由于零件刚性差，按照常规加工方法，螺纹会发生严重“打花”现象； 4）、用常规外切刀加工Φ551.5X25外槽时，零件变形严重；5)、零件受夹紧力的影响变形严重，装夹找正难度大；3、改进后技术思路：3.1 工艺路线改进：增加时效处理，以减少内应力。

具体加工路线为：粗加工—半精车内外圆—第一次时效—第二次半精车内外圆—第二次时效—第一次精修基准带—精车左端内螺纹—第二次精修基准带—精车右端内孔—精车外圆。

3.2 机床的选择：选用前置平床身数控车床，使用胶木中心架。

0引言薄壁零件在设备中的应用都是在核心部位，其质量以及性能的会关系到设备的应用效果。

再加上薄壁零件在加工制作的过程中需要对其外壁进行不断的打磨，以使其达到薄壁的要求，但这就导致了资源的浪费，这与我们现代社会提倡的“绿色生产”相违背。

为了相应这一号召，就必须对生产的工艺以及过程进行分析，探究新的技术，实现薄壁零件的最优生产。

1薄壁零件的介绍薄壁零件顾名思义就是零件的壁厚较薄，一般为轮廓尺寸的二十分之一。

最重要的是其有强度高、承载性强等优点，受到了很多行业的追捧。

在航天产品以及汽车制造工业中，其具体的特点有以下几点，一是结构复杂，在很多的大型产品中应用，为了减轻产品整体的重量，会增加很多的复杂设计，因此故意忽略了装夹定位，导致零件结构复杂。

二是壁薄，尤其是对于一些精密产品来说，需要零件的壁更薄，并且不适合集中粗放生产，这就相应的增加了零件的生产时间，进而使得提高了制造成本。

三是精准度高，薄壁零件要适应设备的制造的需求，就必须提高自身的精确度，为此从毛坯加工到成品需要多道工序，而且在加工的过程中极易出现变形的情况，甚至会导致零件报废。

