薄壁零件加工精度要求？南京薄壁類零件加工哪家企業好？

一：幹（gàn）貨分享 | 薄（báo）壁零件加工精度要（yào）求？

如今製造業中難加工材料大量應用，其（qí）加工性能（néng）差與結構整體化帶（dài）來的結構複雜化和高材料去除率，給薄壁複雜（zá）結構件加工帶來了巨大挑戰，對製造裝備、工藝技術（shù）等也提出了更高要求。特別是大（dà）型弱剛性曲麵結構件、薄壁回轉（zhuǎn）體類零（líng）件、薄型多麵體類等零（líng）件，在裝夾技術方（fāng）麵亟待突破（pò）。

薄壁零件（jiàn）加工的柔（róu）性工裝設計

航天類的薄壁複雜結構件具（jù）有弱剛（gāng）性、形（xíng）狀結構相似等共性特征，同時型號種（zhǒng）類呈現係列化（huà）發展特點，如艙體和端框類，舵麵（miàn）和翼麵（miàn）類等（děng），這些零（líng）件的定位和夾緊（jǐn）規律性強。薄壁整體結構在切削加工中零件剛性隨大量毛坯材料的去除而變（biàn）化，結構剛性低且複雜，因而客觀上要求加工中工件夾緊力要實時調整以（yǐ）適應零件整體動態剛度的變化;需要進（jìn）行多點輔（fǔ）助支撐，以提高加工部位的局（jú）部剛（gāng）度，減少薄壁變形。

帶傳感器的柔性工裝

綜合體現機電液一體化技術和多傳感器信息（xī）融合技術（shù）的（de）柔性工裝是近年來出現的先進裝備技術，柔性工裝的技術特點是定位和夾（jiá）緊元件為通用元件（jiàn），可互換性好;定位夾緊（jǐn）位置可自適應調整;夾（jiá）緊（jǐn）力大小、方向和夾緊順序可自動控製;驅動執行（háng）機構為機電液一體化部（bù）件;應用位移、力和壓電傳感器元件。

柔性工裝技術可以使一套夾具滿（mǎn）足係列化多種尺寸規格（gé）的零件安裝要求，既具有機械式可調夾具和組（zǔ）合夾具（jù）的柔（róu）性，又具有特（tè）種專（zhuān）用夾具的高效性（xìng），適用於數控加工設備，可以使高速（sù）數控加工機床的性能得到更加充分的（de）發揮，大幅度降（jiàng）低輔助準備時間。

大型（xíng）曲（qǔ）麵結構件加工方法

大型複雜鋁合金貯箱網格壁（bì）板是焊接成為貯箱的基（jī）礎零件，壁（bì）板按（àn）結（jié）構不（bú）同，又可分為殼段壁板和筒段壁板，不同型號的殼段壁（bì）板或筒段壁板（bǎn）結構又各（gè）不相同。根據設（shè）計要求，壁板（bǎn）在保持（chí）足夠剛度和強度的前提下需盡量輕量（liàng）化，所以其模型存在獨特的結構特征。

壁板結構

壁板製造采用整塊鋁製板材（cái）輥彎後進行五軸（zhóu）銑削加工，整個（gè）加工工藝係統和加工過程具有（yǒu）區別於其他常規結構件加工的特點,這些特（tè）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（tǐ）相似與局部（bù）差異並存;宏觀大尺寸與局部變剛性特（tè）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翹曲變形（xíng）以及不同網格位置的局部變形加（jiā）大了不同網格壁厚（hòu）的不均勻性（xìng）。

壁板真空（kōng）吸附（fù）裝置

針對貯箱壁（bì）板高效高精加（jiā）工需求，可以（yǐ）真（zhēn）空吸附裝夾技術，通過真空吸附夾具吸附裝夾零件，使其受到均勻分布載荷的夾緊力，從而（ér）減少零件因夾緊力造成的變形，提高零件（jiàn）的加工精度。真空吸附柔性裝夾裝置的主要組成包括：壁板內（nèi）型（xíng）麵機銑加（jiā）工大（dà）型真空（kōng）吸附（fù）裝置、外型麵機銑加工（gōng）大（dà）型真空吸附裝置、真空發（fā）生係統、平台一體化控製係（xì）統。其中（zhōng），真空吸附裝置的主（zhǔ）要（yào）組成包括鑄造形胎、轉臂氣缸和真空吸盤、閥塊模組、壓力傳感器、真空管路（lù）、快速接頭、手動截止閥、密封條等組成。

真（zhēn）空發生（shēng）係統（tǒng）的主要功能（néng）是提供（gòng）持續、穩定的氣壓差，確保吸盤能夠牢靠的吸住工件。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（kōng）阱、高真空手動蝶閥、真空表、控製係統等，真空發生係統中（zhōng）重要的性能參數是其所能獲得（dé）的極（jí）限真空度和對容器的有效抽速。

