浅谈薄壁环形件变形控制
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。
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。
航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制
为做好航空发动机薄壁环形零部件机械加工变形的控 制,提高航空发动机薄壁环形零部件的机械加工精度可以从 以下几个方面入手 :
摘 要 :长期以来,我国普遍采用人工查表的方式对用水量进行查抄,但是入户抄表不仅会扰民,还会浪费人力
物力,常常会引发住户和水务行业之间的矛盾。近几年,我国水表的数量急剧增加,需要利用电子远传水表来提
高工作效率。
关键词 :电子远传水表 ;兼容性 ;互换性
中图分类号 :TU991
文献标志பைடு நூலகம் :A
(2)做好航空发动机薄壁环形零部件机械加工参数的优 化。航空发动机薄壁环形零部件在机械加工过程中为降低变 形量对航空发动机薄壁环形零部件加工精度的影响可以通
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工业技术
电子远传水表兼容性与互换性问题及其对策
姜世博 (深圳市水务(集团)有限公司,广东 深圳 518000)
2 航空发动机薄壁环形零部件加工变形原因分析与控制
航空发动机薄壁环形零部件由于其结构特点导致其自
身的刚性较弱,在加工中极易受到外力的作用或是自身残余 应力的作用而导致变形从而影响航空发动机薄壁环形零部 件的加工精度。总体来说影响航空发动机薄壁环形零部件加 工精度导致其变形的原因主要有以下几个方面 :
1 某型号航空发动机薄壁环形零部件的结构及加工工 艺
某型号的航空发动机薄壁环形零部件直径大、其表面分 布多极榫槽,是一种整体环形件,某型号航空发动机薄壁环形 零部件采用的是钛合金材质。该航空发动机薄壁环形零部件直 径最大处达到了近 1000mm,高度近 500mm,零部件的最薄处 仅 3mm,其结构特点导致该航空发动机薄壁环形零部件的刚 性较弱,在加工过程中极易受到各种因素的影响而导致该航空 发动机薄壁环形零部件产生变形从而无法达到设计加工精度。 这类零部件在新型航空发动机中应用越来越多,需要加强对于 此类航空发动机薄壁环形零部件加工工艺的研究,提高航空发 动机薄壁环形零部件的加工质量对于航空发动机的加工质量 有着极为重要的意义。在航空发动机薄壁环形零部件的加工 制造的过程中选用的整体钛合金锻件,毛坯料表面留有大量 的加工余量。在其加工工艺编制的过程中按照先粗后精、先 内后外、先面后孔的原则进行编制。整体加工分为粗、半精、 精加工 3 个阶段。在粗加工阶段采用的是车加工用以去除毛坯 料表面大量的加工余量,粗车完成后需要通过热处理消除零部 件内部的加工应力。而后对毛坯件进行半精加工,加工完成后 零部件表面留约 0.8m 的加工余量。在后期的精加工中需要使 用精车和钻孔来精确控制加工精度。
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。
减少薄壁零件产生变形的主要措施
减少薄壁零件产生变形的主要措施薄壁零件在现代制造中可是常客,但说到它们的变形问题,那可真是让人头疼得像一颗老鼠在心里跑。
今天就聊聊,怎么才能有效减少这些变形,让咱的薄壁零件在工厂里乖乖待着,不再像个调皮的小孩。
1. 材料选择很重要1.1 材料性质说到材料,真是不能掉以轻心。
薄壁零件的材料就像是打比赛的运动员,得选对了,才能发挥出最佳状态。
通常,咱们得选那些强度高、韧性好的材料,比如某些铝合金或者高强度钢。
这样一来,就能减少在加工和使用过程中出现的变形情况。
毕竟,强者自有强者的道理嘛。
1.2 材料处理除了选择好材料,后续的处理工艺也不能马虎。
热处理、冷加工这些小细节,都是决定材料最终性能的大功臣。
比如,适当的热处理可以让材料内部的晶体结构更加稳定,变形的几率自然就降低了。
就像咱们吃饭一样,讲究的不是光有好菜,还得看怎么烹饪,才能把味道调到最佳。
