軸類零件加工工藝.ppt

軸類零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 一 軸類零件的分類 特點(diǎn)和技術(shù)要求 光滑軸 階梯軸 空心軸 異形軸 曲軸 齒輪軸 偏心軸 十字軸 凸輪軸 花鍵軸 作用 起支承傳動(dòng)件和傳遞轉(zhuǎn)矩 形狀 長(zhǎng)度大于直徑 加工表面為內(nèi)外圓柱面 圓錐面 螺紋 花鍵 溝槽等 主要技術(shù)要求 1 尺寸精度 軸徑及內(nèi)孔等配合有一定的尺寸精度要求 一般為IT6 IT9軸向精度較低 2 幾何形狀精度 軸徑 基準(zhǔn)內(nèi)孔等重要表面有圓度或圓柱度要求 3 位置精度 重要圓柱表面有同軸度 徑向圓跳動(dòng) 軸心線與基準(zhǔn)面的垂直度 端面全跳動(dòng)度要求 4 表面粗糙度 重要表面粗糙度值為Ra0 1 0 6 二 軸類零件的材料 毛坯及熱處理 1材料一般采用45鋼 中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸可采用40Cr等合金結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼 精度較高的軸可采用GCr15和65Mn等材料 高速 重載的軸選用20CrMnTi 20Mn2B 20Cr等 2毛坯一般采用圓棒料和鍛件 某些大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的用鑄件 3熱處理鍛造毛坯在機(jī)械加工前 需正火或退火熱處理 需局部表面淬火提高耐磨的軸 在淬火前安排調(diào)質(zhì)處理 調(diào)質(zhì)處理安排在粗車后 半精車前 表面淬火安排在精加工前 對(duì)精度較高的的軸 在局部淬火后或粗磨后 為控制尺寸穩(wěn)定 需低溫時(shí)效處理 對(duì)氮化鋼 需在氮化前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理 總之 軸的精度越高 對(duì)材料及熱處理要求越高 熱處理次數(shù)越多 機(jī)床主軸 尤其緊密機(jī)床主軸 要求嚴(yán)格 三 軸類零件的加工工藝過程 軸類零件的形狀各種各樣 其工藝過程也有所不同 1 長(zhǎng)軸類零件2 短軸類零件3 套筒類零件4 盤類零件5 異形軸類 1 長(zhǎng)軸類零件 1 定位基準(zhǔn)的選擇一般長(zhǎng)軸以中心孔為精基準(zhǔn) 易實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一 這也滿足基準(zhǔn)重合原則 粗加工時(shí) 為傳遞較大的扭矩和提高工件的剛性 一端用外圓 一端用中心孔定位 對(duì)中心通孔的長(zhǎng)軸 在內(nèi)孔半精加工后 利用工件的內(nèi)錐孔或內(nèi)孔的兩端加工出帶錐度的工藝孔 加上錐形堵塞或錐套心軸加工 內(nèi)孔精加工前不要將錐堵或錐套拆下 以避免因重新安裝帶耒的同軸度誤差 2 加工路線的安排1 劃分加工階段精度及表面粗糙度要求較高的重要表面 軸頸 基準(zhǔn)內(nèi)孔等 為粗加工 半精加工 精加工三個(gè)階段 對(duì)要求更高的表面還應(yīng)有光整加工階段 其余表面加工分為粗加工一半精加工兩個(gè)階段進(jìn)行或一次加工完畢 2 熱處理工序的安排熱處理工序一般安排在各個(gè)加工階段之間 毛坯在鍛造或鑄造后 一般須安排正火或退火處理 以便消除應(yīng)力 細(xì)化晶粒 改善切削性能 淬火 表面淬火 滲碳和氮化等熱處理 安排在半精加工之后 精磨前 對(duì)精度很高的長(zhǎng)軸 在淬火后精磨前 安排低溫實(shí)效處理 3 確定加工順序基準(zhǔn)先行 先外后內(nèi) 先大后小 斷面宜后 指鍵槽 花鍵 橫向孔 3 長(zhǎng)軸類零件的軸徑表面常見工藝路線 滲碳軸類零件 備料 鍛造 正火 鉆中心孔 粗車 半精車 精車 滲碳 或碳氮共滲 淬火 低溫回火 粗磨 次要表面加工 精磨 一般精密調(diào)質(zhì)鋼軸類零件 備料 鍛造 