1 引言

　　生產中遇到許多易變形彈性薄片零件，如常見的墊圈、摩擦片、碟性彈簧，薄板、飛片等，它們剛性差、散熱困難、裝夾時易引起裝夾變形，加工時會出現翹曲，嚴重影響零件的加工精度。對這類零件的熱處理技術及其加工時的精密裝夾技術進行研究，即減少工件的熱處理變形及裝夾變形，減少變形工件對零件最終精度的影響，從而保證彈性薄片類零件的加工精度具有至關重要的意義。

　　在生產中，對大部分易變形彈性薄片零件在位檢測時，發現其加工精度完全能滿足設計要求，但取下后發現其尺寸及形位公差發生了很大的變化，有的甚至大大超出設計許可范圍。其原因是：易變形彈性薄片零件的剛度較弱，再加上工件基準面精度不高，平面度較差，工件因被吸住受大氣壓力或被壓住受壓緊力等裝夾力的作用而導致工件發生變形，在變形狀態下加工，盡管在位檢測發現工件的尺寸和形位公差均滿足設計要求，但取下來后工件變形恢復，其尺寸及形位公差發生了很大的變化，以至于超出設計要求范圍。

　　在位檢測另外一部分易變形彈性薄片零件時，發現工件的尺寸和形位公差與機床正常加工精度相去甚遠，這是由于切削工件時切削力使工件發生了變形，切削刃離開后，變形部分恢復所致。

　　因此，提高零件精加工前的精度以及減少零件裝夾變形和減小切削力是提高易變形彈性薄片零件加工精度的重要措施。

　　2 提高彈性薄片零件加工精度的技術途徑

　　2.1 減少熱處理變形，提高工件精加工前的尺寸位置精度

　　對于力學性能要求較高的工件，一般都需要進行熱處理，以提高工件的綜合力學性能。但由于淬火時奧氏體轉變為馬氏體時體積要膨脹，產生很大的組織應力，再加上快冷引起的熱應力形成很大的內應力，致使工件淬火時產生變形，甚至開裂。對于易變形彈性薄片零件來說，由于剛度較弱，其變形更大。而要提高零件加工精度，則必須減少熱處理變形。

　　設計零件時應與工藝密切結合，注意工藝條件的限制，盡可能從零件結構上減少熱處理變形。

　　設計零件時選擇材料應盡可能選用含碳量高或含合金元素高的鋼，因為一般含碳量越高、含合金元素越高的鋼，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度越低，淬火后殘余奧氏體越多，淬火時組織應力越小，因而變形也越小。且合金鋼的淬透性好，一般采用油淬，工件在油中冷卻，冷卻速度較慢，熱應力相對較小，故變形開裂傾向小。

　　設計工件時，如果沒有其它影響，應盡可能增加端面凸緣，以增加零件的剛度。

　　工件淬火后必須立即回火，即將淬火后的零件再加熱到低于奧氏體轉變的臨界溫度，經保溫一段時間后，冷卻到室溫。設計校型工裝，將剛淬火的工件放入校型工裝內固定校型，再放入爐中與工件一起回火并定型，這樣可以很好地糾正工件淬火后的變形。經實驗證實，外徑為Ø350mm，厚度為3mm的彈性型面零件在熱處理時采用校型工裝，其變形量為0.20mm，如不采用校型工裝，變形量將大于1mm。

　　2.2 裝夾方式的選擇

　　零件精加工時，應著重考慮裝夾方式，盡量使零件在待加工狀態時與其自由狀態基本一致，即應避免或減少裝夾變形，盡可能不采用吸住或夾、頂、壓等裝夾形式。

　　采用彈性夾緊機構，使零件在自由狀態下實現定位與夾緊。在工件與工裝定位面之間墊一層厚度均勻的0.5mm的橡膠，當工件受夾緊力作用時，首先是橡膠被壓縮，工件彈性變形小，從而可以加工出精度較高的形面，松開后變形較小。這種方法適合于精度要求較高的基準面加工。

　　工件用三點定位并夾緊，當工件受夾緊力作用時，由于工件的面并未受力，所以不會產生裝夾變形，工件加工取下后變形也較小。支撐塊與工件之間如有空隙，應填滿，必要時可墊橡膠。在生產實際中，如果工件尺寸大、壁薄，三點定位時工件受切削力作用有變形，則可增加輔助支撐予以解決。

　　將工件在自由狀態下用膠粘劑粘在定位盤上，由于膠粘劑在未固化前有流動性，它可以填平工件與定位盤之間的間隙，當膠粘劑固化后，工件與定位盤粘接在一起，成為一個整體，這樣不但對工件起到了定位作用，而且大大增強了工件的剛性。

　　對于彈性薄片零件，不能選用與加工面相對的面作為粘接面，因大部分膠粘劑在固化時體積要收縮，收縮不均會引起工件變形。因此對于彈性薄片零件，選粘接面應選用工件外圓或內孔。

　　選膠粘劑時宜選用粘附力強、固化時間快、去膠容易的膠種。氰基丙烯酸酯膠是一種固化時間快(只須3～5分鐘即可加工)、去膠較容易(放于熱水中或丙酮中浸泡即可)、粘附力強的膠種。采用這種膠作加工試驗，結果令人滿意，只是去膠時采用丙酮浸泡時間較長，影響加工效率。

　　粘接定位法所用粘膠劑應盡可能少，所以粘接工裝一定要設計限位止口，使膠粘劑的定位負擔減少。同時，考慮到去膠時丙酮浸泡時間較長，可在工裝上膠粘劑的相對位置設計幾個孔，通過該孔用機械敲打振動的方法將工件取下。經實驗證實，只要方法正確，用機械敲打振動取工件幾乎不會引起工件變形，只是在取工件前須用丙酮將暴露在外的膠粘劑清除。

　　采用粘接定位法作加工試驗，工件為Ø350×3彈性薄片，材料是60Si2MnA，其定位，加工后兩面的平面度可達到0.02～0.03mm，平行度可達0.03～0.05mm。而如果采用大平面粘接定位，則加工后的平面度將大于0.20mm。

　　2.3 刀具選擇

　　減少直接作用于工件上的外力，是減少工件變形，提高加工精度的有效措施。增加刀具的主偏角和副偏角，可以減少切削力對工件表面法向方向的作用，從而可以有效地減少工件的變形。

　　實驗表明，刀刃鋒銳度不同，切削力有明顯差別。切削深度較小時，差別更明顯。當切削深度小到一定值時，單位切削力急劇增加。這是因為超精密切削時，切削深度和進給量都很小，刃口半徑r的不同將明顯影響變形。r值增大將使切削變形明顯加大。在切削深度很小時，刃口半徑造成的切削變形占總變形的很大比例，r值微小變化將使切削變形產生很大的變化。所以在切削深度很小的精切時，更應采用r值較小的切削刀具。

　　3 結語

　　彈性薄片零件加工精度難以保證的原因主要是工件熱處理后變形大，加工時工件在裝夾力的作用下產生變形，加工后工件變形恢復造成其尺寸及形位公差發生了很大的變化所致。切削力的直接作用也是工件變形的重要原因。要提高加工精度，其技術途徑是減少工件的熱處理變形，對工件進行精加工時要盡量在自由狀態下固定并夾緊工件以減少裝夾變形，并盡量選用鋒利的刀具。