典型套筒类零件加工工艺分析

江西冶金职业技术学院机电一体化技术专业毕业设计(论文)题 目： 套筒类零件加工的工艺分析 系 (部)： 机电工程系 专业名称： 机电一体化技术 姓 名： 张家龙 准考证号： 057010600049 班级名称： 10 春季机电自考大专(1)班 指导老师： 董 燕 提交时间： 2012 年 4 月 3 日 摘 要高效率、高精度加工是套筒类最主要特点之一。套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广。由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，即：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形；零件长度一般大于直径等。随着结构形式的差异、加工精度的高低和基准使用情况的不同，套筒类零件加工工艺也不一样。一般套筒类零件在加工中主要的问题是保证内外圆的相互位置精度（即保证内、外圆表面的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求）和防止变形。利用套筒零件加工，其产品加工的质量一致性好，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统数控零件加工所无法比拟的。随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行套类零件的数控加工工艺，对套类零件的加工工艺分析，并绘制零件图。其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。关键字：套筒类零件；液压缸；工艺分析目 录引言 1一、套筒类零件的结构特点及工艺分析 11.1 轴承套加工工艺 11.2 液压缸加工工艺分析 2二、套筒类零件加工中的主要工艺问题 42.1 保证相互位置精度 42.2 防止变形的方法 6三、套筒类零件的程序编程 8四、套筒类零件的功用及结构特点 114. 1 套筒类零件技术要求 114.2 套筒类零件的材料、毛坯及热处理 12结论 13致 谢 14参考文献 15 江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)1套筒类零件加工的工艺分析引言理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的 23 倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。一、套筒类零件的结构特点及工艺分析套筒类零件的加工工艺根据其功用、结构形状、材料和热处理以及尺寸大小的不同而异。就其结构形状来划分，大体可以分为短套筒和长套筒两大类。它们在加工中，其装夹方法和加工方法都有很大的差别，以下分别予以介绍。1.1轴承套加工工艺如图 11 所示的轴承套，材料为 ZQSn6-6-3，每批数量为 200 件。1、轴承套的技术条件和工艺分析该轴承套属于短套筒，材料为锡青图 11 轴承套简图铜。其主要技术要求为：34js7 外圆对 22H7 孔的径向圆跳动公差为 0.01mm；左端面对 22H7 孔轴线的垂直度公差为 0.01mm。轴承套外圆为 IT7 级精度，采用精车可以满足要求；内孔精度也为 IT7级，采用铰孔可以满足要求。内孔的加工顺序为：钻孔车孔铰孔。由于外圆对内孔的径向圆跳动要求在 0.01mm 内，用软卡爪装夹无法保证。因此精车外圆时应以内孔为定位基准，使轴承套在小锥度心轴上定位，用两顶尖装夹。这样可使加工基准和测量基准一致，容易达到图纸要求。车铰内孔时，应与端面在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度在0.01mm 以内。图 1-1 轴承套江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)22、轴承套的加工工艺表 11 为轴承套的加工工艺过程。粗车外圆时，可采取同时加工五件的方法来提高生产率。表 1-1 轴承套加工工艺过程序号 工序名称 工序内容 定位与夹紧1 备料 棒料，按 5 件合一加工下料2 钻中心孔车端面，钻中心孔 调头车另一端面，钻中心孔三爪夹外圆3 粗车车外圆 42 长度为 6.5mm，车外圆 34Js7 为 35mm，车空刀槽 20.5mm，取总长 40.5mm，车分割槽 203mm，两端倒角 1.545，5 件同加工，尺寸均相同中心孔4 钻钻孔 22H7 至 22mm 成单件 软爪夹 42mm外圆5 车、铰车端面，取总长 40mm 至尺寸 车内孔 22H7 为 22 mm 车内槽 2416mm 至尺寸 铰孔 22H7 至尺寸 孔两端倒角软爪夹 42mm外圆6 精车 车 34Js7(0.012)mm 至尺寸 22H7 孔心轴7 钻钻径向油孔 4mm 34mm 外圆及端面8 检查1.2 液压缸加工工艺分析液压缸为典型的长套筒零件，与短套筒零件的加工方法和工件安装方式都有较大的差别。1、 液压缸的技术条件和工艺分析液压缸的材料一般有铸铁和无缝钢管两种。图 12 所示为用无缝钢管材料的液压缸。为保证活塞在液压缸内移动顺利，对该液压缸内孔有圆柱度要求，对内孔轴线有直线度要求，内孔轴线与两端面间有垂直度要求，内孔轴线对两端支承外圆（82h6）的轴线有同轴度要求。除此之外还特别要求：内孔必须光洁无纵向刻痕；若为铸铁材料时，则要江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)3求其组织紧密，不得有砂眼、针孔及疏松。