典型零件的加工工艺

典型零件的加工工艺内容摘要：

套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。 套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。 有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了 —些工 时，但能节省有色金属，而且又提高了轴承的使用寿命。 套类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大小等因素有关。 孔径较大（一般直径大于 20mm ）时，常采用型材（如无缝钢管）、带孔的锻件或铸件；孔径较小（一般小于 20mm ）时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。 套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。 二、 典型套筒类零件的加工工艺分析 典型零件的工艺分析 （ 1）轴承套加工工艺分析 图 5－ 10所示为 1 轴承套，材料为 ZQSn663 ，每批数量为 400 只。 加工时，应根据工件的毛坯材料、结构形状、加工余量、尺寸精度、形状精度和生产纲领，正确选择定位基准、装夹方法和加工工艺过程，以保证达到图样要求。 其主要技术要求为： ? 34mmjs7 外圆对 ? 22mmH7 孔的径向圆跳动公差为 ；左端面对 ? 22mmH7 孔的轴线垂直度公差为。 由此 可见，该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高，其机械加工工艺过程如 下 表 5－ 3 所示。 图 5－ 10 轴承套 该轴承套属于短套，其直径尺寸和轴向尺寸均不大，粗加工可以单件加工，也可以多件加工。 由于单件加工时，每件都要留出工件 备 装夹的长度，因此原材料浪费较多，所以这里采用多件加工的方法。 表 5－ 3 轴承套机械加工工艺过程 工序号 工序名称 工序内容 定位基准 1 备料 棒料，按 6 件合一下料 2 钻中心孔 车端面，钻中心孔 掉头，车另一端面，钻中心孔 外圆 3 粗车 车外圆 216。 42，长度 ，车外圆 216。 34js7 至 216。 35，车退刀槽 2 ，总长 ，车分割槽 216。 20 3，两端倒角 ； 6件同时加工，尺寸均相同。 中心孔 4 钻 钻 216。 22H7 孔至 216。 20 成单件 216。 42 外圆 车、铰 车端面，总长 40 至尺寸； 车内孔 216。 22H7，留 ～ 铰削余量； 车内槽 216。 24 16至尺寸； 铰孔 216。 22H7 至尺寸 216。 42 外圆 精车 精车 216。 34js7 至尺寸 216。 22H7 孔心轴 钻 钻径向 216。 4 油孔 216。 34js7 外圆及端面 检验 检验入库 该轴承套的材料为 ZQSn663。 其外圆为 IT7 级精度，采用精车可以满足要求；内孔的精度也是 IT7 级，铰孔可以满足要求。 内孔的加工顺序为钻 —车孔 —铰孔。 （ 2）液压缸加工工艺分析 图 5－ 11 所示某液压缸零件图，生产纲领为成批生产。 该液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零 件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。 该液压缸内孔与活塞相配，因此表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高。 毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。 必要时要用泵验漏。 该液压缸为成批生产。 图 5－ 11 液压缸简图 该零件长而壁薄，为保证内外圆的同轴度，加工外圆时参照空心主轴的装夹方 法。 即采用双顶尖顶孔口 1 o 30 1 的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。 加工内孔与一般深孔加工时的装夹方法相同，多采用夹一头，另一端用中心架托住外圆。 孔的粗加工采用镗削，半精加工多采用铰削 ( 浮动铰孔 )。 该液压缸内孔的表面质量要求很高，内孔精加工后需滚压。 也有不少套筒类零件以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为最终工序。 内孔经滚压后，尺寸误差在 以内，表面粗糙度为 或更小，且表面经硬化后更为耐磨。 但是目前对铸造液压缸尚未采用滚压工艺，原因是铸件表面的缺陷 ( 如疏松、气孔、砂眼、硬度不均匀等 ) ，哪怕是很微小，都对滚压有很大影响，会导致滚压加工产生适得其反的效果。 综合以上分析，图 5－ 11 所示液压缸加工工艺过程如 表 5－ 4所示。 表 5－ 4 液压缸加工工艺路线 工序 工 序 内 容 定位与夹紧 10 20 30 40 50 下料切断 ① 车端 面、车一端外圆至φ 88mm 并车螺纹 M88 （工艺用）、倒角 ② 调头车端面（总长 1686mm）、车另一端外圆至φ 85mm、倒角 ① 半精镗孔至φ 68mm， ② 精镗至φ ， ③ 浮动镗至φ 70177。 滚压至要求 ① 车端面、切去工艺螺纹、车外圆φ 82 至尺寸、割圆槽、镗内锥孔 ② 调头车端面取总长 1685mm、车外圆 φ 82 至尺寸、割圆槽、镗内锥孔 一夹一顶（或托） 一用螺纹紧固一托 一用螺纹紧固一托 一夹一顶（或托） 分析液压缸的加工工艺，有以下特点： 该液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。 该液压缸内孔与活塞相配，因此表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高。 毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。 必要时要用泵验漏。 该液压缸为成批生产。 （ 1）保证表面相互位置精度的方法 套类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要 求一般都较高，一般可用以下方法来满足： ① 在 1 次安装中完成内外表面及端面的全部加工，这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度。 但由于工序比较集中，对尺寸较大的套筒安装不便，故多用于尺寸较小的轴套车削加工。 ② 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工孔 ) ，先加工孔至零件图尺寸，然后以孔为精基准加工外圆。 由于使用的夹具 ( 通常为心轴 ) 结构简单，而且制造和安装误差较小，因此可保证较高的相互位置精度，在套筒类零件加工中应用较多。 ③ 主要表面的加工分在几次安装中进行 ( 先加工外圆 ) 先加工外圆至零件图尺寸，然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工。 该方法工件装夹迅速可靠，但一般卡盘安装误差较大，使得加工后工件的相互位置精度较低。 如果欲使同轴度误差较小，则须采用定心精度较高的夹具，如弹性膜片卡盘，液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。 （ 2）防止套类零件变形的工艺措施 套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力．切削力和热变形的影响而引起变形。 