航空零件典型结构加工工艺-薄壁加工
薄壁零件的机械加工工艺分析
薄壁零件的机械加工工艺分析
1. 引言
1.1 背景介绍
薄壁零件是指壁厚较薄，形状复杂的零件，通常用于汽车、航空航天、电子等领域。随着现代工业的发展，对薄壁零件的需求越来越大，但是薄壁零件的加工过程中容易产生变形、残余应力等问题，给加工工艺提出了更高的要求。
薄壁零件的加工难度主要体现在以下几个方面：一是薄壁零件在加工过程中容易变形，特别是在切削加工过程中会出现振动、共振等问题；二是薄壁零件在加工过程中很容易产生残余应力，影响零件的精度和稳定性；三是薄壁零件通常要求加工精度高，加工表面要求光洁度要求高。
对薄壁零件的机械加工工艺进行深入研究和分析，对提高零件加工质量和效率具有重要意义。本文将通过对薄壁零件的加工特点、机械加工方法、加工工艺优化、加工设备选择和注意事项等方面进行分析，希望能为薄壁零件的加工提供一些参考和帮助。
1.2 研究目的
薄壁零件的机械加工工艺分析
本文旨在探讨薄壁零件的机械加工工艺，通过对薄壁零件加工特点、机械加工方法、加工工艺优化、加工设备选择以及加工注意事项
等方面进行深入分析，以期为相关行业提供一定的参考和指导。薄壁零件因其结构特殊、加工难度大、容易变形等特点，在实际生产中存在一定的挑战。通过对薄壁零件的机械加工工艺进行研究分析，可以帮助企业更加有效地解决加工过程中所面临的问题，提高生产效率、降低生产成本，提升产品质量和市场竞争力。
研究目的的关键在于深入了解薄壁零件的加工特点和加工工艺，找出存在的问题并提出解决方案，为制造工程技术人员提供可行的指导意见和建议。通过本文的研究，希望能够为薄壁零件的机械加工工艺提供更加系统和全面的分析，为相关领域的技术人员提供参考和借鉴，推动薄壁零件的机械加工技术不断创新和提升。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
薄壁零件是指在加工过程中，其壁厚相对较薄的零件。这类零件通常在航空航天、汽车、电子等领域中广泛应用，具有重要的技术和经济价值。数控铣削是一种高效、精度高的加工方法，可以对薄壁零件进行高精度的加工。本文将介绍几种典型的薄壁零件数控铣削加工工艺。
铣削薄壁盒式零件的工艺主要包括以下几个步骤：
1. 铣削外轮廓：通过数控铣床进行铣削，根据零件的设计要求确定切削刀具的路径和参数。在铣削过程中，要注意避免因过大的切削力导致零件变形或破裂。
2. 镗削孔径：使用合适的刀具进行孔径的加工。为了保证加工的精度和表面质量，可以采用慢进刀和高转速的方式进行铣削。
3. 铣削倒角和平面：根据零件设计要求，使用合适的刀具进行倒角和平面的加工。可以根据加工原理和经验，选取合适的刀具和加工参数，确保加工的质量和效率。
三、铣削薄壁工件的工艺注意事项
在进行薄壁零件的数控铣削加工时，需要注意以下几个方面：
1. 刀具选择和切削参数的确定：根据零件材料和设计要求，选择合适的刀具和切削参数，以保证加工的质量和效率。对于薄壁零件来说，应选择刚性好、切削力小的刀具，并采用适当的切削速度和进给速度，避免因切削力过大而导致零件变形或破裂。
2. 工件固定方法的选择：对于薄壁零件来说，由于其刚度较小，容易发生变形或破裂。应选择合适的工件固定方法，确保零件在加工过程中的稳定性和精度。
3. 加工顺序的确定：对于复杂的薄壁零件来说，应根据加工难度和工艺要求，合理确定加工顺序。通常情况下，应先进行外形轮廓的加工，再进行孔径的加工，最后进行倒角和平面的加工。
薄壁零件的加工方法
薄壁零件的加工方法
作者：顾娟
来源：《读写算》2011年第57期
摘要:薄壁零件在工业部门得到了广泛的应用，但其刚性弱，加工中变形难以控制，通过传统的切削加工方法的改进以及数控补偿切削加工、高速切削加工和振动切削加工的应用，都能够很好的打到较好的加工精度要求。
关键词:薄壁零件传统切削加工数控补偿切削高速切削
薄壁零件的特点
薄零壁件具有质量轻、节约材料、结构紧凑等特点，在航空、汽车、机械等个工业部门得到了广泛的应用。但薄壁零件其刚性差、强度弱，在加工中变形难以控制，同时还会产生切削振动，使零件的机械加工质量难以保证。
二、防变形装夹技术和装夹适当的装夹
