谭家进
(中国航发贵州黎阳航空动力有限公司， 贵州， 贵阳 550014)
摘要:机械加工过程中，由于由机床－夹具－刀具－工件组成的工艺系统的受力和受热的变化，使工件加工过程中及加工完后产生形状和尺寸的变化，而薄壁零件由于其结构的特殊性，变形量更大.薄壁零件的加工一直是加工工艺中的一个难点，特别是一些型面复杂的难加工材料，加工过程中存在变形大的情况。使零件的一些重要尺寸和技术条件要求得不到保证。为解决零件的变形问题, 必须在加工上采取一些措施。
关键词: 薄壁零件; 数控加工; 变形；
一、薄壁变形零件加工中遇到的问题
图1所示零件其型面结构复杂，属典型的深型腔薄壁易变形零件，切削加工性较差，尺寸及形位公差要求较高，零件上下各有一个较深的半封闭的型腔，其壁厚在较长距离范围内均为1.5±0.15，在零件表面B上有24个轴向孔，在距B面18.25处有32个径向孔，在上方半封闭型腔锥面上有32个锥面孔。
.png)
图1
零件加工主要产生以下问题：
①Φ335.325±0.04尺寸在机床上检查合格，松开后检查椭圆度最大相差0.15，且孔径内有爬坡现象；因此不能保证尺寸公差及设计图 。(工艺要求圆度0.04)。
②加工Φ249.977±0.023尺寸时,尺寸最大处超过上差，最小处超过下差，且槽的上下两位置尺寸最大相差0.015, 使尺寸及0.02的同轴度保证不了；
③Φ339.886±0.028直径靠18.4±0.025Θ端面处大；靠外面尺寸小，锥度最大达0.02,尺寸相差最大0.05；
零件产生以上问题的主要原因是零件变形。
二、零件产生变形的原因
1、加工后零件的内应力重新分布使零件产生变形。
该零件由毛料到最终尺寸加工余量大，内型腔端面最大处要去除余量约40mm深，径向最大处单边去除余量约43mm，最后多处剩壁厚1mm。
2、零件基准表面质量对变形有很大影响。
由于薄壁零件的刚性差，用来作为定位和压紧的基准面如果平面度不好，零件加工时的压紧状态下是变形的，加工完松开后的零件的尺寸和技术条件与压紧时相差很大。
3、精加工刀具对零件变形的影响。
由于切削时的高温以及切削力的影响，所以刀具是影响零件变形的一个重要因素。包括刀具刚性、切削用量、走刀路线的安排等都影响零件变形。由于零件型面复杂、 薄壁，所以容易引起振刀、让刀，导致零件变形。
三、解决问题的措施
1、工艺路线及加工余量的合理安排
工艺上，所有粗加工只为精加工留余量端面和径向单边1mm左右，减少了精加工的加工应力变形。零件上不同位置的三组孔，都有位置度要求，较难加工，工艺上设置三组孔通过一次装夹定位，减少装夹次数过多引起的变形，保证零件的尺寸要求和技术条件。
2、基准质量的提高和基准的合理选择
基准选择的主要原则是工艺基准尽量和设计基准重合，前后工序的加工基准尽量重合，且便于测量。零件变形的一个重要原因与零件基准面的质量好坏有很大关系。粗加工，加工时余量较大，压紧力大,加工应力大，导致零件松开后变形大，基准面平面度差，为了保证基准面的平面度，工艺要求在粗加工基准面工序中，加工完所有尺寸后，松开零件，使加工应力得到释放，重新找正轻轻压紧零件，留0.1mm以内余量，精修基准面。
3、数控程序走刀路线的合理设计
由于零件刚性差，切削条件不好，内型腔最深达约65mm，型腔最小处径向只有约7mm宽。加工时排屑加大零件的振刀和变形，有些位置产生让刀。因此，作以下设计：
①加工内型腔时，由于R处余量大，切削力大，易打刀和振刀，所以都先扎刀去除余量，再上下分别走刀去除余量和细加工，最后仿形精加工。为了减少振刀，还采用了一些减振方法，如用橡胶圈撑住型腔薄壁处。
②对于精密尺寸和重要基准面的保证，对程序和走刀路线进行了改进。加工基准面时，采用了加工完所有尺寸后进行无余量光修。
综上所述, 在薄壁零件数控工中，通过加工余量的合理分配与控制，工艺设置一次性定位装夹加工，加工中基准重合及基准质量的提高，数控程序走刀路线的合理设计等方式，解决了薄壁变形零件在数控加工的变形问题。