模块五典型零件的加工课题二套类零件的加工

课题二气缸套加工工艺规程的制订《机械制造工艺与装备》模块五典型零件加工知识点技能点套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订套类零件的功用和种类套类零件的材料和毛坯套类零件的主要技术要术套类零件机械加工的主要工艺问题套类零件加工工艺规程的制订图2-1如图为某柴油机气缸套零件图。批量生产，试制订其加工工艺规程。

图2-1气缸套一、任务引入二、任务分析套类零件是各类机械上常见的零件,通常起支撑、导向、连接及轴向定位等作用,如气缸套、钻套、轴承套等，重要的套类零件有较高的技术要求。另外套类零件壁较薄,径向刚性较差，加工中容易变形。套类零件的加工质量与其加工工艺密切相关。

柴油机气缸套由耐磨材料制成，外圆与机体配合，内孔给活塞的轴向往复运动起导向作用，要承受高温高压的作用。是柴油机上的重要零件，也是曲型的套类零件。（1）套类零件的功用和种类套类零件在机械产品中通常起支承或导向作用。根据其功用，套类零件可分为轴承类、导套类和缸套类，如图2-1所示。

套类零件用作滑动轴承时，起支承回转轴及轴上零件作用，承受回转部件的重力和惯性力，而在与轴颈接触处有强烈的滑动摩擦；用作导套、钻套时，对导柱、钻头等起导向作用；用作油缸、气缸时，承受较高的工作压力，同时还对活塞的轴向往复运动起导向作用。套类零件的主要表面是内、外圆柱表面。三、相关知识1、对套类零件的认识图2-2套类零件示例a)、b)滑动轴承c)钻套d)轴承衬套e)气缸套f)油缸图2-3轴瓦图2-4气缸套图2-5液压缸示意图图2-6轴套图2-7管接头（2）套类零件的材料和毛坯

套类零件所用材料随零件工作条件而异，常用材料有低碳钢、中碳钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜等。有些滑动轴承采用双金属材料结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可提高轴承寿命，又可节约贵重的有色金属。

套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关。孔径较小的套类零件(直径d＜20mm)，一般选用热轧或冷拉棒料、实心铸件；孔径较大时，常采用35或45钢、合金钢无缝钢管、带孔的铸件或锻件。大量生产时可采用冷挤压、粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既可提高生产率，又可节约金属材料。（1）尺寸精度和几何形状精度

套类零件的内圆表面是起支承或导向作用的主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。套类零件内圆直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套有时达IT6；形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密轴套的形状精度则应控制在孔径公差的1/2～1/3，甚至更严。对于长的套筒零件，形状精度除圆度要求外，还应有圆柱度要求。套类零件的外圆表面是自身的支承表面，常以过盈配合或过渡配合同箱体、机架上的孔相连接。外圆直径的尺寸精度一般为IT7～IT6，形状精度控制在外径公差以内。2、套类零件的主要技术要求（2）相互位置精度

内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求，一般为0.005～0.01mm。

当套类零件的端面(包括凸缘端面)在工作中须承受轴向载荷，或加工时用作定位面时，则端面对内孔轴线应有较高的垂直度要求，一般为0.05～0.02mm。（3）表面粗糙度为保证零件的功用和提高其耐磨性，内圆表面粗糙度值应为1.6～0.1µm，要求更高的内圆，值应达到0.025µm。外圆的表面粗糙度值一般为3.2～0.4µm。（1）孔的加工方法

孔的加工方法很多，选择时需要考虑零件结构特点、材料、孔径的大小、长径比、精度及表面粗糙度要求，以及生产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有钻孔、扩孔、车孔、镗孔、铣孔等；常用的精加工方法有铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研孔等。3、套类零件机械加工的主要工艺问题（2）表面相互位置精度的保证方法

