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光电产品中轴套类零件大多属于薄壁件，结构简单，精度要求高，一般尺寸精度：IT5~IT9，几何精度：0.01~0.015mm，在产品中起到轴及轴承定位、旋转的作用，并承受轴、轴承的径向力和轴向力。其加工质量直接影响产品的性能和寿命。光电产品中大都有轴套类零件，由于加工变形严重，因此严重影响了尺寸精度、几何精度和表面完整性。要解决轴套类零件变形问题，必须分析其变形原因，采取有效的工艺措施，才能保证零件精度。某型号产品中轴套类零件较多，零件精度要求也较高，如短空心轴（见图2-1）和解算器座（见图2-2），其尺寸精度都在IT5~IT7，同轴度为 ϕ 0.008~ ϕ 0.015mm，垂直度为0.01~0.015mm。零件具有精度高、刚度差、易变形的特点。
图2-1 短空心轴
（一）加工过程中存在的问题
短空心轴零件加工，工艺采用粗加工、精加工分开，中间安排去应力处理，精加工后，在车床上进行检测，用杠杆表和千分表分别检测零件的孔径尺寸、外径尺寸及圆度，精度均符合图样要求，但零件从机床卸下后再检测，孔变形量达0.1～0.2mm，孔径尺寸、外径尺寸及圆度超差严重，影响产品装配。
图2-2 解算器座
解算器座零件配合装配面精度要求高，工艺采用了在高精度车削中心上一次装夹完成其外圆、内孔和各台阶等要素的加工，以保证其同轴度、垂直度、圆度等几何精度的要求。零件加工后采用三坐标检测，孔的变形量达0.05～0.15mm。采取粗加工、精加工分开，中间安排时效处理，零件仍存在严重变形，尺寸和几何精度严重超差。
这两种比较典型的轴套类零件，材料均为2A12-T4铝棒，精加工时不能磨削加工，工艺难点是加工过程中零件出现变形，严重影响到尺寸及几何精度。
（二）变形原因分析及工艺措施
1.短空心轴加工过程中变形的原因
1）零件刚度差，车削加工后，因切削产生的较大应力重新分布而导致零件变形。
2）定位基准面平面度超差，夹紧取消后回弹产生的变形。
3）零件的夹紧位置、方向、受力点不合理引起的装夹变形。
4）零件的加工余量不均匀及加工过程中的切削力引起的变形。
5）加工过程中的切削热引起的内应力造成零件变形。
6）零件结构工艺性不合理引起的变形。
2.零件变形的工艺控制方法
（1）通过热处理消除切削过程产生的应力控制变形 采用粗加工、半精加工、精加工分开，以及中间增加热处理、稳定化处理等工艺手段，让零件每阶段加工后释放加工应力，提高精加工后零件尺寸精度的稳定性。
（2）精加工定位基准面控制变形 采用研磨工艺方法精加工基准面，提高定位面精度，以防止夹紧取消后回弹变形。
（3）改进装夹系统控制变形 将径向压紧改为轴向压紧，固化夹紧力矩，首件采用打表检测确定力矩，通过改变夹紧位置、方向、受力点控制装夹变形。
（4）减小切削力控制变形 精加工采用高速加工、优化切削参数等工艺措施，减小加工过程中切削力造成的加工变形。
（5）减少切削热控制变形 为防止切削热引起的热变形，加工中采用锋利刀具，减少切削量以及切削液消除加工变形。
（三）针对零件采取的工艺措施
零件粗加工后进行时效处理，释放加工应力；采用高速加工、优化切削参数等工艺措施，减小加工过程中的切削力；同时加工中使用切削液冷却，减小切削过程产生的切削热引起的变形；优化刀具几何参数和精加工余量，减小切削力；优化装夹系统，将径向压紧改为轴向压紧，固化装夹夹紧力矩。尤其优化装夹系统，在多次试验加工中，发现装夹系统不恰当是引起变形的主要原因。为此，工艺中采取了以下措施。
1.短空心轴
1）研磨定位基准面。
2）按图2-3制作专用车削加工夹具，精加工时按图2-4所示进行，采取端面定位及轴向夹紧方式，一次装夹完成零件各加工要素精加工。
图2-3 专用车削加工夹具
图2-4 精加工要求
3）精加工采用锋利刀具，余量0.5mm分三次切削，最后一次背吃刀量0.05mm，以减小精加工时切削力、加工应力引起的零件变形。
注意事项：所制作的专用车削加工夹具，其定位基准面的平面度≤0.005mm；零件基准面研磨要达到0.01mm以内；螺钉拉紧力采用力矩扳手；切削参数根据刀具和加工材料进行加工试验确定，刀具要保持锋利。
通过采取轴向夹紧、优化切削参数、优化加工余量和细化装夹力矩等工艺措施，实现零件圆度0.01mm左右、同轴度 ϕ 0.006~ ϕ 0.015mm，合格率达100%。
2.解算器座
1）针对零件不对称、壁厚不均的问题，在粗加工时就将直边加工出来，使此处应力完全释放。
2）加工时，由自定心卡盘径向夹紧改为图2-5所示的螺纹拉紧。
3）精加工余量由1mm减到0.5mm，加工时分三次切削，加工量分别为0.2mm、0.2mm和0.1mm，以控制精加工时切削力、加工应力引起的零件变形。
按照图2-5所示进行内孔、外圆等要素加工，下车后采用端面和心轴定位，轴向压紧端面，将工艺外螺纹M74车削到零件尺寸 ϕ 72mm，轴向保证图样尺寸要求。
通过采用以上工艺措施，零件圆度、同轴度等几何精度达到图样技术要求，零件合格率由原来的15%提高到95%以上。
图2-5 螺纹拉紧
（四）效果
通过实例分析，采用热处理消除加工过程中的切削应力、精加工定位基准面、改进装夹系统，以及采用轴向压紧装夹、优化切削参数、增加工艺凸台等工艺措施，有效地解决了轴套类零件加工过程中的变形控制难题，保证了轴套类零件的尺寸及几何精度，促进了产品研制与批量产品生产进度。通过轴套类零件加工试验验证，这些工艺措施组合使用，控制加工变形效果更好。