零件装夹可分成定位和夹紧。定位使零件处于稳定状态，对平面来说应采3点定位。在定位点一般要承受一定的夹紧力，并应具有一定的强度和刚性。从定位稳定性与定位精度看，接触面是越小越好；而从夹紧力功能来看，接触面需要越大越好，可以用最小的单位面积压力来获得最大的摩擦力。在精密加工中，是由夹紧机构和夹紧力大小的确定，都是以小的切削力为前提。因此要仔细的分析零件的定位与夹紧机构，以及刀具对零件的施力情况，预算引起变形力的部位大小和作用方向。如果径向上不受力是薄壁环形工件的最好加工状态。在薄壁套筒件的加工中，夹紧点和变形量的关系，根据西德福尔卡特国际夹具技术公司关于夹紧点和变形量的测试表明；在同一夹紧条件下，如以3点夹紧的零件变形量为1，则均匀6点夹紧产生的变形量仅为3 点的1/16。而12点的夹紧变形量几乎为0，可见均匀多点夹紧会大大减小零件的夹紧变形，即增加卡爪与零件的接触面积是减小夹紧变形量的重要方法。这也是软爪卡盘和开缝套筒常用于薄壁套筒件加工的原因。
航空薄壁件加工技巧
航空薄壁件加工技巧
由于航空发动机零件具有轻量化的要求，整体薄壁零件具有相对刚性好、比强度高、相对重量较轻等优点，广泛应用在航空工业中。航空薄壁件由于自身結构的特点，加工中极易发生形状变形、尺寸超差和切削振动等问题，对于加工精度极不易控制，影响加工效率的提高，使加工难度增大。加工变形已成为制约航空制造业的瓶颈，解决这个难题已成为我国机械制造尤其是航空制造技术中的关键问题。
标签：航空；薄壁；变形
机械加工中，我们通常把壁厚小于2mm的零件称作薄壁零件。结构类的零件比如壳体、平板件，轴类比如盘轴、套筒等零件，其结构特点是壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）之比小于1：20。
1 薄壁零件的特性
1.1 结构特点
航空薄壁件一般由侧壁和腹板构成，结构复杂，体积较大，相对刚度较低。
1.2 工艺特点
（1）薄壁件的结构特点导致在加工中极易产生加工变形，要对变形进行控制及矫正。（2）薄壁件的截面较小，轮廓尺寸较大，零件刚性降低，容易发生振动，甚至不能按常规方法进行机械加工，如真空吸附加工，镜像加工。（3）薄壁零件的加工尺寸精度要求高，且协调精度（切削力及其波动、振动、切削温度、装配方式）也要求非常高。
2 薄壁件加工变形因素分析
加工工艺系统的受力、受热、振动等变形，几何误差，内应力和调整引起的误差是影响零件加工精度的主要因素。薄壁件因自身结构的特点，导致刚性不足，装夹时要变形，卸载时要有回弹变形，毛坯内应力（控制变形的前提条件是有效地消除工件的残余应力）释放要产生变形，加工过程中也要产生变形，这每个变形都要影响加工精度。
ZL105HB963--2005大型航空铝薄壁筒形零件车削工艺
ZL105 HB963--2005大型航空铝薄壁筒
形零件车削工艺
ZL105 铝合金，由于合金中铜元素的存在，使塑性和耐蚀性降低。该合金具
有良好的铸造性能和较高的气密性，切削加工性和焊接性能均良好。但是薄壁筒
形零件的车削加工一直是比较棘手的问题。原因是薄壁桶形零件本身壁薄、刚性差、易变形、加工难度大；切削热多、散热困难，导致刀具切削刃温度高、切削
粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，既降低了了刀具寿命，又影响了表面加工质量；大型薄壁工件翻转吊运时易产生变形，影响工件质量。
1、影响加工精度的不利因素。
ZL105铝合金的化学性能。其化学成分有：硅、铜、镁、铝、铁、锰、锌、钛、稀土、锡、铅等元素。铝合金材料强度硬度较低，塑性小，对刀具磨损小，
且导热较高，切削温度极低，所以切削加工性能好，属于易加工材料，适合高速
切削。但是铝合金熔点低，温度升高后塑性增大，在高温高压作用下，切削界面
摩擦力很大，切削热多、散热困难，容易粘刀形成积屑瘤。
（1）铝合金特点一是材料软，刚性差；二是弹性模量低；显著影响铝
合金的切削加工性。因此，在加工铝合金工件时，必须充分的夹紧和支撑工件。
工件夹持不牢靠而引起振颤时，刀具在工件表面作间隙式的磨蹭，发生积压现象
和粉状切削；当间隙或弹性消失时，刀具就咬啃工件的表面，产生槽痕。
（2）易变性薄壁筒形的外径为940mm，长度1605mm,壁厚10mm。（见图一）刚性差、强度低、易变性、易振动等特点。工件体积大、外形特别增加辅助
工装困难。该零件的最大瓶颈是如何控制变形、受热变形、内应力释放产生的变
薄壁零件数控加工工艺优化方法
薄壁零件数控加工工艺优化方法
发布时间：2021-09-14T02:57:10.730Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：王晓庆[导读] 摘要：当前,计算机应用技术的不断发展,以及市场竞争越来越激烈,这极大地推动了薄壁零件数控加工工艺的发展.