正火 退火 鉆中心孔 粗車 調(diào)質(zhì) 半精車 精車 表面淬火 回火 粗磨 次要表面加工 精磨 精密氮化鋼軸類零件 備料 鍛造 正火 退火 鉆中心孔 粗車 調(diào)質(zhì) 半精車 精車 低溫時(shí)效 粗磨 氮化處理 次要表面加工 精磨 光磨 整體淬火軸類零件 備料 鍛造 正火 退火 鉆中心孔 粗車 調(diào)質(zhì) 半精車 精車 次要表面加工 整體淬火 粗磨 低溫時(shí)效 精磨 2 短軸類零件 1 定位基準(zhǔn)的選擇短軸剛性大 一般以外圓柱面定位 用三爪卡盤夾緊后呈懸伸狀切削 徑向力大時(shí) 用一端是工件外圓 一端中心孔定位 2 加工路線的擬定特點(diǎn)是工序集中 在一次安裝中加工多個(gè)表面 粗加工 半精加工連續(xù)進(jìn)行 以下為六角車床 轉(zhuǎn)塔車床加工短軸的典型工藝 1 送料 夾緊 2 粗車外圓 3 精車外圓 倒角 4 鉆中心孔 5 鉆孔 6 鉸孔 7 切槽 倒角 8 套外螺紋 9 滾花 10 切斷 11 車端面 3 套筒類零件 1 定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)尺寸較小的套類零件 一般以外圓為定位基準(zhǔn) 用三爪卡盤夾緊后呈懸伸狀切削 對(duì)內(nèi)孔尺寸較大的套類零件 一般以外圓 內(nèi)孔互為定位基準(zhǔn) 對(duì)長(zhǎng)套筒類零件 加工外圓時(shí) 用雙頂尖 加工內(nèi)孔時(shí) 采用夾一頭 另一頭用中心架托外圓 2 加工路線的擬定一般套筒主要表面加工分在幾次裝夾中進(jìn)行 劃分出粗 半精 精加工階段 可先加工孔 然后以孔為精基準(zhǔn)最終加工外圓 這種方法所用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 定心精度高 能保證較高的位置精度 應(yīng)用較廣泛 也可先加工外圓 然后以外圓為精基準(zhǔn)最終加工孔 用此法工件裝夾可靠 但加工精度低 為得到較高的同軸度 采用定心精度高的夾具 如彈性膜片卡盤 液性塑料夾具等 3 防止加工中套筒變形套筒零件屬薄壁件 加工中常因夾緊力 切削力 殘余應(yīng)力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形 故應(yīng)采取如下防止變形措施 粗 精加工分階段舉行 并將熱處理工序安排在粗 精加工階段之間 使粗加工產(chǎn)生的變形及熱處理變形在精加工中得到糾正 對(duì)于精度要求較高精密套筒 孔圓度 0015mm 任何微小徑向變形 都有可能引起失敗 故應(yīng)將徑向夾緊改為軸向夾緊 對(duì)于普通精度的套筒 如需徑向夾緊時(shí) 也應(yīng)盡可能使徑向夾緊力均勻 使用過渡套或彈簧套夾緊工件或作出工藝凸邊及工藝螺紋 4 盤類零件 對(duì)于毛坯為棒料或無(wú)縫鋼管的盤類零件 都選用外圓表面作粗定位基準(zhǔn) 對(duì)于毛坯為鍛件或鑄件的盤類零件 其粗基準(zhǔn)選擇是 如果有不加工表面 則以該表面為粗基準(zhǔn) 如無(wú)這樣的表面 則優(yōu)先選擇內(nèi)孔作為粗基準(zhǔn) 或設(shè)劃線工序 使零件加工余量合理分配 在選擇精基準(zhǔn)時(shí) 通常采用互為基準(zhǔn)的原則 視具體情況選擇圓或內(nèi)孔 外圓與端面的組合或內(nèi)孔與端面的組合等定位方式 精加工 若要保證圓柱表面軸線與端面的垂直度 應(yīng)以端面為基準(zhǔn) 若要保證外圓和內(nèi)孔間的同軸度 則以外圓為基準(zhǔn) 齒輪淬火后修磨內(nèi)孔 應(yīng)以齒輪分度圓為基準(zhǔn) 5 異形類零件 例1 主軸加工工藝 1 各種機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu) 應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠 定位準(zhǔn)確 連接剛度高 裝卸方便和能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩 