精密薄壁零件装夹变形的分析与控制研究

薄壁零件的变形分析和加工精度控制

图1切削力与初始残余应力对加工变形的影响0引言薄壁类的零件在实际的应用过程中，大都是应用在重要的部位，然而其本身具有结构复杂、形状特殊、刚度低等特点，使得其在实际加工制造的过程中对加工的精度要求较高。

而薄壁零件在加工过程中出现变形的现象是非常严重的问题，需要有关人员采取有效措施进行解决。

因此，本文对薄壁零件的变形分析和加工精度控制研究具有十分重要的意义。

1影响薄壁零件加工变形的因素1.1加工过程中的切削力在对薄壁零件进行加工的过程中，切削力是影响薄壁加工变形的重要因素之一。

本文以某一零件为例，其切削条件为：切削速度420m/min ，背吃刀量0.02mm ，进给量0.01mm/r ，刃口半径0.02mm 。

由仿真得到的单独由加工残余应力和初始残余应力及两者耦合引起的零件变形如图1所示。

通过对图1的观察，我们可以知道，切削力对薄壁零件的加工变形影响很大，因此，在实际加工的过程中，一定要加强对切削力的重视。

1.2加工过程中的装夹条件装夹是为了固定毛坯，从而进行零件的加工，而薄壁零件的装夹过程中，由于其本身的刚性较低，在实际装夹时，很容易由于压、夹、弹性变形等降低加工精度。

除此之外，如果没有选择较好的加紧力作用点，就会产生附加的应力，一旦装夹力超过规定范围，就会出现加工变形的现象。

1.3加工材料的进给量对残余应力影响在薄壁零件的加工过程中，其进给量对残余应力的影响也是造成其加工变形的主要影响因素，图2是某一薄壁零件在加工的过程中，其不同的进给量对残余应力的影响折线图。

由图2可以看出，随着进给量的增加，零件的加工变形增大了。

其原因为随着进给量的增大，切削面积增大，单位时间内的金属去除量增加，消耗的切削功增大，从而使变形力增大，摩擦力增大，进而切削力也随之增大，使得零件的变形增大。

薄壁零件的变形分析和加工精度控制陈怀发①②;卢军①（①陕西科技大学，西安710021；②西北工业学校，兴平713100）摘要:在机械制造业中，随着加工技术水平的不断提高，很多复杂的零件被制造出来，并且其工艺性很强。

薄壁零件装夹变形原因及控制

薄壁零件装夹变形原因及控制精密薄壁零件是目前制造业发展的一个重要方向,薄壁零件的装夹是其生产制造中的一个重要环节,但由于工艺不合理,对薄壁零件认识不够等因素造成的装夹变形时有发生。

该文分析了薄壁零件装夹变形的产生原因,并提出了一些控制对策。

薄壁零件,装夹变形,原因,对策薄壁零件的加工变形,一直是机械加工制造业的一个难题,很多国内外学者都对薄壁零件的加工变形问题进行了分析了研究,使得薄壁零件的加工技术有了一定的突破。

实际工作中,要想通过合理的对策解决薄壁零件的加工变形问题,就要首先认清产生变形的原因。

1.薄壁零件装夹变形的成因及区分薄壁零件出现变形有很多的原因,在设计零件的过程中,不仅要考虑零件设计结构的工艺性,还要提高零件结构的刚性,防止在加工中出现变形,尽可能保证零件结构对称、薄壁厚度均匀,选择毛坯时,最好选择没有内应力的原材料。

在制造系统中,零件加工变形的主要因素有,工件的装夹条件。

由于薄壁零件的刚性比较差,加工时不恰当的选择央紧力与支承力的作用点,导致附加应力,夹、1压的弹性变形会一定程度上影响零件表面的尺寸精度和形状、位置精度,导致变形。

加工残余应力。

在零件加工过程中,由于刀具对已加工面的挤压、刀具前刀面与切屑、后刀面与已加工表面之间的摩擦等综合作用,导致零件表层内部出现新的加工残余应力。

由于不稳定的残余应力的存在,一旦零件受到外力作用,零件就会在外力与残余应力的作用下产生局部塑性变形,重新分配截面内的应力,去除外力作用后,零件就会受到内部残余应力的作用出现变形。

这种由于切削过程中残余应力的重新分布,造成的零件的变形,会严重影响加工质量。

切削力和切削热、切削振动。

为了避免被加工材料产生弹性变形、塑性变形以及刀具与切屑和工件之间的摩擦,切削过程会产生切削力和切削热,在两者作用下,很容易导致零件振动和变形,进而影响零件的质量。

另外,造成零件变形的影响因素还有机床、工装的刚度,切削刀具及其角度、切削参数和零件冷却散热情况等。

浅谈薄壁环形件变形控制

浅谈薄壁环形件变形控制薄壁零件的变形控制一直以来都是一个难题，在质量和效率之间更是难于取舍。

文章主要介绍了一些简易的变形控制的方法。

标签：薄壁；变形；控制实际加工中应结合具体条件选择不同的控制方法。

简单易实现的主要有优化加工刀具、优化工艺方案、进给量局部优化、优化切削参数、优化装夹方案等，下面就从以下几方面介绍薄壁零件的变形控制。

1 变形控制对加工工艺的要求1.1 粗加工、精加工分开对加工精度要求较高的薄壁类零件，应分开粗加工、半精加工、精加工进行。

粗、半精、精加工分开，可避免因粗加工引起的各种变形，包括粗加工时，压紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后由于内应力重新分布而引起的变形。

其目的是为了保证零件的精度及稳定性。

另外，粗、精加工分开，机床设备也可得到合理的使用，即粗加工设备充分发挥其效率，精加工设备可长期保持机床的精度。

1.2 增加时效去应力工序内应力是引起零件变形的主要因素，为防止零件变形，除应严格地按照材料进行热处理，使零件具有较好的组织外，在粗、精加工之间，增加一道时效去应力工序，以最大限度地消除零件内部的应力。