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150000摘要：当前,计算机应用技术的不断发展,以及市场竞争越来越激烈,这极大地推动了薄壁零件数控加工工艺的发展.近年来,对该类工艺的技术研究已经从传统的经验性探索逐步转向科学性研究.论文从零件装夹,走刀方式以及加工路线等方面,详细分析影响薄壁零件数控加工工艺的因素,然后再根据这些因素提出改进生产工艺的方法。
关键词：零件概念；特点；技术；影响因素
薄壁零件的的CNC加工技术是现代高科技产业的基础，在核心技术竞争力方面代表着制造业，这标志着该国制造业技术水平很高。薄壁零件用于现代工业的各个领域，例如汽车制造业和军事工业。但在加工薄壁零件时存在某些问题，不可否认的是，许多不合格的零件会产生并成为废品。
一、薄壁零件概述
薄壁零件使用当今先进的CNC车床加工技术来减小零件的壁厚，实现经济效益并促进工业发展，但是CNC车床的加工过程并不完美。因此在此阶段，难以确保加工工程的质量，从而导致零件浪费和成本增加。所以有必要研究薄壁零件的数控车削工艺，以保证薄壁零件的质量并发挥其作用。
二、影响薄壁零件CNC车削过程的因素
1.薄壁零件本身的元素
薄壁零件本身的材料和结构会影响加工结果，如果零件的材料和结构不能正常工作，则该效果会产生负面影响。就薄壁零件的材料而言，是成为确定零件的刚度和阻力的重要因素。但如果材料性能差，则性能的所有方面将无法承受切削力和切削热。可能在CNC车床加工过程中导致零件变形。而在薄壁零件的结构中，结构组成是决定零件机械性能的因素，不良的结构性能可能导致出现以下问题：材料在加工过程中破裂等问题。
薄壁圆环类钣金件加工工艺方法研究
薄壁圆环类钣金件加工工艺方法研究
发布时间：2022-07-22T01:31:54.624Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者：高欢[导读] 薄壁零件刚性差，强度弱，在加工过程中由于材质本身的状态和加工过程中热应力等因素的影响，易产生
高欢
中航飞机西安飞机分公司，陕西西安 710089摘要:薄壁零件刚性差，强度弱，在加工过程中由于材质本身的状态和加工过程中热应力等因素的影响，易产生变形，加工质量不易保证。本文主要从零件结构、技术要求、材料特点、工艺流程等方面对零件进行工艺研究，通过优化工艺流程，为控制零件变形提供保证，也为钣金类薄壁圆环（即平垫圈）零件加工提供了一套可鉴、可参考的完整的工艺方法。
关键字：薄壁圆环；工艺流程；钣金；平垫圈壁厚t与外径D之比小于1:20的圆环，即称为薄壁圆环。薄壁圆环零件属于飞机零部件生产中常见的零件之一，主要用于垫圈、垫片等。此类零件通常会选用棒料或管料机加而成，但是也有许多被定义为钣金件，采用冷冲压方式进行加工。为了使垫片达到紧固密封的效果，铜制垫片还需要进行退火处理，退火后的紫铜垫片具有较低的硬度，增加了密封性相关性能，还具有耐磨高硬度的特性。但是退火过程零件易变形，校正对零件材料有一定的收放，易造成零件壁厚不均匀，从而无法满足装配精度要求。
1 薄壁圆环零部件的加工工艺
本文将以某型号的铜制薄壁圆环零件为例，对其加工工艺进行分析。该零件为内孔Φ42，外圆Φ46的薄壁圆环零件，材料为T2紫铜，按照要求需进行退火处理。目前工艺流程为：
先将原材料在剪板机上进行剪切，剪成符合客户要求的宽度。接下来，使用渐进冲切模进行冷冲压加工，一次性可以高速冲出平垫圈来。冲出来的平垫圈再进行退火处理和热处理校正，最后完成零件表面处理和检查验收。但是零件在验收检测时外圆尺寸容易超差，合格率仅为40%。
航空钛合金薄壁件加工工艺
航空钛合金薄壁件加工工艺
中航 工业空空导弹研究 院凯迈机电公司 （ 河南 ４ ７ １ ０ ０ ３ ） 刘仁春 严世 宝 袁 健
航 空 薄 壁 件 的 加 工 既有 薄 壁 件 加 工 的特 点 又有 难 加 工材 料 的加 工 特 点 ，在 本 文 中 以我 公 司加 工 的 钛 合 金 圆筒零 件为 例说 明航 空薄 壁件 的加 工 。
合 金 的特殊 性能 ，加 工 中主要有 以下 难点 ： （ １ ）钛合 金 的 切 削 变 形 系 数 接 近 于 １ ，因此 切
屑 在 前 刀 面 滑 动 摩 擦 路 程 大 大 增 加 ，加 速 刀 具
磨损 。
１ ．零件 工艺 性分析
我公 司在 加 工 圆筒 零件 （ 见图 １ ） 时 ，零 件材 料 为钛 合 金 Ｔ Ｃ ４ ，外 圆 ＋ １ ９ ８ ｍ ｍ，内孔 ６ １ ９ ５ ｍ ｍ，长 度 ２ ０ ０ ｍ ｍ，表 面粗糙 度值 Ｒ ＝ １ ． ６ １ ｘ ｍ。
参 磊 ， 工 。 冷 加 工
Ｗ 疗 ’ ｅ 删 Ｈ 州 咖 ＂ ‘ ｃ 墨 ｌ ＇ ， ， ， ３ ７
Ｔ 劬 。 Ｉ － ｃ ． Ｚ
（ 半精 车 、 精车） ，采取 Ｔ 序 分 散 原 则 。 其 中 粗 加 工 以去 除余量 、释放 加 工 应 力 为 主 要 目的。加 工设 备
薄壁件的三种加工方法
薄壁件的三种加工方法
薄壁件是指壁厚相对较薄的零件，通常用于汽车、电子、航空航天等工业领域。由于其特殊的结构和加工要求，薄壁件的加工方法也有一些特殊之处。本文将介绍三种常见的薄壁件加工方法。
一、拉伸法
拉伸法是一种常用的薄壁件加工方法，通过拉伸薄壁板材来改变其形状和尺寸。该方法适用于形状简单、壁厚均匀的薄壁件加工。首先，将薄壁板材固定在拉伸机上，然后施加拉力使其产生塑性变形，最终得到所需形状的薄壁件。这种方法可以快速高效地加工薄壁件，但对板材的材质和加工工艺要求较高。
