【文章內(nèi)容簡介】 套筒類零件毛坯材料的選擇主要取決于零件的功能要求、結(jié)構(gòu)特點及使用時的工作條件 。套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套類零件可采用雙層金屬結(jié)構(gòu)或選用優(yōu)質(zhì)合金鋼，雙層金屬結(jié)構(gòu)是應(yīng)用離心鑄造法在鋼或鑄鐵軸套的內(nèi)壁上澆注一層巴氏合金等軸承合金材料，采用這種制造方法雖增加了 —些工 時，但能節(jié)省有色金屬，而且又提高了軸承的使用壽命。 套類零件的毛坯制造方式的選擇與毛坯結(jié)構(gòu)尺寸、材料、和生產(chǎn)批量的大小等因素有關(guān)?？讖捷^大（一般直徑大于 20mm ）時，常采用型材（如無縫鋼管）、帶孔的鍛件或鑄件；孔徑較?。ㄒ话阈∮? 20mm ）時，一般多選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實心鑄件；大批大量生產(chǎn)時，可采用冷擠壓、粉末冶金等先進(jìn)工藝，不僅節(jié)約原材料，而且生產(chǎn)率及毛坯質(zhì)量精度均可提高。 套筒類零件的功能要求和結(jié)構(gòu)特點決定了套筒類零件的熱處理方法有滲碳淬火、表面淬火、調(diào)質(zhì)、高溫時效及滲氮。 二、 典型套筒類零件的加工工藝分析 典型零件的工藝分析 （ 1）軸承套加工工藝分析 圖 5－ 10所示為 1 軸承套，材料為 ZQSn663 ，每批數(shù)量為 400 只。加工時，應(yīng)根據(jù)工件的毛坯材料、結(jié)構(gòu)形狀、加工余量、尺寸精度、形狀精度和生產(chǎn)綱領(lǐng)，正確選擇定位基準(zhǔn)、裝夾方法和加工工藝過程，以保證達(dá)到圖樣要求。其主要技術(shù)要求為： ? 34mmjs7 外圓對 ? 22mmH7 孔的徑向圓跳動公差為 ；左端面對 ? 22mmH7 孔的軸線垂直度公差為 。由此 可見，該零件的內(nèi)孔和外圓的尺寸精度和位置精度要求均較高，其機(jī)械加工工藝過程如 下 表 5－ 3 所示。 圖 5－ 10 軸承套 該軸承套屬于短套，其直徑尺寸和軸向尺寸均不大，粗加工可以單件加工，也可以多件加工。由于單件加工時，每件都要留出工件 備 裝夾的長度，因此原材料浪費(fèi)較多，所以這里采用多件加工的方法。 表 5－ 3 軸承套機(jī)械加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 1 備料 棒料，按 6 件合一下料 2 鉆中心孔 車端面，鉆中心孔 掉頭，車另一端面，鉆中心孔 外圓 3 粗車 車外圓 216。42，長度 ，車外圓 216。34js7 至 216。35，車退刀槽 2 ，總長 ，車分割槽 216。20 3，兩端倒角 ； 6件同時加工，尺寸均相同。 中心孔 4 鉆 鉆 216。22H7 孔至 216。20 成單件 216。42 外圓 車、鉸 車端面，總長 40 至尺寸； 車內(nèi)孔 216。22H7，留 ～ 鉸削余量； 車內(nèi)槽 216。24 16至尺寸； 鉸孔 216。22H7 至尺寸 216。42 外圓 精車 精車 216。34js7 至尺寸 216。22H7 孔心軸 鉆 鉆徑向 216。4 油孔 216。34js7 外圓及端面 檢驗 檢驗入庫 該軸承套的材料為 ZQSn663 。其外圓為 IT7 級精度，采用精車可以滿足要求；內(nèi)孔的精度也是 IT7 級，鉸孔可以滿足要求。內(nèi)孔的加工順序為鉆 —車孔 —鉸孔。 （ 2）液壓缸加工工藝分析 圖 5－ 11 所示某液壓缸零件圖，生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)。 