薄壁零件车削加工中热变形分析及对策
薄壁零件的加工特点及工艺分析
薄壁零件的加工特点及工艺分析机械加工肯定少不了薄壁零件的加工，而这类零件加工更需要仔细认真，所以了解其加工特点及工艺很有必要。
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薄壁零件的加工特点1)易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度;(2)易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制;(3)易振动变形：在切削力(特别是径向切削力)的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
薄壁零件的加工工艺薄壁零件加工精度的容易受到多方面因素的影响，归纳起来主要有以下三方面：(1)受力变形;(2)受热变形;(3)振动变形。
如果采用传统的数控加工工艺，很难加工出符合精度要求的薄壁零件，甚至使薄壁产生破裂。
主要原因如下：(1)在粗加工时，切削量较大，在切削力、夹紧力、残余应力和切削热的作用下，会使薄壁产生一定程度的变形。
(2)半精加工和精加工时，随着材料的去除，工件的刚度已降至非常低，薄壁部分的变形会进一步加剧。
因此，根据薄壁零件的结构特点和加工精度要求，对于薄壁零件，应尽可能选择高速切削技术来加工。
采用高速切削技术，可有效地降低切削力和切削热，消除工件的残余应力，以提高薄壁零件的尺寸稳定性，同时要兼顾加工效率。
除采用高速切削技术外，薄壁零件的加工，还要合理安排加工顺序，尽可能保证内外轮廓线依次交叉切削加工。
以进一步消除工件变形带来的尺寸误差。
薄壁零件的加工举例1、工序的划分本任务划分为两道工序，共分(1)工序一：薄壁加工;(2)工序二：铣凸台和椭圆槽。
(3)工序三：孔加工。
其中工序一是难点。
划分2个工步，具体加工顺序如下：(1)选择φ10 mm双刃键槽铣刀粗加工薄壁内外轮廓线，刀补值选8.3mm，留出半精加工余量，深度方向分层切削，留0.2mm余量;(2)换φ10 mm 四刃立铣刀，采用高速切削技术半精加工薄壁内外轮廓线，刀补值选8.1 mm，深度方向分别留0.1mm余量;(3)用φ10 mm四刃立铣刀，采用高速切削技术，精加工薄壁两条轮廓线，并根据实际测量尺寸控制零件加工精度。
薄壁筒类零件车削加工方法
薄壁筒类零件车削加工方法薄壁筒类零件是车削加工中典型的薄壁零件，由于壁薄刚性差，加工中容易出现变形、振刀现象，加工质量难以保证。
本文以薄壁筒类壳体零件为例，分析薄壁零件的车削加工思路与方法，进一步探讨薄壁零件的车削加工技巧。
标签：薄壁;变形;振刀;车削加工0 引言车削加工中薄壁零件是较难加工的零件，薄壁零件的刚性较差，这类零件在切削力作用下，容易引起热变形，产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度，那么如何装夹和控制变形成为提高加工质量和效率的关键。
本文以薄壁筒类零件为例，分析与探讨薄壁零件车削加工中出现的问题、解决办法以及加工技巧。
1 薄壁零件常见的加工问题与难点分析（1）薄壁零件在装夹力作用下极易产生变形，常态下零件的弹性复原能力会影响零件的尺寸精度和形状精度。
（2）薄壁零件刚性差，在加工过程中因受到切削力、切削热以及残余应力的影響而极易产生变形，从而造成零件形位公差与尺寸精度超差。
所以控制零件装夹与加工变形是保证薄壁零件加工质量的关键。
2 薄壁筒类零件的车削加工2.1 薄壁筒类零件的车削难点薄壁筒类零件通常其零件外形直径D与壁厚δ之比通常为50-200，壁厚一般在0.5-3mm之间。
