薄壁件
薄壁零件加工的特点
•摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。
本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词：薄壁零件工 ...•摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。
本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词：薄壁零件工艺分析加工方案1 薄壁工件的加工特点车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，可跑产生以下现相。
1.1 因工件壁薄，在夹压力的作用下容易产生变形。
从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。
当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则如图2所示变成弧形三角形。
若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但已变形不是内圆柱面了，这种现相称之为等直径变形。
1.2 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。
对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。
1.3 在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置精度和表面粗糙度。
2 减少和防止薄壁件加工变形的方法2.1 工件分粗，精车阶段粗车时，由于切削余量较大，夹紧力稍大些，变形也相应大些；精车时，夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.2 合理选用刀具的几何参数精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2~0.3mm），刃口要锋利。
2.3 增加装夹接触面如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。
使接触面增大，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。
浅谈薄壁件的机械加工
科 黑江 技信总 — 龙— — —ຫໍສະໝຸດ 浅谈薄壁件 的机械 加工
杨 青 松
（哈 尔滨泰富电气有限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５０ ０
摘 要： 薄壁件是机械加工 中比较棘 手的问题 ， 因是 薄壁件本 身的刚性较 差， ￣ － 原 在ｈ ． 中极 易变形 ， ｙ 特别是在零件尺寸及形状精度要求较高的 情况下 ， 装夹力的大小、 刀具和切削量的选择 不适 当， 易引起 工件的振颤 ， 容 影响零件的ｈ ．精度 ， ￣－ Ｙ 因此采用何种手段才能最大限度的提高薄壁件的
加 工 精 度 是 一 个 亟待 解 决 的 问题
关键词 ： 薄壁件 ； 机械加工 ； 术 技
１ ２ ３ ４ 和切削速度 ｖ 是切削用量的三要素。 试验发现－ 且 背 吃刀量和进给量同时增大， 切削力也增大， 零件的 薄壁零件已日益广泛的应用在各工业部门， 因为其具有重量轻 、 节约材料和结构紧凑等特点。 变形也相应增大对 薄壁零件的加工极为不利 。 ． ｂ 但薄壁零件的机械加丁比较棘手， 一直困扰着整 减少背吃刀量， 增大进给量， 切削力虽然有所下降， 个机械行业。因为这类零件的外形直径 Ｄ与壁厚 但Ｔ件表面残余面积增大， 表面粗糙度值大闺 此 会使强度不好的薄壁零件的内应力增加也 同样会 ８ 比通常为 Ｄ６５ ～ ０， 之 ｒ＝０ ２ ０ 而壁厚约为 ０ ５ ２ ． —ｍｍ。 ２ 因此其刚性差 、 强度弱 ， 在加工中极容易变形 ， 使 导致零件的变形。所以－ 在粗加工时， 背吃刀量和进 ＝ｚ ＝ 零件的形位误差增大； 不易保证零件的加工质量。 给量可以取大一些； 精加工时、 背吃刀量一般在 Ｏ ～ ２ 薄壁非管件包括盘类、 套类及不规则的薄壁 ０ｒ ． ｍ。进给量一般在 ０１ ２ ５ ａ ． ｍ 瞎￡ 加－ 至更小， 切削 ２薄 ３ ４紧 ￣ ｍｒｎ 精车时用尽量采用高的 ２ ａ 件。 以下简称薄壁件 ， 此类零件是机械加工中比较 卜夹 具 体 ：－ 壁 体 紧 固 螺栓 ：－ 固 夹板 速度一般在 ６ １０ ／ｉ， 图 ２一 般 套 类零 件 的 夹具 体 体及 装 夹方 式 棘手的问题 ， 原因是薄壁件本身的刚性较差 ， 在加 切削速度， 但不易过高。合理选用三要素就能减少 ［ １中极易变形，特别是在零件尺寸及形状精度要 我们采取粗加—时夹紧些 ，精加工时夹松些来控 切削力从 而减少变形量， ： 以保证零件的加工精度。 可以利用合理 的夹具体来增 求较高的情况下 ， 装夹力的大小 、 刀具和切削量的 制零件的变形。另外， 切削液在切削过程中主要有 以下几 作用ａ 选择不适 当， 容易引起Ｔ件的振颤 ， 影响零件的加 大零件的装夹接触面积。如可采用开缝套筒或扇 润滑作用 ： 在切削过程中， 切削液可以减小刀具与 通过试验证 明： 零件 的变形很小 ， 方法 已 工精度 ，因此采用何种手段才能最大限度的提高 形软卡爪 ， 加工表面间的摩擦 ， 形成部分润滑膜 ， 从而减小 可行。 同时我们还可以转移夹紧力的作用点。图 １ 切削力、 薄壁件的加 工精度是—个亟待解决的问题。 摩擦和功率消耗， 降低刀具与工件坯料摩 结构的薄壁件完全可以用图 ２结构的夹具体和装 擦部位的表面温度和刀具磨损 ，改善工件材料的 １影响薄壁件件机械加下精度的因素 ｉ ｆ＿ 机械加 精度是指零件在机械加工后的几 夹方式来实现自 Ｔ 。此方法的理论依据是将径向 切削加工性能。ｂ ． 