由于夾具和刀具已標(biāo)準(zhǔn)化 因此通用機(jī)床主軸端部的形狀和尺寸也已標(biāo)準(zhǔn)化 主軸結(jié)構(gòu)取決于1 機(jī)床類型2 主軸上所安裝的傳動(dòng)件3 軸承和密封件等零件的類型 數(shù)目 位置和安裝定位方法等4 主軸加工和裝配的工藝性5 為了便于裝配和滿足軸承 傳動(dòng)件等軸向定位的需要 主軸一般是階梯形的軸6 直徑從前端向后或者是從中間向兩端部逐段縮小7 各階梯之間應(yīng)有退刀槽8 為了與齒輪等傳動(dòng)件周向連接以傳遞轉(zhuǎn)矩 主軸上經(jīng)常帶有鍵槽或花鍵 1 普通車床主軸軸端的結(jié)構(gòu) 圓柱面x和端面y為卡盤的定位面 用螺紋鎖緊卡盤 莫氏錐孔用來(lái)安裝頂尖或芯軸等 優(yōu)點(diǎn) 制造簡(jiǎn)單 裝卸卡盤方便 缺點(diǎn) 圓柱面定位的精度和連接剛度均較低 主軸懸伸量大 當(dāng)主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下迅速制動(dòng)時(shí) 卡盤有自動(dòng)松脫的危險(xiǎn) 是上面的另一結(jié)構(gòu)變型 定心軸頸面x移到緊固螺紋的前面 增加了徑向定位精度 卡盤徑向定位精度高 改進(jìn)的短錐法蘭式結(jié)構(gòu) 卡盤用短錐面x 7 7 30 和法蘭端面y定位 撥銷傳遞扭矩優(yōu)點(diǎn) 卡盤定位精度和連接剛度高 主軸懸伸量小 主軸制動(dòng)時(shí)卡盤不會(huì)松脫 應(yīng)用 普通車床 六角車床 多刀車床 內(nèi)圓磨床 缺點(diǎn) 制造精度要求高 2 銑床主軸軸端 銑刀或銑刀桿由前端錐度為7 24的錐孔定位 然后用拉桿從主軸孔的后端拉緊 傳遞扭矩 橫鍵 3 外圓磨床砂輪主軸的軸端結(jié)構(gòu) 砂輪通過法蘭盤安裝在軸端錐度為1 5的外錐體上 并用螺母拼緊位于圓錐面上的半圓鍵用以傳遞轉(zhuǎn)矩 錐度 保證對(duì)中精度 4 內(nèi)圓磨床砂輪主軸軸端結(jié)構(gòu) 砂輪通過接長(zhǎng)軸安裝到主軸上 莫氏錐孔定位并傳遞扭矩 錐孔底部的螺紋緊固長(zhǎng)軸 5 鉆鏜類圖主軸軸端結(jié)構(gòu) 鉆鏜類等軸向力為主的機(jī)床主軸軸端結(jié)構(gòu) 刀桿或刀具用莫氏錐孔定位 錐孔或右端第一個(gè)扁孔傳遞扭矩 第二個(gè)扁孔用以拆卸刀具 6 組合機(jī)床主軸軸端的結(jié)構(gòu) 主軸內(nèi)孔為圓柱孔 前端帶有莫氏錐孔的刀具接桿可安裝在主軸孔中 平鍵傳遞扭矩 右端的圓螺母用來(lái)調(diào)整刀具的軸向位置 2 車床主軸的設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 車床主軸的設(shè)計(jì)要求 車床主軸的功用 1 承受扭轉(zhuǎn)力矩 2 承受彎曲力矩 3 保證回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)精度 車床主軸的設(shè)計(jì)要求 1 扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度高 2 回轉(zhuǎn)精度高 徑向圓跳動(dòng) 端面圓跳動(dòng) 回轉(zhuǎn)軸線穩(wěn)定 3 制造精度高 結(jié)構(gòu)尺寸及動(dòng)態(tài)特性要好 主軸本身及其軸承精度高 軸承的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑 齒輪的布置 固定件的平衡等 主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 1 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 足夠的剛度 3 有具有一定的尺寸 形狀 位置精度和表面質(zhì)量 4 足夠的耐磨性 抗振性及尺寸穩(wěn)定性 5 足夠的抗疲勞強(qiáng)度 