鋁制薄壁圓筒零件切槽工藝設計

何彩穎

(四川信息職業技術學院機電工程系，四川廣元 628017)

薄壁零件主要是指零件的壁厚≤2 mm的零件，薄壁零件由于其剛性好、比強度高、相對質量較輕、節約材料等優點，使得薄壁零件在社會中的運用越來越廣泛。

在薄壁零件上切槽或鉆孔是在機械加工過程中經常碰到的問題，由于薄壁零件外廓尺寸相對截面尺寸較大，在加工過程中，隨著零件剛性的降低，容易發生切削振動，嚴重影響零件的加工品質;同時薄壁零件不僅要具有較高的加工尺寸精度，而且對于槽口、結合孔、緣條內套結合面以及接頭等有裝配要求的表面還要求有比較高的位置精度。如圖1所示為一切槽的薄壁圓筒零件圖，材料為鋁合金，屬于典型的薄壁零件，以該零件為例，探討薄壁零件切槽的加工工藝。

圖1 切槽的薄壁圓筒零件

1 零件的結構及工藝分析

該薄壁零件的外形比較的簡單，徑向及軸向尺寸都相對比較大，孔壁厚較小，屬于典型的薄壁套筒類零件，該零件的材料為2A12(舊標號為LY12)，屬于硬鋁合金;切槽的尺寸公差要求較高，公差要求為0.03 mm，且要求U型槽的兩側面對D156孔軸線的對稱度公差為0.02 mm，表面粗糙度要求較高，公差要求為1.6 μm。

2 加工技術難點分析

從該零件的結構特點可知，其加工具有以下難點:零件壁厚較薄，僅有2 mm，裝夾方法不合適容易產生變形，同時其尺寸及形位公差要求較高，精度不容易保證。鋁合金具有質量輕、塑性好、耐腐蝕、價格低、潤滑性能好及切削性能良好等優點，但正由于2A12具有塑性大的特點，加工過程中容易出現粘結的現象，會嚴重影響工件表面粗糙度或在刀具上形成一條“粘結”的積屑瘤，積屑瘤會產生較大的阻力，因而就需要更高的切削力，從而形成了糟糕的切削痕跡甚至將零件拉裂;同時由于材料本身的缺口敏感性較強，容易在加工過程中產生較大的變形。

3 原加工工藝設計存在的問題

在立式銑床采用三爪卡盤將工件水平裝夾的方式切制U型槽，雖然零件軸向尺寸較大，但是由于壁厚比較薄，裝夾時容易發生工件變形，使得零件的尺寸公差及形位公差得不到保證，再就是鋁合金2A12塑性較大，容易出現粘結的現象，U型槽的表面品質不易保證。

因此，在實際加工過程中，必須對舊的加工工藝進行改進，設計出更為合理的切槽工藝，使零件的精度及加工品質得到保證。

4 改進的加工工藝設計

在認真查閱大量相關技術資料，并認真分析零件的結構特點和尺寸要求后，經過多次實踐探索，最后確定了如下切槽的方案:為了防止三爪卡盤裝夾零件而導致的較大變形，采用心軸、壓板加墊圈螺母的專用夾具將工件豎直裝夾，機床選用臥式數控銑床，準確對刀后就可進行工件的切槽工作。

改進后的工件裝夾方案如圖2所示:

圖2 薄壁鋁筒切槽工裝圖

這樣的裝夾方式，雖然需要專門做一個心軸，但是卻使工件的定位和裝夾都變的簡單，同時使工件在加工過程中的尺寸及形位公差得到了保證，控制了工件因為三爪卡盤裝夾造成的變形，提高了加工效率并更好的保證了零件的加工品質，同時也使工件的拆卸過程變得更為簡單。

再就是在加工的過程中還要注意鋁合金LY12的粘刀現象，要合理的選用切削液。加工鋁合金類塑性材料時應采用高效乳化切削液冷卻潤滑，有利于降低切削力和切削溫度，并可防止切屑粘結在刀具上不能分離而使刀具提前報廢。同時加工經驗也表明，在切削鋁合金材料時，切削液對降低表面粗糙度和提高表面品質有著很好的輔助作用。在實際加工該零件時，使用了乳化切削液效果較好。

5 結語

采用了新的切槽加工工藝及合理使用切削液后，零件上U型槽加工完成后經檢驗完全滿足圖樣要求，尺寸、形位公差及表面粗糙度都得到了有效的保證，取得令人滿意的效果。新的加工工藝不僅保證了加工品質，而且簡化了加工過程，提高了加工效率。

［1］戴陸武，機床夾具設計［M］，西安:西北工業出版社，1990.

［2］常永珍，鋁合金薄壁零件的機械加工工藝探討［J］.山西焦煤科技，2004(11):32-34.

［3］溫秉權，金屬材料手冊［M］.北京:電子工業出版社，2009.

［4］魯淑葉，薄壁齒輪車削的創新加工工藝設計［J］.機械，2011，38(12).