薄壁零件加工精度要求？南京（jīng）薄壁（bì）類零件加工哪家企業好？
一：幹貨分享 | 薄壁零件加工精度要求？
如今製造業（yè）中難加工材料（liào）大量應用，其加工（gōng）性能差與結構整體化帶來（lái）的結構（gòu）複雜化和（hé）高材料去（qù）除率，給薄壁複雜結構件加工帶來了巨大挑戰，對（duì）製造裝備、工藝技術（shù）等（děng）也（yě）提出了更高要求（qiú）。特別是大型弱剛性曲麵結構件、薄壁（bì）回轉體類零件、薄型多麵（miàn）體類等零件，在裝夾技（jì）術方麵亟待突破。
薄壁零件加工的柔性工裝設計
航天類的薄壁複雜結構件（jiàn）具有弱（ruò）剛性、形狀結構相似等共性特征（zhēng），同時型號種類呈現（xiàn）係列化發展特（tè）點，如（rú）艙體（tǐ）和端框類，舵麵和翼麵類等（děng），這些零件的定位和夾（jiá）緊規律性強（qiáng）。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化，結構剛性低且複雜，因而客觀（guān）上要求加工中工件夾緊（jǐn）力要實時調整以適應零件整體動態剛度的變化;需要進行多點輔助支撐，以（yǐ）提高（gāo）加工部位的局部剛度，減少薄壁變形。
帶傳感器的柔性工裝
綜（zōng）合體現機電液一（yī）體化技術（shù）和多傳感器信息融合技術的柔性工裝是近年來（lái）出（chū）現的先進裝備技術，柔性（xìng）工裝的（de）技術特點是定位和夾緊元件為通用（yòng）元件，可互換性好;定位夾緊位置可自適應調整;夾（jiá）緊力大小、方向和夾緊（jǐn）順序可自動控製;驅動執（zhí）行機構為機電（diàn）液一體（tǐ）化部件;應用位移、力和壓電傳感器元件。
柔性工裝技術可以使（shǐ）一套夾具滿足係列化多種尺寸規格的零件安裝要求，既具有機械式可調夾具和組合夾具的柔性（xìng），又具有（yǒu）特種專用夾（jiá）具的高效性，適（shì）用（yòng）於數控加工設備，可以使高速數控加工機床（chuáng）的性能（néng）得到更加充分的發揮，大幅度降低輔助準備時間。
大型曲（qǔ）麵結構件加工方法
大型複雜鋁（lǚ）合金貯箱網格壁板是焊接成為貯箱的基礎（chǔ）零件，壁板按結構不（bú）同，又可分為殼段壁板和筒（tǒng）段壁板，不同型號的殼段壁板或筒段壁板結構又各不相同。根據設計要（yào）求，壁板在保持足夠剛度和強度的前提下需盡（jìn）量輕量化，所（suǒ）以其模型存在獨特的結構特征。
壁板結（jié）構
壁板製造采用（yòng）整塊鋁（lǚ）製板材輥彎後進行五軸銑削加工，整個加工工藝係統和加工（gōng）過程具有（yǒu）區別於（yú）其（qí）他常規結構件（jiàn）加工的特點,這些特點主要包括：非規則蜂窩網格結構、凸台和口框（kuàng）等特征交錯、整（zhěng）體相似與局部差異並存;宏觀大尺（chǐ）寸與局部變剛性特征相結合;多應力耦（ǒu）合條件下的複雜轉變（biàn）規律，使得（dé）壁板發生宏觀的（de）翹曲變形以及不同網格位置（zhì）的局部變（biàn）形加大了不同網格壁厚（hòu）的不均勻性。
壁板真空吸附裝（zhuāng）置
針對貯箱壁板高效高精加工需求，可以真（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，從而減少零件因（yīn）夾緊力造成的變（biàn）形，提（tí）高零件的加工精度。真（zhēn）空吸（xī）附（fù）柔性裝（zhuāng）夾裝置的主要組成包括：壁板內型麵機銑加工大（dà）型真空吸附裝置、外型麵（miàn）機銑加工大型真空吸附裝（zhuāng）置（zhì）、真空發生係統、平台一體化控製係統。其中（zhōng），真空（kōng）吸附裝置的主要組成包括鑄造形胎、轉臂氣缸和真空吸盤（pán）、閥塊模（mó）組、壓（yā）力傳感器、真空（kōng）管路、快速接頭、手（shǒu）動截止閥（fá）、密封條等組成。
真空（kōng）發生係統的主要功（gōng）能是提（tí）供持續、穩（wěn）定（dìng）的氣壓差，確保吸盤能夠牢靠的吸住工件。真空發生（shēng）係統的組成（chéng）包（bāo）括：真（zhēn）空泵、消音器、電磁壓差真空閥、高真空隔膜閥、真空阱、高真空手動蝶閥（fá）、真空表、控製係統（tǒng）等（děng），真空發生係（xì）統中重要（yào）的性能參數是其所能獲（huò）得的極限真空度和對容（róng）器的有效抽速。
