薄壁零件加工精度要求？南京薄壁類零件加（jiā）工哪家企業好（hǎo）？

一：幹貨分享 | 薄壁零件加工精度要求？

如今製造業中難加工材料大量（liàng）應用，其加工性能差（chà）與結構整體化帶來的結構複雜（zá）化和高材料去除率，給薄壁複雜結構件加工帶來了巨大挑戰，對製造裝備、工藝技術等也提出了更高要（yào）求。特別是大型弱剛性（xìng）曲麵結構件、薄壁回轉體類（lèi）零件、薄型多麵體類等零件，在裝（zhuāng）夾技術方麵亟待突破。

薄壁零件加工的柔性（xìng）工（gōng）裝設計

航天類（lèi）的薄壁複雜（zá）結構件具（jù）有弱剛性、形狀結構相（xiàng）似等共性特征，同時型號種類呈現係列化發展特點，如（rú）艙體（tǐ）和端框類，舵麵和翼麵類等，這些零件的定位和夾緊規律性強。薄壁整體結構在切（qiē）削加工中零件剛性隨大量毛坯材料的去除而變化，結構剛（gāng）性低（dī）且複雜，因而客觀上要求加工中工件夾緊力要實（shí）時調整以（yǐ）適（shì）應零件整體動態剛度的變（biàn）化（huà）;需要進（jìn）行多點輔助支撐（chēng），以提高加（jiā）工部位的局部剛度，減少薄壁變形。

帶傳感（gǎn）器的柔性工裝（zhuāng）

綜合（hé）體現機電液一體化技術和多傳感器信息融合技術的柔性工裝是近年來（lái）出現的先進（jìn）裝備技術，柔性工裝的技術特點是定位和（hé）夾緊元件為通（tōng）用元件，可互換性好;定位夾緊位置可（kě）自適應調整;夾緊力大小（xiǎo）、方向和夾緊順序可自動控製;驅（qū）動執行機構為機電液一體化部件;應用位（wèi）移、力和壓電傳感（gǎn）器元件。

柔性工裝技術可以使一套夾具滿足係（xì）列化多種（zhǒng）尺寸規格的零件安裝要求，既具有機械（xiè）式可調（diào）夾具和組合夾具的柔性，又具有特種專用夾（jiá）具的高效性，適用於（yú）數控加工設備，可以使高速（sù）數（shù）控加工機床的性能得到更加充分（fèn）的發揮，大幅度降低輔助（zhù）準備時間。

大型曲麵結構件加工方（fāng）法

大型複雜鋁合金貯箱網格壁板是焊（hàn）接成為貯箱的基礎零件，壁板按結構不同，又可分（fèn）為殼段壁板和筒段壁板，不同型號的殼段壁板或筒段壁板結構又各不相同。根據設計（jì）要求，壁板在保持足夠剛（gāng）度和強度的前提下需盡量輕量化，所以其模型存在獨特的（de）結構特征。

壁板結構（gòu）

壁板製造采用整塊鋁製板材輥（gǔn）彎後進行五軸銑削加（jiā）工，整個加工工藝係統和加工過程具有區（qū）別於其他常規結構件加工的特（tè）點,這些特點主要包括：非規則蜂窩網格結構、凸台和口框等特征交錯、整體相似與局部差異並存（cún）;宏觀大（dà）尺寸與局部變剛性特征相結合;多應力耦合條件下的複雜轉變規律，使得壁板發生宏觀的（de）翹曲變形（xíng）以及不同網格位置的（de）局（jú）部變形加大了不同網格壁厚的不均勻性。