通常采用热时效和自然时效的方法。

这两种方式却都存在弊端：自然时效周期需要达到半年或两年，周期过长；热时效费用高，耗能高，炉温控制难度大，零件易氧化，且易因受热不均导致裂纹，并在冷却过程中产生新的应力。

振动时效是以金属零件固有频率，利用一受控振动能量对工件进行处理，使工件产生应变，达到消除零件残余应力的目的。

1.3 利用零件的整体刚性加工薄壁零件随着零件壁厚的减小，其刚性降低，加工变形增大。

因此，在切削过程中，尽可能地利用零件的未加工部分，作为正在切削部分的支撑，使切削过程处在刚性较佳的状态。

下面举几个例子，如：铣“U”型槽时可以考虑先铣类似成“口”型，最后在把“口”上的横梁铣掉，该方法能有效地降低切削变形及其影响，降低了由于刚性降低而可能发生的切削振动。

如：车加工薄壁时，可在有余量刚性较好时，先将内侧及内槽等加工到位，再加压盖加工外侧等多种灵活利用零件整体刚性的方法。

薄壁零件加工变形分析及控制方案

0引言薄壁零件在设备中的应用都是在核心部位，其质量以及性能的会关系到设备的应用效果。

再加上薄壁零件在加工制作的过程中需要对其外壁进行不断的打磨，以使其达到薄壁的要求，但这就导致了资源的浪费，这与我们现代社会提倡的“绿色生产”相违背。

为了相应这一号召，就必须对生产的工艺以及过程进行分析，探究新的技术，实现薄壁零件的最优生产。

1薄壁零件的介绍薄壁零件顾名思义就是零件的壁厚较薄，一般为轮廓尺寸的二十分之一。

最重要的是其有强度高、承载性强等优点，受到了很多行业的追捧。

在航天产品以及汽车制造工业中，其具体的特点有以下几点，一是结构复杂，在很多的大型产品中应用，为了减轻产品整体的重量，会增加很多的复杂设计，因此故意忽略了装夹定位，导致零件结构复杂。

二是壁薄，尤其是对于一些精密产品来说，需要零件的壁更薄，并且不适合集中粗放生产，这就相应的增加了零件的生产时间，进而使得提高了制造成本。

三是精准度高，薄壁零件要适应设备的制造的需求，就必须提高自身的精确度，为此从毛坯加工到成品需要多道工序，而且在加工的过程中极易出现变形的情况，甚至会导致零件报废。

这增加了制造企业的经济负担，延误了买家的使用也对零件生产企业的形象造成了破坏。

四是制作材料多，为了使用不同产品生产的需求，薄壁零件在加工的过程中会应用到多种材料，例如塑料、钛合金等等，不同的原材料对工业的需求也有差别。

2薄壁零件的加工变形原因2.1残余应力因素薄壁零件中的残余应力是有两个方面组成的，一部分是毛坯残余应力，另一部分是加工过程中的残余应力。

例如在钛合金加工的过程中需要加热使得材料软化，导致了残余应力的产生，应力的释放会造成零件的变形，进而影响零件的质量。

2.2工件装夹因素为了应对加工的过程中零件出现的位移现象，技术人员会利用工件装夹对零件进行固定。

但是工件装夹产生的力也会对零件生产的精准度造成一定的影响。

因此，技术人员在设定工件装夹是要将其松紧调整到最优的模式。

零件装夹变形分析与解决措施

零件装夹变形分析与解决措施零件变形主要表现在装夹变形；切削力、切削热使零件产生变形；加工方法和技巧不当使零件产生变形；材料应力释放零件原因导致的变形等。

如果在生产过程中工件产生变形，那么肯定就会影响工件的形位精度，尺寸精度以及表面粗糙度，所以提高易变形零件加工质量和加工效率的关键就是装夹方法以及车削，铣削时的加工方法和技巧。

标签：装夹方法；刀具选择；切削用量1 为什么会产生零件装夹变形我们在加工生产中会遇到各种各样的问题，譬如在加工薄壁易变型零件时，就必须根据其不同的特点，找出薄弱环节，选用不同的工艺方法和夹紧方法来保证加工要求。

很多时候我们要具体问题具体分析，找到切实可行的办法来应对遇到的实际问题。

1.1 工件装夹不当为什么会产生变形？在我们生产实际操作中，如果我们采用三爪卡盘夹紧薄壁外圆，就会由于夹紧面积过小，夹紧力不均匀分布，那么拆卸以后，被卡爪夹紧部分就可能因弹性变形而涨大，最终导致零件出现多角形变化。

1.2 相对位置调整时候偏差，产生壁厚不均的现象经过多年的工作实践，我发现由于夹具、刀具，工件和机床主轴旋转中心的位置调整相对不准确，导致工件几何形状变化和壁厚不均匀现象。

我们遇见很多薄壁零件对于均匀性要求非常高，但对其尺寸精度要求却不高这种现象。

此时工件如果采用常规刚性定位，就会误差非常大，壁的厚度很容易超差。

这样工件在装夹过程中，假设我们没有根据实际特性，也就是工件刚度较低（薄壁件），或者不注意夹紧力的方向和施力点，那么支撑点和压紧点不能够重合就形成力矩效应，最终会引起零件变形。

1.3 为什么要强调零件壁厚差重要性有一部分薄壁零件对均匀性要求非常高，而对其尺寸精度要求却不高。

这种工件和彩刚性定位，就会误差很大，壁厚非常容易超差。

在装夹过程中的工件，假设刚度较低（薄壁件）或者夹紧力方向，施力点选择不恰当，支撑点与压紧点不重合必然形成力矩效应将会引起零件变形。

1.4 选用什么样的刀具至关重要我们选择什么样的刀具，会直接影响零件精度以及表面粗糙度。

浅析薄壁零件加工中变形振动分析和消振措施

薄壁零件加工中变形振动分析和消振措施摘要：车削过程中，工艺系统由于受到各种力的作用，工件和刀具之间常会发生相对振动。

它不仅使加工表面产生波纹，严重恶化加工精度和表面质量。

特别是最后一刀精车，当切削速度提高，常常会发生刺耳的响声，使车削无法继续加工下去。

所以，在加工薄壁零件中，不仅要考虑装夹中工件受力变形的问题，还要注意解决加工中振动问题关键词：薄壁零件加工变形振动措施车削薄壁零件在加工中很容易出现问题，如果我们在加工中善于总结经验，就能在加工中找出它的共性、个性和矛盾突出点。