在生产过程中，存在不易装夹、容易振刀，尺寸不稳定等现象，车削困难较易出现质量问题。
薄壁筒类零件在车削时，由于圆周壁薄径向受力最影响零件的尺寸和精度，其技术难点是如何根据具体的零件结构特点，采取合适的装夹方式和夹具，分散和减小对零件径向的夹紧力。
如图1所示，就是一个典型的薄壁筒类壳体零件，零件材料为铝合金2A12、φ200×175的实心棒料，零件壁厚2～3mm，并且要求内外圆同轴度不超过0.1，最严公差为0.05mm，加工难度大。
2.2 薄壁筒类零件的车削方法2.2.1 零件加工工艺方法针对壳体零件的结构特点和来料状况，考虑粗加工、时效、精加工的工艺路线，先粗车，时效后再精车外圆及右侧内孔尺寸。
薄壁圆筒零件车削加工
（ ３ ）铣 工 ：铣 两端 保 证４ ０ ｍｍ。
（ ４ ）钳 工 ：钻、攻两处Ｍ３ 深１ ０ ｍｍ，并校形
图 １
保证 １ ２ ０ ｍ ｍ。
１ ． 原先 的工艺
根据展开总长在两端加入适 当的余量 ，在 不锈 钢棒的一端套入加 力杆 ，利用图２ 中的销柱５ 和销柱
２ ． 原 工艺不足之处分析
加工 中切 削力作用引起变形 ；加工中产生热量 ，冷
却 不 充分 ， 引起 变 形 。
（ ６ ）粗 、精加工 １ ０ ７ ｍｍ￣ Ｌ ，达设计尺寸要
求。
上述 三个 因素 ，夹 紧力 引起 的变形是 主要 因
素 。所以加 工薄壁零 件要充分 考虑如 何防止 由夹
紧力作用而产生的变形。１ Ｃｒ １ ３ 材质是具 有较高 强 度 及塑性 的中碳马 氏体不锈钢 。加工 中易产生加 工硬化 ，零 件切 削抗 力增大 ，刀具磨 损严重 。另 外加 工 中粘 刀现象严 重 ，断 屑困难 ，切屑易刮 伤 零件 表面 ，影 响加工 质量 。因此加工 中不仅要 考
考 虑零件 内径和 外径 必须 同心 ，薄 壁零 件装
夹 易 产生 变 形 等 问题 ，设 计 了胀 套 夹具 （ 见图
２ ） 。 将 内 斜 面 开 口胀 套 １ 套在心轴２ 上 。工 件 ３ 的
虑 变形 问题 ，还要考 虑 由材料 本身的特 性带来 的
影 响。
１ ０ ７ ｍｍ￣ Ｌ 套在开 口胀套１ 上 ，心轴带螺纹一端与
（ １ ）选择 １ ２ ０ ｍｍ×１ ３ ０ ｍｍ棒料为毛坯 ，调 质处理 ，改善加 工性能。 （ ２ ）上卧式 车床 ，先 装夹 左端 １ ０ ７ ｍｍ￣ ｔ 端 ，加工右端 ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ ￣ Ｌ 端端面。
薄壁零件的加工方法与实例分析
薄壁零件的加工方法与实例分析摘要：在车削时因为薄壁零件的壁厚度还不到孔径的1/15，所以装夹非常的困难，非常容易出现震动和热变形的情况，零件的尺寸、形位精度以及表面的粗糙程度都会受到影响。
讨论了薄壁零件的加工办法，并对实际加工工艺进行了分析。
装夹零件可以使用液性塑料定心夹具来进行，这样可以降低零件变形的概率，从而对薄壁零件的加工精度进行确定，并使薄壁零件满足最初的设计标准和使用要求。
关键词：薄壁零件；加工；分析在现代五金制造行业薄壁零件得到了广泛使用，而防止变形是对薄壁零件进行车削加工过程中的关键，在实际车削过程中导致零件出现变形的主要原因有切削力度、夹紧力度、切削热、定位过程中产生误差以及加工零件弹性出现了变形等等，其中夹紧力度和切削力度是对零件加工精度影响最大的两个因素。
由此可以看出对切削用量进行科学合理的选择、对刀具的几何角度进行科学确定以及减少对零件的切削力度和切削热的重要性，降低零件变形的有效方式就是对夹紧方法以及夹紧力度的大小进行改变。
1通过车削对薄壁零件进行加工1.1加工方法1.1.1提高辅助支承面对薄壁零件进行车削时的刚性以及减小变形可以通过辅助支承面来提升。