壁板真（zhēn）空吸附裝置

針對貯箱壁板高效高精加工需求，可以真空吸附裝夾（jiá）技術，通（tōng）過真空吸附夾具吸附裝夾零件，使其受到（dào）均勻分布載荷的（de）夾緊（jǐn）力，從而減少零件因夾緊力造成的變形，提高零件的（de）加工精（jīng）度。真空吸（xī）附柔性裝夾裝置（zhì）的（de）主要組成包括（kuò）：壁板內型麵機銑加工大型真（zhēn）空吸（xī）附裝置、外型麵機銑加工大型真空吸附（fù）裝置、真空發（fā）生係統、平台（tái）一體化控製係統。其中，真（zhēn）空吸（xī）附裝置的主要組成包括鑄造形（xíng）胎（tāi）、轉（zhuǎn）臂氣缸和（hé）真空吸盤、閥塊模組、壓力傳感器、真空管路、快（kuài）速接頭、手動截止閥、密封（fēng）條等組成。

真空發生係統（tǒng）的主要功能是提供持續、穩定的氣壓差，確保吸盤能夠牢靠的（de）吸住工件。真空發生係統的組成包括：真空泵、消音器、電磁壓差真空閥、高真空隔膜閥、真空阱（jǐng）、高真空手動蝶閥（fá）、真空表、控（kòng）製係統（tǒng）等，真空發生係統中重要的性能參數（shù）是其所能獲得的極（jí）限真空度和對容器的有效（xiào）抽速（sù）。

薄壁回轉體類零件加工（gōng）

艙體、端框等結構件屬於典型薄壁回轉體類（lèi）零件，這類結構件的數控銑削加工柔（róu）性工裝可用於零件周向孔、槽、口框（kuàng）、型腔的銑削、鑽削與鏜削加工，而（ér）長度方向和直徑方向的夾持範圍均（jun1）可（kě）在一定範圍內調整，工裝係統夾（jiá）緊力範圍也可調，從而適應多品種相似結構產品的裝夾需求，其外圓車削夾具、內腔與（yǔ）端麵（miàn）車削（xuē）夾具均具（jù）備軟爪卡盤裝夾功能，以適應薄壁結（jié）構的（de）小變形裝夾（jiá）需求。

傳統裝夾條件（jiàn）下，薄壁回轉體類零件多采用機械壓板、悶蓋的組合裝夾方式，裝夾時間長，裝（zhuāng）夾可靠（kào）性完全依（yī）靠工人態度和工作規（guī）範性，夾緊力大小（xiǎo）和一致性無法（fǎ）保（bǎo）證。根據薄壁回轉體類（lèi）零件特征設計液壓柔性工裝係統，形成軸（zhóu）向夾緊位置可（kě）調（diào），夾（jiá）緊與浮動（dòng）支撐結合，多點自動定心的（de）柔性夾緊技術，從而滿足不同（tóng）直（zhí）徑和不同長度（dù）的回轉體類零件夾緊需求。

薄（báo）壁回轉零件銑削加工柔性工裝

多類型號的艙體、端框等薄壁回轉體類結構件均（jun1）可采用同一（yī）套夾具（jù）裝夾，柔性夾具的軸向行程徑向行程均（jun1）可以調整，軸向夾緊位置可以隨艙體（tǐ）外形加工（gōng）的位置而改變（biàn），解決加工幹涉問題。通過液壓站（zhàn）控製係統壓力和夾（jiá）緊力大小，采用有限元仿（fǎng）真分析不同夾（jiá）緊力條件下（xià），零件裝夾變形情況，從而確定最優夾緊（jǐn）力。夾（jiá）具底部采用360度轉台，能夠實現艙體等回轉體類結構件不同位置的旋（xuán）轉和加（jiā）工。

薄壁件外圓夾持示意

在艙體類零件的外圓與內腔加工中，六爪或八爪卡（kǎ）盤特別設（shè）計適於薄壁件和易變形工件的（de）多點夾（jiá）持。多爪卡盤（pán）基爪兩兩相連可浮動向心夾緊，這樣使多個夾緊點的力方向皆指向中心（xīn），保證工件（jiàn）不易（yì）變形。同時，此種設計使得在卡盤上直接使用傳統卡爪成為可能，並兼具離心力補償。