这增加了制造企业的经济负担，延误了买家的使用也对零件生产企业的形象造成了破坏。

四是制作材料多，为了使用不同产品生产的需求，薄壁零件在加工的过程中会应用到多种材料，例如塑料、钛合金等等，不同的原材料对工业的需求也有差别。

2薄壁零件的加工变形原因2.1残余应力因素薄壁零件中的残余应力是有两个方面组成的，一部分是毛坯残余应力，另一部分是加工过程中的残余应力。

例如在钛合金加工的过程中需要加热使得材料软化，导致了残余应力的产生，应力的释放会造成零件的变形，进而影响零件的质量。

2.2工件装夹因素为了应对加工的过程中零件出现的位移现象，技术人员会利用工件装夹对零件进行固定。

但是工件装夹产生的力也会对零件生产的精准度造成一定的影响。

因此，技术人员在设定工件装夹是要将其松紧调整到最优的模式。

减少薄壁零件产生变形的主要措施薄壁零件在现代制造中可是常客，但说到它们的变形问题，那可真是让人头疼得像一颗老鼠在心里跑。

今天就聊聊，怎么才能有效减少这些变形，让咱的薄壁零件在工厂里乖乖待着，不再像个调皮的小孩。

1. 材料选择很重要1.1 材料性质说到材料，真是不能掉以轻心。

薄壁零件的材料就像是打比赛的运动员，得选对了，才能发挥出最佳状态。

通常，咱们得选那些强度高、韧性好的材料，比如某些铝合金或者高强度钢。

这样一来，就能减少在加工和使用过程中出现的变形情况。

毕竟，强者自有强者的道理嘛。

1.2 材料处理除了选择好材料，后续的处理工艺也不能马虎。

热处理、冷加工这些小细节，都是决定材料最终性能的大功臣。

比如，适当的热处理可以让材料内部的晶体结构更加稳定，变形的几率自然就降低了。

就像咱们吃饭一样，讲究的不是光有好菜，还得看怎么烹饪，才能把味道调到最佳。

2. 设计阶段得用心2.1 设计优化设计环节可是重中之重，咱们可不能草草了事。

薄壁零件的结构设计得合理，才能避免后续的变形问题。

要尽量让受力均匀，避免局部应力集中。

要是设计得不够合理，变形就跟过年一样，年年有余，没完没了。

2.2 加工余量加工余量也得考虑清楚，太少了会让零件受力不均，太多了又浪费材料。

就像做菜，要有点盐，但不能放太多，否则味道就变了。

我们可以在设计时就合理规划一下加工余量，这样才能做到既经济又实用。

3. 加工过程的细节把控3.1 加工工艺咱们进入加工环节，得注意工艺参数的设置。

比如，刀具的选择、切削速度、进给率等，这些都是影响零件加工质量的重要因素。

选择合适的切削工具，不仅可以提高加工效率，还能有效减少变形。

就像选对了鞋子，走路也能轻松许多。

3.2 夹具的使用夹具的使用更是不能忽视！好的夹具能牢牢把住零件，让它在加工过程中不乱跑。

就像是给小孩系好安全带，才能确保他乖乖待在座位上。

如果夹具设计得不合理，零件就容易在加工中发生变形，最后吃亏的可是咱自己。

薄壁零件车削加工中热变形分析及对策
针对薄壁零件的车削加工，在加工过程中容易出现热变形问题，如何有效地解决这个问题，提高加工质量和效率，是实现高质量、高效率加工的关键。

薄壁零件的车削加工中，由于工件的壁厚薄，热量传递快，容易引起热变形。

当切削力较大时，刀具与工件之间摩擦产生的热量不易迅速散发，导致工件局部的温度升高，从而引发热变形。

针对这一问题，可以从以下几个方面来控制热变形：
1. 合理选择切削条件。

合理选择切削速度、切削深度和进给量等切削条件，可以有效降低切削力和产生热量，减少热变形的发生。

2. 提高冷却液的使用效率。

在加工过程中，应充分利用冷却液的冷却作用，控制工件表面的温度升高，防止热变形。

3. 选用高质量的刀具。

优质的刀具能有效提高切削效率和加工精度，并能减少热变形的发生。

4. 控制刀具磨损。

刀具磨损严重会使切削力增大，产生较多的热量，加重热变形的程度，因此应及时更换刀具。

5. 采用特殊的加工方法。

对于一些较脆弱的薄壁零件，可以采用轻载切削、慢速进给和少量切削的特殊加工方法，使切削热量降到最低，从而减少热变形。

综上所述，针对薄壁零件车削加工中热变形的问题，应从多个方面综合考虑，合理的加工方法和工具、严密的操作规范、优质的冷却系统以及科学合理的加工工艺都是解决问题的有效途径，能够有效地提高薄壁零件车削加工效率和质量。

薄壁零件的机械加工工艺分析薄壁零件是指在工程结构中壁厚很薄的零件，其壁厚一般小于3mm。

薄壁零件因其壁厚薄，加工难度大，所以在工艺上有着独特的要求。

本文将对薄壁零件的机械加工工艺进行分析，希望能够为相关行业提供参考。

一、薄壁零件的特点1. 壁厚薄：薄壁零件的壁厚一般小于3mm，有的甚至只有几毫米，这就要求在加工过程中必须考虑到其薄壁的性质，避免因加工引起的变形和破裂。

2. 结构复杂：由于薄壁零件在工程结构中常常承担比较复杂的功能，因此结构也相对复杂，这就对加工工艺提出了更高的要求。

3. 材质优质：为了保证薄壁零件的承载能力和使用寿命，通常采用高强度、优质的金属材料进行加工，如不锈钢、铝合金等。

4. 精度要求高：薄壁零件通常用于精密仪器、汽车零部件等领域，对其加工精度要求也很高，所以加工工艺更要精益求精。

二、薄壁零件的机械加工工艺1. 工艺规划：在进行薄壁零件的机械加工之前，必须进行详细的工艺规划和制定加工工艺流程。

根据零件的结构特点和加工要求，合理确定加工顺序、刀具选择、切削参数等，确保在加工过程中能够保持零件的尺寸、形状和表面质量。

2. 材料选择：针对不同的薄壁零件，需选择合适的材料进行加工。

常用的材料有铝合金、不锈钢、镁合金等，其机械性能和切削性能各不相同，需要根据实际情况进行选择。

3. 加工工艺控制：在进行薄壁零件的机械加工过程中，必须严格控制加工工艺。

尤其是在切削过程中要注重刀具的刀具形状和刃口状态、切削速度、进给量和切削深度等参数的合理选择和控制，避免因切削引起的变形和表面质量问题。

4. 刀具选择：薄壁零件的机械加工过程中，需要选择合适的刀具进行加工。

通常情况下，采用高硬度、高强度的硬质合金刀具或刻线刀具，以保证加工效率和加工质量。

5. 夹紧与支撑：薄壁零件在加工过程中要进行合理的夹紧和支撑，避免因切削引起的振动和变形问题，提高加工稳定性和精度。

6. 加工检测：在薄壁零件的机械加工过程中，需要进行合理的加工检测工序。