大型薄壁套筒件立车装夹变形的控制
薄壁零件装夹变形原因及控制
薄壁零件装夹变形原因及控制精密薄壁零件是目前制造业发展的一个重要方向,薄壁零件的装夹是其生产制造中的一个重要环节,但由于工艺不合理,对薄壁零件认识不够等因素造成的装夹变形时有发生。
该文分析了薄壁零件装夹变形的产生原因,并提出了一些控制对策。
薄壁零件,装夹变形,原因,对策薄壁零件的加工变形,一直是机械加工制造业的一个难题,很多国内外学者都对薄壁零件的加工变形问题进行了分析了研究,使得薄壁零件的加工技术有了一定的突破。
实际工作中,要想通过合理的对策解决薄壁零件的加工变形问题,就要首先认清产生变形的原因。
1.薄壁零件装夹变形的成因及区分薄壁零件出现变形有很多的原因,在设计零件的过程中,不仅要考虑零件设计结构的工艺性,还要提高零件结构的刚性,防止在加工中出现变形,尽可能保证零件结构对称、薄壁厚度均匀,选择毛坯时,最好选择没有内应力的原材料。
在制造系统中,零件加工变形的主要因素有,工件的装夹条件。
由于薄壁零件的刚性比较差,加工时不恰当的选择央紧力与支承力的作用点,导致附加应力,夹、1压的弹性变形会一定程度上影响零件表面的尺寸精度和形状、位置精度,导致变形。
加工残余应力。
在零件加工过程中,由于刀具对已加工面的挤压、刀具前刀面与切屑、后刀面与已加工表面之间的摩擦等综合作用,导致零件表层内部出现新的加工残余应力。
由于不稳定的残余应力的存在,一旦零件受到外力作用,零件就会在外力与残余应力的作用下产生局部塑性变形,重新分配截面内的应力,去除外力作用后,零件就会受到内部残余应力的作用出现变形。
这种由于切削过程中残余应力的重新分布,造成的零件的变形,会严重影响加工质量。
切削力和切削热、切削振动。
为了避免被加工材料产生弹性变形、塑性变形以及刀具与切屑和工件之间的摩擦,切削过程会产生切削力和切削热,在两者作用下,很容易导致零件振动和变形,进而影响零件的质量。
另外,造成零件变形的影响因素还有机床、工装的刚度,切削刀具及其角度、切削参数和零件冷却散热情况等。
薄壁件产品加工变形控制方案设计
薄壁件产品加工变形控制方案设计发布时间：2021-05-18T09:42:40.540Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：张永振王虎王宁刚[导读] 摘要：薄壁件产品在加工时，由于形状结构复杂，相对刚性较低，导致加工工艺性较差。
中车戚墅堰机车有限公司江苏常州 213011摘要：薄壁件产品在加工时，由于形状结构复杂，相对刚性较低，导致加工工艺性较差。
在机械加工中，工件在压装、切削等过程中会产生一定的变形量，薄壁件的加工变形量尤其严重，主要分为以下三种：工件装夹变形、工件加工变形和加工后应力变形。
针对精度要求较高的工件，为提高产品精度，在加工过程需要严格控制工件变形量。
关键词：薄壁件加工变形1 背景公司一种新产品，为减轻重量，设计为薄壁件，部分位置壁厚只有8-12mm。
根据图纸进行分析，整体高度265mm,内部多个台阶孔，尺寸ø315-ø348mm，精度需要控制在0.06mm以内，上下孔同轴度要求0.05mm，产品尺寸要求和形位公差要求较高。
相对于目前生产的其余产品，精度高、壁厚小，加工变形量较大，无成熟加工经验可以借鉴。
2 变形控制方案2.1 加工应力释放铸造毛坯内部残余内应力会使毛坯在加工过程中处在不稳定的状态中，铸造毛坯会向着恢复到没有内应力的状态不断变化，毛坯外形和尺寸变化越大，变化越大。
切削加工时，表面层金属被去掉，原有的应力平衡状态被破坏，工件就会发生变形，使应力达到新的平衡状态。
因此，在产品在加工时，首先通过划线，测量各面加工余量，合理分配加工余量。
根据测量，内孔直径方向余量约为10mm,平面余量约为6mm,由于余量较多，需要将产品加工分为粗加工、半精加工和精加工，粗加工时，内孔和平面留约3mm余量，半精加工时，余量控制在0.5-1mm。
