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（yī）：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應用，其加工性能差與結構整體化（huà）帶來的結構複雜化和高材料去除率，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（tí）出了更高要求。特別是大型（xíng）弱剛性曲麵結構件、薄壁回（huí）轉體類（lèi）零件、薄型多麵體類等零件，在裝夾技（jì）術方（fāng）麵（miàn）亟待突破。
薄壁（bì）零件加工的柔性（xìng）工裝設計（jì）
航天類的薄壁複雜結構件具有弱剛性、形狀結構（gòu）相似等共性特征，同（tóng）時（shí）型號種類呈現係列化發展特點，如艙體和端框類，舵麵和翼麵類等，這（zhè）些零（líng）件的定位和夾緊規律性強。薄壁整體結構（gòu）在切削加工中零件剛性隨大（dà）量毛坯材料的（de）去除而變化，結構剛性低且複雜，因（yīn）而客觀上要求（qiú）加工中工件夾緊力要實時調整以適應零件整體（tǐ）動態剛度的變化;需要進行多（duō）點（diǎn）輔助支撐，以提高加工部位的局（jú）部剛度，減少薄壁變形。
帶傳感器的柔性工裝
綜（zōng）合體現機電液一體化技術和多傳感器信息融合技術的柔（róu）性（xìng）工裝是（shì）近（jìn）年來出現的先進裝備技術，柔性工裝的技（jì）術特（tè）點是定位和夾緊元件（jiàn）為通用元件，可互換性好;定位（wèi）夾（jiá）緊位置可自適應（yīng）調整;夾緊力大小、方向和夾緊順序可自動控製（zhì）;驅動執行（háng）機（jī）構（gòu）為機電液一體化部件（jiàn）;應用位移、力和壓電傳感器（qì）元件。
柔性工裝技術可以（yǐ）使一套夾具滿足係（xì）列化多種尺寸規格的零件安裝要求，既具（jù）有機械式可調夾具和組合夾具的柔性，又具（jù）有特（tè）種專用夾具的高效性（xìng），適用於數控加工設備，可（kě）以使高速數控加工機床的性能得到更加充分的（de）發揮，大幅度降低輔助準備時間。
大型曲麵結構件（jiàn）加工方（fāng）法
大型複雜鋁合金貯箱網格壁板是焊接（jiē）成為貯（zhù）箱（xiāng）的基礎零件，壁板按結（jié）構不同（tóng），又可分為殼段（duàn）壁板和筒段壁板，不同（tóng）型號的殼段壁板或筒段壁板結構又各不相同。根據設計要求，壁板在保持足（zú）夠剛度和強（qiáng）度的前提下需盡量輕量化，所（suǒ）以其模型存在獨特的結（jié）構特征。
壁板結構
壁板（bǎn）製造采用（yòng）整塊鋁製板材輥彎後進行五軸銑削加工，整個（gè）加工工藝係統和加工過程具有區別於其（qí）他常規結構件加工的特點,這些特點主（zhǔ）要包括：非規則蜂窩（wō）網格結構、凸台和口框等特征交錯、整（zhěng）體相似與局部差異並存;宏觀大尺寸與局（jú）部變剛性（xìng）特征相結合;多應力耦合條件下的複雜轉變（biàn）規律（lǜ），使得壁（bì）板發生宏觀的翹曲變形以及（jí）不同網格位置（zhì）的局部變形加大了不同網格壁厚的不均勻性（xìng）。
壁板真空吸附裝置（zhì）
針（zhēn）對貯箱壁板（bǎn）高效高精加工需求，可以真空吸附（fù）裝夾（jiá）技（jì）術，通過真空（kōng）吸附（fù）夾具吸附裝夾零件，使其受到均勻分布載荷的夾緊力（lì），從而減少零件因夾緊力造成的變形，提高零件的加工精度。真空吸附柔性裝夾裝置的主要組成包括：壁板（bǎn）內型麵機銑加（jiā）工大型真空吸附裝置（zhì）、外型麵機銑加工大型真空吸附裝置、真空（kōng）發生係統（tǒng）、平台一體化控製係統。其中，真空吸附裝置的主要組（zǔ）成包括鑄（zhù）造形胎（tāi）、轉臂氣（qì）缸和真空吸盤、閥塊模組、壓力傳感器、真空管路、快速接（jiē）頭、手動截止閥、密封條等組成。
真空發生係統的主要功能是提供持續（xù）、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（zǔ）成包括：真空泵、消（xiāo）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、真空表、控（kòng）製係統（tǒng）等，真（zhēn）空發生係統中重要的性能參數是其所能獲得的極限真空度和對容器的有（yǒu）效（xiào）抽速。
