浅谈薄壁零件加工工艺及举例说明
江苏工贸技师学院
摘要:随着科学技术的发展和竞争的激烈,一种适合于产品,更新换代快,品种多,质量和生产效率高,成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。
而适应这种要求的数控机床则应运而生。
薄壁零件因为重量轻,节约材料,结构紧凑等特点,在机械加工中适用比较广泛。
但是由于薄壁零件强度弱,,刚性差,在加工中极易变形,使零件的形位误差增大,不易保证零件的加工质量。
本文简单介绍薄壁零件的加工工艺及保证其精度的方法。
关键词:薄壁零件加工工艺精度
工程零件图及其铸件：
（图1）
(图2)
一、工艺方案分析
如图所示:该零件由圆柱,逆圆弧，顺圆弧，内螺纹等组成。
该零件毛坯选用铸件毛坯规格为Ф86mm×45mm,采用粗精加工方案。
尺寸标注完整。
二、确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线
操作步骤
（1）加紧零件左端，伸出卡盘长度为19mm，加工右端
（2）粗、精加工零件外形轮廓至Ф80mm×13.092mm。
（3）钻孔
（4）粗、精加工零件内轮廓
（5）车削M30×1.5螺纹至尺寸要求
（6）掉头，控制总长至尺寸
（7）粗、精加工零件外轮廓至尺寸要求
（8）回换刀点，程序结束。
工序卡
材料铸件系统FANUC 0i 工序
号
001
机床设备CK614
夹具名称三爪自定
心卡盘
操作序号工步内容
（走刀路
线）
G功
能
T刀具切削用量
转速S
/(r/min
)
进给速
度F
/(mm/r
)
切削深度
ap
/mm
(1) 粗车工件
的右端面
T0101 300 0.1
(2) 麻花钻500 通孔（3）粗镗孔G71 T0202 600 0.15 1 （4）精镗孔G70 T0202 800 0.1 0.5 (5) 车削
M30×1.5
G76 T0303 500
（6）粗车右端
外轮廓
G71 T0404 600 0.2 1.5
(7) 精车右端
外轮廓
G70 T0404 800 0.1 0.5
（8）粗精车工
件左端面
T0101 300 0.1
(9) 粗车左端
外轮廓
G71 T0404 600 0.2 1.5
(10) 精车左端
外轮廓
G70 T0404 800 0.1 0.5
(11) 检测，校
核
三、加工工序设计
（图3）
（图4）
（图5）
(1)夹具的选择
由于薄壁零件内外圆直径差很小,强度当然就弱,普通的三爪卡盘受力点少,如果在卡盘上夹紧时用力过大,就会使薄壁零件产生变形,造成,零件的误差。
因此我们可以采用开缝套筒或者是扇形软卡爪,这样就增大了零件的装夹接触面,使工件均匀受力,减小每一点的夹紧力,零件的变形就会好很多。
同时我们也可采用轴向夹紧的方式,取代径向夹紧,以此改变夹紧力的作用点,这在一定程度上也能改变零件的变形问题。
如图所示，图2右端外轮廓及内孔,内螺纹加工完毕后,掉头,把
图4放到已加工好的内孔φ76内,调节螺母,让图4把内孔壁紧紧撑住。
接着把图5与加工的零件相互配合。
用卡爪夹住图5的右端。
用图3把已加工的右端外轮廓包裹住,调节螺母,使之加紧。
要特别注意的是,图3与图4的螺母不能在同一
方向上,这是为了使加工的零件均匀受力,减少零件的变形,保证零件的形状,精度等。
(2)选取刀具
数车进行薄壁零件的加工具有较大优势,对于直径较小，长度的薄壁零件可以一次车削成型,同时应选择合适的刀具。
由于是加工薄壁零件,刀杆悬伸距大,刚性差,容易产生振动并在径向分力作用下易产生让刀现象,影响内孔的精度。
所以加工薄壁内孔时应尽可能增加刀杆的刚性,同时为了排屑,应在车刀前开有断屑槽。
刀具明细表
加工内容刀具号刀具名称选取刀具角度
或直径
T0101 端面刀45°端面刀加工工件端面
钻孔
麻花钻Ф26的麻花
钻
T0202 镗刀加工内表面T0303 内螺纹刀60°内螺纹刀加工内螺纹T0404 外圆刀30°偏刀加工外表面
3.车削用量的选择
切削用量是表示主运动及进给运动大小的物理量。
切削用量分为三要素:
(1).背吃刀量:工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。
背吃刀量是每次进给时车刀切入工件的深度,所以又称切削深度。
