薄壁件具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于航空航天、汽車行業(yè)。但由于大連機(jī)械零部件加工其剛性差、強(qiáng)度弱，結(jié)構(gòu)受力形式復(fù)雜，難以按照經(jīng)典理論進(jìn)行受力分析，制造過(guò)程中極易發(fā)生變形、失穩(wěn)和振動(dòng)等問(wèn)題，制造難度較大，是國(guó)際上公認(rèn)的復(fù)雜制造工藝問(wèn)題。

西方國(guó)家非常重視對(duì)薄壁件制造的研究，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)，在航空、軍工、汽車與機(jī)械等行業(yè)體現(xiàn)出了很高的水平。為此，美英等國(guó)家對(duì)外進(jìn)行技術(shù)封鎖，也從側(cè)面應(yīng)證了薄壁件制造的高難度和高技術(shù)性。

影響零件變形的因素是多方面的，包括設(shè)備剛度與精度、毛坯余量、裝夾與支撐方式、切削參數(shù)與走刀路徑、零件內(nèi)部殘余應(yīng)力等。其中對(duì)加工變形影響最主要的因素有材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力、加工過(guò)程的切削力、工裝夾具的裝夾力。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，至少有20%的加工誤差是由裝夾及定位造成的。除此之外，影響加工變形的最主要因素是毛坯殘余應(yīng)力和切削過(guò)程中的殘余應(yīng)力，約占變形的70%~80%。由于薄壁結(jié)構(gòu)件在加工過(guò)程中材料去除量高，甚至能達(dá)到90%。

因此本文著重要討論的，就是如何應(yīng)對(duì)殘余應(yīng)力引起的加工過(guò)程中薄壁件變形。

殘余應(yīng)力在薄壁件制造過(guò)程中的產(chǎn)生

殘余應(yīng)力是指在沒(méi)有任何工作載荷作用的情況下，存在于構(gòu)件內(nèi)部且在整個(gè)構(gòu)件內(nèi)保持平衡的應(yīng)力。在生產(chǎn)、處理和加工材料的過(guò)程中，由于材料的局部區(qū)域產(chǎn)生了不均勻的變形或相變，必然導(dǎo)致工件內(nèi)部殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

加工前，工件內(nèi)的殘余應(yīng)力處于自平衡狀態(tài)。隨著整體結(jié)構(gòu)件加工過(guò)程的進(jìn)行，毛坯材料被逐漸切除，工件的剛度也隨之不斷減小，加上切削力和切削熱的作用，使得整體結(jié)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。原始的自平衡條件被破壞，工件只有通過(guò)變形達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

此外，加工路徑的不同也會(huì)影響到整體結(jié)構(gòu)件內(nèi)原有殘余應(yīng)力的釋放順序，造成整體結(jié)構(gòu)件的不同剛度特點(diǎn)發(fā)生變化，導(dǎo)致零件發(fā)生不同程度的變形。而在加工完畢后，零件的變形過(guò)程仍未結(jié)束，影響工件精度的穩(wěn)定性，使已加工好的零件產(chǎn)生圓度誤差。