2 車床主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 既是階梯軸 又是空心軸 是長(zhǎng)徑比小于12的剛性軸 不但傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩 而且是工件或刀具回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ) 主要加工表面有內(nèi)外圓柱面 圓錐面 次要表面有螺紋 花鍵 溝槽 端面結(jié)合孔等 機(jī)械加工工藝主要是車削 磨削 其次是銑削和鉆削 特別值得注意的工藝問題有 1 定位基準(zhǔn)的選擇 2 加工順序的安排 3 深孔加工 4 熱處理變形 3 車床主軸技術(shù)條件的分析 1 主軸支承軸頸的技術(shù)要求 支承軸頸是主軸的裝配基準(zhǔn) 其精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度 主軸上各重要表面又以支承軸頸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 有嚴(yán)格的位置要求 支承軸頸為三支承結(jié)構(gòu) 并且跨度大 支承軸頸采用錐面 1 12 結(jié)構(gòu) 接觸率 70 可用來(lái)調(diào)整軸承間隙 中間支承為IT5 IT6 粗糙度 支承軸頸圓度誤差為0 005mm 徑向跳動(dòng)為0 005mm 其他外圓的圓度要求 誤差小于50 尺寸公差 高精度者為5 10 軸頸有關(guān)表面的同軸度誤差應(yīng)很小 2 主軸工作表面 錐孔 的技術(shù)要求 用來(lái)安裝頂尖或刀具錐柄的 是定心表面 對(duì)錐面的尺寸精度 形狀精度 粗糙度 接觸精度都要求高 軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸 錐孔對(duì)軸頸的徑向圓跳動(dòng)近軸端為0 005 離軸端300處為0 01 錐面接觸率 70 粗糙度 硬度為HRC48 50 3 主軸軸端外錐 短錐 的技術(shù)要求 用來(lái)安裝卡盤或花盤的 也是定心表面 對(duì)錐面的尺寸精度 形狀精度 粗糙度 接觸精度都要求高 軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸 對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)為0 008 端面圓跳動(dòng)為0 008 粗糙度 硬度為HRC45 50 4 其它技術(shù)要求 空套齒輪軸頸的技術(shù)要求影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性 可能導(dǎo)致噪聲 有同軸度要求 對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)為0 01 0 015 尺寸精度要求為IT5 IT6 螺紋的技術(shù)要求用來(lái)固定零件或調(diào)整軸承間隙 螺母的端面圓跳動(dòng) 應(yīng) 0 05 會(huì)影響軸承的內(nèi)環(huán)軸線傾斜 螺母與軸頸的同軸度誤差 0 025 螺紋精度為6h 主軸各表面的表面層要求要有較高的耐磨性 要有適當(dāng)?shù)挠捕?HRC45以上 以改善其裝配工藝性和裝配精度 表面粗糙度 4 車床主軸的機(jī)械加工工藝過程 主軸加工工藝過程制訂的依據(jù)主軸的結(jié)構(gòu) 技術(shù)要求 生產(chǎn)批量 設(shè)備條件 主軸加工工藝過程材料 45鋼 毛坯 模鍛件工藝過程 分為三個(gè)階段 粗加工 工序1 6半精加工 工序7 13 7為預(yù)備 精加工 工序14 26 14為預(yù)備 5 車床主軸加工工藝過程分析 1 主軸毛坯的制造方法自由鍛件 小批量或單件生產(chǎn) 模鍛件 大批量生產(chǎn) 2 熱處理工序的安排毛坯熱處理 去鍛造應(yīng)力 細(xì)化晶粒 切削前正火 