2. 设计阶段得用心2.1 设计优化设计环节可是重中之重,咱们可不能草草了事。
薄壁零件的结构设计得合理,才能避免后续的变形问题。
要尽量让受力均匀,避免局部应力集中。
要是设计得不够合理,变形就跟过年一样,年年有余,没完没了。
2.2 加工余量加工余量也得考虑清楚,太少了会让零件受力不均,太多了又浪费材料。
就像做菜,要有点盐,但不能放太多,否则味道就变了。
我们可以在设计时就合理规划一下加工余量,这样才能做到既经济又实用。
3. 加工过程的细节把控3.1 加工工艺咱们进入加工环节,得注意工艺参数的设置。
比如,刀具的选择、切削速度、进给率等,这些都是影响零件加工质量的重要因素。
选择合适的切削工具,不仅可以提高加工效率,还能有效减少变形。
就像选对了鞋子,走路也能轻松许多。
3.2 夹具的使用夹具的使用更是不能忽视!好的夹具能牢牢把住零件,让它在加工过程中不乱跑。
就像是给小孩系好安全带,才能确保他乖乖待在座位上。
如果夹具设计得不合理,零件就容易在加工中发生变形,最后吃亏的可是咱自己。
减少薄壁零件产生变形的主要措施
减少薄壁零件产生变形的主要措施大家好!今天咱们聊聊那个让人头疼的问题——怎么让那些薄得跟纸似的零件不变形。
这个问题可真是让人头疼,因为薄壁零件就像个娇小姐,一不留神就容易变形。
别急,我来给你支几招,保证让你轻松应对这个挑战。
你得学会“温柔对待”。
就像对待一个小孩子一样,对待那些薄壁零件也得特别小心。
别让他们受到太大的压力或者冲击,不然他们可是会哭鼻子的哦。
在搬运、安装这些小家伙的时候,动作要轻缓,避免粗暴对待。
接下来,咱们来谈谈“固定好”这个大问题。
你知道吗?那些薄壁零件就像是没有根的浮萍,一不小心就会飘走。
所以啊,得给他们找个牢靠的家,用合适的工具和材料把他们固定住。
这样,即使遇到风吹雨打,他们也不会轻易跑掉。
再来说说“润滑”这个小技巧。
你知道润滑液是怎么工作的吗?它们就像是给机器加油一样,能让零件之间更加顺畅地转动。
对于薄壁零件来说,适当的润滑不仅能减少摩擦,还能防止磨损和变形。
所以,别忘了定期给它们“加润滑油”,保持它们的灵活度。
当然啦,除了上面说的这些方法,还有一些小窍门儿也能帮到你。
比如说,你可以尝试用一些特殊的材料或者涂层来包裹那些薄壁零件,这样就能增加他们的韧性和抗变形能力。
还有啊,有些特殊的工艺,比如热处理或者表面处理,也能让薄壁零件变得更加坚固。
我想说的是,虽然这些方法听起来有点复杂,但只要我们用心去实践,一定能让那些薄壁零件远离变形的命运。
记住哦,对待这些娇贵的小东西,我们要像对待自己的宝贝一样,细心呵护,才能让它们健康成长。
好啦,今天的分享就到这里了。
希望我的建议能给你带来一些启示和帮助。
如果大家还有什么好的方法或者经验,也欢迎分享给我哦!让我们一起努力,让那些薄壁零件不再变形,让生活更加美好!。
薄壁件变形的解决方法
薄壁件变形的解决方法嘿,朋友们!今天咱就来唠唠薄壁件变形的那些事儿。
你说这薄壁件变形啊,就像调皮的孩子,时不时就给咱找点小麻烦。
咱先想想啊,这薄壁件为啥会变形呢?就好比那纸做的小船,轻轻一压就变了形。
薄壁件不也这样嘛,稍微有点外力作用,或者温度有点变化,它就“不老实”啦。
那咋办呢?别急,咱有招儿!就跟治水似的,得疏堵结合。
其一,咱得从设计上就开始下功夫。
把薄壁件设计得合理点儿,别让它那么容易“弯腰”。
就好像盖房子,结构稳固了才不容易倒嘛。
你说要是设计得不合理,那不是等着变形嘛,这多冤呐!其二,选材也很重要哇!选那种“硬骨头”的材料,别弄那些软趴趴的,那不就容易变形嘛。
就好比你去打架,找个厉害的帮手总比找个弱不禁风的好吧?其三,加工的时候可得小心点儿。
别毛手毛脚的,就跟呵护宝贝似的对待薄壁件。
轻拿轻放,别给它太大压力。
你想想,要是你整天被人又挤又压的,你能不变形嘛?其四,热处理也不能马虎。
这就好比给薄壁件来个“养生SPA”,让它变得更结实,更能抵抗变形。
还有哇,在使用过程中也得注意。
别可着劲儿地折腾它,得怜香惜玉点儿。