薄壁回轉體類零件加工
艙體、端框等（děng）結構件屬於典型薄壁回轉（zhuǎn）體（tǐ）類零件，這類結構（gòu）件的數（shù）控（kòng）銑（xǐ）削加工柔性（xìng）工裝可用於零件周向孔、槽（cáo）、口框、型腔的（de）銑削、鑽削與鏜削（xuē）加工，而長度方向和直徑方向的夾持範圍均可在一定範圍內（nèi）調整，工裝係統夾緊力範（fàn）圍（wéi）也可調（diào），從而適應多品種相似結構產品的裝夾需求，其（qí）外圓車削夾具、內腔與端麵車削夾具均具備軟爪卡盤裝（zhuāng）夾功能，以（yǐ）適應薄壁結構的（de）小變形裝夾需（xū）求。
傳（chuán）統裝夾條件下，薄壁回轉體類零件多（duō）采用機械壓板、悶（mèn）蓋的組合裝夾方（fāng）式，裝夾時間長，裝夾可靠性完全依靠工人態度（dù）和工作規（guī）範性，夾緊力大小和一（yī）致性無法保證。根據薄壁（bì）回轉（zhuǎn）體類零件特征設計（jì）液壓柔性工裝係統，形成軸向夾緊位（wèi）置（zhì）可調，夾緊與浮動支撐結合，多點自動（dòng）定心的柔性夾緊（jǐn）技術，從而（ér）滿足不（bú）同（tóng）直徑和不同長度的回（huí）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、端框等薄壁回轉體（tǐ）類結構件均可采用同一套夾具裝夾，柔性夾具的軸向行（háng）程徑向行程均可以調整，軸向夾緊位置可以隨艙體（tǐ）外形加（jiā）工的位置而改變，解決加工幹涉問題。通過液壓站控製（zhì）係統壓力和（hé）夾緊力大（dà）小，采用（yòng）有限（xiàn）元仿真分（fèn）析不（bú）同夾緊力條件下，零件裝夾變形情況，從（cóng）而確定最優夾緊力。夾具底部采用360度轉台，能夠（gòu）實現（xiàn）艙體（tǐ）等回轉體類結構件（jiàn）不同位置的旋轉和加工。
薄壁件外（wài）圓夾持示意
在艙體類零件的外圓與內腔加工中，六爪或八爪卡盤（pán）特別設計適於薄（báo）壁件和易變形（xíng）工件的多點夾持。多爪卡盤基（jī）爪兩兩相連（lián）可浮動向（xiàng）心夾緊，這樣使多個夾緊點（diǎn）的力方向皆指向中心，保證工（gōng）件不易（yì）變形。同時，此種設（shè）計使得在卡盤上直接使用傳統卡爪成（chéng）為（wéi）可能，並兼具離（lí）心力補償。
薄型（xíng）多麵體類零件加工
薄型多麵體類零件一般有較高的空氣動力學要求，因此結構設計複（fù）雜，表麵加工質量要求較高。這類結構件以多斜麵為主，結構複雜，刃口部位（wèi）局部（bù）最薄壁（bì）厚不足（zú）0.5mm，零件材料去除率達70%以上，典（diǎn）型零件對象包括舵麵（miàn）、翼麵、罩板等。
傳統裝夾模式下，針對薄型多（duō）麵體類零件舵采用（yòng）機（jī）械壓板夾緊（jǐn），裝（zhuāng）夾時間長，裝夾可靠（kào）性完全依靠工人經驗（yàn）和工作規範性，夾緊力大小和一致性無法保證。根據薄型（xíng）多麵體（tǐ）類零件特征設計液（yè）壓柔性工裝係統，通（tōng）過（guò）合理分布夾緊點，結合自動壓緊和壓緊（jǐn）力控製，形成適用於多種型號舵麵、翼（yì）麵類零件的（de）柔性工裝（zhuāng）係統。
舵翼類在加工過程中需（xū）要進行兩麵加工，因此需要設計兩套柔性工裝係統來分別（bié）完成正麵和（hé）反（fǎn）麵的加工，結構示意圖（tú）如（rú）圖5所示。以翼麵（miàn）零件為翼麵零件毛坯正麵夾緊采用六個液壓（yā）轉角下壓油缸完成（chéng）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（zhàn）控製係統壓力控製（zhì）六個夾（jiá）緊（jǐn）點夾緊力大小，采用有限元仿真分析不同夾緊（jǐn）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，利用正麵（miàn）夾緊工藝搭子，反麵夾緊采用六個液壓轉（zhuǎn）角下壓油缸完成與正麵相同的六個位置（zhì）壓（yā）緊，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（jiàn）的加工方法：