变被动为主动。

从而才能够加工出合格的产品。

要想解决薄壁零件加工中出现的问题，我想从以下几个方面来加以分析。

一、薄壁零件装夹分析1、薄壁零件的加工特点薄壁零件以日益广泛地应用个工业部门生产机器零件中，车削薄壁零件的关键是变形、振动问题。

工件产生变形振动的原因大多是由于切削力、夹紧力、定位误差和弹性变形。

其中影响最大的是切削力和夹紧力。

我们在实践过程中减小切削力和切削热主要采取方法是：合理地选择切削用量、合理地选择刀具几何角度、减小夹紧力引起的变形，主要改变和改善夹紧力对零件的作用。

2、车削薄壁零件时采用的装夹方式以上讲的薄壁零件加工特点是车削中变形和振动问题。

由于薄壁零件的刚性差，车削中容易变形。

所以在装夹时要考虑到夹紧力的方向和着力点。

夹紧力的方向应选择在有利于减小夹紧力的部位。

如薄壁零件为套类，则可将径向夹紧力改为轴向夹紧力；薄壁零件为盘类，则可该轴向夹紧力为径向夹紧力；当薄壁零件径向和轴向刚性都很差时，保证夹紧力方向与切削力方向一致，就能使较小夹紧力起到较大夹紧力的作用。

还要夹紧力着力点应落在支承点正对面和切削力部位的附近以减小变形振动。

二、减小薄壁套装夹中变形的措施1、合理确定夹紧力的大小、方向、作用点。

粗、精车加工分开，当粗精车加工使用同一夹具时，粗加工余量大，切削力大。

因而需要较大的夹紧力。

而精车时余量小，切削力小，所需要的夹紧力也就小。

薄壁零件加工变形分析及控制方案

该产品的F 1为23%。

剩余的/冗余0零件大部分是紧固件或连接件,通过修改设计,大多数可以和其相连接的机体零件合并。

通过设定具体装配环境的装配难度系数,可以对装配规划产生的多种装配方案分别进行装配过程复杂度评价,以比较不同方案装配过程的优劣。

5 结论本文提出的方法是对面向装配的设计技术的一个补充和完善。

通过该方法的实施,可以在满足功能要求的情况下大大简化装配模型,使后续的装配序列和路径规划变得简单。

通过对装配复杂度和装配成本的分析,可以优选出不同的可行装配方案,这些都必将显著节约产品装配时间和降低装配成本。

参考文献:[1] 姜华.机械产品的装配规划研究:[博士学位论文].武汉:华中理工大学,1997.[2] 高峰.并行工程环境下的面向装配设计系统的研究与实践:[硕士学位论文].武汉:华中理工大学,1997.[3] 张林煊,童秉枢,张新访等.一种实用的综合集成D FA 系统的研究.清华大学学报,1998,38(11):69~72[4] 宋玉银.集成化面向装配的设计研究.机械工程学报,1999,35(5):67~71[5] Bo othroy d G,D ewhrust P.Desig n o f Manufacture and As 2sembly:The Boo thro yd-Dew hurst E xperience Desig n for X HU AN G G.Q.Chapman &Hall 1996:19~40[6] Paul G.Leney Case Experience with Hitachi,Lucas andBo othroyd-Dew hurst D FA Methods Desig n fo r X HUA NG G.Q.Chapman &Hall 1996:41~71[7] Z HA X F.Integ rated Kno wledge -Based Assembly Se 2q uence Planning.Advanced Manufacturing Technolo gy,1998,14:50~64(编辑周本盛)作者简介:管强,男,1972年生。

薄壁零件变形分析及改进建议

薄壁零件变形分析及改进建议薄壁零件变形分析及改进建议摘要：随着我国社会主义经济的快速发展，各行各业都呈现繁荣景象。

由于薄壁零件具有质量轻、节约材料、结构较为紧密等优良特点，而被广泛应用于机械加工行业。

但是薄壁零件具有口小内大、薄壁、刚性差的缺陷，极易在机械加工过程中发生振动和形变，致使加工过程不能保证加工精度。

通过对薄壁零件进行反复的实验，找出在加工过程中零件发生形变的解决策略。

本文从实际出发，总结和分析了薄壁零件易发生振动和变形的原因，阐述了控制加工过程中薄壁零件发生振动和变形的有效方法，从而保证加工的精度。

关键词：薄壁零件；变形；分析；方法；前言由于薄壁零件具有刚性差、易变形的特点，严重影响了机械加工的精度。

薄壁零件的加工易变形的问题一直是困扰着机械加工行业的主要难题。

为此，许多国内外的专家学者通过反复的实验和验证，建立了多种动态或静态模型，采用先进的有限元技术对加工过程中的刀具和工件进行分析，并依据结论提出了改进加工的有效方法，从而使得薄壁零件的加工工艺有了一些进步。

但在实际生产过程中，我们需要对加工过程中出现的实际变形情况，采用不同的控制措施，以取得较好的生产效率。

影响薄壁零件变形的主要因素在机械加工过程中薄壁零件发生振动和变形的原因多种多样，具有各个方面的影响因素，首先就是在进行零件的设计时，要对零件的结构、工艺性及刚性进行充分的考虑，不断提高薄壁零件的刚性，尽可能的避免加工过程中零件变形，还要保证薄壁零件的对称结构和均一厚度。