不然它一生气,变形给你看,你不就傻眼啦?咱再打个比方,薄壁件就像个娇弱的姑娘,你得细心呵护着,不然她一不高兴就给你闹别扭。
咱可不能让它这么任性,得把它管得服服帖帖的。
你说要是不管它,让它变形了,那多难看呐,还能用嘛!那不是浪费资源嘛!咱可不能干这种傻事儿。
所以啊,朋友们,薄壁件变形不可怕,只要咱方法得当,就能把它治得服服帖帖。
咱可不能让它小瞧了咱,咱得让它知道咱的厉害!咱得把它变成咱的得力小助手,而不是捣乱的小调皮。
大家说是不是这个理儿啊!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
浅谈薄壁件的加工变形
浅谈薄壁件的加工变形高精度、薄壁腔体类零件在汽车工业的应用越来越广泛,该类零件一般由管材加工而成,材料去除率最达80%以上。
这种结构特点和生产模式决定了其制造技术一直处于不成熟状态,加工制造一直存在合格率低、加工周期长、加工成本高、加工精度不易控制等难点。
高精度、薄壁腔体类零件金属切除量大、工件壁薄、刚性低,加工中需要解决的主要问题是控制和减小变形,在此基础上,希望尽可能提高切削效率、缩短加工周期。
本文从工件装夹、工序安排、切削方式等多方面对薄壁件变形产生的原因及对策进行论述。
一、工装装夹图1为我厂8AT产品的一种,截面尺寸123mm×112mm,厚31.2mm,齿根圆116.3mm,齿根圆到内孔厚度厚度为3.35mm,通孔和盲孔尺寸精度0.03mm。
该零件材料为20Cr,毛坯为管材,每件毛坯加工一件成品,批量为试制小批量。
最初的工艺要求在精车内孔112时,夹紧方式是三爪卡盘的卡爪夹住工件外圆,以工件左端面为定位基准定位在卡爪的台阶面上,精车内孔和车倒角做为一道工序。
加工完后,取下工件测量内孔尺寸,在互成90度的两个方向上测量,尺寸差达0.1mm以上,远超出尺寸公差0.03mm,内孔的圆度和尺寸公差无法保证。
产生尺寸前后不一致的原因是:在精车内孔时,直接以三爪卡盘夹住工件外圆,以外圆面做为受力面,由于三爪卡盘的压紧力要大于切削力,并且工人在装夹工件时,担心工件脱落,均习惯用大力压紧。
由于工件为薄壁型,卡爪未压住的圆弧面在吃刀受力时产生弹性变形,但由于工件受到卡爪压力未变形回来,工件在机床上夹紧状态下,在相互成90度的两个方向上测量均达到图纸要求;而取下工件后,不受夹紧力状态,工件产生变形,再测量时,尺寸就超出图纸要求。
针对上述问题,经过分析和工艺试验,改变工件的装夹压紧方式,并设计制作投入一套工装(如图2)。
该工装设计的思路是通过压板压在工装的右端面上,从而将工件压紧,以工件右端面为受力面,将原来工件径向受力改为轴向受力,加工时工件受力情况比最初装夹的受力大大改善,顺利解决工件定位和压紧问题。
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。
浅谈航空薄壁结构件数控加工变形的控制
浅谈航空薄壁结构件数控加工变形的控制摘要:随着航空工业的不断发展,人们对其结构件提出了更高要求,只有结构件的质量有所保证,才能实现各种设备生产要求。
因此,在控制航空薄壁结构在数控加工过程中的变形时,应分析实际情况,并在加工过程中和加工后进行变形控制,进一步提高航空薄壁结构件的加工质量。
关键词:航空薄壁;结构件;数控加工;变形控制前言随着现代航空器高速、高机动性能要求的不断提高,航空器越来越多地采用整体薄壁结构件,这是现代飞机、航天器领域的一个革新。
整体薄壁结构件质量轻,在刚度、抗疲劳强度,以及各种失稳临界值等方面均比铆接结构胜出一筹。
然而,在整体结构件的数控加工过程中.常因毛坯初始应力、结构不对称性、加工工艺不完善、装夹不合理、加工过程切削力和切削热等因素的影响.导致整体薄壁结构件产生弯曲、扭曲及弯扭组合等加工变形,薄壁结构还会产生失稳现象,严重影响了整体薄壁结构件的生产效率和最终产品精度。
可见.对整体薄壁结构件加工制造技术需要有更高的要求。
1航空薄壁结构件薄壁结构是由薄板、薄壳和细长杆件组成的结构,能以较小的重量和较少的材料承受较大的荷载。
薄壁结构件区别与板金挤压敲击成型零件,现代飞机的设计为了极大程度减轻飞机重量并且保证飞机的结构强度,薄壁结构件应用越来越广泛。
