摘要：在实际使用中，薄壁型件结构复杂，形状特殊，刚度低，多用于关键部件，为满足装配又需要很高的加工精度。而在生产中，薄壁件的变形问题十分突出，必须对相关工作进行及时的处理。因此，本文对薄壁工件的形变及加工精度的控制进行了深入的探讨。

关键词：薄壁零件；加工变形；分析；控制；方案

引言：由于其重量轻、材料节约等优点，薄壁零件在机械行业中得到了普遍的应用。而在生产实践中，由于工艺技术的高标准和高要求，加工中产品变形时有发生，产品质量难以保证。为了改善其生产工艺的品质和生产效率，必须加大技术力量的探索，并采用相应的方法来解决生产过程中产生的形变。因此，在机械行业，人们对其进行了深入的探索和发展，在机械加工行业中，薄壁件因其特殊的优势而得到了越来越多的重视。由于薄壁件的刚度较低，在制造工艺中若太过粗糙，容易造成产品的变形。这不但影响了产品的品质，而且还影响了制造厂商的经济效益。文章对薄壁件的成形过程进行了研究，并提出了相应的解决办法。

1薄壁零件的介绍

薄壁件，就像它的名字一样，它的厚度通常只有普通零件外形的二十分之一。最主要的是它具有高强度，高承载性的特点，在许多工业领域都非常流行。它在航空领域和汽车行业具有以下特殊特征。

1.1结构复杂

在许多大尺寸的产品中，由于要减少整个产品的重量，会有许多繁琐的设计，所以刻意的忽视了装夹安装位置，使其结构更加的复杂。

1.2壁薄

特别是某些高精度的产品，要求部件的厚度变小，而且不能进行大规模的加工，这就导致了加工周期的延长，从而导致了制造费用的上升。这样做不但会提高材料的总成本，而且还会降低产品的制造效率。这就需要产品的结构可以使产品的生产劳动量降到最低，重量减轻，材料消耗减少，生产周期缩短，生产成本降低。

1.3精准度高

为了满足生产要求，薄壁件的精度要求不断提升，从粗料到最终产品都要经过多个步骤，在工艺中容易产生畸变，严重的话可能会造成部件的损坏。这会给厂商带来财务上的压力，延迟购买者的使用时间，还会损害零部件厂商的声誉 [1]。制造材料多样，为满足各种产品的需要，在制造时会采用塑料、钛合金等各种材质，而这些材质对行业的要求也不尽相同。

2影响薄壁零件加工变形的因素

2.1加工过程中的切削力

在对薄壁零件进行加工的过程中，切削力是影响薄壁加工变形的重要因素之一。本文以某一零件为例，其切削条件为：切削速度420m/min，背吃刀量0.02mm，进给量0.01mm/r，刃口半径0.02mm。由仿真得到的单独由加工残余应力和初始残余应力及两者耦合引起的零件变形。

2.2加工过程中的装夹条件

装夹是为了固定毛坯，从而进行零件的加工，而薄壁零件的装夹过程中，由于其本身的刚性较低，在实际装夹时，很容易由于压、夹、弹性变形等降低加工精度。除此之外，如果没有选择较好的夹紧力作用点，就会产生附加的应力，一旦装夹力超过规定范围，就会出现加工变形的现象。

2.3加工材料的进给量对残余应力影响

进给量对环向残余应力的影响比对轴向应力的影响大的多。随着进给量的增大，表面环向残余拉应力分布深度随之增大，进给量是控制工件表面质量的重要因素。在超过深度后，进给量的变化对车削应力场的分布深度影响不大，在单纯考虑机加工应力层深度而不关心表面拉应力大小情况下，可在允许的范围内适当增大进给量，从而提高生产效率。

2.4加工过程中刀具路径的影响

在薄壁工件的切削加工中，切削轨迹也会对其加工精度造成一定的影响。比如，纵向进给方式对网片的精确性有一定的作用；横向进给方式会对侧墙的加工精度造成一定的影响。由于切削轨迹的不同，其对薄壁件的成形变形的影响范围和方式也不尽相同，这就要求相关人士根据实际的实际状况进行详细的剖析。