1.1.2对夹紧力方向和着力点进行改变夹紧力的方向应该选择在可以降低夹紧力的部位。
例如套类的薄壁零件可以将纵向夹紧力改为横向夹紧力。
而圆盘类的薄壁零件可以将横向夹紧力改为纵向夹紧力。
当薄壁零件纵向和横向的刚性都比较差时，要保持夹紧力和切削力方向一致，这也是将小夹紧力改为大夹紧力的有效方法。
支撑点的正对面和切削力部位周围应该是夹紧力的着力点，可降低发生变形的概率。
1.1.3夹紧力机构可以使均匀夹紧力机构替换局部夹紧力机构，可以选择大面软爪、扇形软爪以及开缝套筒和液性塑料定心夹具来进行，从而降低变形的发生概率。
1.1.4分离粗、精加工当对粗、精加工过程中使用同一种夹具的时候，由于粗加工的余量大，因此需要比较大的切削力度，更需要很大的夹紧力度。
薄板零件变形原因及解决方法浅析
Internal Combustion Engine&Parts0引言在汽车产品的结构设计中，薄板零件得到广泛应用，本文提到的薄板零件是指厚度在4mm以下，在长方形或圆形的板料中厚度与短边的比值不大于0.2mm的金属薄板[1]。
此类零件薄而宽大，受轧制工艺路线、储运、下料、加工及装配方式等生产过程各因素的影响，成品零件产生的塑性变形变形明显无法满足产品的质量要求。
因此，如何防范、消除零件的变形缺陷，是产品生产厂家亟待解决的问题。
1薄板零件变形的原因在温度变化或力的作用下，薄板零件会产生形状和尺寸大小的改变。
当零件承受的应力在弹性极限以内时，零件产生的变形是弹性变形，外力消除后，零件将恢复原有形状。
如果零件受到应力超过了材料的弹性极限，零件产生弹性变形的同时还产生了塑性变形，此力消除后，弹性变形部分恢复，而塑性变形保留下来，即零件产生了永久变形。
薄板零件主要以收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形等大挠度的变形为主[2]，也是现实中面临的主要问题。
薄板零件变形的主要原因有以下几方面：①薄板生产过程中，板材受热不均、轧辊弯曲、轧辊间隙不一致等问题，就会使板材在宽度方向的压缩不均匀，有可能失稳而导致变形[3]。
②储存、运输过程不正确的放置方式，使零件受到外力、高温或震动等原因，残余应力会逐渐释放出来或重新分布，造成零件变形。
③材料加工过程产生的变形，材料加工过程中经过火焰切割、剪切、冲裁、切削等某一道或几道工序，每一工序都会引起钢材变形。
④薄板在进行焊接时，容易出现多种类型的变形，距离焊接缝隙较远的位置会产生一定的残余应力，若这些残余应力超过了薄板的变形临界压力时，会导致薄板出现变形。
⑤零件装配过程引起的变形，如零件不当的装配顺序、固定方式、夹具安装位置、零部件间的位置公差过大、紧固和锁紧不当等影响因素。
⑥零件承受超负荷加载或零件受到各种冲击性载荷，使零件产生塑性变形。
位移达0.4mm，远超过标准规定的0.05m，振动数据己降为4.9mm/s，运行恢复正常。
车削薄壁套零件产生的问题及解决方法
生的热量称 为切削热 。切削热 的产生使零件温度升高 ， 产生热
变形 ， 加速 刀具 的磨损 、 降低刀具 的寿命 ， 影响零件加 工精度 。 为了控制温度 的上 升 ， 消除零 件热变形 ， 在加 工过程 中必 须充 分浇 注切 削液 。 切削液主要有水基 （ 水溶性 ） 和油基（ 非水溶性 ）
振动， 改善散热条件 。主偏 角的大小影 响径 向力 与轴 向力 的 比例 ， 当主偏角增 大时 减小 ， 增大 。 向力 是影 径 响薄壁套零 件变形与振动 的主要 原因 ， 因此 ， 主偏角应选 较大 值 Ｋ ＝７ 。 ～９ 。。 ｒ ５ ３ 副偏角应取较大值 ，＝５ 一１。 ， 一 。 ０ 因为 由于薄壁套零件壁薄 ，在夹紧力的作用 下容易 产生 变形 ，