二、冲压法
冲压法是一种常见的薄壁件加工方法，适用于形状复杂、壁厚较薄的薄壁件加工。冲压法利用冲压设备将金属板材加工成所需形状的薄壁件。首先，将金属板材放置在冲压机上，然后通过冲压模具对板材进行冲击，使其产生塑性变形，最终得到所需形状的薄壁件。冲压法具有加工速度快、精度高的优点，但对冲压设备和模具的要求较高。
三、焊接法
焊接法是一种常用的薄壁件加工方法，适用于薄壁件的连接和修补。焊接法通过熔化和连接金属材料，将多个薄壁件组合成一个整体。
焊接法可以用于不同材质、不同厚度的薄壁件的连接，具有连接牢固、结构简单的优点。常见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等。焊接法的缺点是加工过程中会产生热变形和应力集中等问题，需要通过控制焊接参数和采取适当的焊接工艺来解决。
薄壁件的加工方法包括拉伸法、冲压法和焊接法。不同的加工方法适用于不同形状、不同壁厚的薄壁件加工。在实际应用中，需要根据具体的要求和条件选择合适的加工方法，以确保薄壁件的质量和性能。
航空铝合金薄壁零件上3D打印技术的应用研究
航空铝合金薄壁零件上3D打印技术的应用研究
一、航空铝合金薄壁零件的特点
航空铝合金薄壁零件通常具有复杂的结构和精密的尺寸要求，其特点主要包括以下几个方面：
1. 高强度：航空铝合金薄壁零件通常要求具有高强度，能够承受飞行过程中的复杂载荷和振动等环境影响。
2. 轻质：航空铝合金薄壁零件要求具有轻质特性，以减小飞机自重，提高飞行性能。
随着3D打印技术的不断发展，其在航空航天领域的应用也越来越广泛，相较于传统的制造工艺，航空铝合金薄壁零件上3D打印技术具有如下优势：
1. 制造周期短：3D打印技术能够实现快速成形，大大缩短了航空铝合金薄壁零件的制造周期，提高了生产效率。
2. 材料利用率高：传统的制造工艺中，通常会产生大量的废料，而3D打印技术能够将材料利用率提高到最大化。
3. 可定制性强：航空铝合金薄壁零件通常具有复杂的结构和尺寸要求，而3D打印技术能够实现零部件的个性化定制，满足不同客户的需求。
4. 减少工艺环节：传统的制造工艺中通常需要多道工艺环节进行加工，而3D打印技术能够将多道工艺环节简化成一道，降低了制造成本。
1. 研究现状：目前，国内外对航空铝合金薄壁零件上3D打印技术的研究已经取得了一些成果，主要集中在材料选择、工艺优化等方面。
2. 材料选择：航空铝合金薄壁零件需要具有高强度和轻质的特性，因此材料的选择显得尤为重要。目前，研究人员主要选择铝合金作为3D打印的材料，其在航空航天领域具有较为广泛的应用。
3. 工艺优化：由于航空铝合金薄壁零件通常具有复杂的结构和尺寸要求，因此需要对3D打印工艺进行优化。研究人员从打印参数优化、支撑结构设计等方面进行了探索，以确保打印出的零件具有较高的质量和精度。
典型薄壁回转体零件加工分析及工装设计
解 决方 寨
工艺 ／ 工装 ／ 硬胄 ／ 诠断 ／ 植测 ／ 维偿 ， Ｌ ￣Ｉ Ｉ Ｓ酸 蠢 羹 签
载 力 时的 变形 量 ， 即
１ ８ １ ＋ １ ８ Ｉ ຫໍສະໝຸດ Baidu ８ 。
（ ３ ）
把式（ １ ） 、 式（ ２ ） 带入式（ ３ ） 中整理 可 得 ：
￡ — — 一
解 决方 案
程 熬 麓 工芝 ／ Ｉ装 ， 馥具 ， 诌断 ， 趋潮 ， 维铬 ， 改造
典型 薄壁回 转 体零件加工 分析及工 装设计
肖彬 ， 许峰国 ， 沈 勇， 郭辉
中航 飞机 股 份 有 限 公 司 长 沙起 落架 分公 司 ， 陕西 汉 中 ７ ２ ３ ０ ０ ０ ）
０ 引 言
般取 Ｉ Ｔ ６或 Ｉ Ｔ ７ 。冈 Ｉ Ｔ ６ ＝ ０ ． ０ ０ ８¨ ¨ ｎ ， 所以 ｄ ２ ＝ ５ － ｏ ０ Ｏ ０ ４ ｍｉ ｌ ｌ 。
系统 的计算方法和技巧， 同时保证了车削加工的精度 ， 提
高 了生产效 率 ， 减轻 了工 人劳 动强度 ， 保 证其产 品的质 量 。
［ ３ ］ 沈则亮 ． 真空吸 附铣削 夹具 的设 计及 其应用 ［ Ｊ ］ ． 机床 ｊ 液压 ，
２ ０ １ １ ． ３ ９ （ １ ６ ） ： ４ ３ — ４ ４ ．
ｃ 一 定 位误 差 。 ｆ ｝ ｛ 于工 序基准 不 在定 位 基 而上 ，所 以
铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨
铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制
探讨
摘要：中国特色社会主义现代化建设所取得的一系列丰富成果，为装备制造
业的发展进步提供了有力支持。铝合金薄壁零件是加工制造业中比较有代表性的
零部件之一，它具有整体重量轻、机械强度高、造型美观等一系列优势，在汽车
行业、航天航空行业当中发挥着不可替代的重要作用。但是与此同时，人们也必
须要清楚，铝合金薄壁零件的加工难度非常大、很容易发生变形，因此，对铝合
金薄壁零件的加工工艺及变形控制进行研究具有一定的现实意义。
关键词：铝合金薄壁零件；加工工艺；变形控制；措施
1薄壁铝合金加工变形概述
1.1生产加工
铝合金薄壁零件的性能和工艺较为特殊，自身有较强的可塑性与粘附性，在
生产加工中很难分离切屑，很容易在刀刃上出现“刀瘤”，且实施切削工作的过
程中可能会产生晶体颗粒，如出现位移会导致材料发生塑性变形的情况，严重影
