一种铝合金薄壁件的车削加工方法

石 伟 路龙龙

（西安电子工程研究所 陕西 西安 710100）

1 薄壁类零件加工特点

因为薄壁零件具有重量轻，用料少，结构紧凑，所以在各个行业中受到了越来越广泛的应用，而薄壁零件因其壁薄必然导致强度弱，刚性差，装夹基准面小，容易变形等问题，不易保证加工质量，因而薄壁零件的加工成了行业内棘手的事情。

薄壁零件按其形状大致可以分为：壳体类薄壁零件和轴类薄壁零件。壳体类薄壁零件通常采用铣削或冷挤压冲加工方法，而轴类薄壁零件通常采用车削加工。下面用实例分析铝合金轴类薄壁零件的具体加工方法和注意事项。

1.1 影响薄壁零件加工精度的因素

由分析轴类薄壁零件得出此类零件加工最大瓶颈是壁薄容易变形，而影响变形的因素有很多，主要有以下几个方面：

1）易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；

2）易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；

3）易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

1.2 复杂薄壁类零件的难点分析

薄壁类零件自身结构刚性差，在切削过程中易产生振动和变形，承受切削力和夹紧力能力差，容易引起热变形，在编制加工这类结构零件的程序时要注意：

1）增加切削工序以逐步修正由于材料去除所引起的工件变形。对于结构刚性较好的轴类零件，由于因去除多余材料而产生变形的问题不严重，一般只安排粗车和精车两道工序。但对于薄壁类零件至少要安排粗车→半精车→精车甚至要更多的工序。在半精车工序中修正因粗车引起的工件变形，如果还不能消除工件变形，要根据具体变形情况适当再增加切削工序。

2）薄壁类零件应按粗、精加工工序。薄壁件通常需要加工工件的内、外表面，内表面的粗加工和精加工都会导致工件变形，所以应按粗精加工分序。内外表面粗加工后，再内外表面精加工，依次类推，均匀地去除工件表面多余部分，这样有利于消除切削变形。这种方法虽然增加走刀路线，降低了加工效率，但提高了加工精度。

3）加工薄壁结构件的工序安排。薄壁类零件的加工要经过内外表面的粗加工、半精加工、精加工等多道工序，工序间的顺序安排对工件变形量的影响较大，一般应作如下考虑：一是粗加工时优先考虑去除余量较大的部位。因为余量去除大，工件的变形量就大，两者成正比。如果工件外圆和内孔需切除的余量相同，则首先进行内孔粗加工，因为先去除外表面余量时工件刚性降低较大，而在内孔加工时，排屑较困难，使切削热和切削力增加，两方面的因素会使工件变形扩大。二是精加工时优先加工精度等级低的表面（虽然精加工切削余量小，但也会引起被切削工件微小变形），然后再加工精度等级高的表面（精加工可以再次修正被切削工件的微小变形量）。三是保证刀具锋利，加注切削液。四是增加装卡接触面积。增加接触面积可使夹紧力均布在工件上，使工件不易变形。通常采用开缝套筒和特殊软卡爪。五是根据给定零件的图样，结合加工工艺，变径向装卡为轴向装夹，采用专用的夹具。本零件采用的是专用的夹具。

2 某薄壁件加工实例

某零件（如图所示），材料为1060，属薄壁件，长度较长，对孔和外圆的同轴度要求较高，要求材料完全退火，需满足零件的特殊使用要求，对尺寸公差和形位公差都有较高的要求。使用普通车床对零件进行了试加工，尺寸公差和形位公差均很难保证，经过分析，1060为工业纯铝，难切削，易变形，热处理不可强化，经过退火后，材料硬度降低，可加工性更差，需要采用工装保证装夹。

经过多次实验，总结加工步骤如下：

2.1 粗车

1）夹持夹头，粗车外圆 φ54（φ 和内孔 φ42（φ

2）平端面，保证总长 L=285mm(L=283mm)。

2.2 热处理

完全退火，390～420℃,2～3h.

2.3 半精车

1）夹持外圆φ54，镗孔φ，保证孔的尺寸公差及形位公差，并保证一个端面与孔垂直。

2）夹持外圆φ54，车另外一端面，保证总长度：L=283。

3）车芯轴 φ，上芯轴，并固定零件（尾座装夹），保证同轴，半精车 φ52.4（φ），两端尺寸=33.5(=31.5)，装夹时，以与孔垂直加工的端面靠近夹持端。

4）用切刀加工外圆，分四平均段加工，留余量：φ50.4（φ如图所示，分段加工是为了保证加工应力分布均匀，减少变形。

5）车螺纹 M52X1.5(两端)。

2.4 精车

1）采用轴向连接件装夹，车芯轴φmm，用螺钉固定零件（以垂直面装夹）。保证同轴度，垂直度（如图所示）。

2）精车外圆 φ（两端），保证两端长度。

注意：在精车时，要求转速低，进给量小，切削液供应充足。

2.5 检验

经三坐标测量机检验，达到图纸要求，满足尺寸公差和形位公差。

加工应注意重点：

1）由于材料是纯铝，又完全退火，特别软，极易变形，所以装夹时要注意方法与力度，尽可能消除设备的因素。

2）尽量保证孔的尺寸公差小，使和芯轴配合紧密，同时尽可能保证两端面与孔轴线垂直度在0.01mm之内。

3）要分清加工的主次和受力大小。尽量消除变形因素。4）要掌握热处理方法，减少变形。

3 总结

目前，薄壁件加工一直是车削加工的难点，针对这种薄壁件的加工方法不一定是最佳方案，通过不断的学习和实践总结，希望在薄壁件加工方面积累更多的经验，更好的为加工服务。

［1］赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].3版.上海科学技术出版社，1990，3.