在进行零件加工时，选择消除了内应力的毛坯材料。

2.1工件的装夹条件因为薄壁零件具有较差的刚性，在进行加工过程中，如果夹紧力和承受力的作用位置选择不合适，就会增加薄壁零件的内应力；夹、压所产生的弹力极易造成变形，从而影响了零件的表面尺寸、形状和精度，进而导致薄壁零件的变形。

因此，对零件的装夹、定位的合理设计，有助于降低变形的可能性，充分保证加工质量。

2.2加工的残余应力在机械加工过程中，对零件进行加工时会造成刀具与零件的挤压、刀具前刀面和后刀面与已加工表面的挤压、摩擦等作用，从而增加了薄壁零件内部的加工残余应力。

薄壁件装配变形及控制技术研究

薄壁件装配变形及控制技术研究摘要：在安装过程中，薄壁型配件的安装相对难度较大，容易发生形变，从而导致安装效果不能满足实际需求，造成经济损失。

本文对薄壁件装配过程中产生形变的原因及方式进行综合分析，找出薄壁件安装过程中所需要注意的问题，希望可以减少安装过程中的部件损坏，提高安装效率，降低成本损耗。

关键词：薄壁件；装配；变形；控制技术1前言通常情况下，将几何形状件某一方向上的几何尺寸远远大于垂直于该方向横截面的特征尺寸的部件称为薄壁件，如壁厚与直径比小于1/20的圆筒形部件等。

在许多机械安装过程中，都存在着大量的薄壁件的使用，并且以圆筒为主要的存在形式。

在安装过程中，薄壁件的安装难度系数相对其他零件更大，容易在安装过程中发生变形甚至损坏，从而导致安装工作无法顺利进行，造成大量的经济损失。

因此，在加工过程中，要对这一部分部件采取特别的安装方式，以避免上述情况的产生。

2薄壁件加工产生变形的原因2.1工件材料力学性能的影响由于材料本身的弹性模量不同，其所可以承受的应力也有所不同。

例如，钢的弹性模量约为206GPa，而航空铝合金材料7050-T7451的弹性模量仅为钢的1/3左右。

在薄壁件安装过程中，弹性模量较小的材料在加大的屈强比作用下极易发生回弹现象，从而发生形变。

同时，有些薄壁件在设计过程中有着复杂的结构特征，材料去除率大，加工过程中也会使得工件的刚度下降，从而产生形变。

2.2加工残余应力的影响在某些加工步骤完成后，由于装夹固定等因素容易产生应力的残留，使得工件被动发生形变以达到平衡应力的目的。

这些变形在去除装夹后并不能自主恢复，且随着时间的流逝而逐渐显现出来，这也是薄壁件发生形变的重要因素之一。

2.3装夹条件的影响经过大量实验验证，装夹条件是导致工件刚度下降的一个重要因素，夹、压是在加工安装过程中所采用的主要固定方案，而此过程中不可避免地会发生一系列的弹性形变，从而使得工件的尺寸、形状和精度等发生一定的改变。

薄壁零件夹持变形与装夹方法的改进分析

ｏｔｉｅｙｕｉｇｔｅｌａｔｑａｅｔｎｔｏｃｍｐｒｇｗｔｈａｕｅａａ，ｈｅｕｔｈｗａｘａｌｍｐｎａｂａｎｄｂｓｎｅｓｕｒｓｆｔｇｍｅｈｄ，ｏａｉｉｔｅｍｅｒｄｄｔｔｅｒｓｌｓｓｏｔｔａｉｃａｉｇｃｎｈｓｉｉｎｈｓｈｌ
径向进给量，此处取０Ｏ５ｍ为轴向进给速度，．０ｍ取３／ｉ；为工件速度，１ｍｍｎｍｍｎ口取８／ｉ。带入式（）（）Ｆ＝５４Ｆ＝１３４１、２得７．Ｎ，７．Ｎ。２２夹紧力计算．
１引言
薄壁零件的精密加工历来是机加工的难题之一。在对零件的尺寸及形位精度要求较高的情况下，理合度有着重要影响 … 。笔者针对本公司生产的薄壁套类零件，助借Ｓｍｕａｉｉｌｔｎ软件和最ｄ－乘拟合法分析薄壁零件的变ｏｘ形情况，讨减小薄壁零件装夹变形的改进方法。探
ｇｅｔｅｕｅｔｅｃａｉｇｄｆｒａｉｎｏａｔ．ｒａｙｒｄｃｈｌｍｐｎｅｏｌｍｔｆｐｒｓｏＫｅｒｓｈｎｗａｅａｔ；ｎｔｌｍｅｔｅｓｑａｅｔｏｙｗｏｄ：ｔｉ－ｌｄｐｒｆｉｅｅｎ；ｌａｔｕｒｓｍｅｈｌｓｉｅｓｄ
ｐｏｅｓｈｃａｉａｄｌａｄｆｉｌｍｅｔａａｙｉｍｏｅｆｒｄｎｒｓａｌｈｄ，ｔｅｒｕｄｅｓａｄｓｚｒｏｒｒｃｓ，ｔｅｍｅｈｎｃｌｍｏｅｎｎｔｅｅｎｎｌｓｄｌｏｉｉｇａｅｅｔｂｉｅｉｅｓｇｎｓｈｏｎｎｓｎｉｅｅｒｒａｅ

铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法

铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法一般认为，在壳体件、套筒件、环形件、盘形件、轴类件中，当零件壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）相比小于1：20时，称作为薄壁零件。

这一类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。

薄壁零件因其制造难度极大，而成为国际上公认的复杂制造工艺问题。

一、薄壁件加工变形因素分析薄壁件由于刚度低，去除材料率大，在加工过程中容易产生变形，对装夹工艺要求高，使加工质量难以保证。

薄壁类零件在加工中引起变形的因素有很多，归纳总结有以下几个方面：1、工件材料的影响铝合金作为薄壁件最理想的结构材料，与其他金属材料相比，具有切削加工性好的特点。

但由于铝合金导热系数高、弹性模量小、屈强比大、极易产生回弹现象，大型薄壁件尤为显著。

因此，在相同载荷情况下，铝合金工件产生的变形要比钢铁材料的变形大，同时铝合金材料具有硬度小、塑性大和化学反应性高等性质，在其加工中极易产积屑瘤，从而影响工件的表面质量和尺寸精度。