2航空薄壁结构件数控加工变形控制策略2.1加工过程中的变形控制加工零件在受到装夹力、切削力作用时,就会发生变形,通过对变形现象分析,得出该种变形属于弹性变形,在装夹力、切削力消失后就会恢复到原来的形状。
但是,在加工过程中,刀具的切削位置和切削量会发生改变,导致零件表面出现变形、过切等问题,而在航空薄壁结构件数控加工过程中,弹性变形会导致出现很大的误差。
对于加工过程中出现的变形,可以采取以下措施进行控制。
2.1.1优化数控加工切削参数对于现阶段的数控加工而言,切削参数的选择一直影响着数控零件加工,在这种情况下,如果切削参数不合理,刀具严重磨损,结构件表面残余力会随着切削力的增加而增加,同时加工质量会急速下降,最终增加加工成本。
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。
薄壁零件的变形
薄壁零件的变形引言:薄壁零件是工程设计中常见的一类零件,它们通常具有较大的长度和宽度,但相对较小的厚度。
由于其特殊的结构,薄壁零件容易发生变形。
本文将探讨薄壁零件变形的原因、影响以及相应的解决方法。
一、薄壁零件变形的原因1.材料特性:薄壁零件通常采用金属材料制造,而金属材料在受力时容易发生塑性变形。
由于薄壁零件的厚度较小,其受力时的应力集中效应较为明显,进而导致材料发生变形。
2.制造工艺:薄壁零件在加工过程中,如切割、折弯、焊接等,容易受到应力的集中,从而引起变形。
此外,制造工艺中的温度变化、冷却过程等也会对薄壁零件的形状产生影响。
3.外部环境:薄壁零件在使用过程中,受到外部力的作用,如振动、冲击、压力等,这些外部环境的变化也会导致零件的变形。
二、薄壁零件变形的影响1.几何形状:薄壁零件变形会导致其几何形状发生改变,不符合设计要求,从而影响零件的功能和装配。
2.尺寸精度:薄壁零件的变形会使其尺寸精度下降,无法满足设计要求,导致装配困难或无法正常工作。
3.强度和刚度:薄壁零件变形后,其强度和刚度可能会下降,从而影响零件的承载能力和稳定性。
三、薄壁零件变形的解决方法1.材料选择:选择具有较高强度和刚度的材料,以减小薄壁零件受力时的塑性变形。
同时,可以考虑使用复合材料等新型材料来提高薄壁零件的性能。
2.结构优化:通过优化薄壁零件的结构,减小应力集中,提高其受力均匀性。
可以采用增加加强筋、加大壁厚等方式来改善零件的结构。
3.制造工艺:合理选择制造工艺,控制加工过程中的变形。
采用适当的预应力、热处理等工艺措施,可以减小薄壁零件的变形。
4.应力分析:通过应力分析,确定薄壁零件的受力情况,找出应力集中的部位,并进行合理的加强设计,以提高零件的抗变形能力。
5.温度控制:在制造和使用薄壁零件时,注意控制温度的变化,避免温度差异引起的热应力导致变形。
结论:薄壁零件的变形是工程设计中常见的问题,其原因主要包括材料特性、制造工艺和外部环境等因素。
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 ~ 1 O 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s b 3 0 %, 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 。
减少薄壁零件产生变形的主要措施
减少薄壁零件产生变形的主要措施减少薄壁零件变形的“秘诀”大家好,今天咱们聊聊怎么让那些又薄又轻的零件不那么容易变形。
想象一下,你手里捧着一个精致的小盒子,里面装着心爱的小玩意儿,要是一不小心摔了,那可就心疼啦!所以,减少薄壁零件变形,就像给这些小东西穿上了一件“防震衣”,让它们在运输和使用时都能稳稳当当的。
首先得说说,为啥薄壁零件容易变形呢?这主要是因为它们的材质比较软,加上结构又细长,一受力就容易弯曲。
就像我们小时候玩的橡皮筋,太松了就容易弹起来,这就是一种“弹性”。
不过,对于精密的机械零件来说,这种“弹性”可是个大问题,因为它会让零件的形状变得不准确,影响机器的正常工作。