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ２ ５ ５ （０ ７０ － １ ８ ０ １ ７ － ４ Ｘ ２ ０ ）７ ０ ０ － ２
在机械加工中 ， 经常遇到薄壁套零件 ， 由于零件壁薄 、 强度 低、 刚性差 ， 在夹紧力 、 切削力 的作用 下容易产生变形与振动 ， 在车削时容易引起 热变形 ， 影响零件 的尺寸精度 ， 位精 度和 形 表 面粗糙度。 以下几种解决方法可有效控制车 削薄壁套零件产 生 的变形与振动％低浓 度乳化 液 。 ％ ５
使切 削力 和切 削功率 减小 ，降低切 削热 。后 角宜取 较小 值
＝
此外浇注切削液必须从 车削开始到车削结束 ，中途 不可间断 ， 以免冷热不均使硬质合金刀 片脱焊。
６ ～８ ， 角小可 以增大后刀面与工件 的接触面积 ， 。 。 后 减小
３ 利 用有 效地 装夹 方式
因此不能直接用三爪卡盘装 夹。 常都是用扇形软 卡爪 和心轴 通
收稿 日期 ：１ ７ ０ — ３ ２ ０ － ５ １ ３ 作者简介 ： 李慧燕（ ９ ８ ）女 ， １７ 一 ， 广西机 电职业技术学院基础技能实训 中心二级实 习指导教师 ， 工学学士 ， 研究方 向： 机械制造及其 自动化 。
薄壁管壳切削加工的热处理工艺
ｅ ｏ ｙｏ ｋ ／ ．ｏ ｔ ／ ／ ｒ Ｊｇ ５ ｍ ｎ ９０ｃ
嘴 参 热 工 磊 加
’ … 。 。 ”
内存 储 变 形 应 力最 大 ，组 织 不稳 定 ，粗加 工后 进 行
一
（ ）切削时 易变形 ２
管壳零件毛坯 为棒料加
工成形 ，要加 工成 壁厚只有２ ｍｍ的薄壁管 壳 ，粗
加 工 时加 工 余 量 大 ，组 织 应 力 分布 不 均 ，切 削应 力
也 大 ，尤 其 是 加 工 曲面 拐 点 时 ，由于 切 削 热应 力不
Ｉ
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量高 ，结构性能优异 ，其韧性、塑性较好 ，能进行
淬火 ，时效处理时 ，针对管壳零件壁薄 、尺寸精度
ｇ
。 ０ ０
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高 、几何公差要求严格的技术特点 ，通过多次 的加 工实践 ，总结出解决薄壁铝合金材料管壳零件切 削
加 工变 形 的 四 阶 段热 处 理 工艺 。
工 后 最后 一 次 稳 定加 工 尺 寸 的低 温 热 处理 。实 践 表 明 ，上 述 热 处 理 工 艺 方 法 达 到 了 消 除 零 件 加 工 变
零 件 粗加 工后 ， 由于 加 工 余量 太 大 ，此 时零 件
形 、稳定了加工尺寸的 目的 ，保证 了零件尺寸精度
及 形 位 公差 达 到技 术 要 求 。
一
１ 零件分析 ．
管 壳 零 件 如 附 图 所 示 ， 材 料 为 超 硬 铝
７ ４Ｔ Ａ０ 一 ６，长 ６ ｍｍ ，外 圆尺 寸 ｑ ６ ０ ￣ ｍｍ，尺 寸 公 差 ４
００ ９ ． ｍｍ，壁厚２ ｍ，管壳零件毛坯为锻造而成的 ３ ａ ｒ 棒料 ，车 削成形 。在没有掌握热处理工艺前 ，合格
如何分析产生变形的原因
如何分析产生变形的原因对于机械加工来说，差不多的理念是致命的，一个看起来差不多的产品，如果再和其他组合使用，缺陷就会继续放大，导致工厂的加工品质一直达不到高端精密的制造要求。
我们都知道加工中心的工件变形问题比较难解决，因此首先必须分析产生变形的原因，然后才能采取应对的措施。