冷却作用 ： 切削液通过它与因切 夹紧后轴 向夹紧力的正应力为径向 削而发热 刀具 、切屑和工件间的对流和汽化作 何参数 寸 、 几何形状和表面之间的相互位置） 实 夹紧改为轴向 夹紧力的 １ ， ／ 或者说轴 向夹紧的方法更有利于承 用把切削热从刀具和工件处带走 ，从而有效地降 ６ 际值与理论值相符合的程度。 易于加Ｔ。 在机械加工中 零件的加１精度根本取决于 载夹紧力闵此零 件的变形很小， 二 低切削温度， 减少工件和刀具的热变形 ， 保持刀具 ２ ３减少切削热对加工精度造成的负面影响 硬度 ， 工件和刀具在加工过程中相互位置关系． Ｔ过 在加 提高加＿精度和刀具耐用度。 Ｔ 切削液的冷却 ． 在机械加丁过程中， 刀具和Ｔ件接触摩擦 性能和其导热系数 、 程中， 丁艺系统会产生各种误差， 进而影响零件的 及控制 ． 比热 、 汽化热以及粘度溅 流动 加Ｔ精度． 主要影响因素有 以下几方面：机床的刚 会产生大量的切削热，切削热使刀具和工件的温 性洧 关。 ａ 水的导热系数和比 热均高于油， 因此水的 从而造成它们的热变形 ， 严重影响工 冷却性能要优于油。ｃ 性和几何精度扣 刀具的自 ． 身品质和几何精度 ． 夹 度急剧上升， ． 清洗作用： 在金属切削过程 具体的结构特点 、 内应力及装夹方式Ｉ刀具的受 件的加工品质。 ｄ ． 中， 要求切削液有良好的清洗作用 。除去生成切 切削热可以用以下几部分来表示： 力和受热变形． ｅ ． 零件受力和受热变形； 削液的 ｆ ＝ 切 屑、 磨屑以及铁粉、 油污和砂粒 ， 防止机床和工件 、 ＱＱ ＝ ＝ ＋ 『Ｑ』Ｑ Ｑ月Ｑ ＋ ＋ 合理选用。 刀具的沾污 ， 使刀具或砂轮的切削刃 口 保持锋利 ， 式中： Ｏ为切削过程中产生的总热量； ２保证薄壁件机械加丁精度的措施 不致影响切削效果。对于油基切削油， 粘度越低， Ｑ ＿ 为切削过程中变形消耗的功所转变的 清洗能力越强， ２ 提高薄壁件的刚度。在机械加工过程中， ． １ 尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的 提高零件与Ｔ装的刚度是极其重要的． 提高二者的 热 量 ： 切削油， ｌ 渗透 生 和清洗陆能就越好。 含有表面活陛 Ｑ 一为因摩擦消耗的功所转变的热量 ； 接触刚度， 如使Ｔ件与Ｔ装间 有效接触面积增大 ， 剂的水基切削液 ， 清洗效果较好， 因为它能在表面 Ｑ月Ｑ Ｑ 、 、 和 Ｑ —分别为切屑、 工件 、 刀 上形成吸附膜， 可减少加工过程中Ｔ件的变形 ；也可以提高薄壁 阻止粒子和油泥等粘附在工件 、 刀 件的工艺刚度， 如在零件间预加载荷 ， 消除配合间 具和周围介质所传散的热量，其中Ｑ 所占的比 具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的 约占５ －０ ０． ％。 ８ 隙和局部造成的预变形。另外采用较高弹ｌ 生模量 例最大， 界面上 ， 把它从界面上分离 ， 随切削液带走 ， 保持 ２ － ４合理选择刀具的几何角度 、 切削用量和切 工件及刀具 良好的清洁效果。 的材料 、 提高接触表面的硬度 ， 均可以有效 的提高 削液。在切削加丁时， 使零件产生变形的力主要是 Ｔ件 的丁艺 刚 度。 基于以上的作用 ， 具体应用时要具体分析 ， 径向切削 力。零件在加工中所受径向切削力的大 例如用高速钢刀具粗加工时 ， 以水溶液冷却 ， 主要 ２ 设ｉ 构合理的加丁夹具及装夹方式。 ． ２ 结 如 图１ 所示为套类薄壁零件，但它的结构相对较为 小与所用的刀具及切削用量等有直接关系。 降低切削温度 ； 精加Ｔ时， 低速精加Ｔ时 ， 中、 选用 刀具前角的大小 ， 决定着切削变形与刀具前 润滑性能好 的极压切削油或 高浓度 的极乐乳化 简单。它的内外圆直径差很小 ， 强度当然就弱 ， 如 切削变形和摩擦力减小， 液 ，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用 果在卡盘上夹紧时用力过大，就会使薄壁零件产 角的锋利程度。前角大， 但前角太大 ， 会使刀具 的楔角减小 ， 寿命硬质合金刀具 ， 生变形， 造成零件的圆度误差。如果在卡盘上夹得 切削力减小； 粗加工时 ， 可以不用切 削液 ， 刀具散热情况差， 磨损船决。所以， 必要时也可以采用低浓度 的乳化液或水溶液 ， 不紧， 在切削时有可能使零件松动而报废。因此， 刀具强度减弱， 但 般车削钢件材料的薄壁零件时 ， 用高速钢刀具 ， 必须连续地 、 充分地浇注； 精加工时采用 的切削液 前角取 ６ ３ ￣ ￣ ０ 用硬质合金刀具， ， 前角取 ５２ 。刀 与粗加丁时基本相同， － ０； 但应适当提高其润滑性能 具 的后角大 ， 摩擦力小 ， 切削力也相应减小 ， 但后 在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切 削 角过大也会使刀具强度减弱。 在车削薄壁零件时， 力 ， 刀具的耐用度得到提高， 工件表面粗糙度值也 用高速钢车刀 ， 刀具后角取 ６ １ｏ ～２， 用硬质合金刀 降低了。同时工件不受切削热的影响而使它的加 具， 后角取 ４ １。精车时取较大的后角 ， ￣ ２， 粗车时取 Ｔ尺寸和几何精度发生变化，保证了零�
防止和减少薄壁件变形及振动的方法
防止和减少薄壁件变形及振动的方法
❖ 增加工艺肋
有些薄壁工件在其装夹部位特制几 个工艺肋，以增强此处刚性，使夹 紧力作用在工艺肋上，以减少工件 的变形，加工完毕后，再去掉工艺 肋，如图10-4-5所示。
图10-4-5 增加工艺肋减少变形
防止和减少薄壁件变形及振动的方法
❖ 浇注充分切削液
降低切削温度，减少工件热变形。
❖ 增加弹性心轴安装
胀力心轴胀力心轴依靠材料弹性变形所产生的胀力来固定工件，如图104-4所示。胀力心轴的圆锥角最好为30°左右，最薄部分壁厚6mm。为 了使胀力均匀，槽可做成三等分。长期使用的胀力心轴可用弹簧钢制成。 胀力心轴装卸方便，定心精度高，故应用广泛。
图10-4-4 用弹性胀力心轴装夹工件
❖ 应用轴向夹紧装置
车薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用轴向夹紧的方法，如 图10-4-3所示。工件1靠螺母2的端面实现轴向夹紧，由于夹紧力F沿工 件轴向分布，而工件轴向刚度大，不易产生夹紧变形。