在加工过程中，不断释放应力，以减少最后精加工时的变形量。
2.2 工件压装变形控制2.2.1一工位压装变形控制在一工位精加工前，在立加上根据立车加工的上平面为基准，将需要压装的区域平面铣平，铣平区域用于一工位精加工时产品快速校调。
薄壁类零件装夹变形工艺控制
图1 主传动壳体三维图2018年第11期
2018年 第11期冷加工
表1 不同夹紧力矩、顺序条件下变形量对比 （单位：mm ）
夹紧顺序 力矩
1-2-3-4-5
1-2-4-5-3
1-4-3-2-51-4-2-5-3平均变形量
7N·m 工件加工过程中产生松动，力矩过小10N·m 0.0250.0250.0330.0300.02813N·m 0.0300.0260.0280.0480.03315N·m
0.035
0.030
0.055
0.060
0.045
（a ）装夹方案一（右端面无约束） （b ）装夹方案二（右端面有约束）
图3 工件装夹方案夹紧顺序
Technique soluTions 工艺方案
5.结语
本文通过对薄壁类零部件（主传动壳体）装夹力及装夹系统进行有限元分析，以装夹系统
壁件的装夹变形机理分析与控
制技术[J]．机械工程学报，2007，43（4）：211-216. [2] 汪振华，袁军堂，郑雷，黄建
表2 工艺流程及加工内容优化
更改前更改后
粗加工右端面孔粗、精加工右端面孔
精加工两端大孔及右端孔精加工两端大孔
图 4
（a）夹紧变形控制（b）辅助支撑变形控制
图 5
专家点评。
薄壁零件加工变形分析及控制方案
该产品的F 1为23%。
剩余的/冗余0零件大部分是紧固件或连接件,通过修改设计,大多数可以和其相连接的机体零件合并。
通过设定具体装配环境的装配难度系数,可以对装配规划产生的多种装配方案分别进行装配过程复杂度评价,以比较不同方案装配过程的优劣。
5 结论本文提出的方法是对面向装配的设计技术的一个补充和完善。
通过该方法的实施,可以在满足功能要求的情况下大大简化装配模型,使后续的装配序列和路径规划变得简单。
通过对装配复杂度和装配成本的分析,可以优选出不同的可行装配方案,这些都必将显著节约产品装配时间和降低装配成本。
参考文献:[1] 姜华.机械产品的装配规划研究:[博士学位论文].武汉:华中理工大学,1997.[2] 高峰.并行工程环境下的面向装配设计系统的研究与实践:[硕士学位论文].武汉:华中理工大学,1997.[3] 张林煊,童秉枢,张新访等.一种实用的综合集成D FA 系统的研究.清华大学学报,1998,38(11):69~72[4] 宋玉银.集成化面向装配的设计研究.机械工程学报,1999,35(5):67~71[5] Bo othroy d G,D ewhrust P.Desig n o f Manufacture and As 2sembly:The Boo thro yd-Dew hurst E xperience Desig n for X HU AN G G.Q.Chapman &Hall 1996:19~40[6] Paul G.Leney Case Experience with Hitachi,Lucas andBo othroyd-Dew hurst D FA Methods Desig n fo r X HUA NG G.Q.Chapman &Hall 1996:41~71[7] Z HA X F.Integ rated Kno wledge -Based Assembly Se 2q uence Planning.Advanced Manufacturing Technolo gy,1998,14:50~64(编辑 周本盛)作者简介:管 强,男,1972年生。
大型立装类壁板变形控制
大型立装类壁板变形控制摘要：大型壁板类零多为结构件，特点为零件尺寸大、重量重、长度及宽度相对于厚度的比值大，属于薄壁件范畴。