一、工件的材质和结构影响形变变形量的大小与形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比，与材质的刚性和稳定性成正比。
所以在设计零件时尽可能的减小这些因素对工件变形的影响。
尤其在大型零件的结构上更应该做到结构合理。
在加工前也要对毛坯硬度、疏松等缺陷进行严格控制，保证毛坯质量，减少其带来的工件变形。
二、工件装夹时造成的变形首先夹具使用需要选择正确的夹紧点，根据夹紧点位置选择适当夹紧力。
尽可能使夹紧点和支撑点一致，使夹紧力作用在支撑上，夹紧点应尽可能靠近加工面，且选择受力不易引起夹紧变形的位置。
（来源夹具侠）当工件上有几个方向的夹紧力作用时，要考虑夹紧力的先后顺序。
对于使工件与支撑接触夹紧力应先作用，且不易太大，对于平衡切削力的主要夹紧力，应作用在后。
增大工件与夹具的接触面积或采用轴向夹紧力。
增加零件的刚性，是解决发生夹紧变形的有效办法，但由于薄壁类零件的形状和结构的特点，导致其具有较低的刚性。
这样在装夹施力的作用下，就会产生变形。
增大工件与夹具的接触面积，可有效降低工件件装夹时的变形。
如在铣削加工薄壁件时，大量使用弹性压板，目的就是增加接触零件的受力面积；在车削薄壁套的内径及外圆时，无论是采用简单的开口过渡环，还是使用弹性芯轴、整弧卡爪等，均采用的是增大工件装夹时的接触面积。
这种方法有利于承载夹紧力，从而避免零件的变形。
采用轴向夹紧力，在生产中也被广泛使用。
设计制作专用夹具可使夹紧力作用在端面上，可以解决由于工件壁薄，刚性较差，导致的工件弯曲变形。
三、工件加工时造成的变形工件在切削过程中由于受到切削力的作用，产生向着受力方向的弹性形变，就是我们常说的让刀现象。
薄壁类零件车削加工的优化设计
薄壁类零件车削加工的优化设计摘要:薄壁零件在切削力作用下,容易引起变形。
通过对薄壁类零件的加工分析,提出解决方法或技巧,保证薄壁类零件加工的各项技术指标达到要求。
关键词:薄壁零件夹具变形常见的采用车削加工工艺的薄壁零件可分为套类薄壁件、环类薄壁件、盘类薄壁件、板类薄壁件、特种型类薄壁件等。
由于这类零件质量轻、用料少、结构紧凑,在机械产品中越来越被重视,应用也越来越广泛。
但薄壁零件的刚性较差,在切削力的作用下,容易引起热变形和产生振动变形,影响到工件的精度和表面粗糙度,加工质量不易保证,因而其加工成了行业内的棘手问题。
本文就薄壁零件车削加工中常出现的问题、解决办法以及加工工艺进行了一些探讨。
1 薄壁零件加工分析车削薄壁零件的主要问题是壁薄和易变形,而产生变形的主要因素是切削力、夹紧力、切削热和残余应力。
主要体现在以下几个方面。
(1)切削过程中受车削挤压与牵引导致工件变形。
(2)由于薄壁零件刚性低,在切削过程中易产生振动和变形。
(3)薄壁类零件体积小,总的热容量小,温度容易升高和变形。
(4)当每切除一层金属层时,由于应力释放,而引起变形。
(5)装夹时由于径向夹紧力的作用,从而引起变形。
(6)相对位置调整不准,产生壁厚不均,引起工件几何形状变化或变形。
(7)刀具选用不当影响零件的精度和表面粗糙度,造成零件变形。
(8)其他因素引起变形,如机床振动等。
2 解决方法或技巧薄壁零件在车削加工过程中,主要是受到切削力、夹紧力、切削热和残余应力等因素影响而极易产生变形,所以其难点就是如何防止和减小工件的变形,可以通过以下几种方法有效改善加工变形。
2.1 优化装夹方案薄壁工件在装夹中的位置受夹紧力的影响会使工件相对于刀具的位置发生改变。
如用普通三爪自定心卡盘装夹时,由于夹紧力的作用零件会发生变形(变成三角形),导致内孔加工余量出现不均匀;当内孔加工完成后,松开卡盘,零件由于弹性恢复,恢复为圆柱形,而已加工的圆形内孔会变成弧形或三角形,从而产生很大的变形而无法保证加工精度。
