劉蘊(yùn)天　王澤　張昆鵬

薄壁零件因其重量輕，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)中。但在實(shí)際的機(jī)加工過(guò)程中因?yàn)槠浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)的特殊性，加工難度高、成品率低的問(wèn)題始終難以解決。本文主以一種薄壁結(jié)構(gòu)件為例，探討薄壁結(jié)構(gòu)在機(jī)加工過(guò)程中所面臨的一些問(wèn)題。針對(duì)問(wèn)題提出解決方案，為薄壁零件的加工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 薄壁復(fù)雜件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖1-1所示，該結(jié)構(gòu)件為復(fù)雜曲面的薄壁葉片，葉片整體的構(gòu)造由葉根及葉片兩部分構(gòu)成。葉根部分由連續(xù)弧形臺(tái)階組成，用于后期安裝使用，加工相對(duì)簡(jiǎn)單。構(gòu)件主要的加工難點(diǎn)在于葉片部分，該件葉片部分為復(fù)雜曲面，曲面點(diǎn)位并非圓弧曲線過(guò)渡，而是通過(guò)建模逐點(diǎn)計(jì)算得到，加工難度很大。根據(jù)設(shè)備條件，要在三軸機(jī)床上完成，零件應(yīng)該使用分階段、翻面加工的方法。第一，根據(jù)零件構(gòu)造及加工設(shè)備，確定合適的零件裝夾定位方法；第二，確定加工過(guò)程，確定刀具軌跡和加工步驟；第三防止出現(xiàn)加工變形變形。

2 零件的裝夾定位

該零件在五軸機(jī)床加工時(shí)，其可正反面同時(shí)加工一次成型，零件定位裝夾，只需裝夾葉根一端進(jìn)行夾緊定位即可。但三軸機(jī)床該方法并不適用，必須重新制定裝夾定位方法。如圖2-1可以選擇在零件兩端同時(shí)預(yù)留工藝臺(tái)，通過(guò)兩端工藝臺(tái)進(jìn)行定位，兩端工藝臺(tái)也可以作為翻面以后的工藝加工基準(zhǔn)使用。同時(shí)，根據(jù)零件凹面構(gòu)造制作凸模，對(duì)零件外面進(jìn)行定位支撐。

3 零件的加工過(guò)程

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，該零件應(yīng)選擇球頭銑刀進(jìn)行加工。加工過(guò)程分為粗加工（如圖3-1），精加工（如圖3-2）兩個(gè)步驟。每個(gè)步驟中應(yīng)先加工凹面，之后再加工凸面。加工完成之后，在對(duì)葉片進(jìn)行整體的研磨，最后，切除兩端工藝臺(tái)并對(duì)切除部位進(jìn)行研磨。

4 減小零件加工變形

薄壁零件因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的特殊性，在加工過(guò)程中非常容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形的情況。主要可以歸結(jié)為以下四點(diǎn)：（1）受力變形，零件裝夾受力發(fā)生變形；（2）受熱變形，零件因壁薄受切削熱發(fā)生變形；（3）震顫變形，零件在切削力的作用下發(fā)生震顫，從而引起變形。而要減小零件變形的問(wèn)題，抑制上述3點(diǎn)問(wèn)題，可以從以下幾方面來(lái)處理，

（1）優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)；改進(jìn)夾具，優(yōu)化凸模與兩端工藝臺(tái)的位置精度，減小翻面加工以后零件裝夾受力，降低零件變形程度。

（2）填充加固；翻面固定以后對(duì)零件凹面與凸模之間使用材料填充加固工藝，灌注石蠟、石膏，使凸模與零件凹面完全接觸，支撐力變大，減少零件受切削力時(shí)的變形程度。

（3）優(yōu)化刀具軌跡；通過(guò)對(duì)刀具軌跡進(jìn)行優(yōu)化，控制切削量，降低零件變形程度。

（4）提高銑削速度；提高銑削速度可以提高加工效率提高表面質(zhì)量，并且可以減小銑削力和變形。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)一些有針對(duì)性的工藝方法，可以有效地解決薄壁零件因其結(jié)構(gòu)的特殊性，而造成的加工難度大，易發(fā)生變形等問(wèn)題。從而提高零件生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，為薄壁零件的加工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

（作者單位：西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院）