其特点决定了平行于工作平面的惯性矩远大于垂直于工件平面的惯性矩，当重力平行工作平面时因自重产生的变形小，垂直于工作平面时产生的变形大。
依据工作平面相对于水平面位置可分为与水平面平行的平装类平板及与水平面垂直的立装类壁板。
在大型立装类壁板制造过程中因设备、工艺等因素的影响可能会采用平放加工，此时因放置状态与工作状态不一致，消除重力对工件变形的影响极为重要。
本文以某工程中一件大型立装壁板为例，介绍一种运用软件分析、摄影测量技术控制龙门铣加工立装类壁板变形的方法。
关键词：大型壁板、变形分析、变形控制、摄影测量1、平放加工必要性在大型零件制造中常用的设备有以落地镗铣床代表的卧工加工机床及以龙门铣为代表的立式加工机床。
因机床自身结构原因，在加工大型壁板类零件上各自优缺点都非常明显。
大型落地镗铣床为卧式加工设备，主轴方向为水平方向。
使用落地镗床加工立装类壁板时可做到加工放置状态与工作状态一致，能有效的避免工件立、卧状态转换时因重力因素导致工件平面度变化。
但立装类壁板因厚度较小、立放时工件重心高，导致装夹难度大，且有较高安全风险，需制作大量工装确保装夹安全性。
同时立放加工时顶部离工件台距离大，导致刚性较差，铣面粗糙度较难保证，加工效率低对加工刀具要求高。
大型龙门镗铣为立式加工设备，龙门架结构能很好的保证在X轴、Y轴全行程内机床主轴端面距工作台距离的一致性，非常适合加工大型平面。
使用龙门铣加工立装类壁板时，工件重心低，装夹简单，无额外保护工装，装夹经济、便利、快捷；同时仅靠自重产生的摩擦力即可抵消精加工时的刀具切削力，为工件在自由状态下精铣面提供了条件。
使用龙门铣加工立装类壁板时重力相对于工作面的方向与工作状态不一致。
因工件自身重量影响，很容易出现因支撑不当导致的两种状态下平面度差异过大的情况。
薄壁件装配变形及控制技术研究
薄壁件装配变形及控制技术研究摘要：在安装过程中，薄壁型配件的安装相对难度较大，容易发生形变，从而导致安装效果不能满足实际需求，造成经济损失。
本文对薄壁件装配过程中产生形变的原因及方式进行综合分析，找出薄壁件安装过程中所需要注意的问题，希望可以减少安装过程中的部件损坏，提高安装效率，降低成本损耗。
关键词：薄壁件；装配；变形；控制技术1前言通常情况下，将几何形状件某一方向上的几何尺寸远远大于垂直于该方向横截面的特征尺寸的部件称为薄壁件，如壁厚与直径比小于1/20的圆筒形部件等。
在许多机械安装过程中，都存在着大量的薄壁件的使用，并且以圆筒为主要的存在形式。
在安装过程中，薄壁件的安装难度系数相对其他零件更大，容易在安装过程中发生变形甚至损坏，从而导致安装工作无法顺利进行，造成大量的经济损失。
因此，在加工过程中，要对这一部分部件采取特别的安装方式，以避免上述情况的产生。
2薄壁件加工产生变形的原因2.1工件材料力学性能的影响由于材料本身的弹性模量不同，其所可以承受的应力也有所不同。
例如，钢的弹性模量约为206GPa，而航空铝合金材料7050-T7451的弹性模量仅为钢的1/3左右。
在薄壁件安装过程中，弹性模量较小的材料在加大的屈强比作用下极易发生回弹现象，从而发生形变。
同时，有些薄壁件在设计过程中有着复杂的结构特征，材料去除率大，加工过程中也会使得工件的刚度下降，从而产生形变。
2.2加工残余应力的影响在某些加工步骤完成后，由于装夹固定等因素容易产生应力的残留，使得工件被动发生形变以达到平衡应力的目的。
这些变形在去除装夹后并不能自主恢复，且随着时间的流逝而逐渐显现出来，这也是薄壁件发生形变的重要因素之一。
2.3装夹条件的影响经过大量实验验证，装夹条件是导致工件刚度下降的一个重要因素，夹、压是在加工安装过程中所采用的主要固定方案，而此过程中不可避免地会发生一系列的弹性形变，从而使得工件的尺寸、形状和精度等发生一定的改变。
大型薄壁件车加工变形控制