响到后续的工作。铝合金薄壁零件的刚性较差，如果在生产加工中所用力度较大，则可能导致零件出现塑性变形，后续难以通过常规手段将其恢复，即便采用特殊
手段将其恢复不仅费时费力，而且难以达到后续实际应用的参数要求。
1.2变形控制
薄壁铝合金线膨胀系数在0.0000238左右；刚度在0.00001左右，为此加工
会受到设备、环境、温度等方面的影响，如切削作业中产生过大的热量而引发变形；机床定位不精确导致偏移而引发变形；生产车间的环境较差也是引发变形的
主要因素之一。机械加工人员加工铝合金薄壁零件通常使用数控机床，一些厚度
较薄的零件需要加大关注，对各项标准参数进行控制，为了能够进一步推进后续
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
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
薄壁零件数控铣削加工是一种常见的零件加工技术，可以用于生产各种复杂形状的薄壁结构零件。这种加工工艺具有高效、精确和稳定的特点，已经广泛应用于航空航天、汽车、船舶、机械制造等领域。
薄壁零件数控铣削加工的工艺流程通常包括以下几个关键步骤：设计零件形状、选择适当的加工工艺参数、准备加工设备和工具、进行数控编程、装夹工件以及进行实际加工。
设计零件形状是薄壁零件数控铣削加工的第一步。设计师需要根据零件的功能要求和制造工艺特点，确定零件的几何形状和尺寸，包括壁厚、孔径、倒角和表面浮动等参数。
然后，选择适当的加工工艺参数是确保加工效果和质量的关键因素之一。加工工序的选择、进给速度、切削深度和刀具材料等因素都将直接影响到加工效率和加工质量。
接着，准备加工设备和工具是进行薄壁零件数控铣削加工的前提条件。数控铣床通常配备有高精度的主轴和加工刀具，可以实现高速、高精度的加工效果。还需要准备好夹具和辅助工具，以确保零件的固定和加工过程的顺利进行。
然后，进行数控编程是薄壁零件数控铣削加工的重要环节。根据零件的设计要求和加工工艺参数，程序员需要编写数控程序，指导数控铣床完成零件的加工过程。数控编程的好坏将直接影响到加工效率和加工质量。
接下来，装夹工件是薄壁零件数控铣削加工中的关键一步。由于薄壁零件的特殊性，必须采用适当的夹具和装夹方法，以确保零件在加工过程中的稳定性和精度。具体的夹具设计和装夹方法将根据零件的形状和尺寸进行选择。
薄壁零件数控铣削加工工艺是一项复杂而又精细的加工技术，需要设计师、程序员和操作员的共同努力。只有在合理设计和严格控制加工过程的基础上，才能生产出符合要求的高质量薄壁零件。
机械薄壁零件加工工艺的分析
机械薄壁零件加工工艺的分析
摘要：薄壁零件是当前应用极为广泛的零件类型，因其具有结构紧凑、质量轻及节省材料等特点，在机械行业以及航空航天行业中发挥巨大的作用。然而薄壁零件在加工中却存在一定难度，正是其薄壁，自身刚度较差，在加工中容易出现变形，并且很难保证薄壁零件的加工表面精度等。本文分析了薄壁零件加工的变形特点，探索薄壁零件的加工过程工艺优化路径，从而提高薄壁零件加工质量和效率。
关键词：薄壁零件；加工；精度；工艺
1 薄壁零件加工的变形特点
在零件加工过程中，变形问题比较常见，这是一个比较难以解决的问题。如何解决，首先要分析零件发生变形的原因，然后才针对其原因采取有针对性的措施。在我们进行薄壁工件的加工时，由于其韧性不够，在进行车削的过程中，可能会产生以下现象。
1.1工件的结构和材质组成会导致工件发生变形
工件变形的程度以及壁的厚度大小与长度与材质的稳定性和刚性有关。如果我们想要减少这些因素，对工件变形所造成的不利影响，就要在设计之前对零件的结构进行一些分析计算，在一些大型零件的结构上更应该使其保证结构合理。除此之外，在加工前要了解好相关零件的硬度，以及韧性，以此保障其质量。
1.2在夹紧力的作用下薄壁工件容易产生变形
由于工件比较薄，所以会在压力的作用下产生变形，会与原来的形状不符，甚至还可能对其尺寸有影响，不能运用于生产。比如我们在进行加工零件内部小孔的时候，由于其夹紧力较大，那个小孔可能会变成别的形状。但是我们需要的是圆形。因此，就与实际不符，这就是发生了直径变形现象。
1.3工件热变形
我们对工件进行切削会引起一些比较厚度比较薄的零件产生变形。使得其与原先的尺寸不一致。对于金属零件来说，我们对其进行切削会对其尺寸造成不良影响。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
薄壁零件是指壁厚相对较薄的零件，常见于汽车、航空航天、船舶等领域。由于壁厚薄，加工难度较大，因此需要采用数控铣削加工工艺来确保加工质量。下面将介绍典型的薄壁零件数控铣削加工工艺。
需要进行工艺分析。根据零件形状、尺寸和材料特性，进行加工工艺的选择和确定。包括确定切削刀具、夹具、切削参数等。
需要进行数控编程。根据零件的CAD图纸，通过数控编程软件进行编程，确定加工路径和加工顺序。根据零件的特点，可以采用等高线铣削、任意曲面铣削等加工方式。
然后，进行刀具的选择和预磨。由于薄壁零件的特殊性，需要选择合适的刀具。一般采用硬质合金刀具或高速钢刀具。在使用之前，需要对刀具进行预磨，确保切削刃的质量和精度。
接下来，进行零件的夹紧。由于薄壁零件的壁厚薄，加工过程中容易发生变形，因此需要采用合适的夹具，确保零件在加工过程中的稳定性。可以采用气动或液压夹紧方式。
然后，进行切削加工。根据编程程序，将零件放置在数控铣床上，进行切削加工。在加工过程中，需要根据实际情况进行刀具的更换、切削参数的调整等，确保加工质量。