預(yù)備熱處理 改善切削加工性能和機(jī)械 物理性能 去鍛造應(yīng)力 半精加工前調(diào)質(zhì) 去應(yīng)力 改善切削加工性能 提高綜合機(jī)械性能 精加工前局部高頻淬火 提高運(yùn)動(dòng)表面耐磨性 精加工后的定性處理 低溫時(shí)效和水冷處理 3 加工階段的劃分 如前所述 分為三個(gè)階段 鑒于主軸的技術(shù)要求高 毛坯為模鍛件 加工余量大 精度高 故應(yīng)分階段加工 分粗 精加工階段有利于去應(yīng)力并可加入熱處理 多次切削有利于消除復(fù)映誤差 粗 精加工二階段應(yīng)間隔一定時(shí)間 粗 精加工二階段應(yīng)分粗 精加工機(jī)床進(jìn)行 合理利用設(shè)備 保護(hù)機(jī)床 4 定位基準(zhǔn)的選擇 應(yīng)使定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合 一次安裝應(yīng)多加工幾個(gè)面 注意零件的主要精度指標(biāo) 同軸度 圓度 徑向跳動(dòng) 主軸的定位過程較復(fù)雜 有頂尖 錐堵 支承表面等作為定位基準(zhǔn) 5 加工順序的安排和工序的確定 三種方案1 粗加工外圓 鉆深孔 精加工外圓 粗加工錐孔 精加工錐孔2 粗加工外圓 鉆深孔 粗加工錐孔 精加工錐孔 精加工外圓3 粗加工外圓 鉆深孔 精加工外圓 精加工外圓 精加工錐孔工序確定的兩個(gè)原則1 工序中所用的基準(zhǔn)應(yīng)在該工序前加工 2 各表面要粗 精基準(zhǔn)分開 先粗后精 多次加工 逐步提高精度 淬硬表面的鍵槽 螺紋等應(yīng)在淬火前加工 非淬硬表面的鍵槽 螺紋等應(yīng)在精車后 精磨前加工 檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在適當(dāng)工序之后 必要還應(yīng)探傷 6 主軸加工中的幾個(gè)工藝問題 1 錐堵和錐堵心軸的使用錐堵和錐堵心軸的功用 空心軸加工通孔后 定位基準(zhǔn) 頂尖孔被破壞 通孔直徑小時(shí) 可直接在孔口倒出一60 錐面 代替中心孔 當(dāng)通孔直徑較大時(shí) 則要采用錐堵或錐堵心軸 一般不中途更換或拆裝 以免增加安裝誤差 錐堵和錐堵心軸要求兩個(gè)錐面同軸 2 頂尖孔的研磨 研磨的必要性1 頂尖孔是定位基準(zhǔn) 對(duì)精度和質(zhì)量有直接影響2 頂尖孔的深度 影響定位軸向位置 因而影響余量分布 批量生產(chǎn)時(shí) 3 兩頂尖孔同軸度 影響同軸度 影響位置精度4 頂尖孔錐角和圓度誤差 直接反映到工件的圓度上5 熱處理 切削力 重力等的影響 會(huì)損壞頂尖孔的精度6 熱處理后和磨削加工前 需要消除誤差 研磨方法1 用鑄鐵頂尖研磨 2 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上 用金剛鉆研磨 3 用硬質(zhì)合金頂尖刮研 3 外圓表面的車削加工 車削加工的工藝作用1 粗加工 切除大部分余量 2 半精加工 修整預(yù)備熱處理后的變形 3 精加工 使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量 精加工螺紋及各端面等 車削加工值得考慮的問題1 生產(chǎn)效率 2 工序精度 復(fù)映誤差 3 勞動(dòng)強(qiáng)度 車削加工的設(shè)備1 單件 小批 普通車床2 成批生產(chǎn) 液壓仿形車床3 大批量生產(chǎn) 液壓仿形 多刀半自動(dòng)車床 4 主軸深孔的加工 深孔加工的難點(diǎn)1 刀具細(xì)長(zhǎng) 剛性差 易振動(dòng) 易引偏 2 排屑困難 3 鉆頭散熱條件差 冷卻困難 易失去切削能力 采取措施1 采用工件旋轉(zhuǎn) 刀具進(jìn)給的加工方法 使鉆頭自定中心 2 采用特殊結(jié)構(gòu)的深孔鉆 3 預(yù)先加工一導(dǎo)向孔 防止引偏 4 采用壓力輸送切削潤(rùn)滑液 既使冷卻充分 又使切屑排出 5 主軸錐孔的加工 主軸錐孔的作用及要求1 