那么,怎么才能减少薄壁零件的变形呢?咱们来聊聊几个小技巧。
1. **选择合适的材料**:不是所有材料都适合做薄壁零件。
比如,一些塑料或者金属合金,它们的强度和韧性都不错,但要是太软了,还是容易变形。
所以,选材料的时候,得根据自己的需求来,既要保证零件的性能,也得考虑它的耐用度。
2. **设计合理的结构**:结构设计得当,能让零件更结实。
比如说,咱们可以设计成空心的,这样既能减轻重量,又能增加强度。
还有啊,加些加强筋或者使用复合材料,也能让薄壁零件变得更加坚固。
3. **施加预应力**:给零件施加一定的预应力,可以让材料在受到外力之前就已经“准备好”了。
这样,即使遇到冲击或者振动,零件也不会那么容易变形。
当然啦,这种方法得根据具体情况来定,不能乱来哦。
4. **表面处理**:对薄壁零件进行适当的表面处理,比如镀层、喷漆或者热处理,也能提高它们的抗变形能力。
因为这些方法能改变材料的化学或物理性质,让零件变得更硬、更耐磨。
5. **控制加工精度**:在制造过程中,严格控制加工精度,确保每个零件都符合设计要求。
这样,即使有些零件在运输或使用中受到了一点小磕碰,也能保持形状不变。
6. **定期维护检查**:别忘了,定期给那些薄壁零件“体检”,看看它们有没有出现磨损或者损伤的情况。
航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制
大 、环 形结 构 、表 面具 有 多级榫 槽等 特 征 ,材质 为钛 合金 ,薄壁 零 2.1装 夹力 的作 用
件 直 径 最 大 值 为 1000mm 左 右 、高度 为 500mm 左 右 ,最 薄 处 为 在 航空 发 动机 中 ,对 薄壁 零件 进 行加 工 时 ,由于 其 刚性 较
2018.15科 学技 术创 新 一153一
航 空发动机 薄壁环形 零部 件加工 变形控制
王凯 元 魏 松 刘 刚 王 东 于 鲲 (中国航 发 沈 阳黎 明航 空发 动机 有 限责任 公 司,辽 宁 沈 阳 110000)
摘 要 :随着我国航空事业的不断发展 ,对航空发动机制造方面的要求逐渐提升。薄壁环形零部件属于发动机常见零件之一 ,
在生产 过程 中所用 的外购原料 、零部件 、元 器件等 的质量要求 而制 录,判别 ,及时作出有效的回应。技术标准体系只有在实际的运
定 的标 准 ,依据 这一原则搜集 标准的方 向是 :针对公 司使用 的紧 固 用 过程 中才能 发现 问题 ,解 决 问题 ,能 将体 系做 得更 加完 善 。
形 问题 ,因此 变形 控制 成 为此方 面研 究 的重 点 问题 ,主要 是 在质 大约 0.8m的加 工余 量 。在后 续精 加 _T的过 程 中 ,主要 采 用钻 孔
量与效率之间很难进行取舍。对此 ,在实际加工过程中,应采用 与精 车对 薄壁 零件 的加 工精 度进 行有 效控 制ll1。
多种 控 制方 式 ,通 过对 加工 工具 、方 案 、参 数等 进行 优化 的方式 , 2 薄壁环 形零 部 件加 工变 形产 生 的原 因
使 薄 壁零 件 加工 变形 问题 得 到 良好 有 效 的控制 。
在航空发动机 中,薄壁零件受其 自身特征影 响刚性较弱 ,在
小议航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制
小议航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制顾 艳,李 澄,龚天才,孙升志(沈阳精合数控科技开发有限公司,辽宁 沈阳 110034)摘 要:众所周知,航空发动机自身机械结构较为复杂,在对其进行加工制造的过程中,需要做好精度控制工作,特别是在薄壁环形零部件方面,其在航空发动机当中的应用较为广泛,但由于壁体较薄所以刚性较差,在具体加工过程中容易受到各种因素的影响而出现加工变形问题,从而对零部件的质量造成了巨大的影响,导致其无法满足航空发动机的使用需求,同时还会加大零部件的生产投入,因此,本文针对航空发动机当中的薄壁环形零部件加工进行讨论,对导致该零部件出现加工变形问题的相关因素加以了解,并探讨变形控制的具体措施,希望能够进一步提升该零部件加工的质量。