薄壁回轉（zhuǎn）體類零件加工

艙體、端（duān）框等結構件（jiàn）屬於典型薄壁回轉體（tǐ）類零件，這類結構件的數控銑（xǐ）削加工柔（róu）性（xìng）工裝可用於（yú）零件周向孔、槽、口框、型腔的銑削、鑽（zuàn）削與（yǔ）鏜削加工，而長度方向和直徑方向的夾持範（fàn）圍均可在一定範圍內調整，工裝係統夾緊力範圍也可調，從（cóng）而適應多品種相似結構產品的裝夾需求，其外圓車削夾具、內腔與端麵車削夾具均（jun1）具備軟爪卡盤裝夾功能，以適應薄壁結（jié）構的小變形裝（zhuāng）夾需（xū）求。

傳統裝夾條件下，薄壁回轉體類（lèi）零件多（duō）采用（yòng）機械壓板、悶（mèn）蓋的組合裝夾方式，裝夾時間長（zhǎng），裝（zhuāng）夾可靠性（xìng）完全依靠工人（rén）態度和工作規範性（xìng），夾緊力大小和一致性無（wú）法保證。根據薄壁回轉體類（lèi）零件（jiàn）特征設計液壓柔性工裝係（xì）統，形成軸向夾緊位置可調，夾緊與浮動支撐結合，多點自動定心（xīn）的柔性夾緊技術，從而滿足不同直徑和不同長度的回轉體類零件夾緊需求。

薄壁回轉零件銑削加工柔性工裝

多類（lèi）型號的艙體、端框等薄壁（bì）回轉體類結構件均可采用同一套（tào）夾具裝夾，柔性（xìng）夾具的軸向行程徑向行程均可以調整，軸向夾緊位置可以隨艙體外形加工的位置而改變，解決加工幹（gàn）涉問題。通過液壓（yā）站控製係統壓力和夾緊力大小，采用有限元仿真分析不同夾緊力條件下，零件裝夾變形情況，從而（ér）確定最優夾（jiá）緊力。夾具底部采用（yòng）360度轉台（tái），能夠實（shí）現（xiàn）艙體等回轉體類結構件不同位置的旋轉和加（jiā）工。

薄壁件（jiàn）外圓夾持示意

在艙體類零件的外圓與（yǔ）內腔加工中，六爪或八爪卡盤特別設計適於薄壁件和易（yì）變形工件的多點夾持（chí）。多（duō）爪卡盤基爪兩兩相連可浮（fú）動向心夾緊（jǐn），這樣使多個夾緊點的（de）力方向皆指向中心，保證工件不易變形。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（lì）補償。

薄型多麵體類零件加工

薄（báo）型多麵體類（lèi）零件一般有較高的空氣動力學要求，因此結構設計（jì）複雜，表麵加工質量要求較高。這類結構件以多斜麵為（wéi）主，結構複雜，刃口部位局部最薄壁厚不足0.5mm，零件材料去除率達70%以上，典型零件對象（xiàng）包括（kuò）舵麵、翼麵（miàn）、罩板等。

傳統裝夾模式下，針對薄型多麵體類零件舵（duò）采用機械壓板夾緊，裝夾時間長，裝夾可靠性完全（quán）依靠工人經驗和（hé）工作規範性，夾緊（jǐn）力大小和一致性無法保證。根據薄型多（duō）麵體類零件特征設計液壓柔性工裝係（xì）統，通過合理分布夾（jiá）緊點，結合自動（dòng）壓緊和壓緊力控（kòng）製，形成適用於多種型號舵麵、翼麵類零件（jiàn）的柔性（xìng）工裝（zhuāng）係統。

舵翼類在加工過程中需要進行兩麵加工，因此需要設計兩套柔性工裝係統來分別完成正麵（miàn）和反麵的加工，結構示意圖如圖5所示。以翼麵零件為翼麵零件毛坯正麵夾緊采用六（liù）個液壓（yā）轉角下壓油缸完成六個位置壓緊，毛坯放（fàng）置底座（zuò）采用挖空設計，防止在零（líng）件加工時底座幹涉。通過液壓站控製係統壓力控製六個夾緊點夾緊力（lì）大小，采用有限元仿真分析不同夾緊力條件下，零件裝夾變形情況（kuàng），確定最優（yōu）夾緊力。

在（zài）完成正麵（miàn）加（jiā）工後，利用正麵夾緊（jǐn）工藝搭子，反麵夾緊采（cǎi）用（yòng）六個液壓轉角下壓油缸完成與正麵相同的六個位置壓緊（jǐn），毛坯放置（zhì）底（dǐ）座采用挖空設計，防止在（zài）零件加工時底座幹涉。