套类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。为达到这些要求，常用以下的方法：

1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工。

由于消除了工件安装误差的影响，可以获得很高的相互位置精度；但这种方法工序比较集中，不适合于尺寸较大(尤其是长径比较大时)工件的装夹和加工，故多用于尺寸较小的轴套零件的加工。2）在不能于一次安装中同时完成内、外圆表面加工时，内孔与外圆的加工应遵循互为基准的原则。内、外圆表面须经几次安装，反复加工时，常采用先终加工孔，再以孔为精基准终加工外圆的加工顺序。因为这种方法所用夹具(心轴)结构简单，制造和安装误差较小，可保证较高的位置精度。图2-8弹簧心轴图2-9波纹套自动定心心轴图2-9液性塑料自动定心心轴由于工艺需要先终加工外圆，再以外圆为精基准终加工内孔。为获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具、经修磨后的三爪自定心卡盘及软爪等。图2-8弹簧夹头（3）防止套类零件变形的工艺措施

套类零件的结构特点是孔壁较薄，加工中因夹紧力、切削力、内应力和切削热等因素的影响容易产生变形，精度不易保证。相应地，在工艺上应注意以下几点:减小切削力和切削热的影响

粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加工时控制切削用量。减小夹紧力的影响工艺上可采取改变夹紧力方向的措施，将径向夹紧改为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过渡套、弹性套等。减小热处理的影响

热处理工序应安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量，以保证热处理引起的变形在精加工中得以纠正。四、任务实施1、工艺分析从加工难度看，内孔表面为动配合表面，尺寸为mm，公差等级IT7，圆度为0.02mm，圆柱度为0.03mm。内孔表面的粗糙度Ra值为0.2µm，所以内孔表面加工要求较高，一般在粗、精镗内孔后，最后由粗、精珩磨来达到要求。柴油机气缸套外圆与机体配合，内孔给活塞的轴向往复运动起导向作用，要承受磨擦和高温高压的作用。

外圆各表面中与机体配合及定位的表面、密封槽表面要求较高，但与内孔相比加工精度稍低。在加工过程中，各档外圆的半精车、精车，可以以内孔定位，采用内涨夹具来加工。

所以在工艺过程中，内孔的加工在是最重要的。

热处理安排，加工前安排正火处理，改善切削加工性能，消除铸造应力，粗加工后安排人工工时效处理，消除加工应力。气缸套选用耐磨材料QT600-2，毛坯为铸件，批量生产。1、套类零件加工油缸加工2、套类零件的加工检验参考视频工序号工种工序内容设备工具夹具刃具量具10铸造

毛坯

20热处理

正火

30车夹右端外圆，校正，平左端面，粗镗内孔至mm，孔口倒角C1,粗车外圆至mm。车床三爪卡盘40车夹已加工左端外圆，校正，平右端面取总长276mm，内孔倒角C2,粗车外圆至mm。车床三爪卡盘50热人工时效60车夹左端外圆，校正,半精车右端端面,车外圆至外圆mm(长27mm)。车床三爪卡盘70车调头装夹（）外圆，校正，平左端面，取总长mm，半精镗内孔至

mm。车床三爪卡盘表2气缸套套机械加工工艺过程工序号工种工序内容设备工具夹具刃具量具80车平右端面，孔口倒角C2，取总长至图要求。半精车各档外圆（包括右端法兰及槽）至要求，但mm，mm外圆留精车余量0.6mm.车床内涨夹具90车用圆弧车刀车R5、R10外圆圆弧（用靠模样板检查）车床内涨夹具100车车密封槽至要求车床内涨夹具110车精镗内孔mm车床一夹一托120车精车内孔mm，mm车床内涨夹具130珩粗珩内孔mm珩磨机专用卡盘130珩精珩内孔mm珩磨机专用卡盘150检检验（接上页）1、钻床主轴套筒的加工

（1）零件分析1）主要表面及其精度要求，外圆ψ50j7mm，是套筒最主要的表面，尺寸精度为IT7，形状精度圆柱度公差为0.004mm，表面粗糙度值为0.4µm，其轴线是零件各项位置精度要求的基准要素。孔内结构复杂，两端ψ40J70mm的阶台孔精度为IT7，圆度公差0.01mm，对外圆轴线的同轴度公差为0.02mm，表面粗糙度值为1.6µm；其阶台端面对外圆轴线的端面圆跳动公差为0.01mm，表面粗糙度值为0.8µm。外圆表面上的齿条精度等级为8级，齿面表面粗糙度值为1.6µm。（四）套类零件加工实例图2钻床主轴套筒2）毛坯选择