主軸錐孔是安裝頂尖的定位面 2 主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高 磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準(zhǔn) 有三種安裝方式 1 前支承裝于中心架 后支承用卡盤裝夾2 前 后支承裝于兩個(gè)中心架 用萬(wàn)向節(jié)與主軸相聯(lián) 3 采用專用夾具 剖分軸承 V型夾具 浮動(dòng)卡頭等 使磨頭誤差及機(jī)床振動(dòng)不影響工件 該夾具由底座 支承架及浮動(dòng)卡頭三部分組成 前 后兩支架與底座連成一體 作為工件定位的V形架鑲有硬質(zhì)合金 以提高耐磨性 工件的中心高應(yīng)與磨頭砂輪軸中心等高 后端的浮動(dòng)卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi) 工件尾部插入彈性套內(nèi) 通過彈簧將彈性套 浮動(dòng)卡頭外殼 連同工件向后拉 鋼球1壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄3端面 依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動(dòng) 該聯(lián)接方式只傳遞扭矩 排除磨頭和機(jī)床誤差對(duì)加工精度的干擾 6 主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工1 主要采用磨削加工 2 應(yīng)在熱處理之后進(jìn)行 糾正熱處理后的變形 3 磨削加工能達(dá)到的精度為IT6 表面粗糙度為 光整加工的作用及特點(diǎn)1 用于精密主軸上尺寸公差等級(jí)為IT5以上或表面粗糙度的加工表面 2 采用很小的切削用量和單位切削力 變形小 3 對(duì)上道工序要求高 一般要求 表面無(wú)較深的加工痕跡 4 采用浮動(dòng)的加工方法 自定心 5 加工余量很小 一般不超過0 02mm 7 軸類零件的檢驗(yàn) 檢驗(yàn)項(xiàng)目1 表面粗糙度 2 表面硬度 3 尺寸精度 4 相互位置精度 5 表面幾何形狀精度 檢驗(yàn)順序 幾何精度 尺寸精度 位置精度檢驗(yàn)方法1 硬度 硬度計(jì) 2 表面粗糙度 觸針式表面粗糙度輪廓儀或樣板比較法 3 錐孔 著色法4 尺寸精度 常規(guī)檢驗(yàn)儀器 萬(wàn)能量具 5 位置精度 專用檢驗(yàn)裝置 例2 套類零件加工工藝 1 套筒類零件的功用 結(jié)構(gòu) 套筒類零件是指在回轉(zhuǎn)體零件中的空心薄壁件 是機(jī)械加工中常見的一種零件 在各類機(jī)器中應(yīng)用很廣 主要起支承或?qū)蜃饔?由于功用不同 其形狀結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的差異 常見的有支承回轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承圈 軸套 夾具上的鉆套和導(dǎo)向套 內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套和液壓系統(tǒng)中的液壓缸 電液伺服閥的閥套等都屬于套類零件 其大致的結(jié)構(gòu)形式如圖所示 2 套類零件的材料與毛坯 套類零件一般用鋼 鑄鐵 青銅制成 有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu) 以離心鑄造法在鑄鐵或鋼內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料 既可節(jié)省貴金屬 又能提高軸承壽命 套類的毛坯選擇與材料 結(jié)構(gòu) 尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān) 孔徑小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料 