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薄壁筒類（lèi）零（líng）件的加工方法：

薄壁件目前一般采用數控車削的方式進行加工，為此（cǐ）要對工件的裝（zhuāng）夾、刀具幾何參數、程序的編製等方麵進行試驗，從而有效地克服了薄壁零件加工過程中出現的變形，保（bǎo）證加工精度。影響（xiǎng）薄壁零件加工精度的因素有很多，但歸納直來主（zhǔ）要有以下三個方麵：

(1)受力變形
因工件壁薄剛性很（hěn）差，車削是裝（zhuāng）夾不當在夾緊力的作用下容易產生變形，從而因為切削（xuē）力（lì）及重力影響使工件發生彎曲變形從而影響工件的尺寸（cùn）精度和形狀精度。

(2)受熱變形
因工件較薄散熱性能較（jiào）差，在切削熱的作用下會引起工件熱變形或（huò）膨脹，使工件尺（chǐ）寸難於控製。

(3)刀具磨損
由於薄（báo）壁工（gōng）件較長一次走刀時間很（hěn）長因（yīn）此（cǐ）在切削過程中受振使刀具磨損較大從而影響工件（jiàn）的尺寸精度。

（4）跟刀架及中心架的使用
車超薄壁件時由於使用跟刀（dāo）架，若支承（chéng）工件（jiàn）的兩個支承（chéng）塊對零件（jiàn）壓力不適當，會影（yǐng）響加工精度。若壓力過（guò）小或不接觸，就不起作用，不能提高（gāo）零（líng）件的剛度：若（ruò）壓力過大，零件被壓（yā）向車刀，切削深度增加，車出的直徑就（jiù）小，當跟刀（dāo）架繼續移動後（hòu），支承塊支承在小直徑外圓處，支（zhī）承塊與工（gōng）件脫離，切削力使工件向外讓開，切削（xuē）深度減小，車出的直徑變大，以後（hòu）跟刀架又跟到大直徑圓（yuán）上，又把工件壓向（xiàng）車刀，使車出（chū）的直徑（jìng）變小，這（zhè）樣連續有規律（lǜ）的變化（huà），就會把細長的工件車成“竹節”形。造成機床、工（gōng）件、刀具工藝係統的剛（gāng）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何精度。

（5）同軸度（dù）難保證（zhèng）
工（gōng）件內孔由深孔完成後，再精車外（wài）圓，深孔加工中難（nán）免有（yǒu）橢（tuǒ）圓、錐度以及跳動等因素，影響外圓同軸度和跳動。

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薄壁零件加工工藝實例講解（jiě）

為解決鋁合（hé）金薄壁零件在機械加工中由於變形影響零件（jiàn）的尺寸、形位公差的問題，以高速、低進刀、低切深的加工方法，通過一次（cì）裝夾完成零件全部關聯尺寸的加工，從（cóng）而降低零件在加（jiā）工過程中由切削力過大而引起的變形，避（bì）免加工基準與設計基準不能重合產生的誤差，提高零件的尺寸（cùn）精度和形位精度。

1. 問（wèn）題的提出

在零件的機械（xiè）加工過程中，常常會由於內應力而產生變形，尤其是有色輕金屬（shǔ）如鋁、鎂合金的加工。內應（yīng）力引起的翹曲、側彎和扭（niǔ）曲等形式的變形頻繁出現，會嚴重影（yǐng）響（xiǎng）零（líng）件的加工質量及加工效率，特（tè）別是對於薄壁、薄板類零件表現得尤為突出。如何最大限度地減少或（huò）消除零件的變形，保證產品質量（liàng）及生（shēng）產效率，多年來一直（zhí）是我們研究的課題。

2. 原（yuán）因分析（xī）

為提高鋁合金的（de）加工和使用性（xìng）能，在加工前需（xū）要通過熱處理（淬火處理+時效處理）的途徑提（tí）高（gāo）強度。材（cái）料在淬火過程中產生（shēng）很大的內應力，時效（xiào）過程不能完全釋放（fàng）淬火過程中產生的內應力，在後續（xù）的機械加工過程中，新的切削應力產生，隨著材料的不斷去除，內應力（lì）的平衡狀態被打破，內應力重（chóng）新分布，直至達到新平衡過程而產生變形，使零件失去應有的加工精度。而且當零件表麵的應力超過材料的強度極限時，還會產生裂紋。

