本文格式為Word版，下載可任意編輯——對(duì)薄壁類零件加工變形的綜合處理方法的探討（圖）摘要本文通過對(duì)包裝機(jī)的煙庫中的某薄壁類零件易變形的根源進(jìn)行分析，提出了如何加工薄壁類零件防止其變形，達(dá)到穩(wěn)定性好的綜合處理方法。

關(guān)鍵詞零件變形機(jī)理加工工藝要求處理方法

1薄壁類零件易變形的機(jī)理

在生產(chǎn)實(shí)踐中，薄壁類零件易變形的表現(xiàn)形式是多種多樣的，有體積和尺寸的脹大和收縮變形，也有彎曲、歪扭、橢圓、翹曲等畸形變形。但就其產(chǎn)生的機(jī)理來說，可分為內(nèi)應(yīng)力造成的應(yīng)力塑性變形和比容變化引起的體積變形兩大類。

1.1內(nèi)應(yīng)力塑性變形

薄壁類零件熱處理過程中加熱冷卻的不均勻和相變的不等時(shí)性等，都會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力的作用，在零件一定塑性條件的協(xié)同下，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力塑性變形。按應(yīng)力產(chǎn)生的根源和表現(xiàn)特征的不同，分為熱應(yīng)力塑性變形和組織應(yīng)力塑性變形。在AC1溫度下方加熱急冷產(chǎn)生變形，可獲得純熱應(yīng)力變形，而單純的組織應(yīng)力變形卻是不可能的。組織應(yīng)力變形與鋼的淬透性、零件截面尺寸、鋼的Ms點(diǎn)高低、淬火介質(zhì)及冷卻方法有密切的關(guān)系。

1.2比容變形

薄壁類零件在熱處理過程中，各種相結(jié)構(gòu)的組織比容不同，在相變時(shí)發(fā)生的體積和尺寸變化為比容變形。在生產(chǎn)實(shí)踐的一定條件下，采用相應(yīng)的熱處理工藝方法，可獲得對(duì)比單純的比容變形。其特點(diǎn)是沒有明顯的方向性，假如零件的組織結(jié)構(gòu)均勻，比容變形表現(xiàn)在各個(gè)方向上是一致的，比容變形不會(huì)因熱處理次數(shù)增加而不斷改變零件的體積和尺寸。

2加工工藝的要求

2.1粗加工、精加工分開

對(duì)加工精度要求較高的薄壁類零件，應(yīng)把粗加工、半精加工、精加工分開進(jìn)行。粗、半精、精加工分開，可避免因粗加工引起的各種變形，包括粗加工時(shí)，夾緊力引起的彈性變形、切削熱引起的熱變形以及粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形。其目的是為了保持零件的精度及穩(wěn)定性。另外，粗、精加工分開，機(jī)床設(shè)備也可得到合理的使用，即粗加工機(jī)床可以充分發(fā)揮其效率，精加工機(jī)床可長期保持機(jī)床的精度和維持使用壽命。

2.2粗、精加工之間增加去應(yīng)力工序

內(nèi)應(yīng)力是引起零件變形的主要因素，為了防止零件的變形，除應(yīng)嚴(yán)格地進(jìn)行材料的熱處理，使工件具有較好的組織外，在粗加工、精加工之間，最好增加一道去應(yīng)力工序，以最大限度的消除工件內(nèi)部的應(yīng)力。去應(yīng)力后的工件在隨后的精加工中能夠較好地保證零件的外形和尺寸要求。

2.3操縱淬火介質(zhì)防止零件熱處理變形

淬火是使零件加強(qiáng)最重要的工序之一，工件在淬火之前形狀尺寸和幾何精度均以基本達(dá)到，即使留有磨加工余量已很少，因此淬火不僅要保證良好的組織與性能，而且還要保持其尺寸精度，通過操縱淬火介質(zhì)改變冷卻特性曲線見圖1。

圖1冷卻特性曲線

B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是對(duì)流階段的開始。若B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度過低則沸騰期加長，導(dǎo)致馬氏體轉(zhuǎn)變過于強(qiáng)烈，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，從而有很大的變形。若B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度較高，沸騰期縮短，減小了內(nèi)應(yīng)力，從而減小了變形。B點(diǎn)的溫度太高，理論上講，會(huì)有一些鋼材的冷卻特性曲線與它的C曲線相碰，從而產(chǎn)生珠光體或者貝氏體組織，引起鋼材硬度不足。但一般來說，B點(diǎn)的溫度不會(huì)太高，約400℃左右，一般超過Ms點(diǎn)，使馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)趯?duì)流階段發(fā)生，這一階段冷速慢，從而減小轉(zhuǎn)變應(yīng)力，減少變形量。綜上所述，對(duì)于小尺寸零件、薄壁零件和淬透性好的零件而言，冷卻速度特別是沸騰期的冷卻速度至關(guān)重要，要求提高對(duì)流開始溫度，使淬火介質(zhì)更適合于薄壁類零件的淬火，從而有效操縱熱處理變形，提高熱處理質(zhì)量。

