加工薄壁零件的主要问题是加工中出现材料变形的现象，如果被加工的薄壁材料产生了塑性变形，将无法对材料进行进一步的加工。本文将对大型飞机薄壁件的防变形工艺予以详细论述。

图1 方料加工外形和钻定位孔示意图

改进前的加工工艺

图2 翻转反面粗加工内型腔示意图

以外形尺寸为2200mm×1650mm×70mm、壁厚度为2-0.1mm的大型薄壁零件为例进行说明。外形特点为“开”字形，具体加工步骤见图1~图4，正反和前端面详细形状见图5~图7。改进前的具体工艺见表1。

改进后的工艺

1 改进后工装夹具防变形措施

图3 零件正面精加工示意图

1.1 措施一

设计正反两面加工的真空夹具，为使真空夹具正反两面与粗加工面的各型腔平面尺寸相吻合且配合准确，在CATIA的加工模块中将仿真后剩余的毛料零件的立体数模存成cgr的格式文件，再用装配模块导入工装设计模块中，进行分析比较，用以检验正反两面真空夹具与零件的配合吻合情况。

图4 零件反面精加工示意图

1.2 措施二

在正面精加工夹具中设计的3个定位孔凸台，定位孔为φ12H7，一个定位孔在“开”字形中间，另两个孔位置在“开”字形的延长部分，这样设计定位孔成等边三角形，三点定位稳固。在反面的真空夹具上设计3个定位孔，为φ20H7。正反两面的定位坐标系都设置在两孔中心连线位置，目的是为了加工时找正定位容易，而且不容易产生偏置的定位差异，零件出现变形情况，调整定位方便，同时也调整零件在φ12和φ20定位孔之间的微量变形。

1.3 措施三

在夹具与零件外形接触部分设计深10mm、宽30mm的沟槽，以利于在采用随型摆加工零件外形时，刀具能伸向零件的底部，彻底达到切干净曲面外型面尺寸的加工要求。经过试验，工装基准平面度要达到0.02mm的精度要求，由于零件超大，通气孔需设计成φ14的孔。密封槽设计成深5.5mm、宽6mm的半圆形槽体，且要达到密封要求。

2 切削工艺参数的选用

高速切削选用HSK 系列热缩式刀柄，刀柄安装好后要做动平衡测试。选用涂层硬质合金刀具的同时，为避免刀具悬伸过长产生振动, 尽可能选择悬伸短的刀具。

   

     铝合金材料的薄壁型机加框在SIEMENS系统中的加工工艺参数见表2。

3 防变形加工工艺流程

图10 正面精加工示意图

工艺安排可以把下料、粗加工、半精加工、精加工作为一个整体来考虑，设计一个合理的防变形加工工艺方案，做到整体工艺优化。程编策略采用粗加工和下料一起考虑去除恒定体积，在反面加工时切去外形。半精加工和精加工采用顺铣方式恒定切除厚度，然后用仿真加工软件进行理论编程的检测和优化，优化刀具的悬长，优化切宽和切深、主轴转速和进给速度的实际加工参数，从而提高加工效率，避免缺陷加工，这样可以使程序更加完美和正确，使加工过程完全处于受控状态，达到安全、高效和高质量成批生产的标准。表3是具体的防变形加工工艺。

表3 具体的防变形加工工艺

结束语

图11 反面精加工示意图

大型薄壁零件防变形加工工艺主要从整体材料加工出成品，有合理的防变形工装夹具参数、防变形工艺安排和程序编制策略。其目的是减少薄壁结构件变形量，提高加工质量。其中防变形两套夹具三孔调试方法，用找正效验程序来快速确定零件在工装上的正确位置，去除零件在加工中产生的变形量的方法，在仿真优化加工程序下，经过实施验证，防变形工艺合理，操作简便，能够满足产品质量要求。此工艺适合批量生产。

作者：王家颖