薄壁回轉體類（lèi）零件加工
艙體、端框等結構件屬於典型薄壁回轉體類零件，這類結構件的數控銑削加（jiā）工柔性工裝可用（yòng）於零件（jiàn）周向孔、槽、口（kǒu）框、型腔的銑削、鑽削與鏜削加工，而長度方向和直徑方向的夾持（chí）範圍均可在一定範圍（wéi）內調整，工裝（zhuāng）係（xì）統夾緊力範圍也可調，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、內腔與端麵車削夾具均具備軟爪卡盤裝夾功能，以適應薄（báo）壁結構的小變形裝夾需求。
傳統裝夾（jiá）條件下，薄壁回轉體類零件多采用機械壓板（bǎn）、悶蓋的組合裝夾方式，裝夾時間長，裝夾可（kě）靠（kào）性完全依靠工人態度和工作規範性，夾緊（jǐn）力大小和一致性無法保證。根據薄壁（bì）回轉體類零件特征（zhēng）設計液壓柔性工裝係統，形成（chéng）軸向夾緊位置可（kě）調，夾緊與（yǔ）浮動支撐結合，多點自動定心的柔性夾緊技術，從而滿足不同直徑和不同長度的回轉體類零件夾（jiá）緊需求。
薄壁回轉（zhuǎn）零件銑（xǐ）削加工柔性工裝（zhuāng）
多類型號的艙體、端框等薄壁回轉體類結構件均可采用同一套夾具裝（zhuāng）夾，柔性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（xíng）加工的位置而改變，解決加工幹涉問題。通過液壓站控製係統壓（yā）力和夾緊力大小，采用（yòng）有限元仿真分析（xī）不同夾緊力條件（jiàn）下，零件裝夾變形情況，從而確定最優夾緊力（lì）。夾（jiá）具底部采用360度轉台，能夠（gòu）實現艙（cāng）體（tǐ）等回轉（zhuǎn）體（tǐ）類（lèi）結構件不（bú）同位置的旋（xuán）轉（zhuǎn）和加（jiā）工。
薄壁件外圓（yuán）夾持示意
在艙體類零件的外（wài）圓與內腔加工中，六爪或八爪卡盤特（tè）別設（shè）計適於（yú）薄壁件和易變形工件（jiàn）的多點夾持。多爪卡盤基爪兩兩相連可浮（fú）動向（xiàng）心夾緊，這樣（yàng）使多個夾緊點的（de）力方（fāng）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，並兼具離心力補（bǔ）償。
薄型多麵體（tǐ）類零件加工
薄型（xíng）多麵體類零件一般有較（jiào）高的空氣動力學要求，因（yīn）此（cǐ）結構設計複雜，表麵（miàn）加工質量（liàng）要求較（jiào）高。這（zhè）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（hòu）不足0.5mm，零件（jiàn）材料去除率（lǜ）達70%以上（shàng），典型零件（jiàn）對象包括舵（duò）麵、翼麵、罩板等（děng）。
傳統裝（zhuāng）夾模式下，針（zhēn）對薄型多麵體類零件舵采用機械壓板（bǎn）夾緊，裝夾（jiá）時間長（zhǎng），裝夾可靠性完（wán）全依靠工（gōng）人經驗和（hé）工作規範（fàn）性，夾緊力大小和一致性無法保證。根據薄型多（duō）麵體類零件特（tè）征設計液壓柔（róu）性工（gōng）裝係統，通（tōng）過合理分布夾（jiá）緊點，結合自動壓緊和壓（yā）緊（jǐn）力（lì）控製，形成適用於（yú）多種型號舵麵、翼麵類零件（jiàn）的柔性工裝係統。
舵翼類在加工過程中（zhōng）需要（yào）進（jìn）行兩麵加（jiā）工，因此（cǐ）需要設計兩套柔性工裝係統來分（fèn）別完成正麵和反（fǎn）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（miàn）夾緊采用六個液壓轉角下壓油缸完成六個位置壓緊，毛坯放置底座采用挖空設計，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大小，采用有限元仿真分（fèn）析（xī）不同夾緊力條件下，零件裝夾變（biàn）形情況，確定最優（yōu）夾緊力。
在完成正麵加工後，利用正麵夾緊工藝搭子（zǐ），反麵夾緊采用（yòng）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，毛坯放置底座采用挖空設計，防止在（zài）零件（jiàn）加（jiā）工時底座幹涉。