图10-4-3 薄壁套的夹紧 a)错误 b)正确 1-工件 2-螺母
防止和减少薄壁件变形及振动的方法
❖ 合理选择刀具的几何参数
精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取 0.2~0.3mm），刃口要锋利。 • 外圆精车刀 kr=90°~93°，k`r=15°，αo=14°~16°，αol=15°， γo适当增大。 • 内孔精车刀 kr=60°，k`r=30°，γo=35°，αo=14°~16°， αol=6°~8°，λs=5°~6°。 • 刀尖圆弧半径要小。
防止和减少薄壁件变形及振动的方法
❖ 增加装夹接触面积
采用开缝套筒和特质的软卡爪，使接触面积增大，让夹紧力均布在工件 上，如图10-4-2所示，因而夹紧时工件不易产生变形。
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。
3 薄壁件加工工艺方案3.1 提高薄壁零件的工艺刚度增大壁厚将有利于提高工件刚度。
因此可采用加固的方法，利用填充式加固材料石蜡、胶、低熔点合金、磁流变液等对工件及夹具进行加固装夹。
提高工件的工艺刚度还可以从下面几个方面着手，一是提高工件与工装接触定位面的加工精度和表面光洁度，二是提高接触刚度（增强接触面硬度或采用高弹性模量材料）。
薄壁工件的概念和作用
薄壁工件的概念和作用薄壁工件是指壁厚较薄的零件或制品。
在工业生产中，薄壁工件是常见的一种。
因为薄壁工件结构简单，重量轻，制造成本低，所以在很多领域都有广泛的应用，如汽车工业、建筑业、电子业、航空航天等工业领域。
薄壁工件的作用主要有以下几个方面：1. 减轻重量：薄壁工件的壁厚相对减薄，使得制品整体重量减轻。
比如，汽车的车身和发动机盖等就采用了薄壁工件的设计，以便减轻整车重量。
2. 提高强度：薄壁工件的设计可以在一定程度上增强其强度。
用薄壁工件替代厚壁构件，可以在保证强度的情况下减轻重量。
薄壁工件材料的选择和加工工艺的控制也可以增强其强度和刚度，以满足使用的要求。
3. 降低成本：薄壁工件的制造成本相对较低。
因为薄壁工件的制造涉及到的加工工艺比较简单，也需要的材料量比较少，所以可以在生产过程中降低成本。
4. 提升精度：薄壁工件的制造工艺和材料的选择能够保证其制品的尺寸和形状精度，漏水、漏气和漏电的情况得到了有效的控制。
5. 优化设计：薄壁工件的设计可以使得产品的结构更为紧凑、简单，具有更高的效率，具有降低噪音和振动的能力，同时也具有良好的节能减排性能。
尽管薄壁工件在很多领域都有广泛的应用，但是在其制造和使用过程中也面临着许多问题和挑战。
首先，薄壁工件的制造技术要求较高，生产过程中必须保证材料的质量和工艺的精细度。
其次，在使用过程中薄壁工件的结构易受环境因素的影响，容易出现变形和破损等问题。
因此，制造和使用薄壁工件需要注意加强工艺控制，提高产品的质量和使用寿命。
总之，薄壁工件是一种重要且常见的构件，具有重要的作用和意义。
通过提高薄壁工件的制造和使用技能，我们可以更好地应对生产和生活的需求，推动相关领域的科技进步和发展。
薄壁工件的加工特点(精)
薄壁工件的加工特点
2 3 2 2 5 3
游标卡尺 薄壁工件的加工特点
加工步骤 百分表 工件在花盘上的装夹
Produced by Мiss Хiè
薄壁工件的加工特点
1．因薄壁工件刚度很低，在夹紧力的作用下，容易产生 变形，常态下工件的弹性复原能力将直接影响工件的尺寸精度 和形状精度。如图所示，工件在夹紧后，因受夹紧力作用，略 微变形成弧形三边形，车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡 爪取下工件后，由于工件的弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而 内孔则变成如图所示弧形三边形。这种用三爪自定心卡盘装夹， 车削薄壁件，当松开卡爪后，外圆为圆柱形内孔呈弧状三边形 的变形称为等直径变形。
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薄壁工件的加工特点
2．因工件壁薄，由于切削热的产生，引起工件的受热 变形严重，加之加工条件的变化，使车削时工件受热膨胀变 形的规律不易掌握，使工件车削尺寸难以保证。对于线膨胀 系数较大的金属薄壁工件，影响尤为显著。 3．因工件壁薄，在车削过程中，薄壁工件在切削力(特 别是径向切削分力)的作用下，容易产生振动和变形，影响 工件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度值。
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薄壁工件的加工特点
Hale Waihona Puke Produced by Мiss Хiè
薄壁工件的加工特点
2．因工件壁薄，由于切削热的产生，引起工件的受热 变形严重，加之加工条件的变化，使车削时工件受热膨胀变 形的规律不易掌握，使工件车削尺寸难以保证。对于线膨胀 系数较大的金属薄壁工件，影响尤为显著。 3．因工件壁薄，在车削过程中，薄壁工件在切削力(特 别是径向切削分力)的作用下，容易产生振动和变形，影响 工件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度值。
薄壁零件的车削方式
薄壁零件的车削方式1．用一次装夹车薄壁零件：车削短小薄壁工件时，为了保证内外圆轴线的同轴度，可用一次装夹车削。
例：薄壁衬套，材料为锡青铜，工件壁厚仅2mm，同轴度公差为0.025mm,精度要求较高。
