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。比如我们在

做精车薄壁套类零件内孔时候，一定要高的刀杆的刚度，不宜过长修光刃一般在0.2～0.5mm，而且刀具的刃口一定锋利，而且必须得注意冷却润滑尺度，不然就可能影响加工表面的粗糙度。精车深孔薄壁时，一定注意刀具磨损状况，特别需要注意的是车在削高强度材料的薄壁时，由于逐渐磨损的刀具会使工件孔径呈现出锥度改变，我们很容易忽略。

1.4.1 数控车床薄壁件加工时候需要哪些具体的参数

数控车薄壁件加工时候具有一定的优势，对于直径在Φ160mm以内，长度短于250mm，厚度为～2.5mm符合该尺寸工件可以一次性成型。同时注意在薄壁部位，应选择合适，刀具角度刀具角度如下：

（1）精加工车削参数Vc=160mm/min，f=0.1mm/r，αp=0.2～0.4mm。

（2）内孔精车刀Kr=60°，Kr1=30°，γ0=35°，α0=14°～16°，α01=6°～8°，λs=5°～6°，刀具材料为YW1硬质合金。

（3）外圆精车刀Kr=90°～93°，Kr’=15°，α0=14°～16°，α01=15°。

γ0适当增大，刀具材料为YW1硬质合金。

1.4.2 在加工内孔时候切削用量的掌握

因为加工孔过程中会出现排屑难刀杆震动刚性低的情况。所以得：内孔是外圆转速×0.8；进给量：s=0.1～0.3mm/r；切削速度：v=20～40m/min；铰孔切速：6～15m/min；吃刀深度：2/3左右刀片的L值。

2 車削时的装夹具体方法列举

刚度较低的薄壁类工件，在夹持力切削力双重作用力下非常容易变形。出现吃刀深度不均匀和让刀。同时薄壁工件还有易变型的特性，这样加工以后会产生形状和尺寸的误差。所以为了防止这种现象的发生，一般情况下我们采取地装夹及加工必须在保证内外原轴线的同轴度，端面与内孔轴线垂直度的平行度，以及两平面的平行度前提下完成。方法如下：

2.1 开口套装夹使用方法

开口套改变三爪卡盘三点夹紧为整圆抱紧，用三爪卡盘夹持开口套从而变形并均匀抱紧薄壁套以后在车削内孔。

2.2 大弧形软爪装夹使用方法

在三个通用卡爪上焊接大弧形软爪，这样夹持面积增大减小薄壁套夹紧和车削变形。把大弧形软爪原三爪卡盘的三个卡爪焊接，放置一段时间，使其变形。

大弧形软爪有足够的径向厚度，有足够的刚度。这是非常必要的。

2.3 花盘装夹的使用方法

花盘用螺钉固定一个定位套，在固定前用千分表，调定位盘的外圆与车床主轴同轴，用两个或四个板轴向压紧薄壁套后就可以车削内孔。使各个压板压紧薄壁套，这样不会使薄壁套变形，车削完整后，需要对称逐渐松开各个压板。

2.3.1 精车内孔装夹使用方法

在花盘面上车出一凸台，凸台直径与工件内孔之间留0.5～1毫米间隙，用螺栓、压板压紧工件的端面，压紧力要均匀，找正后即可车削内孔及端面。

2.3.2 精车外圆时装夹方法使用

将三点接触式压板通过螺栓压紧即可车削外圆。上面2种装夹方法，由于用力均匀并且在轴向，所以工件非常不容易变形。

3 结束语

通过实践，按上述装夹方法和加工技巧，可以成功地控制零件的装夹变形，保证零件的尺寸准确率以及对于精度上的严格要求。向生产要效益，向企业要发展，只有我们在严谨周密的科学方法指导下，采用科学有效的生产加工方法，我们才可以节约成本精益求精，给企业带来更大的效益。让我们共同钻研，把好的先进的方法共享，早日达到工业程度的现代化。

参考文献

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[2]夹具与辅具标准应用手册[M].机械工业出版社，1995：233-362.

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[4]机械工程材料标准实用手册.兵器标准化研究所，1999：15-36.