2、毛坯初始残余应力的影响薄壁件加工中的变形与毛坯内部的初始残余应力有直接的关系，同时由于切削热和切削力的影响，使工件和刀具相接触处的材料产生不能回弹的塑性变形。

这种永久性的变形一旦受到力的作用就会产生残余应力，而在加工过程中，一旦破坏了毛坯的残余应力，工件内部为达到新的平衡状态而使应力重新分布，从而造成了工件的变形。

3、装夹方式的影响在加工中夹具对工件的夹、压而引起的变形直接影响着工件的表面精度，同时如果由于夹紧力的作用点选择不当而产生的附加应力，也将影响工件的加工精度。

其次，由于夹紧力与切削力产生的耦合效应，也将引起工件残余应力的重新分布，造成工件变形。

4、切削力和切削热的影响切削力是影响薄壁件变形的一个重要因素。

切削力会导致工件的回弹变形，产生不平度，当切削力达到工件材料的弹性极限会导致工件的挤压变形。

在切削加工过程中，刀具与工件之间的摩擦所作的功，材料在克服弹性、塑性变形过程中所做的功绝大部分转化为加工中的切削热，从而导致工件的各部分的温度差，使工件产生变形。

薄壁类零件加工装夹技术研究

薄壁类零件加工装夹技术研究摘要：由于薄壁零件具有重量轻、结构紧凑等诸多优点，因而其在航空航天等领域具有较普遍的应用。

基于此，本文分析了薄壁类零件加工的装夹技术。

关键词：薄壁零件；加工；装夹薄壁零件由于重量轻、比强度高等结构特点，所以在航空航天等行业的许多重要零件为薄壁结构。

由于薄壁结构零件刚度差，制造过程中在夹具夹紧力和切削载荷的作用下极易产生加工变形，使其加工精度和表面加工质量难以控制，因此，研究薄壁类零件加工装夹技术有着重要的意义。

一、薄壁零件加工问题1、装夹不当导致变形。

通常，薄壁零件内外直径差距较小，强度较弱，在车床作业中直接利用三爪自定心卡盘进行固定，将导致各爪点局部不稳，引发零件整体变形。

在过去的薄壁零件加工中，需要使零件上各夹紧点达到稳定均衡，所以需增大装夹接触面，从而减少零件整体变形量。

但采用该种加工方法，仍然无法杜绝零件变形问题的发生。

2、切削不合理导致变形。

在车削加工中，会产生较强震动。

在切削工艺不合理的情况下，就会导致薄壁零件变形。

为减少切削时刀具所受的阻力，以免零件因阻力过大产生塑性变形或弹性变形，通常需结合刀具类型进行前角调整。

比如在刀具为高速钢材质时，需将前角设定为6°～30°。

在刀具为硬质合金刀时，前角在5°～20°范围内。

而未能进行车削用量的合理选择，将导致薄壁零件产生各种变形。

分析这一现象产生的原因可发现，金属切削主要受两个因素的影响，即背吃刀量和进给量。

在同时增大这两个量的情况下，零件会因切削力增大而变形。

在背吃刀量减少、进给量增大的条件下，尽管切削力会减小，但由于工作表面剩余面积大，零件所受内应力也增大，最终导致零件变形。

因此，还要合理进行切削用量的选择，才能避免零件变形。

3、刀具不合适导致变形。

薄壁零件在车削时，选取合理的刀具至关重要，尤其是对刀具几何角度的选择，不仅会影响切削力的大小，也会影响车削中产生的热变形程度，需关注的是，在薄壁零件的工作表面微观质量的把握也很重要。

浅谈薄壁零件易变形的原因及改进措施

程中的刀具和工件进行分析，并依据结论提出了改进加工的有效方法，从而使得薄壁零件的加工工艺有了一些进步。但在实际生产过程中，我们需要要针对加工过程中出现变形的原因，采取不同的控制措施，提高生产效率。下文将对薄
壁零件变形的相关内容进行论述。薄璧零件变形的原因
零件加工精度。数控补偿工艺需配备高精度五轴数控机床，适用于高端制造行业，如航天航空加工中。
２．高速切削加工技术
不稳定的应力状态，而当外力作用消失后，零件内部的应力作用就会发生一定的变化，应力又会重新分配，造成零件的再一次变形，严重影响了加工的精度和
质量２．加工残余应力
在机械加工过程中，对零件进行加工时会造成刀具与零件的挤压，刀具前
三薄璧零件新型的切削加工方法１误差补偿技术
刀面和后刀面与已加工表面的挤压、摩擦等作用，从而增加了薄壁零件内部的加工残余应力。加工残余应力指的是在薄壁零件受到外力作用时，残余应力与
质量。３．切削力和切削热
高速切削是当今制造业中一项快速发展的新技术，是常规切削速度的５～１Ｏ倍。切削温度、切削力通常随切削速度的升高而升高，但超过一定范围后，反而随切削速度的升高而下降。所以高速切削薄壁零件具有以下优越性：（１）高速切削时，由于采用极小的切削深度和很窄的切削宽度，因此和常规切削状态下的切削力相比至少可减ｓｂ３０％，所以在加工薄壁、薄板类零件时可减小加工变形，易于保证零件的尺寸精度和形位精度。