关键词:航空发动机;薄壁环形零部件;加工变形控制中图分类号:V263 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2019)01-0270-2Deformation Control of Aeroengine Thin-walled Ring Parts in MachiningGU Yan,LI Cheng,GONG Tian-cai,SUN Sheng-zhi(Shenyang Jinghe CNC Technology Development Co., Ltd.,Shenyang 110034,China)Abstract: As we all know, the mechanical structure of aero-engine is relatively complex. In the process of processing and manufacturing, it is necessary to do a good job in precision control. Especially in thin-walled annular parts, it is widely used in aero-engine, but because of its thin wall, its rigidity is poor, and it is easy to be affected by various factors in the specific processing process. Processing deformation has a great impact on the quality of parts and components, which makes them unable to meet the needs of aero-engine, and also increases the production input of parts. Therefore, this paper discusses the processing of thin-walled annular parts in aero-engine, and understands the relevant factors leading to the deformation of parts and components, and discusses the changes. The specific measures of shape control are expected to further improve the quality of the parts processing.Keywords: aeroengine; thin-walled annular parts; processing deformation control在航空发动机当中,应用的薄壁环形零部件多种多样,包括叶片类零件、轴承类零件以及机匣类零件等等,这些零件在加工过程中,不管是在几何精度方面还是在尺寸精度方面都具有非常高的要求,但在实际加工当中,经常会在一些因素的影响下出现变形问题,不利于零件的有效应用,因此,需要针对控制此类零件加工变形的具体措施加强研究,这对于薄壁环形零部件加工质量的提升具有非常重要的意义。
浅谈薄壁零件加工变形的原因及控制方案
1 2 8 ・
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 1 5 0 0 6 0 )
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/ J n T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 。
加工薄壁工件时这家伙变形怎么办?