薄型多（duō）麵體類零件加工

薄型多麵體類零件一般有較高的空氣動力學要求，因此結構（gòu）設計複雜，表麵加工（gōng）質量要求較高。這類結構件以多斜麵為主，結構複雜，刃口部位局部最薄壁厚不足0.5mm，零件材（cái）料去（qù）除率達70%以上，典型零件對象包（bāo）括舵麵、翼麵、罩板等。

傳統裝夾模式下（xià），針對薄型（xíng）多麵（miàn）體類零件舵采用機械壓（yā）板夾緊，裝夾時間長，裝夾可靠性完全依靠工人經驗和工作規範性，夾緊力大（dà）小和一致性無法保（bǎo）證（zhèng）。根據薄型多麵體類零件特征設（shè）計液壓（yā）柔性工裝係統，通過合理分布夾緊點，結合自動壓緊和壓緊力控製，形（xíng）成適用於多種型（xíng）號舵麵、翼麵類零件的柔性工裝係統。

舵翼類在加工（gōng）過程中需要進行兩（liǎng）麵加工，因此需要（yào）設計兩套柔性工裝係統來分別完成正麵和（hé）反麵的加工，結構示（shì）意圖（tú）如圖（tú）5所（suǒ）示（shì）。以翼麵零件為翼麵零件毛坯正（zhèng）麵夾緊（jǐn）采（cǎi）用六個液壓轉角下壓油（yóu）缸完成六個位置壓緊，毛坯放置底座采用（yòng）挖（wā）空設計（jì），防止在零件加工（gōng）時底座幹涉。通過液壓站控製係統壓力（lì）控（kòng）製六個夾（jiá）緊點夾緊力大小，采用有（yǒu）限元仿真分析不同夾緊力條件下，零件裝夾變形情況，確定最優夾緊力。

在完成正麵加工後，利用正（zhèng）麵夾緊工藝搭子，反麵夾緊采用六個液壓轉角（jiǎo）下壓油缸完成與正麵相同的六個（gè）位置壓緊（jǐn），毛坯放置底座采用挖空（kōng）設計，防止在零件加工時底座幹涉。

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薄壁筒類零件的加工方法：

薄壁件目前一般采（cǎi）用數控車削的方式進行加工，為此要（yào）對工件的（de）裝夾、刀具幾何參數、程序的編製等方麵（miàn）進行試驗，從而有效地克服了薄壁零件加工過程中出現的變形，保證加工精度。影響薄壁零件加工精度的（de）因（yīn）素（sù）有很多，但歸納（nà）直來主要有以下三個方麵：

(1)受力變形
因工件壁（bì）薄剛（gāng）性很差，車削是裝夾（jiá）不當在夾緊力的作用下容易產生變（biàn）形，從而因為（wéi）切削力及重力（lì）影響使工件發生彎曲變形從而影響工件的尺寸精度和形（xíng）狀精度。

(2)受熱變形
因工件較薄散熱性能較差，在切削熱的作（zuò）用下會引起工件熱變形或膨脹，使工件（jiàn）尺寸難於（yú）控製。

(3)刀具磨損
由於薄壁工件較長一次（cì）走刀時間很（hěn）長因此在切削過程中受振使刀具磨損較大從而影響工件的尺寸（cùn）精度。

（4）跟刀（dāo）架及中心架的使用
車超薄壁件時由（yóu）於使用跟刀架，若支承工件的兩個支（zhī）承塊對零件壓力不適當，會影響加工精度。若壓力（lì）過小或不接觸，就（jiù）不起作（zuò）用（yòng），不能提高零件（jiàn）的剛度：若壓力過大（dà），零（líng）件被壓向車刀，切削深（shēn）度增加，車出的（de）直徑就（jiù）小，當跟刀架繼續移動後，支承塊支承在（zài）小直徑外圓處，支承塊（kuài）與（yǔ）工件脫離，切削力使工件向外讓開，切削深度（dù）減小，車出（chū）的直徑（jìng）變大，以後跟刀架又跟到（dào）大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣連續有規律的變（biàn）化，就會把細長（zhǎng）的工件車成“竹（zhú）節”形。造成機床、工件、刀具工藝係統的剛性不良給切削加工帶來困難，不易獲得良好的表麵粗糙度和幾（jǐ）何精度。