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薄（báo）壁筒類零（líng）件的加工方法：
薄壁件（jiàn）目前一般采用數控車削的方式進行（háng）加工，為此要對工（gōng）件的裝夾、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，保證加工精度（dù）。影響薄（báo）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（gōng）件（jiàn）壁薄剛（gāng）性很（hěn）差，車（chē）削（xuē）是（shì）裝夾不當在夾緊（jǐn）力的作用下容易產生變形，從而因為切削力及重力影響使工件發生彎曲變形從而影響工件的尺寸精度和形狀（zhuàng）精度。
(2)受熱變形
因工件較（jiào）薄散熱性（xìng）能較差，在切（qiē）削熱（rè）的作用下會引起工件熱變形或膨脹，使工件尺寸難於（yú）控製。
(3)刀（dāo）具（jù）磨損
由於薄壁工件較長一次走刀時（shí）間很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）跟刀架及中心架的使用
車超（chāo）薄壁件時由於使用跟刀（dāo）架，若支承工件的兩個支承塊對零（líng）件壓力不適當，會影響加工（gōng）精（jīng）度。若壓力過小或不接觸，就不起作用，不能（néng）提高（gāo）零件的剛度：若壓力過大（dà），零件被壓向車刀，切削深度（dù）增加，車出的直徑就（jiù）小，當跟刀架繼續移動後，支承塊支承在小直（zhí）徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開，切削深度減小，車出的直徑變（biàn）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化，就會把細長的工件（jiàn）車成（chéng）“竹節”形。造成（chéng）機床、工件、刀（dāo）具工（gōng）藝係統的剛性不良給（gěi）切削加工帶來困難，不易獲得良（liáng）好的表麵粗糙度和幾何精（jīng）度。
（5）同軸度難保證（zhèng）
工件內孔由深孔完成後，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（tóng）軸（zhóu）度和跳動。
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薄壁零件加工工（gōng）藝實例講解
為解決鋁合金薄壁零件在機械加工中（zhōng）由於變形影響零件的尺寸、形位公差的問題，以（yǐ）高速、低進刀、低切深的加工方法，通過一次裝夾完成零件全部關聯尺寸的加工（gōng），從而降低零（líng）件在加工過程中由切削力過大而引起的變形，避免加工基準與設計基準（zhǔn）不能重合產生的誤差，提高零件的尺寸精度和形位精度。
1. 問（wèn）題的提出
在零件的機械（xiè）加工過程中，常常會（huì）由於內應力而產生變（biàn）形，尤其是有色輕金屬（shǔ）如鋁、鎂合金的加工。內應力引起的翹曲、側彎和扭（niǔ）曲等形式的變形頻繁出現，會嚴重（chóng）影響零件的加工（gōng）質量及加工效率（lǜ），特別是對於薄壁、薄（báo）板（bǎn）類零件表現（xiàn）得尤為突出。如何（hé）最大限度地減少或消除零件的變形，保證產品質量及生產效率（lǜ），多年（nián）來一直是我們研究的課題。
2. 原因分析
為提高鋁合金的加工和使用性能，在加（jiā）工前需要通過熱處理（淬火處理+時效處理）的途徑（jìng）提高強（qiáng）度。材料在淬火過程中產生很大的（de）內應力，時效過程不能完全（quán）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（yīng）力產生，隨（suí）著（zhe）材料的（de）不斷去除，內應力（lì）的平衡狀態被打破，內應力重新分布，直至達到新平衡（héng）過程而產（chǎn）生變形，使零件失去應有的加工精度。而且當（dāng）零件表麵的應（yīng）力超（chāo）過材料的強度極（jí）限時，還會產生裂（liè）紋。
3. 解決辦法