图 1-2 液压缸2、液压缸的加工工艺表 12 为液压缸的加工工艺过程序号 工序名称 工序内容 定位与夹紧1 配料 无缝钢管切断1车 82mm 外圆到 88mm 及 M881.5mm螺纹（工艺用）三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端2车端面及倒角 三爪卡盘夹一端，搭中心架托88mm 处3调头车 82mm 外圆到 84mm 三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端2 车4车端面及倒角取总长 1686mm（留加工余量1mm）三爪卡盘夹一端，搭中心架托88mm 处1半精推镗孔到 68mm2精推镗孔到 69.85mm3 深孔推镗3精铰（浮动镗刀镗孔）到 700.02mm，表面粗糙度值 Ra 为 2.5m一端用 M881.5mm 螺纹固定在夹具中，另一端搭中心架江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)44 滚压孔用滚压头滚压孔至 70 mm,表面粗糙度值 Ra为 0.32m一端用螺纹固定在夹具中, 另一端搭中心架1车去工艺螺纹，车 82h6 到尺寸，割 R7 槽 软爪夹一端，以孔定位顶另一端2镗内锥孔 130及车端面 软爪夹一端，中心架托另一端(百分表找正孔)3调头，车 82h6 到尺寸，割 R7 槽 软爪夹一端，顶另一端5 车4镗内锥孔 130及车端面 软爪夹一端，顶另一端二、套筒类零件加工中的主要工艺问题一般套筒类零件在机械加工中的主要工艺问题是保证内外圆的相互位置精度（即保证内、外圆表面的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求）和防止变形。2.1 保证相互位置精度要保证内外圆表面间的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求，通常可采用下列三种工艺方案：（1）在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精度。该工艺方案一般用于零件结构允许在一次安装中，加工出全部有位置精度要求的表面的场合。为了便于装夹工件，其毛坯往往采用多件组合的棒料，一般安排在自动车床或转塔车床等工序较集中的机床上加工。图 21 所示的衬套零件就是采用这一方案的典型零件。其加工工艺过程参见表21 和图 21。江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)5表 2-1 棒料毛坯的机械加工工艺过程序号 工序内容 定位基准1加工端面、粗加工外圆表面，粗加工孔，半精加工或精加工外圆、精加工孔、倒角、切断(见图 2-2)外圆表面、端面(定料用)2 加工另一端面、倒角 外圆表面3 钻润滑油孔 外圆表面4加工油槽精加工外圆表面(如要求不高的衬套，该工序可由工序 1 中的精车代替)外圆表面图 2-1 衬套零件（2）全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆表面。用这种方法加工套筒，由于孔精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案，生产效率较高，同时可以解决镗孔和磨孔时因镗杆、砂轮杆刚性差而引起的加工误差。当以孔为基准加工套筒的外圆时，常用刚度较好的小锥度心轴安装工件。小锥度心轴结构简单，易于制造，心轴用两顶尖安装，其安装误差很小，因此可获得较高的位置精度。图 23 所示的轴套即可采用这一方案加工，其加工工艺过程见表 22。江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)6图 2-2 转塔车床上加工衬套 图 2-3 轴套表 2-2 单件毛坯轴套的机械加工工艺过程序号 工序内容 定位基准1 粗加工端面、钻孔、倒角 外圆2 粗加工外圆及另一端、倒角 孔(用梅花顶尖和活络顶尖)3 半精加工孔(扩孔或镗孔)、精加工端面 外圆4 精加工孔(拉孔或压孔) 孔及端面5 精加工外圆及端面 内孔（3）全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。这种工艺方案，如用一般三爪自定心卡盘夹紧工件，则因卡盘的偏心误差较大会降低工件的同轴度。故需采用定心精度较高的夹具，以保证工件获得较高的同轴度。较长的套筒一般多采用这种加工方案。2.2 防止变形的方法薄壁套筒在加工过程中，往往由于夹紧力、切削力和切削热的影响而引起变形，致使加工精度降低。需要热处理的薄壁套筒，如果热处理工序安排不当，也会造成不可校正的变形。防止薄壁套筒的变形，可以采取以下措施：（1）减小夹紧力对变形的影响夹紧力不宜集中于工件的某一部分，应使其分布在较大的面积上，以使工件单位面积上所受的压力较小，从而减少其变形。例如工件外圆用卡盘夹紧时，可以采用软卡爪，用来增加卡爪的宽度和长度，如图 2-4 所示。同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。图 2-5 是用开缝套筒装夹薄壁工件，由于开缝套筒与工件江西冶金职业技术学院 10 级自考毕业设计(论文)7接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，不易产生变形。当薄壁套筒以孔为定位基准时，宜采用涨开式心轴。采用轴向夹紧工件的夹具。如图 2-6 所示，由于工件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生的径向变形极小。在工件上做出加强刚性的辅助凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧，如图 27所示。当加工结束时，将凸边切去。图 2-4 用软卡爪装夹工件 图 2-5 用开缝套筒装夹薄壁