薄壁锻件加工变形控制研究

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薄壁锻件是机械、机电装备中很常见的一类零件，零件壁薄、刚性差，加工时易夹伤、易变形，尺寸精度、形位公差精度及表面质量难于保证。 薄壁锻件加工变形控制研究.pdf (1.04 MB, 下载次数: 0)

2025-8-1 07:45 上传

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薄壁锻件刚性差，切削时的切削力、夹紧力、热应力易导致 “让刀”“翘曲”“变形回弹”，需从 “装夹、切削参数、路径规划” 三方面优化：
1. 装夹方案：“柔性夹紧 + 辅助支撑”
核心原则是 “均匀受力、减少约束”，避免局部夹紧力过大导致塑性变形：
柔性夹紧：采用 “真空吸盘”（适用于平面类薄壁件）、“弹性卡爪”（适用于筒类薄壁件）或 “聚氨酯支撑块”，增大接触面积（接触面积≥夹紧区域的 80%），降低单位面积夹紧力（一般≤5MPa）。
辅助支撑：对长径比＞5 的筒类件、壁厚＜3mm 的平板件，需增加 “可调节机械支撑”（如液压顶针、气动支撑）或 “可溶性支撑”（如低温蜡、水溶性树脂），支撑位置避开切削区域，防止振动与变形。
示例：加工铝合金薄壁端盖（壁厚 2mm，直径 300mm）时，采用 “真空吸盘 + 3 点气动辅助支撑”，夹紧力控制在 3-4MPa，变形量可控制在 0.1mm 以内。
2. 切削参数：“低力、低温、高速”
通过优化参数减少切削力与切削热，降低应力诱导变形：
刀具选择：优先使用 “超细晶粒硬质合金刀具”（如 WC-Co 合金，硬度 HRA92 以上）或 “金刚石刀具”（适用于有色金属），刀具前角取 15°-20°，后角取 8°-12°，减少切削阻力；刃口需进行 “钝化处理”（刃口半径 0.05-0.1mm），避免崩刃导致的切削力波动。
3. 切削路径：“对称、渐进、逆变形”
通过路径规划引导应力均匀释放，避免局部应力集中：
对称加工：对对称结构件（如圆盘、圆筒），采用 “对称切削路径”（如从中心向四周、从两端向中间），使两侧应力同步释放，减少翘曲；例如加工薄壁圆筒时，采用 “分层环切 + 对称进刀”，每层切削后沿圆周均匀退刀。
渐进式去余量：避免 “一次性切除大余量”，采用 “多次走刀、逐步减薄” 模式，例如壁厚从 10mm 加工至 2mm 时，分 5-6 次走刀，每次去除 1.5-2mm 余量，每 2 次走刀后暂停 10-15min，让应力自然释放。
逆变形补偿：根据前期加工变形规律（如薄壁平板加工后易 “中间上凸”），在编程时预设 “反向变形量”（如在毛坯上预制 0.1-0.2mm 的下凹量），抵消后续变形回弹。