該液壓缸屬長套筒類零件，與前述短套類零 件在加工方法及工件安裝方式上都有較大差別。該液壓缸內(nèi)孔與活塞相配，因此表面粗糙度、形狀及位置精度要求都較高。毛坯可選用無縫鋼管，如果為鑄件，其組織應(yīng)緊密，無砂眼、針孔及疏松缺陷。必要時要用泵驗漏。該液壓缸為成批生產(chǎn)。 圖 5－ 11 液壓缸簡圖 該零件長而壁薄，為保證內(nèi)外圓的同軸度，加工外圓時參照空心主軸的裝夾方 法。即采用雙頂尖頂孔口 1 o 30 1 的錐面或一頭夾緊一頭用中心架支承。加工內(nèi)孔與一般深孔加工時的裝夾方法相同，多采用夾一頭，另一端用中心架托住外圓?？椎拇旨庸げ捎苗M削，半精加工多采用鉸削 ( 浮動鉸孔 ) 。該液壓缸內(nèi)孔的表面質(zhì)量要求很高，內(nèi)孔精加工后需滾壓。也有不少套筒類零件以精細(xì)鏜、珩磨、研磨等精密加工作為最終工序。內(nèi)孔經(jīng)滾壓后，尺寸誤差在 以內(nèi)，表面粗糙度為 或更小，且表面經(jīng)硬化后更為耐磨。但是目前對鑄造液壓缸尚未采用滾壓工藝，原因是鑄件表面的缺陷 ( 如疏松、氣孔、砂眼、硬度不均勻等 ) ，哪怕是很微小，都對滾壓有很大影響，會導(dǎo)致滾壓加工產(chǎn)生適得其反的效果。綜合以上分析，圖 5－ 11 所示液壓缸加工工藝過程如 表 5－ 4所示 。 表 5－ 4 液壓缸加工工藝路線 工序 工 序 內(nèi) 容 定位與夾緊 10 20 30 40 50 下料切斷 ① 車端 面、車一端外圓至φ 88mm 并車螺紋 M88 （工藝用）、倒角 ② 調(diào)頭車端面（總長 1686mm）、車另一端外圓至φ 85mm、倒角 ① 半精鏜孔至φ 68mm， ② 精鏜至φ ， ③ 浮動鏜至φ 70177。 滾壓至要求 ① 車端面、切去工藝螺紋、車外圓φ 82 至尺寸、割圓槽、鏜內(nèi)錐孔 ② 調(diào)頭車端面取總長 1685mm、車外圓 φ 82 至尺寸、割圓槽、鏜內(nèi)錐孔 一夾一頂（或托） 一用螺紋緊固一托 一用螺紋緊固一托 一夾一頂（或托） 分析液壓缸的加工工藝，有以下特點： 該液壓缸屬長套筒類零件，與前述短套類零件在加工方法及工件安裝方式上都有較大差別。該液壓缸內(nèi)孔與活塞相配，因此表面粗糙度、形狀及位置精度要求都較高。毛坯可選用無縫鋼管，如果為鑄件，其組織應(yīng)緊密，無砂眼、針孔及疏松缺陷。必要時要用泵驗漏。該液壓缸為成批生產(chǎn)。 （ 1）保證表面相互位置精度的方法 套類零件內(nèi)外表面的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度要 求一般都較高，一般可用以下方法來滿足： ① 在 1 次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工，這樣可消除工件的安裝誤差并獲得很高的相互位置精度。但由于工序比較集中，對尺寸較大的套筒安裝不便，故多用于尺寸較小的軸套車削加工。 ② 主要表面的加工分在幾次安裝中進(jìn)行 ( 先加工孔 ) ，先加工孔至零件圖尺寸，然后以孔為精基準(zhǔn)加工外圓。由于使用的夾具 ( 通常為心軸 ) 結(jié)構(gòu)簡單，而且制造和安裝誤差較小，因此可保證較高的相互位置精度，在套筒類零件加工中應(yīng)用較多。 ③ 主要表面的加工分在幾次安裝中進(jìn)行 ( 先加工外圓 ) 先加工外圓至零件圖尺寸，然后以外圓為精基準(zhǔn)完成內(nèi)孔的全部加工。該方法工件裝夾迅速可靠，但一般卡盤安裝誤差較大，使得加工后工件的相互位置精度較低。如果欲使同軸度誤差較小，則須采用定心精度較高的夾具，如彈性膜片卡盤，液性塑料夾頭、經(jīng)過修磨的三爪自定心卡盤和軟爪等。 （ 2）防止套類零件變形的工藝措施 套類零件的結(jié)構(gòu)特點是孔的壁厚較薄，薄壁套類零件在加工過程中，常因夾緊力．