在加工薄壁或者环形工件时,克服工件的变形是首先要面对的难题。
选对软爪的类型和合适的卡盘压力是关键。
在相同的卡盘压力下,扇形软爪比标准软爪拥有更大的接触面积,这意味着工件所受到的压力更加均匀,而标准软爪则会出现下面的状况:
实际的状况可能没有图中的那么明显,但是在下面的视频中你会清楚的看到:在除了软爪类型不一样,其他条件都相同的情况下,工件的变形程度甚至出现了几十倍的差别。
不管是扇形软爪还是标准软爪,都会因为软爪磨损过大而或者加工零件的更换而需要重修。
在重修的过程中,首先要给即将拆下来的软爪刻上标记,打上序号,这样是为了增加软爪的使用次数,更详细的标记也会减少误用的可能性。
接下来是修爪器的选择:通常来说,左边的修爪器修内爪,右边的修外爪。
以下问题不管在制作或者重修软爪时,都应该注意:
•T型块不能超过卡盘的最大直径
•修爪时的卡盘压力接近加工工件时的压力
•卡盘正处在活动范围的中间
•修爪时夹持力的方向和工件夹持力的方向一致
•注意修爪时的转速
•添加退刀槽
•去除毛刺和尖角
当两种修爪器都不能满足条件时,我们就需要制作一个特殊的修爪部件,比如像加工出下面的圆环来修外爪。
当加工零件需要夹持的部分比较长时,会出现工件和软爪不能完全贴合的状况,俗称“喇叭口”,具体表现为,软爪的顶部与工件之间留有缝隙。
最有效的解决办法是:在软爪上加工出锥度。
通过塞尺来测量出缝隙的大小,测量夹持的长度,然后就可以计算出锥度的大小了。
薄壁环形件加工变形的解决办法论述
薄壁环形件加工变形的解决办法论述保定市东利机械制造股份有限公司摘要:薄壁零件在航天产品中得到了越来越广泛的应用,而薄壁工件因其壁薄,加工难也成了行业内棘手的事情。
以典型零件加工为例探讨薄壁环形工件在车加工过程中存在的易变形、工件尺寸及表面粗糙度不易保证等技术问题,对加工难点进行分析,给出了工艺路线和加工方案,通过优化、完善夹具设计,从而有效解决薄壁环形零件的车削加工难题,为加工薄壁环形零件提供了经验借鉴。
关键词:薄壁环形加工一薄壁件概述:薄壁件一般有结构简单,精度高,但是自身刚性不足的特点。
在汽车零件中,由于汽车轻量化的进一步推进,零件逐渐向轻、薄、小等特点发展,薄壁件应用范围广泛。
但是在加工中,薄壁类零件,因其自身刚性原因极易造成车削变形,给机械加工带来了较大困难。
二一般解决方法和措施针对以上问题,一般会采取多种方式来避免零件变形。
1,增加粗车工序,多次装夹加工去量后,再进行精加工。
2,在粗精加工之间,增加热处理或者时效处理,减少零件应力。
3,采取端面压紧的方式进行加工,使零件径向不受装夹力。
4,采用磨削、抛光等受力小的方式进行加工。
5,采用轴芯定位的方式装夹,减少零件径向受力。
6,调整刀具及加工参数,减少零件受力。
三提高效率的几点意见以上方式中,大部分需要增加工序,改变加工工艺等。
会大幅增加成本,来实现减少零件变形,本文主要讨论成本最低,效率最高的第6项,“调整刀具及加工参数,减少零件受力”。
能够广泛适用于大部分薄壁件加工中。
我将从以下5个方面进行论述:一,零件加工的切削量二,刀具的角度三,刀具的选用四,装夹工装的设计五,切削参数的选用3.1 零件加工的切削量零件的切削量主要影响2个方面:切削力和切削热。
对于切削力,随着切削量的增大,刀具与零件材料的接触面积增大,同时切削力也越大。
在选用切削量的时候,可以选择分层加工。
比如零件内孔有1.5mm加工量,第一次切削0.7mm,第二次切削0.6mm,第三次切削0.2mm,分层加工将切削力分散,减少零件的切削受力。
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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。
2 采用辅助支撑装夹方式增强工艺系统刚性
由于薄壁类零件的形状和结构的多样性以及刚度差的特点,装夹时受力的作用点不同,产生的变形情况就不同。
大量实践证明,增大工件与夹具之间的接触面积或采用轴向夹紧,可有效地降低零件在装夹时产生的变形。
如在铣削加工薄壁件时,使用弹性压板,就是增加接触零件的受力面积;在车削薄壁套的内径及外圆时,无论是采用简单的过渡环,还是使用弹性芯轴、液体夹具等,均是增大零件装夹时的接触面积。