进行加工后的处理。包括清洁、去毛刺、除氧化膜等。然后进行尺寸检测，确保零件的尺寸精度和几何形状的精度达到要求。
典型薄壁零件的数控铣削加工工艺包括工艺分析、数控编程、刀具选择和预磨、零件夹紧、切削加工和加工后的处理。通过合理的工艺流程和严格的加工控制，可以确保薄壁零件的加工质量。
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筋条
腹板
缘条
第3页
1 薄壁特征
薄壁加工的难点
振动：薄壁刚性差易引发零件振动，影响工件的 尺寸精度、表面粗糙度和刀具寿命
受力变形：薄壁受力后变形导致尺寸精度难以保 证
受热变形：薄壁更易受切削热传递后发生受热变 形，导致薄壁形位误差；且会导致整个零件应力 变化造成零件变形
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1 薄壁特征
例1— 框、梁类薄壁结构件：框、梁类薄壁特征较类似，除了缘条、 筋条、腹板结构外，还有凸台、下陷、异形孔等结构
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2 铝合金薄壁
特点：两头不靠，刚性低易振动 走刀、编程限制少
独立立筋
缘条、筋条加工 –独立立筋
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2 铝合金薄壁
工艺要点：
• 粗精均采用高速铣
• 粗加工：给精加工留单边余量3~5mm
• 精加工：a. 先将筋高、端头加工到位
b. 分层铣削，层深约1.5~3mm； 两侧交替走刀； 厚度尺寸直接加工到位
2) 如腹板面较大专用夹具支撑效果不佳时可以修低定位凸台高度 0.03~0.05mm，增加支撑效果
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3 铝合金薄壁
真空吸附夹具
原理：真空吸盘将工件下 方密封区域内的空气排出 ，从而在零件上下表面形 成压强差，在大气压和静 磨擦力作用下将零件压紧 在夹具上
优点： 1）减少干涉，便于编程 2）夹持刚性和稳定性好 3）装夹方便
贴实 - 真空吸附
悬空 – 工艺凸台
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2 铝合金薄壁
腹板加工 –贴实状态
贴实状态：利用真空夹具吸附住腹板或专用夹具支撑腹板的方式装夹 零件，腹板与夹具贴合，支撑性好，可以用比较大的切削参数正常加 工
加工工艺: 粗加工：高速铣，腹板留余量约3mm 精加工：高速铣，分两次加工到位
要点：
1) 腹板第二面精加工尽量采用真空夹具夹持，吸附前工艺凸台先压紧
缘条、筋条加工 –框梁类零件
工艺要点：
• 粗精均采用高速铣
• 粗加工：给精加工留单边余量3~5mm
走刀1
• 精加工：a. 先将筋高、端头加工到位
走刀2
b. 如右图，每个框格分层加工，层深 走刀3
约2~3mm，厚度尺寸到位
优点： • 精加工刚性足– 加工工艺性好，避免振动 • 切削力小，切削热小– 零件变形小 • 精加工无接刀痕– 能保证尺寸精度和表面粗糙度
腹板加工 –贴实状态
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2 铝合金薄壁
腹板加工 –悬空状态
悬空状态：利用工艺凸台等方式装夹零件，加工腹板时易振动
加工工艺: 粗加工：高速铣，腹板留余量约3mm 精加工：分两类情况 a) 强度足够时：比如框、梁类零件第一面精加工时，腹板有余量厚
度约8mm以上，此时强度尚可，一般采用高速铣分两层加工铣到位即可 第一层，留余量0.5mm 第二层，精铣到位
用途：钛合金侧壁及腹板粗、半精、精铣；摆线铣
• 不等齿距设计，优异的抗震性能 • 独特排屑槽设计，大容屑空间，排屑顺畅，
粗精一体 • 锥度中心内冷孔设计，优异冷却效果及排屑
性能，可以使用更高的线速度 • 刀具刃数5刃-更快的走刀，更高的效率
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3 钛合金薄壁
刀具
侧壁精铣刀具:ST210-RL5系列 用途：钛合金侧壁精铣，摆线铣，特别适用于最后精光侧面
缘条、筋条加工 –独立立筋
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2 铝合金薄壁
两种精加工推荐的走刀方案：
缘条、筋条加工 –独立立筋
• 两侧水平交替走刀： – 两侧走刀高度成水平状，每次走刀均有不错的
刚性支撑，同时编程较简单
• 两侧阶梯交替走刀： – 两侧走刀高度呈阶梯状，能为每次走刀提供更
大的刚性支撑，编程略麻烦
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2 铝合金薄壁
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2 铝合金薄壁
腹板加工
b) 强度不足时：此时腹板薄弱，需要从刀具、走刀、辅助 –悬空状态
支撑等方面想办法减小切削力增强系统刚性；最后可光刀消除接痕和让刀
• 刀具：选小刀尖，刃口锋利的刀具，减 小切削力和轴向分力，减小振动风险；
刀尖选小
• 由内向外走刀：腹板未切削部分更厚且 与周边筋条连接，先铣腹板中间系统刚 性更好
