摘 要：薄小零件对数控铣削加工提出了新的要求，由于零件尺寸、刚度等方面的差异，使得薄小零件加工难度极大。因此，本文就薄小零件结构与加工工艺入手，分析薄小零件加工的优化策略，以供参考。 

　　关键词：薄小零件；加工；铣削；优化 

　　随着技术的发展，尤其是电子信息技术的发展，对零件的加工要求提出了更高的要求，强调小巧、精密、轻薄、耐用等等。薄小零件加工要求的精度往往很高，这属于精密机械加工中的一种，但由于各种因素的影响，薄小零件加工的难度很大。因此，研究薄小零件加工与优化是一个值得研究的课题。 

　　1 薄小零件结构与加工工艺 

　　（1）零件结构。这给零件的加工带来巨大的困难。先从图片来看，薄小零件的结构特点。如图所示，该零件为某精密仪器的底板框，材料是铝合金（LY12）。从图上可以看出，该零件的技术参数是厚度4mm，外边长宽分别是20±0.02mm与15±0.02mm，内边长宽分别是160+0.03mm与120+0.03mm，20*15的对称中心处有φ90+0.03mm的圆心，圆心中心点与外短边的长度是10mm误差范围±0.02mm，长短边的垂直度误差不能超过1微米。对方孔对称的要求很高。铝合金材料具有很好的机械加工性能，但该零件属于薄小零件，要求精度高，面积小，刚性差，加工难度大，在加工过程中极易产生形变。由此可以看出，薄小零件的整体结构十分小巧，要求精度属于微米级别，属于精密加工的范畴，而且加工难度很大。要加工出合格的薄小零件，解决铣削夹紧问题是关键，单个零件夹装固然能够很好地保证精度，但效率不高。多个零件组合加工，需要真空吸盘辅助夹装，这不仅可以解决铣削夹紧的问题，还能够提高加工效率。 

　　（2）加工特点。薄小零件加工中的原理是利用铣削加工时提高铣削的速度，从而减小切削力与切削变形。也就是在现有条件下的数控加工中心，把铣削的速度提高，通过合理组合细小速度与进给量，从而达到减小切削力与切削形变。由于薄小零件要求的精度高、刚性差，在零件夹装时用以产生形变，因此给薄小零件加工带来了巨大的困难。究其原因主要是铣削时产生的切削拉力以及薄板的弹性退让，使得切削面极易产生振动，难以保证零件精度，零件表面也会因此而变得粗糙。实践表明，厚度小于6mm的面积较大的薄板极其容易产生形变。因此在进行不同材料的薄小零件加工时，需要采用不同的工艺方法，解决夹紧问题。比如铁材质薄小零件，可以通过加工中心的CNC专用磁台设备，进行夹装，这种设备可以将2mm以上的薄板进行强力吸持，从而保证铣削加工的顺利进行。又比如，硬铝、黄铜等有色金属材料的加工，合理使用真空夹具进行辅助是行之有效的加工方式。真空夹具可使薄板中间与夹具平板紧贴，从而避免材料在铣削中产生形变，保证了加工精度。 

　　（3）工艺分析。上文提到，加工的薄小零件要保证质量，首要解决的问题是夹紧问题，而真空夹具辅助是行之有效的方式，在此对真空夹具进行分析。这种设备的工作原理是利用真空泵在密封板、密封条的密封作用下，将夹具的紧闭空腔中的空气抽离形成真空，利用大气压压紧加工零件。不过通过大气压强产生的夹紧力比较小，但分布十分均衡，瑕不掩瑜，十分适用于非导磁性或刚性较差的材料的加工。采用这种工艺的关键点就在于真空泵运作，将密封空腔的真空度提高到一定的程度时产生的夹紧力。这个力的大小，可以用公式今夕计算，可假设夹紧力是W，能够吸附的材料面积是S，P1是大气压强，密封空腔内剩余的压强为P2，根据物理学原理可以得出计算公式：W=S（P1-P2）。这种辅助加工的方法能够有效地解决薄小零件加工变形的问题，更能使多个零件进行组合加工，提高加工效率。 

　　2 优化策略 

　　（1）数控铣削3D模型以及定位孔。从上文的分析中，图1所示零件需要进行双面加工，因此为了保证数控加工时零件的精度，需要先进行3D模型的制作并设计定位孔，保证2次加工时相对位置正确。一方面，在模型制作时要严格按照图纸设计的尺寸精度在Master CAM中进行铣削效果的建立。另一方面，由于零件采用铝合金制作，故选用真空吸附辅助夹具进行加工。在薄板材料上进行定位孔的制作，定位孔规格与位置符合真空夹具的定位销。 

　　（2）真空吸附辅助加工。上文提到，真空夹具吸附的夹紧力较小，因此，在真空夹具运作吸附住薄板后，为了防止加工中出现形变需要在薄板的四周边缘处用压板压紧，使夹紧力满足加工要求。 

　　（3）分层粗加工与精细加工。在夹紧力满足要求后，先进行方孔面的加工，在一块薄板上制作出合理数量的零件粗模组合，然后进行另一面圆孔的加工，这时要注意必须清理真空夹具。在这些步骤中需要注意刀具的走向、速度以及刀具的状态。当完成这些步骤后，薄板上就有合理数量的零件组合，这个时候再通过厚度0.15mm的通槽将工件分开，然后精细打磨去除毛刺，就能获得一组零件，既控制了精度又加强了效率。 

　　3 结束语 

　　针对薄小零件的加工，结合数控加工中心的特点，以图纸为前提，在加强加工效率的基础上，控制零件加工精度，是薄小零件加工中的关键。文中的某精密仪器底板框，相对来说加工难度还是不大的，只需注意设计图纸的审阅，选择合适加工工艺，采用适当方法解决夹紧问题，在加工中控制零件的精度就能加工出合格的零件。但有些结构复杂的薄小零件需要注意的问题就比较多了。因此，在薄小零件的加工与优化中，需要注重图纸、材料、工艺等方面的内容，方能保证生产的零件质量合格。 

　　参考文献： 

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