薄壁零件加工变形的原因分析及控制方法

薄壁零件加工变形的原因分析及控制方法摘要：在科学技术水平不断提高的今天，越来越多先进的技术和零件被不断的研发出来，并且在实际的应用过程当中能够发挥出良好的作用。

就从目前的情况看来，薄壁零件自身重量比较轻，整体的结构也比较紧凑，该零件在通常的情况下都会应用于航空、船舶等多种产品当中。

不过，薄壁零件在实际的加工过程当中往往会受到很多因素的影响，从而导致零件变形的情况，进而对产品质量造成很大程度的影响。

为此，相关企业需要对薄壁零件加工变形原因进行充分地分析，根据实际的情况来采取措施进行控制。

关键词：薄壁零件；加工变形；原因；控制前言通过实际的调查发现，现阶段我国航天航空和船舶工业随着社会整体经济水平的提高而得到了进一步发展，在这种情况下它们对生产的零件也有着较高的要求。

为了能够进一步提高薄壁零件的各项性能，相关企业在实际加工过程中要对影响其变形的原因予以足够的重视，并且对薄壁零件的加工特点进行充分地分析和了解，这样才可以对其进行有效地控制，为企业带来一定的经济效益。

一、导致薄壁零件加工变形的原因分析就从目前的情况看来，部分企业在对薄壁零件加工过程当中导致其发生变形的因素比较多，这些因素可以分为零件的刚度、工具夹装、走刀路线、切削参数等，对薄壁零件加工变形影响程度最大的三个方面是：切削力、装夹力和残余应力，这就要求加工人员要对这些方面进行充分地分析，在此基础上采取相应的措施来对加工方法进行不断的改进和调整，这样才可以保证薄壁零件在加工过程当中不会发生变形。

（一）加工过程中的切削力在通常的情况下，薄壁零件在加工过程当中切削力主要可以对其实际的尺寸、形状和位置造成一定程度的影响，切削力往往也会受到很多方面的影响，加工人员没有对零件进行充分分析而导致切线参数设置不合理，在实际进行切削的时候就会出现一定的误差还有就是加工人员对切削刀具的磨损程度没有进行充分地分析了解，这样就会导致切削无法达到预期的标准。

这些因素都会对切削力的设定值带来一定程度的影响，薄壁零件受到应力与热量之间的相互影响而最终就会出现变形，其自身的质量也会进一步的降低。

薄壁壳体件装夹变形机理有限元分析与控制

第３２卷第８期
２０１１年８月
兵
工
学
报
Ｖ０．２１３ＮＯ８．
Ａｕ２０１ｇ．１
ＡＣＴＡＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ
薄壁壳体件装夹变形机理有限元分析与控制
王军一，耿世民，张辽远，吕玉山
（．阳理工大学机械工程学院，宁沈阳１０５２沈阳建筑大学交通与机械工程学院，宁沈阳１０６）１沈辽１１９；．辽１１８
对薄壁壳体零件产生变形的影响，结果表明夹紧力分步施加为较优方案，以有效控制薄壁壳体零可件变形，而提高平面度。在相同装夹顺序、载方式下，进加施加均布载荷优于施加集中载荷，并对均
布载荷时采用垫铁的厚度进行了优化。
ｐｏｅｓ，ａｄｔｅｒｑｒｍｅｔｏｔｌｎｎｓｓｖｒｔｉｔＴｈａｅｏｋａｔｐｃｌａｒｎｕｉａｌｍｉｒｃｓｎｈｅｕｉｅｎｆｉｓｐａｅｅｓｉｅｙｓｒｃ．ｅｐｐｒｔｏｙｉａｅｏａｔｃｌａｕ —
Ｓｈｔｔｅｄｆｒｔｏｆｔｉ－ｌｈｅｌｐｒｃｎｂｆｅｔｖｌｏｔｏｌｄａｄｔａｅｅｓｉｆｒｈｒｉ．Ｏｔａｈｅｏｍａｉｎｏｈｎ－ｌｓｌａｔａｅｅｆｃｉｅｙｃｎｒｌｅｎｈｅｐｌｎｎｓｓｕｔｅｍ．ｗａｐｏｅｒｖｄ．Ｉｈａｌｍｐｎｅｕｅｃｎｏｄｎｄｎｔｅｓｍｅｃａｉｇｓｑｎｅａｄｌａｉｇｍｏｅ，ｔｅｕｉｏｍｏｄｉｅｔｒｔａｈｏｅｔａ— ｈｎｆｒｌａｓｂｔｅｈｎｔｅｃｎｃｎｒｔｅｏｄ．Ｔｈｈｃｎｓｆｐａｓｏｔｍｉｅｒｕｆｒｌａｉｇ．ｄｌａｅｔｉｋｅｓｏｄｗａｐｉｚｄｆｎｉｍｏｄｎｏｏ

薄壁零件加工装夹方法及加工技巧分析

（收稿日期：２０１３—０８－０５）
４１
ＥｘｃｈａｎｇｅｏｆＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅｌ经验交流Ｉ
机械工标业 பைடு நூலகம் 准化与质量
躁
∞
寸
躲
距
０ ■
∞
０
素。会对薄壁零件的精度产生较大的影响。实际生产过程中。如果薄壁零件的壁厚不断减小，那么零件的刚度也会随之不断下降，加工过程中
１薄壁零件加工过程中引发变形的因素分析
薄壁零件的加工过程中．在不断变化的铣削力的影响下，极易出现加工变形。最终影响到零件的形状和质量．所以要十分注意控制和减小变形。从而提高零件的精度。整体来看。机床的刚性和几何精度、刀具振动和磨损以及工件的内应力和装夹变形，还有工件受热（力）变形等因
关键字薄壁零件加工装夹铣切
薄壁零件具有重量轻、结构紧凑等诸多优点但是在进行加工切削的时候极易产生振动并出现各种变形。而且在加工的过程中。往往为了提高工艺的精度．在最后的精加工之后无进给光切几次。所以大大延长了工时．降低了生产效率．还极易出现各种质量问题。本文对薄壁零件加工装夹的具体方法以及加工过程中涉及到的各种技巧等问题进行简要的分析
给精加工留有一定的加工余量。在粗、精加工之间，可采用热处理的方式对材料在加工过程中产生的残余应力进行消除，以提高薄壁零件的加工精度。在精加工的过程中，要合理选用切削参数，最大程度降低切削力和切削热，提高加工品质和精度。