注意：1）需要装刀后总体做动平衡，达到G6.3 2）常换刀片螺钉，通常要求每次更换刀片时就更换 3）每次装刀检察跳动和刀片安装情况
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2 铝合金薄壁
刀具
超薄壁立筋专用铣刀-需要订制
倒锥：减小接触长度
有效刃长≥层深+1mm
R角：根据底 角R确定
特制刃口和角度：铝合金专用
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2 铝合金薄壁
腹板悬空状态特点：刚性薄弱易振动
腹板加工 悬空状态
加工工艺： • 粗加工：粗铣底面留余量3mm
• 半精加工：方肩刀分层铣削留余量0.5mm
• 精加工：采用方肩铣刀或合金铣刀精加工到位，最后可光刀消除接痕 和让刀
需要从刀具、走刀、辅助支撑等方面想办法，参考前面铝合金腹板悬 空状态的精加工方法
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刀具
常规缩径立铣刀— SA300-RN3系列 – 用途：筋条及腹板的通用高速粗、半精、精铣 – 与薄壁更短的接触长度，减小振动风险 – 粗精加工一体，减少刀具库存 – 周刃减震刃带设计，切削更稳定
缩径
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2 铝合金薄壁
刀具
铝合金腹板精铣刀-非标定制
• 用途：腹板高速高效精铣 • 高效走刀-6刃有效 • 高光洁度-不等长度修光刃，提高
c. 选择更小直径的铣刀，切削力会小一些
d. 选用特制的薄壁专用铣刀加工
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3 钛合金薄壁 增加加强筋或工艺凸台
缘条、筋条加工 –框梁类零件
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3 钛合金薄壁
特点 – 两头不靠，刚性更弱 – 没有框格，走刀限制少
缘条、筋条加工 –单独立筋
工艺方案：
• 粗加工：大进给或R铣刀粗加工，留余量3mm单边
• 半精加工：分层加工如下图，给精加工留余量约0.5~0.2mm；零件 变形量大时可以多次半精
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3 钛合金薄壁
• 精加工：如下图分层铣削，类似半精加工走刀 方式但不留余量，最后光刀消除接刀纹路和让刀
缘条、筋条加工 –单独立筋
• 层深根据切削时有无振动情况来调整，高度与壁厚比值越大，层深越 小
航空零件典型结构机加工艺
—薄壁特征机加工工艺
XXX 2020-05-20
目录
1 薄壁特征定义 2 铝合金薄壁的加工 3 钛合金薄壁的加工
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1 薄壁特征
薄壁特征定义：结构厚度尺寸通常在2毫米及以下的特征；以立筋来 说高度与厚度比值≥30的特征也可以认为是薄壁特征
主要体现为缘条、筋条类立式薄壁特征和腹板类卧式薄壁特征 按材料主要分为：铝合金薄壁和钛合金薄壁
释放极易产生加工变形，影响零件精度
钛合金薄壁特征加工要点： a ) 细分工序减小变形,一般为粗→半精→精，甚至可以多次半精，必
要时每个半精后辅以修基准面 b ) 精光一刀消除接痕和让刀
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3 钛合金薄壁
工艺方案
粗加工：粗加工留余量3mm单边
缘条、筋条加工 –框梁类零件
半精加工：如右图分层加工每个框格，给精加 工留余量约0.5~0.2mm；零件变形大时可以多留 余量多次半精，必要时每个半精后辅以修基准面
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2 铝合金薄壁
高速铣
高速铣：采用高线速度（铝合金通常vc>1000m/min）、高进给、低 切削用量的方式铣削零件
优点：– 90%的切削热被切屑带走，更小的热变形 – 降低切削力30%，薄壁不易振动、受力变形 – 更高的金属去除率 – 更好的表面质量
需求：高转速高功率的机床；刀具需动平衡G6.3以上
• 如果立筋高度厚度比特别大，需要订制侧壁加工专用刀具
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3 钛合金薄壁
腹板贴实状态工艺：
腹板加工 贴实状态
• 粗加工：粗铣底面留余量3mm
• 半精加工：方肩刀分层铣削留余量0.5mm
• 精加工：采用方肩铣刀或合金铣刀加工，因为腹板贴实刚性好，可以 采用密齿刀以更快的走刀加工
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3 钛合金薄壁
光洁度，减少加工过程振动 • 良好的润滑和排屑-油槽与中心螺
旋内冷设计
注意：1）腹板悬空状态慎用，因为齿数多切削力比普通刀具大 2）最大切深通常不超过R角深度，建议0.5mm
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3 钛合金薄壁
钛合金材料
钛合金材料切削特点： 1）导热系数低，切削热集中在刃口，影响刀具寿命 2）弹性模量小，切削回弹严重，导致刀具后刀面磨损加剧，并易引
5刃不等齿距： 减震，高进给
加长刃长：一刀切
偏心铲背：增强 刃口强度