车削方式见以下图：夹持棒料，车出长度45mm，粗车内外圆均留0.5mm余量,钻,粗车内孔时,要求长度比图样长2mm即可.以增加工件的刚性,加注切削液,使工件充分冷却后,精车内外圆至尺寸.(油槽在半精车后拉出)切断工件,最后装夹在心轴上,车削另一端面和倒角.2.用扇形卡爪及心轴装夹薄壁工件:例:薄壁套筒如图,车削方式:粗车留精车余量1~1.5mm,精车时,装夹在扇形软卡中,精车内孔及φ72H7,外圆φ及端面A符合图样要求,然后之内孔和大端面为基准,夹在弹性胀力心轴上,即可精车外圆.3.在花盘上车削薄壁工件:直径较大,尺寸精度和形位精度都较高的圆盘薄壁工件.可装夹在花盘上加工.车削方式:先装夹在三爪卡盘上粗车内孔及外圆,各留1~1.5mm余量，长度尺寸车至92++,并精磨两头面至长度92.然后装夹在花盘上精车内孔及外圆,精车内孔的装夹方式见图.先在花盘端面上车出一凸台,凸台的直径和工件之间留~1mm的间隙,(不用作定心).用螺栓,压板压紧工件端面,压紧力要均匀.找正后,即可车削φ132H7, φ262H7内孔及内端平面.精车外圆时的方式见以下图:将三点接触压板(压板上有三条槽以让开压板)适当压紧,松开并取下压板及螺钉,即可车削外圆,使之符合图样要求.上面的压紧方式,因为压紧力在轴向,因此不容易引发变形.4.在专用夹具上车削薄壁零件:如图,工件装上夹具后,当拧紧螺钉2时,压紧圈1便沿着斜面将工件压紧,即可车削工件的内孔,外圆及端面.5.增加辅助支承车削薄壁零件:车削内孔精度要求高的薄壁零件时,可采纳辅助支承来增加工件的刚性.6.增加工艺肋车削薄壁工件.在工件的装夹部位特制几根工艺支撑肋,使夹紧力作用在肋上,可减少变形.二．减少工件变形的方式：1．工件分粗精车，排除粗车时切削力过大而产生的变形，粗车后，使工件取得自然冷却，排除在精车时可能产生的热变形。
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。
薄壁零件加工弱刚性零件加工技术
5.2 加固装夹技术 通过加固装夹来提高弱刚性零件的刚度，实现 弱刚性零件少变形或不变形装夹是可行的，关 键是设计适当加固的形式，加固的材料，加固 的工艺，达到即提高零件刚性，又不致引起零 件的附加变形；即方便加固，又便于分离；即 可靠又便于生产和精度控制。
5.2.1 加固装夹主要方法有 机械式：利用机械结构来加固零件，如配合良 好的轴（孔）、成型面、涨式夹具等。 填充式：利用加固材料填充加固零件，如薄壳件 的加固装夹方法。 粘接式：利用胶粘材料把零件胶粘在刚性较好的 机械结构上，达到无装夹力装夹，同时提高了 零件的刚度。 其它形式：如真空装夹，实现弱刚性零件少变 形或不变形装夹的加固方法还很多，要在实践 中进一步发展。
2.4细长轴类零件 该类零件材料包含调质钢、马氏体时效钢、钛合 金、合金结构钢、不锈钢等多类材料，部分马氏体 钢材料的硬度HRC＞50，具有高强度、耐腐蚀、衰 减性能好等特点。细长轴类零件最大长径比达到70 以上，加工表面不允许出现波纹、竹节等瑕疵。
2.5复杂孔系类零件 复杂孔系类零件包含深孔类零件和多孔交叉类零件， 零件内部存在多孔结构，孔的类型包括深孔、平底 孔、细长孔、交叉孔，孔径范围大，还存在多孔径 的台阶孔。零件毛坯多为铝合金、合金钢锻件，加 工过程中对孔道交叉处毛刺、孔的圆度和直线度要 求严格。
3、弱刚性零件的主要加工难点
弱刚性零件的主要加工难点是加工变形大，精度 难以保证，有的零件因刚性太差，甚至不能采用常 规机械加工方法加工。弱刚性零件在外力的作用下， 产生弹性变形和塑性变形。在夹紧力和切削力作用 下，工件变形量大于尺寸公差，当加工结束外力消 失后，变形恢复，工件即超差，这样说明工件刚性 弱。
现数控加工零部件主要分为整体弱刚性结构件和 精密复杂薄壁结构件两大类型，这些结构件的数控 加工生产具有一些典型特点：多属于定制生产，零 件品种多，单件试制与批量生产并存；材料多样， 包含镁合金、铝合金、铜合金等有色金属材料，结 构钢、不锈钢等传统黑色金属，还包括高强度钢/超 高强度钢、钛合金、高温合金等多类难加工材料， 石墨、树脂、玻璃钢和碳纤维等多类非金属材料与 复合材料；
薄壁类零件的车削工艺分析
薄壁类零件的车削工艺分析段立波一．引言薄壁类零件指的是零件壁厚与它的径向、轴向尺寸相比较, 相差悬殊, 一般为几十倍甚至上百倍的金属材料的零件，具有节省材料、结构简单等特点。
薄壁类零件已广泛地应用于各类石油机械部件。
但是薄壁类零件的车削加工是比较棘手的，具体的原因是因为薄壁类零件自身刚性差、强度弱，在车削加工中极容易变形，很难保证零件的加工质量。
如何提高薄壁类零件的加工精度是机械加工行业关心的话题。
二．薄壁类零件车削过程中常出现的问题、原因及解决办法我们在车削加工过程中，经常会碰到一些薄壁零件的加工。
如轴套薄壁件（图1），环类薄壁件（图2），盘类薄壁件（图3）。
本文详细分析了薄壁类零件的加工特点、防止变形的装夹方法、车刀材料、切削参数的选择及车刀几何角度。
进行了大量的实验,为以后更好地加工薄壁类零件,保证加工质量,提供了理论依据。
图1轴套薄壁件图2环类薄壁件图3盘类薄壁件1.薄壁类零件的加工特点1.1因零件壁薄，在使用通用夹具装夹时，在夹压力的作用下极易产生变形，而夹紧力不够零件又容易松动，从而影响零件的尺寸精度和形状精度。
如图4所示，当采用三爪卡盘夹紧零件时，在夹紧力的作用下，零件会微微变成三角形，车削后得到的是一个圆柱体。
但松开卡爪，取下零件后，由于零件弹性，又恢复成弧形三角形。
这时若用千分尺测量时，各个方向直径相同，但零件已变形不是圆柱体了，这种变形现象我们称之为等直径变形。
图4三爪卡盘装夹1.2因零件较薄，加工时的切削发热会引起零件变形，从而使零件尺寸难以控制。
对于膨胀系数较大的金属薄壁零件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起零件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使零件卡死在芯轴类的夹具上。
1.3薄壁类零件加工内孔中，一般采用单刃镗刀加工，此时，当零件较长时，如果刀具参数及切削用量处理不当，将造成排屑困难，影响加工质量，损伤刀具。
1.4由于切削力和夹紧力的影响，零件会产生变形或振动，尺寸精度和表面粗糙度不易控制。
薄壁工件
薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。
但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。
如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。
薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。
薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。
影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳直来主要有以下三个方面：(1)受力变形因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度，如图1所示。
(2)受热变形因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。
(3)振动变形在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
图1 夹紧力的影响既然影响薄壁件加工精的因素找到了，那么我们将如何提高薄壁零件的加工精度呢？接下来笔者将通过具体实例来介绍提高薄壁件加工精度和效率的措施。
图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件。
采用的设备是配备了广州数控系统GSK980T的数控车床。
为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。
图2 示例零件1. 工件特点分析从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：(1)因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，而且批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠。
通常的车削都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，而且还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
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。
数控车床薄壁件加工技巧和方法
数控车床薄壁件加工技巧和方法一、概述薄壁件是指壁厚小于2mm的机械零件，具有重量轻、节省材料、结构紧凑等特点。
数控车床是现代加工制造业中应用广泛的设备，对于薄壁件的加工具有独特优势。
本文将重点介绍数控车床在薄壁件加工中的技巧和方法，以提高加工效率和产品质量。
二、材料选择与装夹方式1.材料选择：薄壁件常用的材料有铝合金、钛合金、不锈钢等，这些材料具有较好的塑性和切削性能。
在选择材料时，应充分考虑其物理性能和加工工艺性。
2.装夹方式：针对薄壁件易变形的特点，应采用合适的装夹方式，如真空吸附、专用夹具等，以保证工件在加工过程中保持稳定。
三、刀具选择与切削参数优化1.刀具选择：针对薄壁件的加工特点，应选用锋利、耐磨的刀具，如硬质合金刀具、涂层刀具等。
同时，刀具的几何参数对切削力、切削热等方面都有影响，应根据工件材料和加工要求进行合理选择。
2.切削参数优化：切削参数的合理选择对于薄壁件的加工至关重要。
应综合考虑切削深度、进给速度、切削速度等参数，以减小切削力、切削热对工件的影响，防止工件变形。
四、加工技巧1.轻切快走：在加工过程中，应采用轻切快走的加工方式，以减小切削力对工件的影响。
同时，合理使用切削液，降低切削温度。
2.分层加工：对于厚度较大的薄壁件，可以采用分层加工的方式，减小各层之间的切削力，避免工件变形。
3.工艺优化：在编制加工程序时，应充分考虑工件的形状、材料特性等因素，合理安排粗加工、半精加工和精加工的顺序，以提高加工效率和产品质量。
4.热处理：在加工过程中，可对工件进行适当的热处理，以提高其硬度和耐磨性。
同时，合理安排热处理工艺参数，防止工件变形或开裂。
5.检测与修正：在加工过程中，应定期检测工件的尺寸和形位公差，如有偏差应及时修正。
同时，对加工过程中出现的问题进行分析和总结，不断优化加工方法和工艺参数。
五、结论通过以上分析可知，数控车床在薄壁件加工中具有独特优势。
在实际生产中，应根据具体情况选择合适的材料、装夹方式、刀具和切削参数。
薄壁零件的加工工艺和夹具设计
摘要：本文系统设计了薄壁零件的数控车削加工工艺。
通过探讨薄壁零件在加工中存在的易变形、零件尺寸精度、位置精度及表面粗糙度不易保证等技术问题，对加工难点进行分析，给出了加工工艺路线和加工方案，通过优化、完善夹具设计和切削参数，防止了薄壁零件加工变形、保证了较好的尺寸精度和位置精度，从而有效解决薄壁零件的车削加工难题。
由于薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，是零件的形位公差增大，不易保证零件的加工质量。
因此对薄壁零件的装夹，切削加工过程中刀具的合理选用及切削量的选择，提出了严格要求。
在普通车床上加工形状较复杂、有一定精度要求、且需要多把刀具进行加工的批量零件时，不仅需要频繁换刀和装夹，花费大量的人力和时间，而且加工出来的零件质量取决于加工人员的技术水平, 产品质量得不到充分的保证。
而运用数控车床，结合传统的加工工艺，不但能大大缩短加工时间、提高加工精度，而且成品率高、产品质量稳定。
所以，在运用数控机床加工过程中为保证被加工薄壁件的必要的精度，有同轴度要求的内外圆柱面或有垂直度要求的外圆与端面，尽可能在一次装夹中完成；需要编制其加工路线、合理的选择个阶段的加工参数并编写高质量的数控加工程序。
为完全保证零件的形位公差需要设计其装夹的夹具，为此，对零件图纸、零件加工及时效处理等方面都认真地进行了分析和研究。
图1-1由图1-1可看出，?64mm的外圆对?60mm的内孔的同轴度，?64的外圆的圆度和表面质量以及内孔尺寸精度的加工是该薄壁零件最主要的加工难点。
因为该零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，表面质量、垂直度及同轴度难以保证。
镗削内孔时应一次装夹中加工出来，以保证该零件的尺寸精度。