零件加工中工件变形产生的原因
在机械零件成形加工的过程中，我们最常使用的是切削加工工艺。
在对工件进行切削加工的时候，由于切削热、机床零件间的摩擦热、工件的内应力以及夹紧力等原因，会让工件发生变形，使得精度变差，以致造成废品。
因此，在进行机加工的时候，需要对工件变形原因有一定的了解，并做好变形的预防。
工件变形的主要原因有以下几种：一、热变形1、刀具的热变形由于切削热会使刀刃和刀体变热，使刀头变形、伸长而使工件尺寸发生变化。
刀头伸长量与刀头深处长度、截面大小、刀片厚度、刀刃锋利程度由一定关系。
刀头深入长度越大，伸长量越大;刀杆截面与伸长量成反比;刀片越厚伸长量越小。
2、机床的热变形由于切削热与机床零件之间进行摩擦所产生的热，会使机床某些部件发热而发生变形，例如车床主轴箱的变形会使主轴中心高度增加、水平方向内位移。
3、工件的热变形由于切削热会使工件变热，温度上升。
工件变热有均衡变热和不均衡变热两种。
均衡变热会使工件尺寸改变，而形状会保持不变;不均衡变热时，不仅工件尺寸变化，而且形状也会发生变化。
二、内应力引起的变形当零件在没有任何外界符合的作用而内部存在着应力时，内应力是相互平衡的，因此外边面没有什么变化。
内应力有时几乎达到破坏极限，但是在外形上与没有内应力零件并无区别。
生产中产生内应力的原因有以下几个方面：1、铸件的内应力金属液体浇入型模之后，在凝固与冷却的时候体积会发生收缩。
在收缩时会受到铸型阻碍，或者由于铸件各部分在冷却过程中存在温差而引起阻碍，让各部分拉长或压缩产生内应力。
2、锻件和热处理件的内应力锻件和热处理件的内应力，主要是由于热加工过程中，不均匀冷却造成的。
热加工中产生内应力的根源是由材料自塑性状态转变为弹性状态，各种存在温差的原因。
3、冷加工中的内应力冷加工时，使工件表面硬化，并在表面层的金属中呈现内应力。
应力层切除后应力重新分布，使棒料、薄板、圆盘产生扭曲变形。
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薄壁零件车削加工中热变形分析及对策
薄壁零件车削加工中的热变形是指在加工过程中由于切削热的影响，导致零件发生形
状的变化。
这种热变形不仅会影响零件的尺寸精度和形状精度，还可能导致零件出现裂纹
和变形等质量问题，从而降低零件的加工质量和使用寿命。
薄壁零件的加工过程中容易出现热变形的原因主要有以下几点：首先是由于薄壁零件
的厚度相对较薄，其热传导性能较差，加工过程中产生的热量不易迅速散逸，从而造成局
部高温区域的形成，引起热变形。
其次是由于切削加工过程中产生的摩擦热和切削热量的
作用，使得薄壁零件的局部区域温度升高，引起热变形。
最后是由于薄壁零件的结构特点，使得其表面积相对较大，与加工环境的接触面积也相对较大，进一步促使热变形的发生。
为了解决薄壁零件车削加工中的热变形问题，可以采取以下一些对策措施：首先是选
择适当的刀具和刀具材料，提高切削性能和散热性能，减少热量的积聚和传导，从而降低
热变形的发生。
其次是合理设计和优化零件的结构，尽量减少薄壁零件的表面积，降低与
加工环境的接触面积，减少热量的输入和散热的困难，从而降低热变形的发生。
再次是合
理控制和调整切削参数，例如减小切削深度、提高切削速度和进给速度，减少切削时间和
热积聚，降低热变形的可能性。
最后是加强机床的冷却和散热措施，例如增加冷却液的流
量和压力，提高冷却液的温度和稳定性，有效降低零件的温度，防止热变形的发生。
薄壁零件的车削加工中热变形是一个较为常见的问题，但是通过合理的对策措施和控
制措施，可以有效地降低热变形的发生，提高零件的加工质量和使用寿命。