加大芯厚：高刚 性不让刀
加大螺旋角：提 高表面粗糙度
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谢 谢！
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1 薄壁特征
例2— 平尾对接肋和缘条： 特点为独立立筋–这类立筋两头不靠，长度长，高度与壁厚比值大，
因此强度更低，极易发生振动和变形
立筋
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1 薄壁特征
例3— 壁板：壁板外表面结构较为简单，一般为少量下陷、槽、孔、 台阶等；壁板内表面较为复杂，通常有槽、斜面、下陷、台阶、结构 孔等结构
应用：在航空领域多用于铝合金铣削粗精加工，因为减振和减小零件 变形的优点特别适合于铝合金薄壁件的加工 通常采用小切深轴向分层或者小切宽径向分层方式切削
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2 铝合金薄壁
缘条、筋条两端通常相 互联接
缘条、筋条加工 –框梁类零件
多为封闭的框格 -加工时通常一个框格 一个框格的加工到位
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2 铝合金薄壁
精加工： a）框格浅时采用合金铣刀一刀切，深时可以
分层切削，最后光刀消除接痕和让刀
Baidu Nhomakorabea
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3 钛合金薄壁
超薄筋条工艺
缘条、筋条加工 –框梁类零件
超薄筋条缘条： 工艺方案与通用方案类似，需要注意以下几点
a. 减小分层高度，以减小切削力。分层高度根据高度与厚度比值来调 整，比值越大，层深越小
b. 增加支撑，比如加强筋、工艺凸台（最后去掉）…等等能增强薄壁 刚性的方法（见后面页）
• 腹板上有孔时：第一面粗加工保留孔处 腹板不加工用作第二面加工时的支撑； 第二面精加工完腹板后再铣开窗口
留作支撑
压紧孔
• 辅助支撑：用填充材料填充底面框格后 加工
• 细分层加工：减小切深减小切削力
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2 铝合金薄壁
刀具
铝合金高速方肩铣-MEH系列
• 用途：粗铣、大腹板贴实状态精铣 • 高线速度-可达2000m/min • 编程方便-大的下刀角度 • 配置齐全-刀尖R0.2~R5.0
起振刀 3）化学活性高，易与刀具材料发生化学反应，降低刀具寿命 4）变形系数小，单位切削力大
所以钛合金切削要点为低线速度，薄切削层厚度
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3 钛合金薄壁
钛合金薄壁
钛合金薄壁特征加工特点： 1）壁薄腔深（框梁类零件），切屑排除困难，影响冷却润滑效果 2）刚性差，极易产生切削振动，影响加工效率和表面质量 3）切削中让刀严重，影响加工精度，易产生接刀痕 4）易产生加工变形，其毛坯大都为锻造毛坯，加工中随残余应力的
腹板加工
腹板上特征繁多：薄壁、下陷，凸台、各种孔、沟槽等
孔 下陷
薄壁
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2 铝合金薄壁
腹板加工
腹板通常有悬空和贴实两种状态 – 框、梁类零件精铣第一面时腹板通常为悬空状态 – 框、梁类零件精铣第二面时腹板通常为贴实状态（真空吸附或专用
夹具） – 壁板两面加工为贴实状态（真空吸附） – 部分异形件采用工艺凸台装夹，腹板两面加工都是悬空状态
3 钛合金薄壁
刀具
方肩铣刀-MEB190系列 用途：半精侧壁、腹板 特点： • 切削力小-大前角大后角，刃口锋利 • 真90°侧壁-曲线刃设计 • R0.4~R3底角-适应各种底角需求
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3 钛合金薄壁
刀具
超薄壁立筋专用铣刀-需要订制 用途：超薄壁侧铣专用
倒锥：减小接触长度
有效刃长≥层深+1mm
R角：根据零 件底角要求
刃口及角度：钛合金专用
不等齿距：减小振动
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3 钛合金薄壁
刀具
钛合金专用缩径铣刀-ST210系列 用途：半精铣侧壁、腹板；精铣侧壁、腹板
阶梯芯厚：容屑 槽大，刚性高
不等螺旋角:减振
锋利刃口：减小 切削力
缩径：防干涉，减 小接触长度
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3 钛合金薄壁
刀具
钛合金专用合金铣刀- ST300系列
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2 铝合金薄壁
铝合金薄壁
材料特点：航空铝合金结构件通常7系列超硬铝合金，例如7075、 7050等牌号，硬度约HB160切削性良好，非常适合采用高速铣加工
航空铝合金薄壁件毛坯通常为预拉伸板，这类材料经过拉伸处理消除 了材料残余内应力，具有加工后变形量小的特点
铝合金薄壁件加工要点： a）高速铣分层切削 b ) 立筋精加工前厚度余量要留够 c ) 腹板精加工第二面时采用真空吸附夹具