针对薄壁零件壁薄、刚性差、易变形的特点，可设计该薄壁零件专用夹具装夹，以保证零件的尺寸精度和形位公差达到图纸技术要求。
这些加工难点的存在，使得加工过程中刀具选择、加工工艺路线安排、工艺装夹方式确定等对于该零件是否合格非常关键。
毕业设计---薄壁类零件夹具设计
X X学院毕业设计说明书课题：薄壁类零件夹具子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期目录摘要-------------------------------------------------3一、机床夹具概述----------------------------------------4二、审查零件图样的工艺性--------------------------------5三、毛坯的选择------------------------------------------5四、工艺过程设计----------------------------------------6五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图----------------------8六、工序设计-------------------------------------------10七、夹具的设计-----------------------------------------13八、毕业设计小结 --------------------------------------24 致谢---------------------------------------------------25 参考文献-----------------------------------------------26摘要薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高。
材料为GH135，铁-镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。
并且是薄壁零件，当完成两外圆和内部形状加工之后，零件的壁较薄，受力差，因此要考虑其如何夹紧的问题。
为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺路线，并要求设计专用的夹具。
关键词：薄壁衬套、专用磨床夹具、专用钻模、铣槽夹具、铣弧形面夹具一机床夹具概述在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。
薄壁件加工注意事项
薄壁件加工注意事项薄壁件是指厚度相对较薄的零件，通常用于汽车、电子产品、家电等行业。
薄壁件加工是一项技术复杂、要求高度精密的加工过程。
为了确保薄壁件的加工质量和使用寿命，下面将介绍一些薄壁件加工的注意事项。
薄壁件加工过程中需要注意材料的选择。
薄壁件通常使用的材料有铝合金、不锈钢、塑料等，这些材料的选择应根据薄壁件的具体用途和要求来确定。
同时，材料的质量要保证，避免出现杂质和缺陷，影响薄壁件的加工和使用。
薄壁件加工中需要注意刀具的选择和使用。
由于薄壁件的厚度相对较薄，切削过程中容易产生振动和变形，因此选用合适的刀具至关重要。
刀具的硬度、刃角、刃尖半径等参数应根据薄壁件材料和加工要求来选择，以确保切削过程的稳定性和加工质量。
第三，薄壁件加工中需要注意加工工艺的控制。
薄壁件的加工过程中，尺寸和形状的精度要求较高，因此需要严格控制加工工艺。
合理的加工顺序、合适的加工速度和进给量、适当的切削液等都会对加工效果产生影响。
同时，要注意加工过程中的温度控制，避免因过高的温度而导致薄壁件的变形和质量问题。
第四，薄壁件加工中需要注意加工设备的选择和调试。
薄壁件加工通常需要使用高精度的加工设备，如数控机床、激光切割机等。
在使用这些设备之前，需要对其进行调试和校准，以确保其精度和稳定性。
另外，要注意加工设备的刚性和稳定性，避免因设备本身的问题而影响加工质量。
薄壁件加工中还需要注意人员的技术水平和操作规范。
薄壁件加工是一项高难度的工作，需要操作人员具备较高的技术水平和经验。
操作人员应熟悉加工工艺和设备的使用方法，严格按照操作规范进行操作，避免因操作不当而引起的问题。
薄壁件加工是一项技术复杂、要求高度精密的加工过程。
在薄壁件加工中，需要注意材料的选择、刀具的选择和使用、加工工艺的控制、加工设备的选择和调试以及人员的技术水平和操作规范。
只有在这些方面都做好的情况下，才能保证薄壁件的加工质量和使用寿命。
基于典型薄壁件的设计特征分析
基于典型薄壁件的设计特征分析薄壁件产品是构成宇航器的常见的定制化零件，结构复杂、质量要求高。
本文结合实际的宇航薄壁件产品设计及可制造性分析要求，着重分析了回转体和腔内结构的设计特征及其对应的制造特征。
标签：典型薄壁件设计特征；宇航器；定制化零件薄壁件产品是构成宇航器的最为常见的定制化零件，这些产品结构复杂、技术含量高、质量要求高，是典型的技术密集、知识密集和资金密集的复杂部件，其设计过程需要涉及很多部门的协同作业。
传统制造业中，制造过程与设计过程是分开的，各自有各自独立的特点，虽然在制造的过程中相互联系，但是在设计者进行设计的时候，往往会考虑加工制造的特性，忽略了產品的可制造性，很容易造成因为无法加工而进行返工，这样既降低了加工效率，又增加了设计制造成本。
结合实际的薄壁件产品设计及可制造性分析要求，以下主要针对典型的回转体和腔内结构的设计特征及其对应的制造特征进行分析。
1 圆柱孔的设计特征孔类特征按是否打通可分为通孔、盲孔；按是否带有螺纹可以分为螺纹通孔、螺纹不通孔；按孔底部形状可以分为锥孔、平底孔；按台阶数可以分为二级台阶孔、三级台阶孔。
按照上述分类，孔类特征的可制造性分析主要在以下几方面：1.1 孔的直径和深度比值是否过大这仅针对盲孔而言，因为它只有一个可选进刀方向，即沿盲孔开口方向进刀，而一定直径的刀具有效长度是有限的，按照经验，如果这个比值（孔的直径和深度比值）大于10，使用普通刀具将难于加工。
通孔则具有两种可选进刀方向，不存在上述问题。