（5）同軸度難（nán）保（bǎo）證
工件內孔（kǒng）由深孔完成後，再精車外圓，深孔加工中難免有橢圓、錐度以及跳動等因素，影響外圓同軸度和跳動。

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薄壁零件加工（gōng）工藝實例（lì）講解

為解決鋁合金薄（báo）壁零件在機械加工中由於變形影響零（líng）件（jiàn）的尺寸、形（xíng）位公差的問題，以高速、低進刀、低切深的加（jiā）工方法，通過一次裝夾完成（chéng）零件全部關聯尺（chǐ）寸的（de）加工，從而降低零件在加工過程中由切削力過大而引起的變形，避免（miǎn）加工（gōng）基準與設計基準（zhǔn）不能重合產（chǎn）生（shēng）的誤差（chà），提高零件的尺寸精度和形位精度。

1. 問題的提（tí）出

在零件的機械加工過程中，常常會由於內應力而產生變形，尤其是有（yǒu）色輕金屬如鋁、鎂合金的加工。內應力引起的（de）翹曲、側彎和扭曲等（děng）形式的變（biàn）形頻繁出現，會嚴重影響零件的加工質量（liàng）及加工效率，特別是對於薄壁（bì）、薄板類零件表（biǎo）現得尤為（wéi）突出。如何最大限度地減少或消除零件的變形，保證產品質（zhì）量及生產效率，多年來一直是我們研究的課題。

2. 原因分析

為提高鋁合金的（de）加工和使用性能，在加工前需要通過熱處理（淬火處理+時效處理）的途徑提高強度。材料（liào）在（zài）淬火過程中產生很大的內應力，時效過程不能完全釋放淬火過程中產生的內應力，在後續的機械加工過程中，新（xīn）的切削應力產生，隨著材料的不斷去（qù）除，內應力的平衡狀態被打（dǎ）破，內應力重新（xīn）分布（bù），直至達到（dào）新平衡過程而（ér）產（chǎn）生變形，使零件失去應有的加（jiā）工精（jīng）度。而且當零件表麵的應力超過材（cái）料的強度極限（xiàn）時，還會產生裂紋。

3. 解決辦法

針對以上原因，對於鋁合金薄壁（bì）、薄板類零件采用“套材”法進行加工。“套材”法就（jiù）是一次裝（zhuāng）夾（jiá）完成所有尺寸加工後（hòu），再將零件從毛坯中掏出的加工方法。套（tào）材過程包括銑上麵→粗（cū）銑內腔→粗銑外形→精銑外形→精銑內腔（qiāng）→精（jīng）銑底麵→點（鑽）孔→切斷等工藝。由於整（zhěng）個過程是（shì）在一次裝夾中完成的，在切斷之前，由（yóu）於零件與毛坯材料（liào）底麵連接，所（suǒ）以（yǐ）內應力的（de）產（chǎn）生不會造成零件有較大變形，在整個過程中零件尺寸穩定。在切斷時，需要讓毛坯材料與零件材料（liào）在底麵有0.1mm粘連，以保（bǎo）證在整個“套材”過程中零件有足夠的強度抵抗加工過程中產生的切（qiē）削應力。

將（jiāng）零件從毛坯中（zhōng）切下後，零件（jiàn）雖由於應力釋放而發生變形，但是零件上各相對（duì）尺寸不會改變，隻需（xū）要增加校正工序校平（píng）底麵所有尺寸、形狀均可恢複正確。

