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长薄壁铝管零件的加工方法

【摘要】铝制长筒零件由于壁薄、刚性差，工件尺寸及形状不易控制，在

切削时容易产生振动和变形，直接影响工件的尺寸精度，形状精度和表面粗糙度。

针对这些问题，设计专用工装夹具定位装夹以及在切削加工时合理选用防止和减

少工件变形的方法，如：加工时分粗、精车，保持刀口锋利，同时加注切削液，

降低切削温度；增加装夹接触面，应用内胀紧夹具减少振动产生等。

【关键词】薄壁件；防变形；夹具

0.前言

长薄壁件是产生易变形较难加工的零件，在加工过程中为了保证零件尺寸与

形状精度，需采取相应的手段，保证零件加工满足图纸技术要求。

对于长薄壁件来讲刚性更差，更易产生变形，而有色金属相对黑色金属硬度

和强度较低，装夹过程中易出现表面痕迹与形状变化，加工性能较差，尺寸不易

控制。

1.零件分析（见图1）

该零件一段外圆?107，宽30，其余外圆?105，内孔?102为毛坯面，两端孔

径为?102.2，宽度分别为25、35，总长875，两端内孔同轴度公差为0.05mm，

零件壁厚最厚处2.5mm，最薄处1.5mm，公差范围在IT10级以内。

δ=D外-D内

δmax=2.5δmin=1.5

2.加工工艺

（1）坯料的选择。

坯料在制造过程中会产生弯曲、扭曲变形，圆度也会产生较大的误差。

在加工前对坯料用?101.5，长500的量棒进行检查，量棒不顺利通过的坯料

均不能满足加工要求。

（2）将坯料装在夹具上，旋紧螺母后装夹在车床上进行粗加工，外圆各尺

寸段留余量1mm进行定型处理。

（3）重新装夹后，按照已确定的切削用量进行各尺寸的加工，为保证零件

的加工精度，在切削过程中需对零件与刀具进行冷却。

3.夹具设计

3.1装夹的选择

由于该零件坯料壁厚为4mm，坯料长度880mm，给零件的装夹带来不便，

为保证零件在加工时达到技术要求，需采用合理的装夹方式。

a、采用三爪一夹一顶的方式，由于工件较长且中间是空心的，零件刚性差，

在车削过程中，由于热量的产生会引起零件伸长发生弯曲变形。

b、采用双锥面弹性套产生的原因与a相同。

c、采用专用车削夹具可避免上述问题的产生。

根据以上分析，选择专用车削夹具来保证零件的加工。

3.2定位确定

以工件?102内孔定位，保证零件壁厚基本一致，未保证橡胶圈在铝管875mm

的有效长度内均匀撑起内孔，按照最佳比配数选取为5档。

3.3工作原理

采用橡胶圈变形的特点，在心轴上设置多个压紧套、套筒等，在螺纹作用下

使橡胶圈变粗，撑紧工件内壁限制工件的转动。

3.4装夹方式

零件固定在夹具上，两端顶尖装夹，哈夫夹头传递运动。

3.5夹具结构形式（见图2）

a、心轴采用无缝钢管制作，减轻夹具的重量，两端锥角保持同轴，心轴外

圆与锥角同轴，外圆表面粗糙度尽可能光滑，保证摩擦力尽可能的小，使配合件

能灵活的移动，保证橡胶圈的工作状态正常。

b、压紧圈（包括端部压紧圈）内孔尺寸公差控制在0～0.021mm之间，保

证与心轴有0.01mm～0.042mm的间隙，压紧圈分别套在橡胶圈二侧，受力后橡

胶圈往直径方向变形。

c、其余各件通过方螺母的位移，将力分别传递到压紧圈上，使五个橡胶圈

同时变形，达到撑紧的作用。

d、夹具组装完毕后，轻夹紧，双顶尖装夹车出橡胶圈外圆至，保证外圆尺

寸一致并与转动中心同轴。

3.6工艺要求

除橡胶圈采用耐油、耐酸橡胶板外，心轴、方螺母、垫圈、压紧套均经调质

热处理后表面发黑处理。

4.切削方法

为保证零件达到图纸规定的技术要求。合理选择切削用量最为重要。

被切削零件为硬铝合金，材质较软属易切削的材料，选用高速钢为刀具材料，

分为粗、精车完成切削，同时加注切削液。

5.结论

通过车削工装夹具的使用，合理切削用量。在该零件的车削过程中，增加冷

却液去除切削热量后，零件尺寸稳定，形状变形在公差范围内，该工装的设计与

工艺参数选择合理。为加工长薄壁铝管取得了实践经验同时也取得了良好的经济

效益。

【参考文献】

[1]车工操作技术与窍门.机械工业出版社.

[2]龚定安，蔡建国编著.机床夹具设计原理.西安：陕西科学技术出版社，198