《机械制造工艺》课件-第24次课 套类零件的加工过程与工艺分析VIP

套类零件的加工过程与工艺分析（1）专业课程/项目化课程机械制造工艺工艺分析目标零件图（1）任务案例套类零件如图6-1所示，工件材料为45钢，调质处理217～255HBS，中小批量生产。01零件图纸分析1.外圆柱面内孔的同轴度允差为

mm，表面粗糙度为Ra1.6μm；（公差7级）

2.

A、B端面对孔的轴线H的垂直度公差为mm，表面粗糙度为Ra1.6μm；（2）毛坯及加工表面

1

工件材料为45钢。

2.毛坯选择铸件或型材；

3.加工表面：A端面，φ30圆柱面，φ20孔，左端内外倒角，C端面，φ54外圆，内外倒角，φ5.5沉孔

（1）技术要求02套类零件的基本知识

一、套类零件的功用和结构特点

a、b)滑动轴承

c)钻套

d)轴承衬套

e)气缸套

f)液压缸图6-3套类零件示例

二、套类零件的技术要求（1）加工精度1)尺寸精度内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。2)几何形状精度内孔的形状精度应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1／2～1／3，甚至更严。3)相互位置精度当内孔的最终加工是在装配后进行时(如连杆小端衬套)，套类零件本身的内外圆之间的同轴度要求较低，如最终加工是在装配前完成则要求较高，一般为0.01～0.05mm。4)表面粗糙度为保证套类零件的功用和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度Ra值为2.5～0.16μm，有的要求更高达Ra0.04μm。

三、套类零件的材料和毛坯（1）零件的材料

套类零件由于功用、结构形状、生产批量、材料、热处理以及加工质量要求的不同，其工艺上差别很大。（2）零件的毛坯常选用45钢

四、套类零件的一般加工工艺路线（1）一般渗碳钢的套类零件加工工艺路线

1)套类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、生产类型的不同而有所不同。2)一般套类零件材料常选用45钢；对于中等精度而转速较高的轴可用40Cr；对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢进行渗碳淬火，或用38CrMoAlA氮化钢进行氮化处理。套类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件(铸钢或球墨铸铁)。（2）一般精度调质钢的套类零件加工工艺路线3)套类零件根据使用条件，可选用45钢。在小批量生产中，毛坯可选用型材棒料；若批量较大时，可选用锻件。（3）整体淬火套类零件的加工工艺路线

五、内孔表面加工方法◆1．钻孔钻孔属于孔的粗加工，多用作扩孔、铰孔前的预加工，或加工螺纹底孔和油孔。精度等级为IT11～IT13，表面粗糙度为Ra12.5μm。图6-4钻头引偏引起的加工误差(a)钻床、镗床上钻孔；(b)车床上钻孔◆2．扩孔◆扩孔属于孔的半精加工，常用作铰孔等精加工前的准备工序，也可作为精度要求不高的孔的最终工序。

◆一般工件的扩孔，可用麻花钻。对于孔的半精加工，可用扩孔钻。扩孔可以在一定程度上校正钻孔的轴线偏斜，其加工质量和生产率比钻孔高。

◆由于扩孔钻的结构刚性好，刀刃数目较多，且无端部横刃，加工余量较小（一般为2～4mm），故切削时轴向力小，切削过程平稳，因此可以采用较大的切削速度和进给量。

五、内孔表面加工方法◆3．铰孔◆铰孔是在半精加工（扩孔或半精镗孔）基础上进行的一种孔的精加工方法，其精度可达IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6～0.4μm。

◆铰孔有手铰和机铰两种方式，在机床上进行的铰削称为机铰，用手工进行的铰削称为手铰。◆4．锪孔◆锪孔一般在钻床上进行，加工的表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。有些零件钻孔后需要孔口倒角，有些零件要用顶尖顶住孔口加工外圆，这时可用锥形锪钻在孔口锪出内圆锥。