切削力和熱變形的影響而引起變形。為防止變形常采取 —些工藝措施： 1) 將粗、精加工分開進(jìn)行 為減少切削 力和切削熱的影響，使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中得以糾正。 2) 減少夾緊力的影響 在工藝上采取以下措施減少夾緊力的影響： ① 采用徑向夾緊時，夾緊力不應(yīng)集中在工件的某一徑向截面上，而應(yīng)使其分布在較大的面積上，以減小工件單位面積上所承受的夾緊力。如可將工件安裝在一個適當(dāng)厚度的開口圓環(huán)中，在連同此環(huán)一起夾緊。也可采用增大接觸面積的特殊卡爪。以孔定位時，宜采用張開式心軸裝夾。 ② 夾緊力的位置宜選在零件剛性較強(qiáng)的部位，以改善在夾緊力作用下薄壁零件的變形。 ③ 改變夾緊力的方向，將徑向夾緊改為軸向夾緊 。 ④ 在工件上制出加強(qiáng)剛性的工藝凸臺或工藝螺紋以減少夾緊變形，加工時用特殊結(jié)構(gòu)的卡爪夾緊，加工終了時將凸邊切去。如表 工序 2 先車出 M88mm 螺紋供后續(xù)工序裝夾時使用。在工序 3 中利用該工藝螺紋將工件固定在夾具中，加工完成后，在工序 5 車去該工藝螺紋。 3）減小切削力對變形的影響 ① 增大刀具主偏角和主前角，使加工時刀刃鋒利，減少徑向切削力。 ② 將粗、精加工分開，使粗加工產(chǎn)生的變形能在精加工中得到糾正，并采取較小的切削用量。 ③ 內(nèi)外圓表面同時加工，使切削 力抵銷。 4) 熱處理放在粗加工和精加工之間 這樣安排可減少熱處理變形的影響。套類零件熱處理后一般會產(chǎn)生較大變形，在精加工時可得到糾正，但要注意適當(dāng)加大精加工的余量。 第三節(jié) 箱體零件加工 一、 概述 1 箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點 箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個整 體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動。故箱體的加工 質(zhì)量，直接影響到機(jī)器的性能、精度和壽命。 箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。據(jù)統(tǒng) 計資料表明，一般中型機(jī)床制造廠花在箱體類零件的機(jī)械加工工時約占整個產(chǎn)品加工工時的 l5％～ 20％。 2 箱體零件的主要技術(shù)要求 箱體類零件中，機(jī)床主軸箱的精度要求較高，可歸納為以下五項精度要求： ⑴孔徑精度：孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會造成軸承與孔的配合不良?？讖竭^大，配合過松，使主軸回轉(zhuǎn)軸線不穩(wěn)定，并降低了支承剛度，易產(chǎn)生振動和噪聲；孔徑太小，會使配合偏緊，軸承將因外環(huán)變形，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)而縮短壽命。裝軸承的孔不圓，也會使軸承外環(huán)變形而引起主軸徑向圓跳動。 從上面分析可知，對孔的精度要求是較高的。主軸孔的尺 寸公差等級為 IT6，其余孔為 IT8～I(xiàn)T7?？椎膸缀涡螤罹任醋饕?guī)定的，一般控制在尺寸公差的 1／ 2 范圍內(nèi)即可。 ⑵孔與孔的位置精度：同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直度誤差，會使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜，從而造成主軸徑向圓跳動和軸向竄動，也加劇了軸承磨損?？