薄壁腔体类零件加工难点分析及解决方法

摘. . 要：利用加工中心加工零件时，针对其薄壁处的加工难点，通过对加工工艺进行改进，制作专用夹具等方法解决了该零件薄壁加工的困难。本文详细介绍了大功率双定向耦合器薄壁加工难点及解决方法。

关键词：薄壁；平面度；夹具

随着我国机械制造业的不断发展进步，薄壁腔体类零件越来越多的被应用到各个行业，薄壁零件具有质量轻，结构紧凑等优点被广泛应用，但在实际加工过程中零件薄壁处易发生形变，厚度难以保持一致，使得零件的最终质量难以得到保证，非常棘手。本文中笔者针对具体零件的薄壁加工难点进行了分析，并总结了自己用加工中心在加工该零件的加工方法，希望对薄壁腔体类零件的加工有所帮助。

1 加工中心的简介及特点

加工中心是指以数控铣床为基础，集铣削、钻孔、攻螺纹等功能于一体，并带有刀库能完成自动换刀的数控机床。与普通数控机床相比，CNC 加工中心在加工零件薄壁时具有以下特点：1.机床刚度强，抗震性好。为了适应加工过程中高自动化、高精度、高效率以及高可靠性的加工要求，加工中心的静态刚度和动态刚度都高于普通的数控机床；由于其机械结构系统的阻尼比高，从而在加工过程中机床的抗震性能也高于普通数控机床，对加工薄壁腔体类零件有很大帮助。2.加工精度高。加工中心自身精度高于普通数控机床，并具有自动换刀功能，可以有效减少定位与对刀之间的误差。

2 零件薄壁的加工

2.1 加工难点分析

图 1

如图 1 所示，该零件长 193.0mm 宽 19.1mm 高 9.55mm，中间内腔薄壁厚度要求为 0.5±0.01mm。加工该零件时，主要存在以下几个难点：1.由于零件较薄，极易发生形变。2.中间薄壁为 0.5±0.01mm，公差标注较为严格，零件厚度的一致性难以保证。3.中间薄壁厚度为 0.5mm，在刀具切削时极易发生振动，零件的光洁度难以保证。

2.2 加工工艺设计及解决方案

针对上述的三个加工难点，做出如下工艺设计：

1）首先对零件进行粗加工，单边留余量 0.5mm 用于精加工，然后经过进行退火热处理，消除材料内部应力。热处理之后，利用平口虎钳轻夹持，对零件进行对称光面加工，采用反复对称光面，保证零件在进行精加工之前没有太大形变。

2）将零件用平口虎钳加持，对零件正面进行精加工，此时所需夹紧力较小，夹紧力与主切削力方向一致，保证零件正面加工完成后平面度较好。

3）加工零件背面之前，先制作夹具，因零件上有两个 3mm的销钉孔，所以夹具上要铣两个柱销，利用销孔配合来确定零件在夹具上的位置。加工夹具完成后,将夹具固定在虎钳上不拆卸，再将零件用 M2 螺钉在夹具上压紧（图 2 为夹具示意图，夹具上为 34-M2 螺纹孔），夹具上凸台与零件正面所加工凹槽配合，使正面已加工的槽子底面与夹具凸台上表面完全贴合，避免 0.5mm 的薄壁悬空，给即将加工的薄壁一个有效的辅助支撑，加强薄壁强度，避免刀具因薄壁颤动而产生颤纹,以此来保证零件光洁度。

图 2

4）为保证每次加工该零件厚度一致，采取夹具固定在虎钳上不拆卸的方法，每次零件装夹在夹具上的螺钉压紧位置如图 3，加工零件背面时，只在每列序号 1 的位置用螺钉压紧，加工完成后，在每列序号 2 的位置上紧固螺钉，将位置 1 的螺钉全部拆除，最后将位置 1 加工完毕。因零件每次都在固定夹具上加工，利用了机床的自身稳定性，减少了人工装夹误差和重复装夹误差，更好的保证了一批次零件的厚度一致，更能满足技术要求。

图 3

5）因粗加工之后余量较小，且零件底部较薄，本着刀具越小切削力越小的原则，整个精加工过程所用刀具不可过大，所以精加工零件背面薄壁时，使用刀具为直径 2mm 的立铣刀，并通过分层次切削的方式来加工，减少了因刀具切削力造成的振动变形。整个加工过程均使用切削液冷却，避免因切削热引起零件的热变形，也减少了切削瘤产生的机率。

3 结束语

该文章针对具体零件，通过确定加工工艺，制作夹具，选取合适刀具等方法，从零件平面度、光洁度和厚度公差等方面入手，通过实际加工生产，解决了零件变形及薄壁处各尺寸要求，保证了零件的加工质量。相信在薄壁腔体类零件越来越丰富的将来，加工类似零件的方法也会越来越多，希望该文章能为加工此类零件提供参考价值。

参考文献:

[1]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M]北京：冶金工业出版社，2010.

[2]文少波.薄壁零件加工的工艺措施[J].机电一体化，2013（7）.