五、内孔表面加工方法◆5．车孔◆车孔是常用的孔加工方法之一，可以作粗加工，也可以作精加工，加工范围很广泛。车孔精度一般可达IT7～IT8，表面粗糙度为Ra3.2～1.6μm，精细车削可以达到更小（Ra0.8μm）。

◆车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性主要采取以下两项措施：（1）尽量增加刀杆的截面积（2）刀杆的伸出长度尽可能缩短

五、内孔表面加工方法◆6．镗孔镗孔是用镗刀对已有的孔进行进一步加工的加工方法。镗孔可以在多种机床上进行，其加工方式有以下3种，如图6-4所示。

（1）工件旋转刀具作进给运动（2）工件不动而刀具作旋转和进给运动（3）刀具旋转工件作进给运动图6-4镗孔的方式

(a)工件旋转刀具作进给运动；(b)工件不动而刀具作旋转和进给运动(c)刀具旋转工件作进给运动

五、内孔表面加工方法◆7．拉孔

(a)圆孔；(b)方孔；(c)长方孔；(d)鼓形孔；(e)三角孔；(f)六角孔；图6-5拉削加工的各种截面

(g)键槽；(h)花键槽；(i)相互垂直平面；(j)齿纹孔；(k)多边形孔；

五、内孔表面加工方法◆8．磨孔磨孔是孔精加工的方法之，如图6-7所示。磨孔精度可达IT7，表面粗糙度值为Ra1.6～0.4μm。

图6-7内孔磨削示意图

1-工件；2-卡盘；3-砂轮

五、内孔表面加工方法◆9．珩磨孔图4-8珩磨头图4-9珩磨孔时的运动及切削轨迹1-弹簧箍；2-本体；3-磨条顶块；4-磨条座；(a)珩磨时的运动方向；(b)珩磨时的切削轨迹5-磨条；6-调节锥；7-螺母；8-压力弹簧(a)(b)

五、内孔表面加工方法◆10．研磨孔◆研磨孔的原理与研磨外圆相同。研具是用铸铁制成的研棒。这种研具可以供粗研和精研共用。研磨内孔一般可在车床或钻床上进行。

◆研磨的尺寸精度可达IT6级，表面粗糙度Ra为0.16～0.01μm，但生产率低，故研磨前孔必须经过磨削、精镗或精铰等工序，尽量减少加工余量，对于中、小尺寸孔，研磨余量约为0.025mm。此外，研磨孔的位置精度需由前工序来保证。

五、内孔表面加工方法为了保证孔的加工要求，应遵循以下基本原则：◆(1)孔径较小时(如30～50mm以下)，大多采用“钻—扩—铰”方案。批量大时则可采用钻孔后拉孔的加工方案，其精度稳定，生产率高。

◆(2)孔径较大时，大多采用钻孔后镗孔或直接镗孔的方案。缸筒类零件的孔在精镗后通常还要进行珩磨或滚压加工。

◆(3)淬硬套筒零件，多采用磨孔方案，可获得较高的精度和较细的表面粗糙度。

五、内孔表面加工方法序号加工方案经济精度（公差等级）经济粗糙度值/μm适用范围1钻IT11～IT1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坏，也可用于加工有色金属。孔径小于15～20mm2钻-铰IT8～IT106.3～1.63钻-粗铰-精铰IT7～IT81.6～0.84钻-扩IT10～IT1112.5～6.3加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径大于15～20mm5钻-扩-铰IT8～IT93.2～1.66钻-扩-粗铰-精铰IT71.6～0.87钻-扩-拉IT7～IT90.4～0.1大批大量生产表6-1内孔表面加工方案