3薄壁零件加工变形的控制方案

薄壁零件加工变形问题由来已久，常见的控制方案主要包括利用整体刚度零件、控制进刀、考虑工件结构、增加支撑、热处理环节、调整工艺环节、高速切削、严格加工、优化检测方法、减少工件装夹的影响、充分考虑零件加工方法和切削、合理选择加工基准薄壁零件等，详述如下：

3.1利用整体刚度零件

在处理前，原料本身具有一定的刚性，经过研磨会使其硬度发生改变。由于刚性分布较好，不易产生较大的变形，故在制作时应充分考虑其总体刚性[2]。在工件的制造过程中，我们充分地注意到了刚性的均匀性，并对各工序进行了细致的研究。

3.2控制进刀

入刀的方法对工件的影响也是不一样的，通常来说，纵向进刀会导致工件的折断，而横向进刀会导致工件的内壁发生弯曲。因此，在加工时要对工件的外形等进行全面考虑，再决定入料方法。另外，在刀片的选取上，我们选用了一种更小的切割机，减小了切割力，并对其进行了应力的控制，如在磨削平面时，要选用更大的刀片，以便减小切割时的磨耗。在完成最后一道工序时，要对卡钳进行调整，以便将工件弹性重新拉回。

3.3考虑工件结构

工件本身的形状也是导致其产生形变的一个重要因素，其工艺过程和工艺也各有差异。因此，在生产过程中应对产品的组织进行合理的分析，并关注在加工过程中引起的变形，从而达到改善产品品质的目的。

3.4增加支撑

增加支撑就是利用其他的物件对零件产生变形的因素进行干预，如上文分析到的在生产中进刀的方式不同对零件产生的力也是不同的，支撑件的作用就是给这个影响力提供一个相反的力，产生抵消作用，进而减少变形的出现[3]。支撑材料选用的是石蜡，在加工的过程中有效的减少了变形。还可以采用在壁腔内增加橡胶膜胎的方法，提高零件的刚性。

3.5热处理环节

以上所述的残留应力可引起工件的变形，因此必须对其进行处理。这一过程是在工件经过粗糙的加工后进行的，可以在多个工序中使用。同时，还可以用切削液来冷却，从而减小变形。选用的切削油应选用专用润滑油，否则会造成薄壁件划痕、变形等问题，并会对其工作性能造成一定的不利作用。采用了退火工艺，将工件置于大气中进行降温，消除了残留的应力，有效地避免了工件零件的变形和裂纹。

3.6调整工艺环节

由于各种薄壁件的制造工艺条件存在着一定的差异，所以无法采用一种统一的工序来处理各种材质的零部件。这就造成了生产周期过长，适应市场的能力差。同时，由于很多企业的生产设备陈旧、生产环境差、生产技术不完善、加工技术落后等原因，导致产品质量不能满足市场需求。因此，在生产设备时，必须加强对关键设备的研究，以改善卫生品质、制造准确度、改善运行与控制系统的可靠性。此外为了确保产品的质量和安全，必须尽可能地简化和优化流程，在生产中结合具体的条件来进行加工，将车削，铣等工艺结合到一起，以改善产品的精度。

3.7高速切削

高速切削是近年来被广泛应用到加工制造业中的一种技术，该技术最主要的特点就是高速切削，切削的过程中会将热量消耗，进而减少残余应力的存在，减少加工中的变形。要想进一步优化加工技术，还需要提升技术的发展水平。在加工零件时我们选择使用转速为S=4000r/min，进给速度为F=1000mm/min，径向切深=50%D刀具，轴向切深0.2mm。

3.8严格加工

在制造基准产品时，要对工艺和技术进行严格的规范，在产品的位置上，我们要按照产品的构造来确定安装方法，大批量的产品采用真空吸盘，高品质的产品用软钳进行定位 [4]。采用小批量生产的原则，可以降低切削时的变形，同时也可以降低热能的产生。

