薄壁零件的數(shù)控銑削加工與夾具研究

1、薄壁零件的數(shù)控銑削加工與夾具研究 薄壁零件的數(shù)控銑削加工與夾具研究 【摘 要】薄壁零件制造精度要求高，難度大，工藝復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中，薄壁零件極容易發(fā)生變形。薄壁零件的加工質(zhì)量和加工精度受多方面因素的影響，工藝系統(tǒng)、內(nèi)應(yīng)力作用、熱變形都有造成加工誤差。本文基于薄壁零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其加工工藝特點(diǎn)和影響加工精度的主要因素，以鋁合金薄壁零件為例，著重研究利用數(shù)控機(jī)床銑削加工薄壁零件過(guò)程中的工件裝夾。 【關(guān)鍵詞】薄壁零件 銑削加工 裝夾 經(jīng)濟(jì)的飛速開(kāi)展，加工制造業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，提高機(jī)械加工制造的技術(shù)水平、提升生產(chǎn)效率、降低本錢(qián)是現(xiàn)今我國(guó)加工制造業(yè)開(kāi)展的主題。薄壁零件是典型的輕量化結(jié)

2、構(gòu)，不但具有輕重量、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，而且造型美觀，廣泛應(yīng)用與汽車、航空、航天、工業(yè)等領(lǐng)域。但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力形式多樣，使其在加工制造的過(guò)程中很容易發(fā)生變形，工藝難度高。本文以鋁合金薄壁零件的銑削加工為例，重點(diǎn)對(duì)數(shù)控機(jī)床在薄壁零件加工過(guò)程中工件的裝夾和夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和探討。 1 薄壁零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝特點(diǎn) 薄壁零件相對(duì)于其它普通零件不僅重量很輕而且具有很高的強(qiáng)度和剛度，也正因?yàn)楸”诹慵@些優(yōu)勢(shì)，使其在各大領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。特別是是在航空領(lǐng)域，薄壁零件能夠很好的滿足航空產(chǎn)品對(duì)零件重量和強(qiáng)度的要求。薄壁零件值得是壁厚在3mm以下的零件。薄壁零件常用的材料為鋁合金，這主要是由于鋁合金材料具有密度

3、小、耐腐蝕能力強(qiáng)、有良好的塑性而且容易加工、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。薄壁零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)體積較大，在應(yīng)用中，不僅要滿足零件設(shè)計(jì)性能的根本要求，同時(shí)還要在重量上滿足要求。不同領(lǐng)域?qū)Σ煌谋”诹慵诮Y(jié)構(gòu)上也有所不同。 鑒于薄壁零件特有的結(jié)構(gòu)點(diǎn)，在加工工藝上與其它普通機(jī)加工零件也有所不同。薄壁零件整體體積較大，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，加上在壁厚上比其它普通零件要薄得多，應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中很容易產(chǎn)生變形，控制零件變形并對(duì)變形進(jìn)行矯正是薄壁零件在加工過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。薄壁零件截面積小，外廓尺寸卻相對(duì)較大，隨著零件加工的進(jìn)行，剛性降低，受銑削振動(dòng)的作用，零件的加工精度受到影響。在精度方面，除了對(duì)薄壁

4、零件的尺寸精度要求很高外，對(duì)協(xié)調(diào)精度也有很高的要求。特別是槽口、結(jié)合孔、接頭等局部必須保證很高的位置精度，要使零件滿足裝機(jī)的使用要求，必須保證裝配說(shuō)明的加工符合要求，與協(xié)調(diào)依據(jù)相符合。 2 工件的裝夾 工件在數(shù)控機(jī)床加工，裝夾是最根底的步驟，裝夾主要包括工件的定位和夾緊兩個(gè)步驟。這兩個(gè)步驟相互關(guān)聯(lián)，兩者同樣重要，對(duì)工件的加工都起著根底作用。這兩個(gè)步驟的順序不是固定的，有的工件在機(jī)床上進(jìn)行裝夾時(shí)，先定位再夾緊，而有的工件在機(jī)床上裝夾時(shí)，是定位和加緊同時(shí)進(jìn)行的，根據(jù)具體的工件加工要求來(lái)確定。 薄壁零件在多個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，其中以航空航天制造領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，是飛機(jī)制造中不可或缺的結(jié)構(gòu)件。這些結(jié)構(gòu)件普遍