这种方法有利于承载夹紧力,从而避免零件的变形。
还可通过在内孔加带橡胶的内支撑,以提高零件的刚性,抑制零件的加工变形;或采用石蜡、低熔点合金填充法等工艺方法,加强支撑,进而达到减小变形、提高精度的目的。
也可在薄壁机匣零件的加工中,先保留部分工艺筋条加强刚性以便进行高效加工,之后再去掉。
压紧时对称用力并夹紧力尽可能小些拧紧夹具零件时一定要使用限力扳手对点用力压紧,保证用力均匀适度。
某环形件原铣加工工序采用简单的止口定位、压板夹紧装夹方式,因壁厚较薄,在加工中产生变形、回弹现象,存在让刀、振动等问题。
采用可调辅助支撑结构夹具,增强了薄壁机匣的切削整体刚性,减小了切削过程的振动及机匣的加工变形和让刀现象,提高了加工效率,改善了加工质量。
带有径向辅助支撑、软接触精密定位新型结构的铣加工夹具,即两带有可调机械辅助支撑夹具结构。
(见图1)
3 采用电化学加工工艺方法控制加工变形
现代去除材料加工方法还有电火花铣、电解、化学腐蚀等许多特种加工方法,与机械加工相比电加工没有切削力,适合应用于薄壁零件的加工变形控制。
电火花铣采用铜管电极进行差补运动,利用高温放电腐蚀的原理去除材料,加工过程中没有切削力,适合薄壁件粗加工,但存在高温放电热影响区,加工表面会产生残余拉应力,仍然存在应力释放的变形趋势。
电解加工使电流通过电解质溶液,以电极作为阴极加工工具,利用工件被加工表面产生阳极溶解的原理,去除零件材料;现代精密电解设备具有很高的精度,因其没有切削力和热影响区,适合薄壁机匣大余量去除材料加工,具有加工效率高、没有加工应力的特点。
但电解加工工艺对环境影响较大,应做好污染防护措施。
4 优化加工方案、走刀路线、切削参数控制加工变形
目前,薄壁类零件内外表面精加工基本采用数控车、数控铣等机械加工方法,机械加工方法促使薄壁构件加工变形的两大因素是:切削力和切削热。
控制因切削力引起薄壁机匣加工变形有两种方法,一是增强工艺系统刚性,也包括刀具本身的刚性;二是合理选用加工刀具,走刀路线、切削参数等,减小切削力。
切削热是加工残余应力产生的主要原因,加工刀具相对于零件材料的挤压、剪切作用,产生很高温度的切屑,大量的高温切削热作用于零件表面产生冷作硬化现象,形成加工表面残余应力层。
减少切削热带来的残余应力有两种方法:一是合理的冷却方式,采用高压冷却设备、内冷结构刀具,使冷却液直接作用于切屑,冷却效果更充分;二是采用高速切削技术,快速去除材料。
4.1 规划减小环形件加工变形的切削走刀路径
科学合理地安排薄壁环形件的切削走刀路径,能够减小零件加工后的变形量,因此,在规划零件的切削加工过程时,应根据金属切削原理,针对零件的设计结构、精度要求和毛坯加工余量的大小,合理安排零件各个表面的加工次数和全部加工表面的先后加工顺序,合理安排每一次切削的刀具进给方向。
4.2 刀具切削方向和刀具进给方向
对称切削,可以使毛坯初始残余应力对称释放,可以有效减小零件的加工变形。
对薄壁零件,采用内外表面去除余量均等的原则,进行轮流加工。
加工时采用余量依次递减的原则,轮流的次数越多,其应力释放越彻底,工件加工后变形越小。
这是典型的传统薄壁零件加工方案。
4.3 优化切削参数
通过试验初定加工参数,如在粗加工阶段采用大切深、小进给、低转速的强力切削方法提高材料去除率,而半精加工时尽量给精加工留均匀的加工余量,在精加工阶段采用高转速、大进给、小切深的高速切削方法,提高材料去除率、保证零件质量。
这些都固定后,还要通过现场试验和使用VERICUT优化数控程序中的加工参数,每个程序都根据局部且削余量和机床主轴受力情况优化程序中每段的加工参数,使其达到最优化,尤其针对余量不均匀、转圆角、接刀、刀轴矢量变化等处的参数优化。
4.4 切削液的要求
在加工中为防止零件变形必须合理使用充分的切削液,必须及时有效地对加工区域进行冷却。
因为它不仅能减少切削过程中的摩擦和降低切削温度,还能提高刀具的耐用度和加工表面质量、加工精度。
采用高压冷却设备、内冷结构刀具,使冷却液直接作用于切屑,冷却效果更充分。
总之,通过有优化工艺方案、装夹方案、加工方法、优化加工刀具、切削参数及进给量局部优化等,可以对薄壁零件的加工变形进行控制,在质量与效率之前取得最佳平衡点。