为防止变形常采取 —些工艺措施： 1) 将粗、精加工分开进行 为减少切削 力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。 2) 减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响： ① 采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。 如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。 也可采用增大接触面积的特殊卡爪。 以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。 ② 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。 ③ 改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。 ④ 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。 如表 工序 2 先车出 M88mm 螺纹供后续工序装夹时使用。 在工序 3 中利用该工艺螺纹将工件固定在夹具中，加工完成后，在工序 5 车去该工艺螺纹。 3）减小切削力对变形的影响 ① 增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。 ② 将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。 ③ 内外圆表面同时加工，使切削 力抵销。 4) 热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响。 套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。 第三节 箱体零件加工 一、 概述 1 箱体零件的功用与结构特点 箱体是机器的基础零件，它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整 体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。 故箱体的加工 质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。 箱体类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。 据统 计资料表明，一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的 l5％～ 20％。 2 箱体零件的主要技术要求 箱体类零件中，机床主轴箱的精度要求较高，可归纳为以下五项精度要求： ⑴孔径精度：孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。 孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和噪声；孔径太小，会使配合偏紧，轴承将因外环变形，不能正常运转而缩短寿命。 装轴承的孔不圆，也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。 从上面分析可知，对孔的精度要求是较高的。 主轴孔的尺 寸公差等级为 IT6，其余孔为 IT8～IT7。 孔的几何形状精度未作规定的，一般控制在尺寸公差的 1／ 2 范围内即可。 ⑵孔与孔的位置精度：同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。 孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。 一般孔距允差为土 ～土 ，而同一中心线上的支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。 ⑶孔和平面的位置精度：主要孔对主轴箱安装基面的平行度，决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。 这项 精度是在总装时通过刮研来达到的。 为了减少刮研工作量，一般规定在垂直和水平两个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。 ⑷主要平面的精度：装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。 因此规定了底面和导向面必须平直，为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出，还规定了顶面的平面度要求，当大批量生产将其顶面用作定位基面时，对它的平面度要求还要提高。 ⑸表面粗糙度：一般主轴孔的表面粗糙度为 m，其它各纵向孔的表面粗糙度为 μ m；孔的内端面的表面粗糙 度为 m，装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为 ～ m，其它平面的表面粗糙度为 Ra10～ m。 3 箱体零件的材料及毛坯 箱体零件材料常选用各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切 削性，而且吸振性好 ,成本又低。 某些负荷较大的箱体采用铸钢件。 也有某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构的。 二、 箱体结构工艺性 箱体机械加工的结构工艺性对实现优质、高产、低成本具有重要的意义。 基本孔 箱体的基本孔，可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类。 通孔 工艺性最好，通孔内又以孔长 L与孔径 D之比 L/D=1～ 的短圆柱孔工艺性为最好； L/D5 的孔，称为深孔，若深度精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难。 阶梯孔的工艺性与“孔径比”有关。 孔径相差越小则工艺性越好；孔径相差越大，且其 中最小的孔径又很小，则工艺性越差。 相贯通的交叉孔的工艺性也较差。 盲孔的工艺性最差，因为在精镗或精铰盲孔时，要用手动送进，或采用特殊工具送进。 此外，盲孔的内端面的加工也特别困难，故应尽量避免。 同轴孔 同一轴线上孔径大小向一个方向递减（如 CA6140 的主轴孔 ），可使镗孔时，镗杆从一端伸人，逐个加工或同时加工同轴线上的几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。 单件小批生产时一般采用这种分布形式。 同轴线上的孔的直径大小从两边向中间递减（如 C6201, CA6140 主轴箱轴孔等），可使刀杆从两边进入，这样不仅缩短了镗杆长度，提高了镗杆的刚性，而且为双面同时加工创造了条件。 所以大批量生产的箱体，常采用此种孔径分布形式。 同轴线上孔的直径的分布形式，应尽量避免中间隔壁上的孔径大于外壁的孔径。 因为加工这种孔时，要将刀杆伸进箱体后装刀、对刀，结构工艺性差。 装配基面 为 便于加工、装配和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简单。 凸台 箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上。 以便可以在一次走刀中加工出来。 而无须调整刀具的位置，使加工简单方便。 紧固孔和螺孔 箱体上的紧固孔和螺孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。 此外。