具体的系统判断方法：获取孔轴线所在的射线，求该射线与实体的交点，如果有且仅有一个交点与孔某一底面圆的圆心重合，可判定该孔为盲孔。
然后获取孔圆周面积，用其除以孔底面圆周长即得到孔深度。
通过计算孔的直径和深度比值，判断其是否合理。
1.2 孔径尺寸是否标准刀具库中刀具直径为孔径的标准直径，建议无特殊要求采用与刀具库中刀具匹配的直径。
具体的实现方法为先获取孔直径，再通过与刀具库中相应刀具直径的比较，判断孔径是否标准；最后选择合适的刀具。
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学位论文作者签名：姜涛
指导教师签名：陈明
日期： 2009 年 6 月 5 日
日期：2009 年 6 月 5 日
上海交通大学硕士学位论文
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 选题的意义和目的
波导器件是机载雷达非常重要的部件（图 1-1） ，作为传输微波工具的单、双脊 异型波导器件因具有工作频带宽、等效阻抗低等特性，在通讯微波发射设备、电子 对抗和超宽带雷达领域得到广泛应用。这类零件的加工精度、表面质量直接影响波 导器件和组件的电气性能，尤其是异型腔体类波导器件，而随着雷达技术的发展， 对这类零件的加工质量提出了更高的要求。因此，先进、可靠的工艺技术是实现其 设计性能的重要保证。波导器件中包含许多形状复杂的高精度薄壁型腔体类零件， 其特点是结构复杂、壁薄、精度要求高。对于该类零件的加工制造存在以下问题： 夹紧力、切削力以及切削热都会引起零件的变形，引起零件尺寸超差，造成零件的 废品率较高，严重影响了型号的研制周期。随着雷达技术的应用向毫米波甚至更高 频段发展，波导器件的结构尺寸越变越小，尺寸精度、形位要求及表面质量不断提 高，对波导器件的加工精度和质量提出了更高的要求。为了保证先进装备研制和生 产的顺利进行，必须对其关键部件—波导器件的精密加工进行研究。
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上海交通大学硕士学位论文
第一章 绪论
1.2.2 高速切削技术及其发展现状 1.2.2.1 高速切削的概念 高速切削加工的理念从 20 世纪 30 年代提出以来，经历 50 多年的理论与实验研 究和探索推动了刀具和机床技术的研究与发展，到 90 年代以后，随着高速切削机床 和各种新型高速切削刀具等投入市场，使得高速切削加工技术在世界发达国家从理 论与实验研究进入工业应用阶段并迅速发展，它是先进制造技术的一项全新的共性 基础技术，具有广阔的应用前景。 高速切削理论[1]是 1931 年 4 月德国物理学家 Carl. J. Salomon 提出的。他指出， 在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到 一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。 对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀 具材料无法承受，使切削加工不可能进行，称该区为“死谷” ，如图 1-4 所示。虽然 由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示， 即如能越过这个“死谷” ，在高速区工作，有可能使用现有刀具材料进行高速切削， 切削温度与常规切削基本相同，从而可以大幅度提高生产效率。
学位论文作者签名：姜涛
日期：2009 年 6 月 5 日
上海交通大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在 本学位论文属于 不保密√。 （请在以上方框内打“√” ） 年解密后适用本授权书。
关键词：高速铣削，薄壁件，加工变形，刀具路径，有限元模拟
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上海交通大学硕士学位论文
ABSTRACT
EXPERIMENTAL STUDY AND FINITE ELEMENT ANALYSIS ON DEFORMATION OF SIDE MILLING ALUMINUM THIN WALLED COMPONENT
3000
LF
3A21、 3A06 ，高抗蚀性、抗 疲劳性、良好的塑性 、焊接性
飞机油箱、油管
6000
LDBiblioteka 6A02， 6016， 硬度高，良好的耐腐蚀性 ，
制造发动机零件 、 接头
铸造铝合金
图 1-3 航空铝合金分类及应用 Fig.1-3 Classification and application of aerospace aluminium alloys
（1）硬铝：即铝-铜-镁系合金，是应用最为广泛的航空铝合金，以 2 系列铝合金为 主，常用 2024、2017A 等。该类铝合金强度较高，韧性、抗疲劳性较好，塑性好， 主要用来制造飞机蒙皮、隔框、翼肋等。 （2）超硬铝：即铝-锌-镁-铜系合金，以 7 系列铝合金为主，常用 7075、7A09、7750 等。该类铝合金强度极限和屈服强度高，承受载荷大，主要用来制造机翼上翼面蒙 皮、大梁等。 （3）防锈铝合金：以 3 系列铝镁合金为主，常用 3A21、3A06 等。该类铝合金具有 较高的抗蚀性、抗疲劳性、良好的塑性、焊接性，主要用来制造油箱、油管等。 （4）锻造铝合金：以 6 系列铝合金为主，常用 6A02，6016 等。该类铝合金具有硬 度高，良好的耐腐蚀性，主要用于制造发动机零件、接头等。 （5）铸造铝合金：该类铝合金具有比重小，抗蚀性、耐热性高的优点，主要用于制 造发动机机匣等。
上海交通大学 硕士学位论文 铝合金薄壁零件精密加工铝合金薄壁零件精密加工 姓名：姜涛 申请学位级别：硕士 专业：机械工程 指导教师：陈明;张永强 20090501
上海交通大学硕士学位论文
摘要
铝合金薄壁零件精密加工变形分析及实验研究 摘 要