薄（báo）壁件目前一般采用數控車削的方式進行加工，為此要對工件的裝夾、刀具幾何參數、程（chéng）序的編製等方麵進行試驗，從（cóng）而有效地（dì）克服了（le）薄壁零件加工過程中出現的變（biàn）形，保證加工精度。影響薄壁零件加工精度的因素有很（hěn）多，但歸納（nà）直來（lái）主要有以下（xià）三個方麵：
(1)受（shòu）力變（biàn）形
因工件壁薄剛性很差，車削是（shì）裝夾不當在夾緊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（gōng）件發生彎曲變形從而影響工件（jiàn）的尺寸精度和形狀精度。
(2)受熱變形
因工件較薄散熱性能較差，在切削熱的作用下會引起工件熱變形或膨脹，使（shǐ）工（gōng）件尺寸難於控製。
(3)刀具磨損
由於薄壁工件較長一次走刀時間很（hěn）長因（yīn）此在切削過程中受振（zhèn）使刀具磨損較大從而影響工件的尺寸精度。
（4）跟刀架及中心架的使用
車超薄壁件時（shí）由於使用跟刀架，若支承工件的兩個支承塊對零件壓力（lì）不適當，會影響加工精度。若壓力過小或不（bú）接觸（chù），就不起作用，不能提高零件的剛度：若（ruò）壓力（lì）過大，零（líng）件被壓向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小（xiǎo），當跟刀架繼續移動後，支承塊（kuài）支承在小直（zhí）徑外圓處，支承塊（kuài）與工件脫離，切削力使工（gōng）件向外（wài）讓開，切（qiē）削（xuē）深度減小，車出（chū）的直徑變大，以後跟刀架又跟到大直（zhí）徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直（zhí）徑變小，這樣連續（xù）有（yǒu）規（guī）律（lǜ）的變（biàn）化，就會把（bǎ）細長的工件車成“竹節”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（huò）得良好的表（biǎo）麵粗糙度和幾（jǐ）何精度。
（5）同軸度難保證
工（gōng）件內孔由深孔（kǒng）完成（chéng）後（hòu），再精車外圓，深孔加（jiā）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（bì）零件加工工藝實例講解
為解決鋁合金薄壁零件在機（jī）械加工中由於（yú）變形影響零件的尺寸、形位（wèi）公差的問題，以高速、低進刀、低切深的加工方法，通過一次裝（zhuāng）夾完成零件全部關聯尺寸的加工，從而降低零件在加工過程中由（yóu）切削力過大而引起的變形，避免加工（gōng）基準與設計基準不能重合產生的誤差，提高零件的尺（chǐ）寸精度和形位精度。
1. 問題的（de）提出
在零件的機械加工過程中，常常會由於內應力而產生變形，尤其是有色輕金（jīn）屬如鋁、鎂（měi）合金的加工。內應力（lì）引（yǐn）起的翹曲、側彎和扭（niǔ）曲等形式的變形頻繁出現，會嚴（yán）重影響零件的加工質量及加工效率（lǜ），特別是對於薄壁、薄板（bǎn）類零件表（biǎo）現得尤為突出（chū）。如何（hé）最大限度（dù）地減少或消除零件的（de）變形，保證（zhèng）產品質量及生產效率，多年來一直（zhí）是我（wǒ）們研究的課題。
2. 原因分析
為提高（gāo）鋁合（hé）金的加工和使用性能，在（zài）加工前（qián）需（xū）要通過（guò）熱處理（淬火處理+時效處理）的途徑（jìng）提高（gāo）強度。材料在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（chéng）中，新的切削應（yīng）力（lì）產生，隨著材料的不（bú）斷去除，內（nèi）應力的平衡狀態被打破，內（nèi）應力重新分布，直至達到（dào）新平衡過程（chéng）而產生（shēng）變形，使零件失去（qù）應有的（de）加工精度。而且當零件表麵（miàn）的應力超過材料的（de）強度極限時，還會產生裂紋。
3. 解決（jué）辦法