針對以上原因（yīn），對於鋁合金薄壁、薄板類零件采用“套材”法進（jìn）行加（jiā）工。“套材”法就是一次裝夾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。套材過程包括銑（xǐ）上麵→粗銑內腔→粗銑外形→精銑外形→精銑內腔→精銑底麵→點（diǎn）（鑽）孔→切斷等工藝。由於整個過程是在一（yī）次裝夾中完成的，在切斷之前，由於零件與毛坯材料底麵連接，所以內應力（lì）的產生不會造成零件有較（jiào）大變形，在整個過程中零件尺寸穩定。在切斷時，需要讓毛（máo）坯（pī）材料與零件材料在底麵有0.1mm粘連，以保證在整個“套材”過程中零件有（yǒu）足夠的（de）強度抵抗加工過程中（zhōng）產生的切削應力。
將零件從毛坯中切下後，零件雖由於應力釋放而發生變形，但是零件上各相對尺寸不會改變，隻需（xū）要增加校正工序校平底麵（miàn）所有尺寸（cùn）、形狀均可（kě）恢複正確。
4. 應用實例（lì）
如圖1所示為鋁合金薄板零件（jiàn），我（wǒ）們應用“套材”法進行加（jiā）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（guò）程中容易產生應力，發生變（biàn）形，根據其結構特點（diǎn），具體加工工（gōng）藝流程為（wéi）下料→時效→銑基準→磨基準→去（qù）毛刺→銑外形（xíng）（“套材”法加工）→去毛刺→校正→檢驗（yàn）→入庫。通過時效工序（xù）消除下料過程中產生的應力；通過銑基準、磨基準工序（xù），保證基準平麵（miàn）與夾具（jù）定位麵完全接觸，定位準確可靠，從而保證銑外形工序中（zhōng）厚度（dù）方向的所有尺寸（cùn）。由於這兩道工序屬於見光加工（gōng），所以（yǐ）在（zài）此過（guò）程中產生的微小應力引起零件的變形量不會影響加工尺寸；通過銑（xǐ）外形（“套材（cái）”加工）完成零件所有尺（chǐ）寸加工；通過（guò）去（qù）毛刺工序去除加工（gōng）過程中產生的各種毛（máo）刺、飛邊，保證後續加工定位精準；通過校正工序（xù）校正由於（yú）大餘量加（jiā）工後零件產（chǎn）生的變（biàn）形（xíng）；檢驗（yàn）工序檢驗零件所有尺（chǐ）寸（cùn）與圖樣要求的符合性；最後入庫提交。
（2）毛坯尺（chǐ）寸確（què）定：毛坯長度
式（shì）中，H毛坯為毛坯厚度；H零件為零件（jiàn）總厚度。
（3）裝夾方式確定：由於零件外形尺寸較小，采用組合夾具，以底麵定位，壓住零件邊（biān）沿即可（見圖2）。壓板（bǎn）必（bì）須均勻分散在毛坯的周邊，保證整個加工（gōng）過程中零件底麵與夾具緊（jǐn）密貼合。壓緊位（wèi）置必須在刀路邊界之外，避免在加工過程中銑刀壓板。
1.零件輪廓 2.刀具 3.毛坯（pī）邊界4.刀路邊界 5.壓板
（4）“套材”過程實施：
①刀（dāo）具（jù）的選用。為在套材過程中（zhōng）減少零件變形量，在保證加工效率的前提下，盡量選用直徑小的（de）刀具。刀具越小，加（jiā）工（gōng）過程中的切（qiē）削力就越小，產（chǎn）生的應力也越小。本零（líng）件加工選用φ 6mm立（lì）銑刀。②切削用量的確定。為減少切削力，按（àn）高轉速、高進給和小（xiǎo）切深的（de）原則選用切削用（yòng）量。根據加工現場機床的剛性和最高工作轉速，選擇轉速S=4 000r/min，進給速度F=1 000mm/min，徑向切深= 50%D刀具，軸（zhóu）向（xiàng）切（qiē）深0.2mm。
③程序的編（biān）製。銑外形（xíng）在銑加工（gōng）中心（xīn）上進行，利用編程軟（ruǎn）件按照零件圖樣建（jiàn）立數字模型（xíng）後（hòu）按“套材”法包（bāo）含過程中的刀路（lù）順序編製數控程序，編程（chéng）過程（chéng）中按前（qián）述選擇刀具和切削用量（見圖3）。
（5）實施（shī）效果：通過實際加工驗證，校正後的零件所（suǒ）有尺寸均滿足圖樣要求。銑外形工序實際加工時間為33min，滿足批生（shēng）產要求。
5. 結語（yǔ）
“套材”法目前已經在我廠鋁合金結構件批生產加工中廣泛應用。不（bú）僅提高（gāo）了加工效率和產品質量，而且因為是一次（cì）裝夾完成所有尺寸加工，從而避免了設計基準和工（gōng）藝基準不（bú）重合而引起（qǐ）的誤差（chà），避免因尺寸鏈（liàn）換算而壓縮公差，簡化了工藝規程製定過程和零件的加工過（guò）程。
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