紫抵g的平行度誤差，會影響齒輪的嚙合質(zhì)量。一般孔距允差為土 ～土 ，而同一中心線上的支承孔的同軸度約為最小孔尺寸公差之半。 ⑶孔和平面的位置精度：主要孔對主軸箱安裝基面的平行度，決定了主軸與床身導(dǎo)軌的相互位置關(guān)系。這項 精度是在總裝時通過刮研來達(dá)到的。為了減少刮研工作量，一般規(guī)定在垂直和水平兩個方向上，只允許主軸前端向上和向前偏。 ⑷主要平面的精度：裝配基面的平面度影響主軸箱與床身連接時的接觸剛度，加工過程中作為定位基面則會影響主要孔的加工精度。因此規(guī)定了底面和導(dǎo)向面必須平直，為了保證箱蓋的密封性，防止工作時潤滑油泄出，還規(guī)定了頂面的平面度要求，當(dāng)大批量生產(chǎn)將其頂面用作定位基面時，對它的平面度要求還要提高。 ⑸表面粗糙度：一般主軸孔的表面粗糙度為 m，其它各縱向孔的表面粗糙度為 μ m；孔的內(nèi)端面的表面粗糙 度為 m，裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面的表面粗糙度為 ～ m，其它平面的表面粗糙度為 Ra10～ m。 3 箱體零件的材料及毛坯 箱體零件材料常選用各種牌號的灰鑄鐵，因為灰鑄鐵具有較好的耐磨性、鑄造性和可切 削性，而且吸振性好 ,成本又低。某些負(fù)荷較大的箱體采用鑄鋼件。也有某些簡易箱體為了縮短毛坯制造的周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的。 二、 箱體結(jié)構(gòu)工藝性 箱體機(jī)械加工的結(jié)構(gòu)工藝性對實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本具有重要的意義。 基本孔 箱體的基本孔，可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等幾類。通孔 工藝性最好，通孔內(nèi)又以孔長 L與孔徑 D之比 L/D=1～ 的短圓柱孔工藝性為最好； L/D5 的孔，稱為深孔，若深度精度要求較高、表面粗糙度值較小時，加工就很困難。 階梯孔的工藝性與“孔徑比”有關(guān)。孔徑相差越小則工藝性越好；孔徑相差越大，且其 中最小的孔徑又很小，則工藝性越差。 相貫通的交叉孔的工藝性也較差。 盲孔的工藝性最差，因為在精鏜或精鉸盲孔時，要用手動送進(jìn)，或采用特殊工具送進(jìn)。此外，盲孔的內(nèi)端面的加工也特別困難，故應(yīng)盡量避免。 同軸孔 同一軸線上孔徑大小向一個方向遞減（如 CA6140 的主軸孔 ），可使鏜孔時，鏜桿從一端伸人，逐個加工或同時加工同軸線上的幾個孔，以保證較高的同軸度和生產(chǎn)率。單件小批生產(chǎn)時一般采用這種分布形式。 同軸線上的孔的直徑大小從兩邊向中間遞減（如 C6201, CA6140 主軸箱軸孔等），可使刀桿從兩邊進(jìn)入，這樣不僅縮短了鏜桿長度，提高了鏜桿的剛性，而且為雙面同時加工創(chuàng)造了條件。所以大批量生產(chǎn)的箱體，常采用此種孔徑分布形式。 同軸線上孔的直徑的分布形式，應(yīng)盡量避免中間隔壁上的孔徑大于外壁的孔徑。因為加工這種孔時，要將刀桿伸進(jìn)箱體后裝刀、對刀，結(jié)構(gòu)工藝性差。 裝配基面 為 便于加工、裝配和檢驗，箱體的裝配基面尺寸應(yīng)盡量大，形狀應(yīng)盡量簡單。 凸臺 箱體外壁上的凸臺應(yīng)盡可能在一個平面上。以便可以在一次走刀中加工出來。而無須調(diào)整刀具的位置，使加工簡單方便。 緊固孔和螺孔 箱體上的緊固孔和螺孔的尺寸規(guī)格應(yīng)盡量一致，以減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)。 此外