薄壁零件加工变形控制方法研究

数控加工过程中，考虑到机床Ｙ轴精度有
Ｏ．￣ｍｍ漂移误差，故在加工端面孑Ｌ时，由以往在Ｙ轴正向钻加工起始孔，调整为在ｘ轴正向钻加工起始孔，避免了因机床精度影响零件加工精度问题。精密安装座深度尺寸公差为４ｍｍ，粗糙度０．８ｍ，平行度及平面度为０．Ｏｌｍｍ。改进前，数控程序采用顺序加工，未考虑后续加工其它安装座时对该处尺寸及形位公差的影响。改进后，将此安装座按排在最后加工，并分为９个工步：① 粗铣端面；② 粗铣上孔；③ 粗铣下孔；④开槽；⑤粗铣轮廓； ⑥精铣上孔；⑦精铣下孔；⑧精铣轮廓； ⑨ 精铣端面。２．４．５优化检测方法。因零件结构尺寸大，改进前，零件加工完成后采用卡尺测量直径尺寸，操作者不便检测，且存在检测误差大的现象。改进后，采用在线测量技术，极大方便了检测精度与效率。２．５零件技术指标保证情况零件安装座端面平行度、平面度由改进前的０．０２ｍｍ、０．０１２ａｍｒ均提高到０．Ｏｌｍｍ，孔位置度由改进前的０．１６ａｍｒ提高到０．０３ａｒｍ。结语针对薄壁零件加工变形问题，采取
工业技术
薄壁零件加工变形控制方法研究
王兴超刘一
（沈阳黎明航空发动机（集团）责任３）

浅谈薄壁零件加工变形的原因及控制方案

・
１２８・
科技及控制方案
杨立新
（哈尔滨经济技术开发区基础设施开发建设总公司，黑龙江哈尔滨１５００６０）
摘要：薄壁零件因其本身具有的重量轻、结构紧凑等优点被广泛的应用于航空产品与船舶产品中，同时薄壁零件也有着刚度差的问题，因此在加工过程中容易出现零件变形的情况。根据薄壁零件所存在的易变形的问题，着重分析在加工中造成薄壁零件变形的原因，通过实际分析，找出其中盼问题，结合实际的加工经验，探索如何对加工过程进行控制，避免零件变形，依据数据进行加工控制的改进，保证薄壁零件尺寸、形位的准确度与质量。关键词：薄壁零件；加工变形；控制；精确度
受到现代科学技术发展的影响，航空航天技术与船舶技术都在刀时，刀具会对工件的内壁产生挤压力，同样会使薄壁工件发生变不断的进步，与此同时，这些产品的质量也有了更高的要求，对这些形。受不同进刀方式的影响，加工变形的问题也有所不同，因此在进产品的需求也走向安全化、稳定化、轻量化。在这些产品中，薄壁零行薄壁零件加工时，要根据实际的加工情况进行相应的调整，使进件在许多重要结构中被广泛应用，其关系着这些产品的运行质量与刀方式对零件的影响降到最低。安全。薄壁类零件具有结构复杂、形状特殊、刚度较低的特点，并且２．４采用高速切削加工。在加工技术日益成熟的今天，多工序应用于重要部位，因此此类零件加工时对其精度与加工工艺的要求高度集中的加工方式可以在加工过程中大幅度降低由于人为因素更高，而在加工过程中，造成薄壁零件变形是其发展过程中非常严而产生的加工误差，这种方式也对防控薄壁零件的加工变形起到很重的问题，因此要了解薄壁零件的加工特点，对其加工质量进行控大促进作用。通常在加工精度要求较高的薄壁零件时会采用数控高制。速切削的方式，它是一种采用小进给量、多次加工、高速切削的加工１影响薄壁件／ＪｎＴ变形的因素方法。这种方法可以使切削热在刀具的高速转动下被及时带走，有在薄壁零件加工过程中，影响其加工质量造成零件变形的因素效减少工件表面应力的产生，使工件表面始终保持恒温状态，有效有很多，其中零件的刚度、工具装夹、走刀路线、内部应力、切削参数降低工件的加工变形。等都会造成零件出现变形的情况。其中对在加工中对薄壁零件的加２．５增加热处理环节。加工零件内部的残余应力造成加工变形工变形影响最大的有三个方面，切削力、装夹力与残余应力。情况的产生是在薄壁零件加工中非常常见的状况，在加工过程中，１．１加工过程中的切削力。对薄壁零件的切削力是影响其形零件内部的残余应力没有及时的释放出来是造成加工变形的主要状、尺寸、位置的最主要因素，加工过程中切削力受到的影响有多个原因。为最大幅度地减少应力的存在，通常在工件粗加工后需要进方面，首先是切削参数的设置，其次是切削刀具的磨损程度，这些都行退火处理。典型的薄壁零件加工流程应该是：粗加工一退火处会影响切削力的设定值，而零件受到切削力的影响，应力与热量的理一精加工。对于加工精度要求较高、极易发生变形的薄壁零件，还影响会造成其变形。要进行半精加工，必要时还可以反复多次进行热处理。１．２工具装夹的装夹力。工具装夹是将刀具利用夹具固定在相２．６优化工件定位方式。防止薄壁零件加工变形的方法除了优应的位置上完成切削工作。而在装夹过程中，一旦出现位置偏移或化加工工艺外，还要优化工件的定位方式，最大幅度减少工件因外是装夹力不够，就会造成在走刀时，切削工具受力影响造成偏移，从力作用而发生的变形。通常所用的定位方式有心轴、软爪、通用压板而影响薄壁零件的精度，出现变形的情况。和真空吸盘定位。选择哪种定位方式要视零件结构特点而定，一般１．３材料内部残余应力。在薄壁零件加工时，对毛坯材料的切对外圆的加工宜选择心轴定位；对内壁的加工宜选择通用压板定削程度大、去除量高，剩余材料的刚度也随之减小，零件内部残余应位；对精度要求高且体积较大的零件选择软爪定位；对生产批量大、力的释放是根据行刀路线进行改变的，因此加工过程中零件部位的精度要求高的零件选择真空吸盘定位。刚度也不相同，在进行加工时切削力与切削的热量都会使零件内部２．７工艺路线优化。零件原加工工艺采用车前后安装边、铣削产生残余应力，这个过程对零件的精度有着很大的影响。零件内部安装座端面、钻孔分开加工，零件存在多次定位装夹，造成零件尺寸残余应力是影响零件加工变形的最主要的因素。精度低，技术条件难以保证。改进后采用车、铣、钻、镗合并加工。在２薄壁类零件加工变形控制方法．铣端面及钻镗孔工序中将技术要求高的安装座放在最后加工，零件薄壁类零件加工变形的影响因素有很多，因此要根据不同的情变形减小，尺寸及技术条件易于保证。况选定相应的控制措施，以下几点是在薄壁零件加工控制中常用的２．８装夹与支撑技术应用。该零件加工时壁薄、刚性差，加工时方法。易产生振颤、让刀及加工变形；为了减小壳体变形量，在夹具设计中２．１零件整体刚度的利用。薄壁零件在切削过程中由于大部分采用径向可调辅助支撑提高零件径向刚性，从而增强工艺系统的稳的材料被去除，剩余的部分壁的厚度较薄，在加工中更易出现变形定性。根据零件的结构在夹具设计上辅助支撑采用６个扇形块，辅的情况，薄壁零件的加工势必会造成零件整体的刚度下降，如果某助支撑底部与底座连接处采用Ｔ型槽形式可实现快速换装，以减小部分出现变形的情况，将会加剧零件整体的变形。因此可以利用零件切削加工过程中的振颤，从而控制零件的加工变形。