五、内孔表面加工方法（续表）8粗镗IT11～IT1312.5～6.3除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔9粗镗-半精镗IT9～IT103.2～1.610粗镗-半精镗-精镗IT7～IT81.6～0.811粗镗-半精镗-磨孔IT7～IT80.8～0.2主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用有色金属12粗镗-半精镗-粗磨-精磨IT6～IT70.4～0.113粗镗-半精镗-精镗-金刚镗IT6～IT70.4～0.05精度要求较高的有色金属加工14钻-(扩)-粗铰-精铰-珩磨IT6～IT70.2～0.025精度要求很高的孔15粗镗-半精镗-精镗-珩磨IT6～IT70.2～0.02516以研磨代替上述方法中的珩磨IT5～IT60.1～0.00603套类零件的测量◆1．孔径的测量◆（1）内卡钳◆（2）塞规◆（3）内径百分尺◆（4）内径千分尺◆2．形状和位置精度的测量◆（1）形状和位置精度的测量仪器1）百分表2）内径百分表（或千分表）◆（2）形状和位置精度的测量方法◆1．孔径的测量◆（1）内卡钳在孔口试切削或位置狭小时，使用内卡钳显得灵活方便。◆（2）塞规用塞规检验孔径时，当过端进入孔内而止端不能进入孔内时，说明工件孔径合格。◆（3）内径百分尺测量时，内径百分尺应在孔内摆动，在直径方向应找出最大尺寸，轴向应找出最小尺寸，这两个重合尺寸就是孔的实际尺寸。1.孔径的测量◆1．孔径的测量◆（1）内卡钳◆（2）塞规◆（3）内径百分尺◆（4）内径千分尺当孔径小于25mm时，可用内径千分尺测量。其使用方法如图6-42所示。这种千分尺刻线方向与外径千分尺相反，当微分筒顺时针旋转时，活动爪向右移动，量值增大。图6-41内径百分尺的用使方法图6-42内径千分尺的使用方法1.孔径的测量◆（1）形状和位置精度的测量仪器1）百分表百分表是一种指示式量仪，其刻度值0.01mm。刻度值为0.001mm或0.002mm的为千分表。常用的百分表有钟表式和杠杆式两种。2）内径百分表（或千分表）

内径百分表（见图6-44）是将百分表装夹在测架1上，触头6通过摆动块7、杆3，将测量值1：1传递给百分表。固定测量头5可根据孔径大小更换。为了便于测量，测量头旁装有定心器4。测量力由弹簧2产生。2.形状和位置精度的测量图6-44内径百分表（a)结构原理;(b)孔中测量情况(测量头部放大图)１－测架;２－弹簧;３－杆;４－定心器;５－测量头;６－触头;７－摆动块2.形状和位置精度的测量◆（1）形状和位置精度的测量仪器◆（2）形状和位置精度的测量方法1）形状精度的测量方法

在车床上加工的圆柱孔，其形状精度一般仅测量孔的圆度和圆柱度（一般测量孔的锥度）两项形状偏差。当孔的圆度要求不很高时，在生产现场可使用内径百分表（或千分表）在孔的圆周的各个方向上测量，测量结果的最大值与最小值之差的一半即为圆度误差。2.形状和位置精度的测量使用内径百分表测量属于比较测量法。测量时，必须摆动内径百分表（见图6-45），所得的最小尺寸就是孔的实际尺寸。在生产现场，测量孔的圆柱度时，只要在孔的全长上取前、后、中的几点，比较其测量值，其最大值与最小值之差的一半即为全长上圆柱度误差。图6-45内径百分表的测量方法2.形状和位置精度的测量

内径百分表也可以测量孔的圆度。测量时，要在孔径圆周上变换方向，比较其测量值即可。内径百分表与外径干分尺或标准套规配合使用时，也可以比较出孔径的实际尺寸。◆（1）形状和位置精度的测量仪器◆（2）形状和位置精度的测量方法

1）形状精度的测量方法

2）位置精度的测量方法①径向圆跳动的测量方法

一般套类工件（见图6-46(a)）测量径向圆跳动时，都可以用内孔作基准，把工件套在精度很高的心轴上，用百分表（或千分表）来检验，如图6-46(b)所示。百分表在工件转一周所得的读数差就是径向圆跳动误差。2.形状和位置精度的测量图6-46用百分表测量径向圆跳动的方法(a)工件；(b)测量方法2.形状和位置精度的测量◆对某些外形比较简单而内部形状比较复