3加工過程中對(duì)刀具、切削用量、切削液、裝夾方式的要求

3.1刀具的要求

精加工時(shí)要求刀具鋒利，一方面可減少刀具與工件的摩擦，另一方面可提高刀具切削工件時(shí)的散熱能力，從而減少工件上剩余的內(nèi)應(yīng)力。例如在銑削薄壁類零件的大平面時(shí)，我們使用了單刃銑削法，刀具參數(shù)選取了較大的主偏角Kr=75°-93°和較大的前角γo≤30°，目的就是為了減少切削抗力Fy的作用。由于這種刀具切削輕快，減少了薄壁類零件的變形，在車間得到廣泛的應(yīng)用。

3.2切削用量的要求

采用合理的切削用量是保證零件精度的關(guān)鍵因素。在加工精度要求較高的薄壁類零件時(shí)，一般采取對(duì)稱加工，使相對(duì)的兩面產(chǎn)生的應(yīng)力均衡，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，加工后工件平整。但當(dāng)某一工序采取較大的吃刀量時(shí)，由于拉應(yīng)力、壓應(yīng)力失去平衡，工件便會(huì)產(chǎn)生變形。

3.3切削液的要求

切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液對(duì)提高刀具的耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度具有重要作用。因此，在加工中為防止零件變形必需合理使用充分的切削液。

3.4裝夾的要求

由于薄壁類零件的外形和結(jié)構(gòu)的多樣性以及本身具有剛度低的特點(diǎn)，裝夾時(shí)施力的作用點(diǎn)不同，產(chǎn)生的變形就不同。大量實(shí)踐證明，增大工件與夾具的接觸面積或軸向夾緊，可有效降低零件裝夾時(shí)的變形。如在銑削加工薄壁件時(shí)，大量使用彈性壓板，目的就是增加接觸零件的受力面積；在車削薄壁套的內(nèi)徑及外圓時(shí)，無論是采用簡單的開口過渡環(huán)，還是使用彈性芯軸、液體塑料夾具等，均采用的是增大工件裝夾時(shí)的接觸面積。這種方法有利于承載夾緊力，從而避免零件的變形。軸向夾緊工裝由于制造簡單，在實(shí)踐中被廣泛使用。在切削加工時(shí)，刀具、切削用量、切削液和正確的裝夾方式需同時(shí)兼顧，才能杜絕或減少薄壁類零件的變形。

4輔助加工手段

4.1冷校直

冷校直簡單易行，適用于精度要求不高的零件。冷校直是在與變形相反的方向施加作用力，使工件反方向彎曲產(chǎn)生塑性變形，從而達(dá)到校直的目的。但由于工件內(nèi)部應(yīng)力很不穩(wěn)定，故經(jīng)過一段時(shí)間后，隨著應(yīng)力的釋放，變形還會(huì)恢復(fù)。對(duì)于精度要求較高的修長軸（如絲杠），一般不允許冷校直，而是依靠增大加工余量，通過加工者的屢屢切削或磨削來修正修長軸的彎曲。

4.2熱校直

熱校直的方法是把需要校直的工件疊成一定高度，采用一定工裝壓緊成平直狀態(tài)，然后把工裝和工件一起放入加熱爐中，根據(jù)零件材料的不同，選擇不同的加熱溫度和加熱時(shí)間。

熱校直后，工件內(nèi)部組織穩(wěn)定。此時(shí)，工件不僅得到了較高的直線度，而且加工硬化現(xiàn)象得到消除，更便于零件的進(jìn)一步精加工。

4.3低溫技術(shù)在機(jī)加工方面的應(yīng)用

提高薄壁零件的強(qiáng)度，形成線形外形、產(chǎn)生防止磨損的介質(zhì)、確定表面清潔度、監(jiān)控表面粗糙度，對(duì)零件的可靠性進(jìn)行快速試驗(yàn)等。不同類型的低溫材料加工，例如水壓制，可以導(dǎo)致材料組織發(fā)生新的變化，有效地改善了在常溫條件下不可避免的變形效果。同樣，通過對(duì)零件的輥壓、展平和沖擊加強(qiáng)方法，可提高顯微硬度3-3.5倍，提高疲乏強(qiáng)度1.3-1.7倍。

5使用先進(jìn)的加工方法

在減少切削熱、防止零件變形方面出現(xiàn)了多種先進(jìn)的加工方法，如線切割、高速加工等。

5.1線切割加工

數(shù)挖線切割機(jī)床加工解決了好多傳統(tǒng)加工難以解決的難題，特別是在銳角、小R及錐度切割的產(chǎn)品加工過程中更具優(yōu)勢(shì)。如包裝機(jī)煙庫某薄壁零件，該零件的內(nèi)表面和外表面的錐度方向一致，如采用固定錐度，不能一次將輪廊全部加工出來，若采用上下異形的變錐度法進(jìn)行編程，產(chǎn)生的程序量很大，為此筆者結(jié)合固定錐度的編程方法，將內(nèi)表面和外表面采用錐度換向的方法在一個(gè)程序中同時(shí)完成內(nèi)外表面的加工，在保證了產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提高了加工的效率。

5.2高速加工

高速加工技術(shù)