大型薄壁件车加工变形控制作者：马英赵昌辉赵凤来来源：《科技创新与应用》2016年第30期摘要：文章介绍了根据现场试验，通过优化加工刀具、优化工艺路线、优化切削参数、优化装夹方案等积累的一些大型薄壁零件的车加工变形控制方法和经验。
关键词：薄壁零件；变形控制；方法引言零件毛坯在铸造、锻压、焊接等过程中，由于受热、冷却的作用，在零件内部产生残余内应力，导致工件处于特别不稳定状态，降低了工件的尺寸精度，使工件在工作过程中产生应力变形，因此加工变形是薄壁弱刚性构件普遍存在的问题。
大型薄壁壳体零件，存在两个加工弊端，一是受零件形状和锻造工艺限制，毛料余量大；二是受零件材料的影响，一般大型薄壁零件均采用高温合金、钛合金等难加工材料，零件的切削性能差，这样就给变形控制带来一定的难度。
下面就从以下几方面介绍大型薄壁零件的车加工变形控制。
1 合理安排加工路线对于毛料余量很大的零件，车加工路线分为：粗加工、半精加工、精加工，同时要合理分配各工序加工余量，在粗加工后安排去应力热处理工序，这样可以消除毛料中的残余应力；在半精加工后进行自然时效或振动时效等方法消除加工应力，减少零件变形。
半精车后一定要求安排车基准工序，保证加工基准面的平面度要求，提高加工质量。
振动时效消除零件残余应力的方法比自然时效需要的时间短，可以缩短零件的加工周期，这种方法将是未来的发展方向。
2 通过夹具、辅助支撑等方式增强零件的系统刚性由于薄壁零件的外型多样，零件自身刚性差，在装夹时压紧位置的受力不同，所产生的变形量就会不同。
实践证明，增大零件与夹具的受力接触面，减少零件的共振现象，可有效的降低零件的变形。
某大型薄壁机匣（直径在1.3米，高0.46米），在粗车内外圆时，通过袋装砂砾子放置在零件内圆，橡胶带缠绕在外圆的方法，增到阻尼，有效减震，控制零件的加工变形。
精加工时夹具采用内外分级辅助支撑结构，内圆均布8点两级辅助支撑，外圆均布12点3级辅助支撑。
薄壁套筒类零件在车削加工中预防变形和振动的技术措施马立军梁斌马国宗
薄壁套筒类零件在车削加工中预防变形和振动的技术措施马立军梁斌马国宗发布时间：2023-05-14T16:50:07.512Z 来源：《中国科技信息》2023年5期作者：马立军梁斌马国宗[导读] 薄壁套筒类零件在车削加工时存在装夹变形和热变形，严重影响产品的加工质量。
本文通过对加工过程中产生零件变形的原因进行分析，采用合理的工艺方法减少薄壁零件在加工过程中发生变形。
中航西飞汉中航空零件制造有限公司陕西汉中 723210摘要：薄壁套筒类零件在车削加工时存在装夹变形和热变形，严重影响产品的加工质量。
本文通过对加工过程中产生零件变形的原因进行分析，采用合理的工艺方法减少薄壁零件在加工过程中发生变形。
关键词：薄壁；加工变形；一、引言因薄壁套简类零件本身特性，其零件壁厚较小、刚性差，受力或受热时极容易发生变行，车削过程中容易产生振动，对加工造成极大困扰，零件质量难以保证，严重影响加工效率。
减小零件受热变形，避免零件在加工过程中发生振动，则是车削薄壁套筒类零件保证质量的两大技术难点。
二、原理分析1.在车削加工时，如果直接用三爪自定心卡盘装夹薄壁套简类零件，常会出现如图1所示的现象。
2.薄壁套筒类零件因其刚性差，经三爪自定心卡盘夹紧后，零件因受到夹紧力产生弹性变形，如图1b所示。
在这种夹紧状态下，进行车孔加工，孔径达到技术要求，此时零件的形状如图1c所示，零件的内孔圆而外形不圆。
当零件从三爪自定心卡盘上卸下后，因夹紧力消失，零件弹性变形恢复，使外圆恢复圆形，可是内孔却变为三角形，如图1d所示。
这种装夹零件所造成的零件变形，将会影响加工零件的尺寸精度、轮廓度以及表面粗糙度。
图1.薄壁套筒类零件的装夹变形a）零件半成品形状 b）零件夹紧后的形状 c）车孔后的形状d）零件从三爪自定心卡盘上取下后的形状3.同时，由于该零件壁厚较小，相应的零件实体体积较小，零件的热容量小，切削热无法有效的传递出去，因此很容易引起零件热变形，使得零件加工尺寸难以控制。