5、體積較大，而且壁很薄，在剛度上較弱，在加工過(guò)程中容易產(chǎn)生變形。在數(shù)控機(jī)床切削加工的過(guò)程中往往有很大的余量，加工周期長(zhǎng)，在精度控制上有很大的難度?？梢哉f(shuō)，裝夾方式是否科學(xué)正確對(duì)于加工精度和加工效率都影響巨大。現(xiàn)今對(duì)于薄壁零件的裝夾方式多采用機(jī)械、液壓可調(diào)夾具以及真空吸附裝夾等方法。其中液壓可調(diào)夾具的特點(diǎn)在于可利用液壓可調(diào)夾具對(duì)壓緊進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，也就是說(shuō)在對(duì)薄壁零件切削加工的過(guò)程中可以將夾具松開(kāi)，在加工區(qū)將刀具移出，能夠保證刀具對(duì)于工件的切削保持連續(xù)的軌跡。當(dāng)?shù)毒咔羞^(guò)壓緊的位置后，在將壓板重新回到原來(lái)設(shè)定的壓緊位置。所謂結(jié)構(gòu)的調(diào)整指的是將夾具的局部組件進(jìn)行更換或者修改，用以對(duì)不同零件不同的加工要

6、求需要的不同裝夾方式加以適應(yīng)，必然對(duì)根底墊板的更換、對(duì)夾具的重新組合等等。真空吸附夾具的優(yōu)勢(shì)在于既能夠?qū)⒐ぜ椒€(wěn)可靠的夾緊，有能夠保證工件外表的完整性。真空吸附夾具以的動(dòng)力源為真空壓力，這尤其適合外表光滑工件的裝夾加工，能夠很好的解決不適合夾取的工件的裝夾要求，完成各種機(jī)械加工任務(wù)。 3 工件的夾具設(shè)計(jì)方案要求 數(shù)控機(jī)床的夾具是工藝系統(tǒng)的重要組成局部，執(zhí)行重要的切削加工任務(wù)。對(duì)于薄壁零件的銑削一般會(huì)采用高速切削的方法，這對(duì)于工件的夾具和具體的裝夾也提出了更高的要求，主要表達(dá)在：第一，薄壁零件在夾緊時(shí)一定要保證裝夾位置的高度精確性；第二，在夾緊后，盡可能的保證工件不發(fā)生變形或者微量變形；第三，在

7、進(jìn)行銑削的過(guò)程中，在以發(fā)生變形的方向上要盡量減小切削力；第四，裝夾要穩(wěn)定可靠，便于拆卸；第五，夾具要具有良好的可改造性，以滿足不同工件加工的裝夾要求。 在對(duì)薄壁零件進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，對(duì)于工件的定位和加緊要重視二者之間的密切關(guān)聯(lián)。在工件安裝時(shí)首先要在夾具的定位機(jī)構(gòu)中將工件正確放置，確保工件在預(yù)定的正確位置上。然后對(duì)工件壓緊夾牢，保證其在進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中不會(huì)因?yàn)楦鞣N力的作用和振動(dòng)的影響發(fā)生位置改變。工件在夾具中加緊有多種方式，在實(shí)際操作過(guò)程中，為了保證加工精度和加工質(zhì)量，一定要注意夾緊力方向要正確，確定夾緊力的大小和作用點(diǎn)。變形是影響工件精度的最主要因素，要減小工件變形，可通過(guò)以下方法來(lái)解

8、決：第一，調(diào)整夾緊力的樹(shù)木，將集中夾緊改為分布加緊，這樣可有效防止局部加緊集中造成局部發(fā)生過(guò)大變形；第二，調(diào)整夾緊力的位置，將位置設(shè)定在剛性好的外表上，將支撐力作用于剛性差的外表上；第三，調(diào)整夾緊力的大小，在滿足穩(wěn)定性要求的前提下，盡量采用小的裝夾力。 4 結(jié)語(yǔ) 綜上所述，薄壁零件因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件壁薄，對(duì)其進(jìn)行數(shù)控銑削加工比其它普遍零件的機(jī)械加工難度要高，工藝也更加復(fù)雜。薄壁零件的加工精度受多方面因素的影響，夾具是機(jī)床加工系統(tǒng)的根底組成局部，也是工件銑削加工的最根本的環(huán)節(jié)，因此，夾具設(shè)計(jì)是否合理，裝夾是否正確對(duì)于薄壁零件的加工精度有重要的影響。我們?cè)趯?shí)際的工作中，要對(duì)此環(huán)節(jié)加以充分的重視，在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善夾具設(shè)計(jì)，使其能夠滿足多種類型薄壁零件的加工需求。 參考文