根据零件所用材料和结构形状，宜采用45钢无缝钢管作毛坯,以节约原材料和省去钻通孔的工作量。3）主要表面加工方法选择a.ψ50j7外圆各项要求均高，宜通过精磨完成。b.两个ψ40J7阶台孔采用精车。c.齿条齿形采用铣齿方法加工。4）热处理安排

调质处理安排在粗车后、半精车前进行。为削除工艺过程中形成的各种应力，在精磨前安排低温时效。（2）加工工艺过程工序号工序名称工序内容装夹方法加工机床0备料45钢无缝钢管D×d×L：φ54mm×22mm×179mm1车车两端面，孔口倒角,保持总长177mm夹、托外圆卧式车床2车粗车外圆，留直径余量1.5～2mm两顶尖顶住孔口卧式车床3车φ24mm内孔至尺寸夹、托外圆卧式车床4热处理调质210～240HB5车(1)车右端面，车φ40J7孔，留直径余量0.3～0.4mm，其余各阶台孔车至尺寸；外圆倒角，φ28mm孔口倒中心锥孔60°，宽2mm(2)调头装夹，车左端面，总长至尺寸；车φ40J7孔，留直径余量0.3～0.4mm，其余各阶台孔车至尺寸；切内槽φ46mm×2mm；车螺纹；外圆倒角，mm孔口倒60°夹、托外圆卧式车床6车半精车外圆，留直径余量0.3～0.4mm

孔口两顶尖装夹卧式车床、表1钻床主轴套筒加工工艺过程工序号工序名称工序内容装夹方法加工机床7磨粗磨外圆至φ50.10mm同工序6外圆磨床8铣粗、精铣齿条（注意外圆留有余量）外圆与中心孔“一夹一顶”卧式铣床9铣铣8mm×1.5mm两处槽同工序8卧式铣床10热处理低温时效11钳修研两端孔口60°锥面专用研具12磨φ50j7至尺寸两顶尖装夹外圆磨床13车φ40J7孔及阶台端面至尺寸，孔口倒角夹、托外圆卧式车床14检验按零件图样技术要求项目检查2、隔离衬套的加工

（1）零件分析

隔离衬套是某航空发动机螺旋桨轴上的支承衬套。内孔与螺旋桨轴轴颈相配合(间隙0.01～0.05mm)，用平键周向定位，两油孔φ7mm在圆周方向成900分布，内侧有宽度为10mm的贮油槽。其主要技术要求如下：1）外圆轴线对内孔轴线的同轴度公差为0.02mm，2）外圆与内孔的圆柱度公差为0.02mm，3）右端面对内孔轴线的垂直度公差为0.03mm，4）两端面的平行度公差为0.02mm,5）外圆的尺寸精度为IT6，表面粗糙度Ra值为0.2µm，6）内孔的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为0.4µm。图3隔离衬套零件隔离衬套内孔直径达60mm左右，壁厚仅有3mm，为典型的薄壁套筒，且孔内有一直通键槽，圆周上还有两个油孔，故零件刚性很差，因此，加工中零件的变形是主要工艺问题。为防止和减小变形，工艺上应采取以下措施：1）毛坯选择模锻件，选用合适的无缝钢管以减小锻造时的内应力，锻造后进行正火处理以消除锻造应力。模锻件尺寸精确，可减小加工余量，从而减小切削引起的变形。2）调质在切削前(毛坯状态)进行，以减小热处理变形。3）减小切削力和切削热是防止和减小加工中产生变形的重要措施。因此，在工艺过程中应注意下面要点：粗、半精、精加工阶段划分明显；采取工序分散原则；内、外圆表面须经多次反复加工达到最终要求；规定合理的切削用量及走刀次数。4）粗加工后应安排一道低温回火工序，用以消除内应力。5）减小夹紧引起的变形。如采用开口套、宽软爪、弹性可涨夹紧装置、塑料可涨夹具等。6）为保证内、外圆表面粗糙度要求和形状精度；内孔采用研磨，外圆增加抛光工序。表2隔离衬套机械加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准加工机床0备料φ70mm×7mm×50mm1锻造锻造毛坯2热处理调质340～390HB3车车内孔至φmm；车端面总长不小于55.5mm；孔口