3. 解決（jué）辦（bàn）法

針對以（yǐ）上原（yuán）因，對（duì）於鋁合金薄壁、薄板類（lèi）零件采用“套材”法進行加工。“套材”法就（jiù）是一（yī）次裝夾完成所有尺寸加工後，再將零件從毛坯中掏（tāo）出的加工方法。套材過程包括銑上麵→粗銑內腔→粗銑外形→精銑外形→精銑內腔→精銑（xǐ）底麵→點（鑽）孔→切斷等工藝（yì）。由於整（zhěng）個過程是在一次裝夾中完成的（de），在（zài）切斷之前（qián），由於零（líng）件與毛坯材料底麵連接，所以內應力的產生（shēng）不會造成零件有較大變形，在整（zhěng）個過程中零件尺寸（cùn）穩定。在切斷時，需要讓毛坯材料與零（líng）件材料在底麵有0.1mm粘（zhān）連，以保證在整個“套材”過程中零（líng）件有足夠的（de）強（qiáng）度（dù）抵抗加工過程中產生的切削（xuē）應力。

將零件從（cóng）毛（máo）坯中（zhōng）切下後，零件雖由於應（yīng）力釋放而（ér）發生變形，但是零件上各相對尺寸不會改變，隻需要增加校（xiào）正工（gōng）序校平底麵所有尺（chǐ）寸、形狀均可恢複正（zhèng）確。

4. 應（yīng）用實例

如圖1所示為鋁合金薄（báo）板零件（jiàn），我們應用“套材”法進行加工，方法如下：

（1）工藝過程製定：由於（yú）零件最終厚（hòu）度為2mm，在（zài）下料機加工過程中容易產生應力，發生變形，根據其結構特點，具體加（jiā）工（gōng）工藝流程為（wéi）下料→時效→銑基準→磨基準→去毛（máo）刺→銑外（wài）形（“套材”法（fǎ）加工）→去毛刺→校正→檢驗→入庫。通過時效工序消除下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（dìng）位麵完（wán）全接觸，定位準確可靠，從而保證銑外形工序中厚度方向的所（suǒ）有尺寸。由（yóu）於這兩道工（gōng）序屬（shǔ）於（yú）見光加工，所以在此過（guò）程（chéng）中產生的微小應力引起零件的變形量不會影響加工尺（chǐ）寸；通過銑外形（“套材”加工（gōng））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（gè）種毛（máo）刺、飛（fēi）邊（biān），保證後續加（jiā）工定（dìng）位精準；通過校（xiào）正工序校正（zhèng）由於大餘量加工後零件產生的變形；檢驗工序檢驗零件所有尺寸與（yǔ）圖樣要求的符（fú）合性；最後入庫提交。

（2）毛坯尺（chǐ）寸確（què）定（dìng）：毛坯長度

式中，H毛坯為毛（máo）坯厚（hòu）度；H零件為零件總厚度。

（3）裝夾（jiá）方式確定：由於零件外形尺寸較小，采用組（zǔ）合夾具，以底麵定位，壓住零（líng）件邊沿即可（見圖2）。壓板必須均（jun1）勻分散在毛（máo）坯的周邊，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（xū）在刀路（lù）邊界之外，避免在加工過程中銑刀壓板（bǎn）。

1.零（líng）件（jiàn）輪廓（kuò） 2.刀具 3.毛（máo）坯邊界（jiè）4.刀路（lù）邊界 5.壓板（bǎn）

（4）“套材”過程實施：

①刀具的選用。為在套（tào）材過程中減少零（líng）件變形量，在保證加工效率的前提下，盡量選（xuǎn）用（yòng）直徑小的刀具。刀具越小，加工過程中的切削力就越（yuè）小，產生的應力也越（yuè）小。本零件加工選用φ 6mm立銑刀。②切削用量的確定。為（wéi）減少切（qiē）削力，按（àn）高轉（zhuǎn）速、高進給（gěi）和小切深的原則選用切削用量。根據加工現場機床的剛性和（hé）最高（gāo）工作轉速，選擇轉速S=4 000r/min，進（jìn）給速度F=1 000mm/min，徑向切深= 50%D刀具，軸向切（qiē）深0.2mm。

③程序的（de）編製。銑外形在銑加工中心上進行，利用編（biān）程軟件按照零件圖樣建立（lì）數字模型後按“套材”法（fǎ）包含過程中的刀路順序編（biān）製數控程序，編程過程中按前述選擇刀（dāo）具和切削用量（見圖3）。

（5）實施效果（guǒ）：通過實（shí）際加工驗證，校正後的（de）零件所有尺寸均滿足圖樣要求。銑（xǐ）外形工序（xù）實際加（jiā）工時間為33min，滿足批生產要求。

5. 結語

“套材”法目前已經在我廠鋁（lǚ）合金結構件批生產加工中廣泛（fàn）應用。不（bú）僅提高了加工效率和產品質量，而且因為是一次裝（zhuāng）夾完成所有尺寸加工，從而（ér）避免了（le）設計基準和工藝基準不重（chóng）合而引起的誤差，避免因（yīn）尺（chǐ）寸鏈換算（suàn）而壓縮公差，簡化了工藝規程製定過程和零件的加工過程（chéng）。

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