4. 應用（yòng）實例

如（rú）圖1所示為（wéi）鋁合金薄板零件，我們應用“套材”法進行加工，方法如下：

（1）工藝過程製定：由於零件最終厚度為2mm，在下料機加工過程中容易產生應力，發生變（biàn）形，根據其結構特點，具體加（jiā）工工（gōng）藝流程為下料→時效→銑基準→磨（mó）基準→去毛（máo）刺→銑外形（“套材”法加工）→去毛刺（cì）→校（xiào）正→檢驗→入庫。通過時（shí）效工序消（xiāo）除下（xià）料過程中產生的應力；通過銑基準、磨基準工序，保證基準平麵與夾具定位麵完全接觸，定位（wèi）準確可靠，從而保證銑外形工序中厚度方向的所有尺寸。由於這兩道工序屬於見光加工，所以在此過程中產生的微小應力引（yǐn）起零件（jiàn）的變形量不會影響加工尺寸；通過銑外（wài）形（“套材”加工）完成零件所有尺寸加工；通過去毛刺工序去除加工過程中產生的各種毛刺、飛（fēi）邊，保證後續加工定位精準；通過（guò）校正工序校正由於（yú）大餘量加工後零件產生的變形；檢驗工序（xù）檢驗零件所有尺寸與圖樣要（yào）求的符合性；最後入庫提交。

（2）毛坯尺寸確定：毛坯長（zhǎng）度（dù）

式中（zhōng），H毛坯為（wéi）毛坯厚度；H零件為零（líng）件總（zǒng）厚度。

（3）裝夾（jiá）方式確定：由（yóu）於零件外形（xíng）尺寸（cùn）較小（xiǎo），采用組合夾（jiá）具，以底麵（miàn）定位，壓住（zhù）零件邊沿即可（見圖2）。壓板必須均勻分散在毛坯的（de）周邊，保證整個加工過程中零件底麵與夾具緊密貼合。壓緊位置必須在刀（dāo）路邊界之外，避免在加工過程中銑刀壓板。

1.零件輪廓 2.刀具（jù） 3.毛坯邊界（jiè）4.刀路邊界 5.壓（yā）板

（4）“套材”過程實施：

①刀具的選用。為在套材過程中減少零件（jiàn）變形量，在保證加工效率的（de）前提下（xià），盡量選用直徑小的刀具。刀具越小，加工過程中的切削（xuē）力就越小，產（chǎn）生的應力也越小。本零件加工選用φ 6mm立銑刀。②切削用量的確定。為減少切削力，按高（gāo）轉速（sù）、高進給和小切（qiē）深的原（yuán）則選用切削用量。根據加工（gōng）現場機床的剛性和（hé）最高工作轉速，選擇（zé）轉（zhuǎn）速S=4 000r/min，進給速度F=1 000mm/min，徑（jìng）向切（qiē）深（shēn）= 50%D刀具，軸向切深0.2mm。

③程（chéng）序（xù）的編製。銑外形在銑加工中心（xīn）上進行，利用編程軟件按照零件圖樣建立數字模型後按“套材”法包含過程（chéng）中的刀路順序編製數控程序，編程過程中按前述選擇（zé）刀具和切削用量（見圖3）。

（5）實施效果：通過實際（jì）加工驗證，校正後的零件所有（yǒu）尺寸（cùn）均滿足圖樣要求。銑外形工序實際加工時間為33min，滿足批生產（chǎn）要（yào）求（qiú）。

5. 結語

“套（tào）材”法目前已經在我廠鋁合金結構件批（pī）生產加（jiā）工中廣泛應用。不僅提高了加工效率和產品（pǐn）質（zhì）量，而且因為是一次裝夾完成所有尺寸加工，從而避免了設計（jì）基準和工（gōng）藝基準（zhǔn）不重合而引起的誤差，避免因（yīn）尺寸鏈換算而壓縮公差，簡化了工藝（yì）規程製定過程和（hé）零件的加（jiā）工過程。

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