车外圆时背吃刀量计算ap=dw-dm/2 ap:背吃刀量dw:工件待加工表面直径 dm:工件已加工表面直径
(2).进给量:工件每转一周,车刀沿进给方向移动的距离称为进给量,分为纵向进给和横向进给
(3).切削速度:车削时刀具切削刃上某选定点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度称为切削速度。
切削速度也可理解为车刀在1mm内车削工件表面的理论展开直线长度。
切削速度可用下式计算：
Vc=dn/1000
Vc:切削速度
n:主轴转速
d:工件直径一般取最大直径。
车削用量的选择
确定切削用量的意义:数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量会产生不同的切削效果。
合理的切削用量应能保证工件的质量要求。
如图所示,加工精度最高为一丝,内孔和外圆的表面粗糙度要求为 1.6。
在切削不同强度,刚性允许的条件下,充分利用机床功率,最大限度的发挥刀具的切削性能,并保证刀具具有一定的使用寿命。
如果背吃刀量与进给量同时增大,切削力就大,工件的变形也随之变大,对车削工件不利。
如果减小背吃刀量,增大进给量,切削力虽然有所下降,但是工件表面残余面积增大,表面粗糙度也大,强度不好,所以导致工件的内应力增加,工件因此而变形。
所以粗加工时,背吃刀量与进给量可以选的大一些。
精车时,背吃刀量一般为0.2~0.5mm,进给量一般为0.1~0.2mm/r,切削速度一般为60~120mm/min。
合理选用车削三要素就可减少切削力,从而减小工件的变形。
4.切削液的应用
合理的使用切削液不仅可以减小表面粗糙度,减小切削力,而且还能使切削温度降低,从而延长刀具使用寿命,提高生产率和工件的质量。
我们都知道切削液一般有四个作用即冷却作用，润滑作用,清洗作用和防锈作用。
切削液能够吸收并带走切削区域大量的热量,所以能减少工件因为热变形而产生的尺寸误差。
切削液能渗透到工件和刀具之间。
因此可减小刀具与
工件的摩擦,并在车削过程中冲走吸附在刀具和工件上的细小切屑。
四、加工程序的编辑
在如图所示的工件中,最主要的是螺纹的编辑。
螺纹加工的令
一般用
G76 P_ _ _ Q_ R_
G76 X_ Z_ P_ Q_ F_
螺纹大径D=30
小径d=D-0.65p×2=300.65×1.5×2=28.05
中径D-0.65p=300.65×1.5=29.025
牙高h=0.65P=0.65×1.5=0.975
螺距p=1.5
螺纹程序
1 O1 程序号
2 T0101 刀具号
3 M3S400 主轴转速
4 G98G0X20 绝对值编程及X轴定位
5 Z-2
6 Z轴定位
6 G76 P020060 Q50 R0.1
G76 X30 Z-39 P975 Q200
F1.5
7 G0 X20 X轴退刀点
8 Z100 Z轴退刀点
9 M5 主轴停止
10 M30
注：关于步骤6中指令的解释：
P020060 精加工两次，牙形角为60°。
Q50 最小加工余量（单位：μm）
R0.1 精加工余量
X30 Z-39 螺纹的大径及长度
P975 牙高（单位：μm）
Q200 第一刀被吃刀量（单位：μm）
F1.5 螺距
五、总结：
本文简单介绍了薄壁零件加工中的一些问题的解决。
在薄壁零件的加工中主要是夹具和工装的使用与设计。
薄壁的加工,需要进行必要的工艺分析。
因为工件较薄,很容易产生一些问题。
例如在加紧力作用下的变形,因切削热而引起的变形等。
同时,在切削力作用下易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度,形状精度,位置精度与表面粗糙度。
解决这些问题的方法如工步的划分,分粗精车削,采用轴向加紧,选用特殊工具等。
所以在实际加工过程中要特别注意。
这次毕业设计,使我对以前的知识更加的巩固，同时我也发现了我的一些不足之处,在以后学习生活中更加努力。
本次毕业论文设计得到了老师的悉心指导和帮助,在此向老师表示感谢!
六、参考文献
1、韩鸿鸾主编.数控加工工艺学.北京：中国劳动社会保障出版社，2005
2、龚洪浪、王贤涛主编.数控加工工艺学.北京：科学出版社，2005
3、陈宁娟主编.数控车削实训与考级.北京:高等教育出版社,2006B。