針對以上原因，對於鋁合金薄壁、薄板類零（líng）件采用“套材”法（fǎ）進行（háng）加工。“套材”法就（jiù）是一次裝夾完成所有尺寸加工後，再將零件從（cóng）毛坯中掏出的（de）加工方法。套（tào）材過程包括銑上麵→粗銑內腔→粗（cū）銑外形→精銑外形（xíng）→精銑內腔→精銑底麵→點（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（zài）切（qiē）斷之前，由於零（líng）件與毛坯材料底麵（miàn）連接，所以內應力的產生不會造成零件有較大變形，在整（zhěng）個過程中零件尺寸穩（wěn）定。在切斷時，需要讓毛坯材料與零件材料在底麵有（yǒu）0.1mm粘（zhān）連，以（yǐ）保證在整個“套材（cái）”過程中零件有足夠的強度抵抗加工過程中產生的切削應力。
將零件從毛坯中切下後，零（líng）件雖由（yóu）於應力釋放而發生（shēng）變形，但是零件上（shàng）各相對尺寸不會（huì）改變，隻需要增加（jiā）校正工序校平底麵所有尺寸、形狀均可恢複正確（què）。
4. 應（yīng）用實例（lì）
如圖1所示（shì）為鋁合金薄板零件，我（wǒ）們應用“套材”法進行加工，方法如（rú）下：
（1）工藝過程製定：由於零（líng）件最終厚度為2mm，在下料機加工過（guò）程中容易產生應（yīng）力，發生變（biàn）形，根據其結構特（tè）點，具體加工工藝流程為下（xià）料→時效→銑基準→磨基準→去毛刺→銑外形（“套材（cái）”法加工）→去毛刺→校正→檢（jiǎn）驗→入庫。通（tōng）過時效工序消（xiāo）除下（xià）料過程中產生的應力；通過銑基準（zhǔn）、磨基準工序，保證基準平麵與夾具定位麵完（wán）全接觸，定位準確可靠，從而保證銑外形工序中厚度方（fāng）向的所有尺寸。由於這兩道工序屬於見光加工，所以（yǐ）在此過程中產生的微小應力引起零件（jiàn）的變形量不會影響加工尺寸；通過銑外形（“套材”加工）完成零件所有尺寸加（jiā）工；通過去毛刺工序去（qù）除加工過程中產生的各（gè）種毛刺、飛邊，保證後續加工定位精準；通過校正工序校正由於大餘量加工（gōng）後零件產生的變形；檢驗工序檢驗零件所有尺寸與圖樣要求的符（fú）合性；最後入庫提交。
（2）毛坯尺寸確定：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（yóu）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（jiàn）圖2）。壓板必須（xū）均勻分散在毛坯的（de）周邊（biān），保證整個加工過程中（zhōng）零（líng）件底麵與夾具緊（jǐn）密（mì）貼合。壓緊位置必須（xū）在刀路邊界之外，避（bì）免在加工過程中銑刀壓板。
1.零件輪廓 2.刀具 3.毛坯邊（biān）界4.刀路邊界 5.壓板
（4）“套材”過程實施：
①刀（dāo）具的選用。為在套（tào）材過程中減少零件變形量，在保證加工效率的前提下，盡量選用直徑小的刀具。刀具越小，加工過程中的切削力就越小，產生的應力也越小（xiǎo）。本（běn）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，按高轉速、高進（jìn）給（gěi）和小切深的原則選（xuǎn）用切削用量（liàng）。根據加工現場機床的剛（gāng）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，軸向（xiàng）切深0.2mm。
③程序的編製。銑外形在銑加工中心上進行，利用編（biān）程（chéng）軟件按照零件圖樣建立數字模（mó）型後按“套材”法包含過程中的刀路順序編製數控程序，編程過程（chéng）中按前述選擇刀具和切削用（yòng）量（見圖3）。
（5）實施效果（guǒ）：通過實際加工驗證，校正後的零件所有尺寸均滿足圖樣要求。銑外形工（gōng）序實際加工時間為33min，滿足批生產要求（qiú）。
5. 結語
“套材”法目前已經在我（wǒ）廠鋁合金結構件批生產加工中（zhōng）廣泛應用。不僅提高了加工效率和產（chǎn）品質量，而且因為是一次裝（zhuāng）夾完成所有尺寸加工，從而避免了設計基準（zhǔn）和工藝基準不重合而引起的（de）誤差，避免因尺寸鏈換算而（ér）壓（yā）縮公差，簡化了工（gōng）藝規程製定過程和零件的加工過程。
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