大型薄壁件车加工变形质量控制范文

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摘要：本文主要对大型薄壁件车加工出现变形的问题进行简述，并提出针对论大型薄壁件车加工变形的相关质量控制措施。

关键词：大型薄壁件车；加工变形；质量控制

前言：

在零件毛坯的制造、锻压、焊接过程中，可能会因为受热程度、冷却效果不同产生一定的问题，在零件的内部存在一定的内应力残余。会导致加工发生不稳定的现象，从而使工件的尺寸在精度上不符合规定标准，也会使工件在制造、锻压过程中出现由于内应力残余导致的变形。因此加工变形是大型薄壁刚性构件在车削加工过程中的主要问题。

一、大型薄壁件车加工变形问题

大型薄壁零件，在加工中主要存在两种问题，首先是因为受零件的原有形状以及锻造的工艺方法选择受限，使剩余毛料量较多。其次是来自零件材料的影响，大型薄壁零件基本采用钛合金、高温合金等特殊材料来进行加工，这些材料在加工过程中有着一定的加工难度，材料的切削性能较差，这对零件的质量控制会带来很大的影响。

二、合金的加工特点及注意事项

（一）加工特点

对钛合金来说，因为其特殊性能，对其加工时更为困难。首先钛合金与其他高温合金相似，容易产生加工硬化，并且其导热能力较低，在加工时的热量会集中作用于切削刃上。并且其弹性较小，在重切力削时，会导致工件产生偏移和震动的现象。最主要的是钛合金比其它的高温合金的化学性能更加活泼，这使在大型薄壁零件加工时，工件与刀具之间非常容易产生化学反应，从而使工件产生变形[1]。

（二）注意事项

首先，不能使用低熔点的金属或者合金进行制作临时紧固工件。并在加工后的钛合金零件表面，不能残留低熔点的合金。其次，在与钛合金接触的工具中必须保持其清洁，防止因为油脂等污染造成表面受到盐应力腐蚀，造成钛合金的零件断裂。

三、大型薄壁件车加工变形的质量控制方法

（一）加工路线合理化

对毛料的剩余量较多的零件，车床加工的路线应该通过粗加工、半精加工和精加工，在加工的同时要对工序中的毛料余量进行合理的分配。在粗加工时要通过应力热处理，来消除毛料产生的内应力残留。在半精加工过程中要利用振动时效来使加工中的应力消除，以此来减少零件在加工时的变形。在精加工时需要对车床的基本工序进行符合规定的合理安排，确保加工基准统一，从而对加工质量进行有效的提高。

（二）减少零件变形切削路径

大型薄壁零件在加工过程中变形较大时，应对其加工路径进行规划。在车加工过程中，应采用对称加工的方法，使每道工序中的毛料余量较为均匀。这可以使零件的内应力进行均匀的释放。同时，在进行粗加工时，要使零件单边留出0.5mm的余量，然后松开压板，进行对其内应力的释放[2]。并重新装夹，进行精加工。在加工中，由于零件的壁厚较小，刚性较差，因此需要利用内外对称，分层交替的形式进行零件加工。

（三）通过辅助工具进行零件刚性的增强

因为薄壁零件的形状比较多样，其自身的刚性较差，在车床装夹时的受力点不一致，这就导致变形量会出现不同。通过辅助工具进行对零件与夹具之间得的受力接触面增大，可以有效的减少零件共振现象，使零件在加工中的变形可以得到明显的降低。组合夹具在对其系统刚性上也能起到增强的作用，在对单件加工时，其成本更低。

（四）加工参数的选择和优化

加工参数的选择和优化的主要过程为在粗加工时车床的切深增大，进给增大，转速降低的切削方式进行对材料去除效果的提升，并在半精加工时对余量进行均匀的加工，以便更好的进行精加工。在精车加工过程中，要使用切深变小，进给减小，提高转速的切削方式，以对零件在加工时的加工质量进行保障。在高温合金的切削过程中，使用的切削速度要适当降低，并对切削深度和进给量增大，使切刀具的刀尖和刀刃在硬化层之下，并保证其进给量合理。在对不同的材料进行加工时要选择符合实际情况的深度，并保证切削能在硬化层之下进行，这对刀具的打磨次数有着一定程度的减少[3]。

（五）切削液的使用要求

在大型薄壁零件加工过程中，合理的使用切削液可以使零件的加工部位切削液得到满足，降低加工时的零件温度以及变形的问题。对刀具的耐用度以及零件的质量都有着一定的提升作用。其在冷却上，可以吸收切削过程中产生的热量，在润滑上，可以减轻摩擦，降低积屑瘤的产生几率。在加工中对冷却液进行灌注，可以对车削加工的切削抗力减少三成左右，并且对热应力大幅度降低，使零件的内外型面加工变形程度得到有效的降低。

（六）针对材料不同的刀具选择大型薄壁零件

绝大多数都使用的是高温合金材料。首先，在针对这种材料进行加工时要求刀具锋利，应选取前角小，后角大的刀具。并应选用耐磨性以及稳定性高的刀具，其材质应为硬质合金、陶瓷刀具等。陶瓷刀具在剩余毛料量较大的粗加工中较为合适。在精加工中应使用硬质合金刀具。其次是在针对钛合金材料的加工时，应采用与钛合金亲和程度低，热导性能好的高强度硬质合金，为对散热能力和削刃强度的进一步提升，应使用前角为5度至10度，后角为6度至15度之间的刀具。并且刀尖应采用圆弧过渡刃，并避免刀刃上有尖角出现。避免蹦刀现象发生。

（七）对大型零部件的检测方式

零件加工的长度尺寸、沟槽尺寸用游标卡尺测量。径向圆跳动检验是用两中心孔定位检验．这时加工基准与测量基准重合，减少了误差，是正确测量方法。测量方法与测量同轴度相同。数控车床外圆精度的测量用千分尺，千分尺的零位要校正，测量外圆时要测量多个点。

（八）用先进的测量设备进行质量的控制

可以利用金相显微镜，从硬度分为布氏、洛氏、维氏硬度，分别用各自硬度计，成分可以用光谱或手工分析，冲击用冲击机，拉伸弯曲扭转可用万能试验机，材料的低倍用盐酸加水煮，高倍用淬火炉淬火，探伤可以用超声波探伤、磁粉探伤、射线探伤、渗透探伤等。结论：综上所述，大型薄壁件车加工变形质量控制，要保证其加工路线合理化、减少零件变形切削路径、通过辅助工具进行零件刚性的增强、对加工参数的选择和优化、并针对材料不同的刀具选择也应不同，才能避免或者减少大型薄壁件在加工时的变形。

参考文献：

[1]马英,赵昌辉,赵凤来.大型薄壁件车加工变形控制[J].科技创新与应用,2016,(30):116.

[2]谢红军.大型薄壁类零件工艺分析[J].现代冶金,2016,44(05):50-52.

[3]赵瑞斌.大型复杂钛合金薄壁件精铸成形技术研究进展[J].钛工业进展,2015,32(02):7-12.

作者：章阳 单位：湘电集团有限公司