薄壁件的装夹变形机理分析与控制技术

时元件 m+1 处存在摩擦力。因此，步骤 3 中的工件
静力平衡方程可表达为
Gp(3) Fp(3) = −Wg − Ga(3) Fa(3)
(11)
图 2 夹紧步骤 1
夹紧步骤 1 中的被动元件矩阵与未知的被动接
触力矢量分别为
Gp(1) = [G1,G2 ,",Gm ]
(4)
Fp(1) = [(F1(1) )T , (F2(1) )T ,", (Fm(1) )T ]T =
[
F1(n3)
,
F1(t3)
,
F1ξ(3)
,"
,
F (3) ( m +1) n
,
F (3) ( m +1) t
,
F (3) ( m +1)
ξ
]T
⎪ ⎪⎩s.t.
F (3) ( m +1) n
=
F(m+1)n
(14)
Fa(3) = Fm+2 = [F(m+2)n , 0, 0]T
(15)
依此类推，图 5 所示的夹紧步骤 j 中工件平衡
图 4 夹紧步骤 3
夹紧步骤 3 中的被动与主动元件矩阵、未知的
被动接触力与已知的主动接触力矢量分别为
Gp(3) = [G1,G2 ,",Gm ,Gm+1]
(12)
月 2007 年 4 月
秦国华等：薄壁件的装夹变形机理分析与控制技术
213
Ga(2) = Gm+2
(13)
⎧⎪⎪Fp(3) ⎨
= [(F1(3) )T , (F2(3) )T ,", (Fm(3+)1)T ]T =

薄壁类零件装夹变形工艺控制

薄壁类零件装夹变形工艺控制装夹变形误差是影响薄壁零件加工精度的重要指标，装夹机构的合理设计和夹紧力控制策略的优化设计对降低薄壁零部件的加工误差具有重要作用。

国内外诸多学者对夹紧力的选择及夹紧稳定性进行了深入研究。

根据夹紧力的三要素：作用点、大小和顺序，通过有限元分析软件对薄壁类零部件进行变形分析并根据不同定位元件和夹紧点位置、夹紧力大小和顺序，以及装夹系统的刚性变形结果和趋势，优化夹紧工艺控制策略和加工工艺流程。

本文以主传动壳体（见图1）加工为例，具体阐述在不同夹紧条件下的有限元变形分析，并对实际装夹情况下出现的微变形进行加工验证。

图1 主传动壳体三维图一、夹紧顺序对工件变形的影响加工过程中工件的定位与夹紧是通过合理布置夹具元件（包括定位元件和夹紧元件）的位置、夹紧力大小及夹紧顺序来实现的。

然而，工件的装夹过程总会导致不同程度的变形，20%～60%的加工误差由装夹引起。

尤其是对于薄壁类零件，严重影响了工件的加工精度和表面粗糙度。

在多重夹紧力的作用下，除了关注夹紧力的大小与位置外，夹紧力的作用顺序控制也需要重点关注。

因为不同的夹紧力施加顺序会对工件装夹后的刚性形成产生影响，造成工件的装夹变形不可控。

因此在优化装夹方案和减少工件变形的过程中，需要控制夹紧力施加顺序对工件变形的影响。

二、装夹系统刚性对工件变形的影响装夹系统是由工装与工件组成的。

故在工件的装夹过程中，除了要考虑夹紧力三要素对工件变形的影响，也要考虑本工序的工件装夹后的系统刚性问题。

系统刚性差导致工件在装夹后的变形风险增加，工件变形的控制难度也增大。

下面通过不同装夹条件下主传动壳体应力及变形的有限元分析来说明。

由于主传动壳体作为驱动桥传动的关键件，需要保证右端面孔的位置相对于两大孔的公共轴线处于相对正确的位置。

故实际加工过程中，采用方案一的装夹方式（见图2a），同时加工右端面孔与两大孔的传统思路来保证孔的相对位置度。

但通过有限元对方案一与方案二装夹方式（见图2b）的装夹应力及变形的结果和趋势分析可知，方案一的变形趋势大于方案二。