3.9优化检测方法

如果在产品制造中和制造后，产品质量检验有问题，那么很有可能导致产品质量不达标，从而对公司的经济发展产生巨大的不利作用。为此，技术工作者必须加强对工艺的检验，制订严密的检验规范和制度，同时还要加强检验工作的能力，确保检验工作的顺利进行。

3.10减少工件装夹的影响

在进行夹具时，应按零件的不同，选用适当的夹持点，再选用适当的夹持力。增加工装与零件的接触面，可以降低产生的形变。汽车部件采用轴向夹持方式，以保证夹持力沿轴向分配，并充分发挥主轴的高刚性，从而减小了夹持的变形。

3.11充分考虑零件加工方法和切削

液体薄壁件的结构比较复杂，对精密工件的加工精度有很大的影响，因此，在对其进行精密的工艺设计时，要综合考量，特别是易产生变形的部位，应采取合理有效的工艺方法 [5]。另外，在加工薄壁件的过程中，切削液是不可或缺的，为了确保加工过程的顺畅进行，相关的工作人员必须要依据加工材料、加工性质、刀具材料等的不同来确定切削液的最佳参数，从而确保加工的准确性。

3.12合理选择加工基准

薄壁零件在加工的过程中，其定位基准面一般选择球形。只要选择的基准面合适，就可以对x、y、z轴进行定位，然后进行加工。由于在加工的过程中，零件的加工工位很多，而一旦发生位移现象就会影响加工的精度，因此还需要对工件进行辅助工艺基准确定。这就要求我们在现场进行薄壁零件加工的时候，选择“2x、2y、4z”的基准法进行定位，这个方法的原理是：在x、y的方向上分别设置两个基准，再在两个基准上设置2个基准块，然后把两个相距较远的基准块作为加工基准面，而2个距离较近的基准面则进行辅助校核，基准块之间的直线度要保持在0.01mm之内。

4对薄壁零件加工技术的展望

我们国家的制造业发展越来越快，产品也越来越好，越来越多的新技术被应用到了我们的产品上。特别是现在的产品行业越来越趋向于轻型和智能化，这就给了薄壁零件更多的选择[6]。为了适应这种要求，必须提高工艺水平。技术工人在工艺上要严格遵循工艺的规定，认真的做好自己的工作，以降低产品的损耗。在此基础上，应加大对加工过程的研究，运用现代化技术来提升产品的品质和生产效益。有关公司加紧研发尖端的机械装备，使零件达到智能批量生产，既能适应市场的需要，又能提高企业的经济效益。因此，在今后的发展中，薄壁板的技术和应用仍有着很大的发展余地。

结语：随着经济的发展，产业的发展对产业的制造提出了新的要求和更高的标准。因此，为了改善其产品的质量，提高经济效益，相关企业必须对其产生的原因和控制措施进行深入的研究。对薄壁工件的成形分析与控制方法研究尚有欠缺，有待于进一步的研究与分析。

参考文献：

[1]陈甜甜，李道靖，张素燕，刘争，杨毅青.面向薄壁零件的黏滞阻尼器设计及试验[J].振动与冲击，2022，41（07）：68-73.

[2]张博林，李毅，姜忠林，姜忠平.一种难加工材料深孔薄壁零件加工方法[J].航空精密制造技术，2022，58（02）：44-47+43.

[3]邱述龙，李国平，李镜悬.薄壁类金属零件数控加工工艺分析[J].世界有色金属，2021（23）：19-21.

[4]陈鹏飞，李祥飞，何显铭，蔡元昊，赵欢，丁汉.基于薄壁零件刚度仿真到真实迁移的力控制研究[J].机械工程学报，2021，57（17）：53-63.

[5]毛向向，王红军.薄壁零件复杂光照情况下的轮廓特征识别[J].电子测量与仪器学报，2021，35（03）：137-143.

[6]张雪薇，于天彪，王宛山.薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析[J].东北大学学报（自然科学版），2015，36（01）：99-103.