浅谈薄壁复杂件加工工艺

刘蕴天　王泽　张昆鹏

薄壁零件因其重量轻，结构强度高等特点，广泛应用于航空工业中。但在实际的机加工过程中因为其本身的结构的特殊性，加工难度高、成品率低的问题始终难以解决。本文主以一种薄壁结构件为例，探讨薄壁结构在机加工过程中所面临的一些问题。针对问题提出解决方案，为薄壁零件的加工提供经验借鉴。

1 薄壁复杂件结构特点

如图1-1所示，该结构件为复杂曲面的薄壁叶片，叶片整体的构造由叶根及叶片两部分构成。叶根部分由连续弧形台阶组成，用于后期安装使用，加工相对简单。构件主要的加工难点在于叶片部分，该件叶片部分为复杂曲面，曲面点位并非圆弧曲线过渡，而是通过建模逐点计算得到，加工难度很大。根据设备条件，要在三轴机床上完成，零件应该使用分阶段、翻面加工的方法。第一，根据零件构造及加工设备，确定合适的零件装夹定位方法；第二，确定加工过程，确定刀具轨迹和加工步骤；第三防止出现加工变形变形。

2 零件的装夹定位

该零件在五轴机床加工时，其可正反面同时加工一次成型，零件定位装夹，只需装夹叶根一端进行夹紧定位即可。但三轴机床该方法并不适用，必须重新制定装夹定位方法。如图2-1可以选择在零件两端同时预留工艺台，通过两端工艺台进行定位，两端工艺台也可以作为翻面以后的工艺加工基准使用。同时，根据零件凹面构造制作凸模，对零件外面进行定位支撑。

3 零件的加工过程

根据零件结构，该零件应选择球头铣刀进行加工。加工过程分为粗加工（如图3-1），精加工（如图3-2）两个步骤。每个步骤中应先加工凹面，之后再加工凸面。加工完成之后，在对叶片进行整体的研磨，最后，切除两端工艺台并对切除部位进行研磨。

4 减小零件加工变形

薄壁零件因为其结构的特殊性，在加工过程中非常容易发生结构变形的情况。主要可以归结为以下四点：（1）受力变形，零件装夹受力发生变形；（2）受热变形，零件因壁薄受切削热发生变形；（3）震颤变形，零件在切削力的作用下发生震颤，从而引起变形。而要减小零件变形的问题，抑制上述3点问题，可以从以下几方面来处理，

（1）优化夹具设计；改进夹具，优化凸模与两端工艺台的位置精度，减小翻面加工以后零件装夹受力，降低零件变形程度。

（2）填充加固；翻面固定以后對零件凹面与凸模之间使用材料填充加固工艺，灌注石蜡、石膏，使凸模与零件凹面完全接触，支撑力变大，减少零件受切削力时的变形程度。

（3）优化刀具轨迹；通过对刀具轨迹进行优化，控制切削量，降低零件变形程度。

（4）提高铣削速度；提高铣削速度可以提高加工效率提高表面质量，并且可以减小铣削力和变形。

5 结语

实验证明，通过一些有针对性的工艺方法，可以有效地解决薄壁零件因其结构的特殊性，而造成的加工难度大，易发生变形等问题。从而提高零件生产的效率和质量，为薄壁零件的加工提供经验借鉴。

（作者单位：西北工业大学明德学院）