1、解决薄壁零件的加工变形的方法姓名： 申报职业（工种）和等级：数控车工技师所在单位： 时间： 解决薄壁零件的加工变形的方法摘要：本文对江铃车桥厂在车削加工薄壁零件时出现的异常现象进行了分析，找出了现象产生的原因，并通过技术手段，制订了相应的措施和加工方法，同时该方法在本厂同类产品加工时得到了借鉴与推广。关键词：薄壁零件 工艺分析 加工方案 一、前言薄壁零件具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点，同时该特点也广泛应用在汽车行业中。但薄壁零件的加工是在车削中比较棘手的问题，其刚性差，强度弱，在加工中极容易变形；不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。 薄壁件用数控车
2、削的方式进行加工，就要对工件的装夹、加工路线、程序的编制等方面进行试验，就可以有效地克服了薄壁件在加工过程中出现的变形，保证加工精度。影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳起来主要有以下三个方面：易装夹受力变形：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。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；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。我厂的汽车前轮毂一直以来轴承孔存在椭圆，影响轴承的使用寿命及汽车的平稳性，技术人员曾多次对零件的装夹及刀具进行变更，但效果均不理想
3、；作为江铃汽车前桥专业厂，怎样提高江铃汽车的综合性能，该问题一直是我厂有待解决的一个弊病。二、概述我厂的汽车前轮毂零件是一个盘类零件，用数控车床加工，液压卡盘装夹，现大批量生产，加工时零件尺寸正常，但工件取下后，轴承孔 80(-0.035/-0.057)出现椭圆现象（见图 1、图 2） 。三、工艺分析及解决方案该零件要加工正反两面，在两台数控车床上加工，正面加工图 1 图 2椭圆产生处是以三爪卡盘夹紧反面轴承孔位外圆再以三个顶针顶靠凸台面，来加工正面的法兰面及轴承孔的粗精加工（见图 3） 。反面加工是以定位芯轴和三个等高定位块定位，三个拉爪压紧来粗精加工反面的轴承孔并确保长短尺寸（见图 4-1
4、） ；加工顺序为：图 4-1轴心定位卡爪等高块定位芯轴图 3端面定位顶针粗车法兰面粗车内孔精车内孔精车法兰面粗车法兰面后厚度为6mm从加工表面分析，因表面粗糙度正常，无振动造成的抖纹，可排除受振动影响；变换多个受力点及压紧点，无改善；考虑到受热可能对其造成影响，在各个时间点对产品尺寸进行测量，尺寸存在微小的变化，但加大冷却液流量却未能消除椭圆现象。为了排除主轴跳动及工装的三个等高定位块不平，我把磁力表座吸在刀架上，对车床主轴跳动进行检测，发现它的径向跳动只有0.002mm，符合正常跳动范围。另外，对三个等高块的定位面在机床本体上进行切削。用百分表测试，平面度也只有 0.005mm。针对这种现象
5、我进行分析，可能有以下几种影响因素：1：工件材料硬度不均的影响，当工件加工余量不均匀，或者工件硬度不均匀时，使得切削力发生变化，因而也会引起工件产生圆度误差。当车削工件时，工件转一转，切削深度就产生忽大忽小的变化。切深大时，切削力大，因此产生的变形也大，切深小时，则切削力小，变形也小，这样加工后的零件也会有圆度误差。切削力不均匀，有时还可能是由于工件的硬度不不均匀而引起。2：平衡力的影响，当动平衡不均匀而造成离心力到达一定数值后引起系统变形导致零件产生圆度误差。在车削零件时，由于旋转部分不平衡，在每一转中，这个离心力的方向有时与切削力方向相同，有时相反。所以，这个离心力在不同角度使零件产生圆度
6、误差，转速越高，离心力越大，圆度误差也会越大。3：毛坯的内应力铸造毛坯内部残余内应力使毛坯在加工过程中处在不稳定的状态中，它们总是力图恢复到没有内应力的状态。若对这些毛坯进行切削加工，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。加工完毕后，零件的变形过程仍未结束，影响工件精度的稳定性，使已加工好的零件产生圆度误差。针对上述三个可疑点进行验证，将件毛坯及件加工完的轮毂进行多点硬度测试，硬度波动范围在合格范围内，不会对加工尺寸造成直接影响；请上海专业动平衡利动平衡公司对该工装进行动平衡测量，所产生的离心力未使工件轴心产生偏移；要求多年的供货厂家湖北随州全力
7、铸造公司提供时效处理三年的样件进行试加工，椭圆依旧出现。排除上述三个疑点后，为了找出问题根源，我在加工完毕后，在不松开卡爪和松开卡爪两种情况下分别测量轴承内孔直径，发现 NHR 轮芯 20#工序在机床上测量有 0.002mm 的椭圆，拿下来测量发现有 0.022mm0.04mm 的椭圆。属装夹变形，原因是在加工反面之前，正面的法兰面已成凹形。而 20#工序是靠法兰面定位，受力点也在法兰面，在加工反面时由于受夹紧力作用，法兰面与等高块附贴。一旦松开卡爪法兰面又恢复成凹形，从而导致反面的轴承孔出现椭圆。经过分析，法兰面变成凹形是发生在 10#工序中。在加工 10#工序粗车法兰面(毛坯原法兰面厚度
8、13mm 左右) 后，由于法兰面变薄 (粗车法兰面后厚度为 6mm 左右)，而中间还有粗车内孔和精车内孔( 加工时间为.6 分钟)，长时间夹紧导致法兰面在加工过程中出现缓慢变形中凸，而在工序加工结束松夹后，法兰面内凹。（见图 4-2、4-3 ） 。加工的法兰定位面卡爪压紧处为了防止法兰面在加工后出现凹形，调小卡盘压力后，加工时零件又经常打滑。减少正面车法兰面时的夹具夹紧时间应该是有效的办法，因此决定将粗车内孔和精车内孔放到车法兰面之前（改善前的加工路线是 1.粗车法兰面 2.粗车内孔 3.精车内孔 4.精车法兰面） ，把加工路线改为 1.粗车内孔 2.精车内孔 3.粗车法兰面 4.精车法兰面。这样从粗车法兰面到精车法兰面就减少了 3.6分钟的夹紧受力时间,而法兰面的变形量也就大大减小。改善后的加工路线图 4-2 图 4-3粗车内孔精车内孔经过工艺优化以后，加工 500 个轮芯，反面的轴承孔的椭圆都控制在 0.002-0.006mm 范围之内。小结：提高了轮毂的加工精度后，该加工工艺使得系列轮毂的质量也得到了同步提高。而分析该零件加工尺寸产生误差的原因，单从表面现象与其它薄壁零件并不直接相似，但从深层分析其根本，原理是一样的，只是要发现其不同的特点，才能找出不同的解决办法。精车法兰面粗车法兰面