高速加工以其切削力小、切削热变形低、切削速度高、单位时间去除材 料率大、加工精度高等特点，在切削加工弱刚度工件时与其他加工方式相比 有着明显的优势。本文依托某科研项目展开工作，基于高速加工理论，采用 理论分析、计算机模拟与试验相结合的方法，研究了波导类薄壁铝合金件侧 壁切削加工变形的问题。对加工参数的选择、加工路径优化等内容进行了详 细讨论。 本文针对典型薄壁件铣削加工中的变形问题，通过建立有限元变形分析 模型，结合铣削加工试验，并利用 DEFORM 有限元分析软件，获得典型薄壁件 加工变形的基本规律，得到一些具有指导意义的结论，为提高产品质量和进 一步研究控制薄壁件加工变形提供了依据。在理论分析和数值仿真的基础上， 针对薄板侧壁及薄壁腔体件，在不同的切削参数组下进行铣削加工试验，验 证了有限元仿真计算模型的有效性。
图 1-2 航空整体结构件对高效加工系统的要求 Fig. 1-2 Demands of machining aerospace monolithic structure components on HPM system
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上海交通大学硕士学位论文
第一章 绪论
1.2 国内外研究现状分析
航空航天制造业是制造业重要的组成部分之一，是高新技术最为富集的产业， 代表了一个国家最高制造业水平和和技术实力。我国近年来在航空航天领域获得了 较快的发展， “神舟”系列载人航空飞船的成功研制， “翔凤”支线客机的首飞都标 志我国航空航天事业进入了一个快速发展的阶段。大量新材料、新技术首先在航空 制造业得到应用，为了降低飞机自重，提高结构强度，一些大型复杂结构零件，尤 其是主承力结构件（如飞机的大梁、隔框、壁板等）普遍采用了整体化结构设计， 结构整体化是新一代大型客机的发展趋势，已经成为现代先进大型飞机设计制造领 域的一个重要标志，对研发周期、生产效率和制造成本等具有非常重要的影响。采 用整体构件可以大幅降低连接装配工作量，零件数量少，整体重量可减重 10-30% ， 密封性能好，结构整体性好。大型客机的带筋整体壁板、整体框、整体肋和梁缘条 等复杂形状构件的加工均采用高速切削技术。整体薄壁结构件的毛坯材料有 90％以 上由刀具切除，因而客观上要求材料去除率高，高速切削技术是近年来迅速崛起的 一项以高切速、大进给为主要特征的加工工艺，可以满足高效加工的要求；整体薄 壁结构件刚性差，切削力、切削热及切削振动等均容易导致零件变形，降低加工精 度和加工表面质量，而高速切削技术具有独特的加工机理和技术优势，如切削力大 幅度降低、切削热大部分由切屑带走从而降低切削温度，较高的主轴转速使得刀具 的激振频率避开薄壁结构工艺系统的振动频率范围，从而避免切削振动，所以高速 切削技术是航空整体薄壁零件实现高效精密加工的主要工艺，成为航空制造领域核 心关键技术。实现航空整体结构件的高精度、高效率和高可靠性的切削加工一直是 航空制造业面临的一个重要课题。
1.2.1 航空铝合金的性能及应用 铝合金按照生产工艺可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类， 如图 1-3 所示。 航 空铝合金与普通铝合金相比，具有强度高、硬度高、韧性好、耐腐蚀、抗疲劳等特 点。用于飞机制造的航空铝合金主要有铝-铜-镁系合金与铝-锌-镁-铜系合金，详细应
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上海交通大学硕士学位论文
KEY WORDS: high speed milling, thin walled component, machining deformation, tool path, finite element analysis
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
ABSTRACT
Owing to its small cutting force, low cutting temperature, high cutting speed, large material removal rate and high machining precision, high speed machining gains advantages compared to other machining process in machining low rigid components. In this paper, deformations in side milling of aluminum alloy thin walled components were studied based on the high speed machining theory and the combination of simulations and experiments. Optimization of cutting tools and tool path were detail discussed. Focusing on the deformations in milling of typical thin walled component, analysis based on the finite element model and milling experiments were conducted to know the basic regulation of machining deformation. According to the results, the machining quality was improved and the deformations were controllable. Then, experiments were conducted on the thin walled components and thin walled pocket under different machining parameters so as to validate the simulation results and the deformation controlling strategy.