也可采用實(shí)心鑄件 孔徑較大的套筒 常選擇無(wú)縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件 大量生產(chǎn)時(shí) 采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)毛坯制造工藝 既節(jié)約用材 又提高生產(chǎn)率 套筒類零件的功能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shí)效及滲氮 3 套類零件的加工工藝過程 套筒類零件由于功用 結(jié)構(gòu)形狀 材料 熱處理以及尺寸不同 其工藝差別很大 按結(jié)構(gòu)形狀來(lái)分 大體上分為短套類與長(zhǎng)套類兩類 它們?cè)跈C(jī)械加工中 工件的裝夾及加工方法有很大差別 1 短套零件工藝 圖所示為一軸承套 材料為ZQSn 主要技術(shù)要求為 34js7外圓對(duì) 22H7孔的徑向圓跳動(dòng)公差為0 01mm 左端面對(duì) 22H7孔的軸線垂直度公差為0 01mm 內(nèi)孔和外圓的尺寸精度和位置精度要求均較高 機(jī)械加工工藝過程下表所示 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 這里采用多件加工的方法 表軸承套機(jī)械加工工藝過程 2 長(zhǎng)套筒零件加工工藝 圖示某液壓缸零件圖 成批生產(chǎn) 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(wú)縫鋼管 如為鑄件 其組織應(yīng)緊密 無(wú)砂眼 針孔及疏松缺陷 零件長(zhǎng)而壁薄 為保證內(nèi)外圓的同軸度 采用頂尖孔定位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(shí)的裝夾方法相同 多采用夾一頭 另一端用中心架托住外圓 孔的粗加工采用鏜削 半精加工多采用浮動(dòng)鉸孔 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0 01mm以內(nèi) 表面粗糙度為Ra0 16 m或更小 且表面經(jīng)硬化后更為耐磨 但目前對(duì)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 對(duì)滾壓有很大影響 會(huì)導(dǎo)致滾壓加工產(chǎn)生不好效果 工藝過程下表所示 表液壓缸機(jī)械加工工藝過程 4 套類零件的加工工藝分析 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(lái)滿足 1 在一次安裝中完成內(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(duì)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(jiǎn)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(diǎn)是孔的壁厚較薄 常因夾緊力 切削力和熱變形的影響而引起變形 為防止變形采取工藝措施 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 采用徑向夾緊時(shí) 夾緊力不集中在某一徑向截面上 而應(yīng)使其分布在較大的面積上 如可將工件安裝在一個(gè)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(shí) 宜采用張開式心軸裝夾 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 改變夾緊力的方向 將徑向夾緊改為軸向夾緊 在工件上制出加強(qiáng)剛性的工藝凸臺(tái)或工藝螺紋以減少夾緊變形 加工時(shí)用特殊結(jié)構(gòu)的卡爪夾緊 加工終了時(shí)將凸邊切去 如上表工序2先車出M88mm 1 5mm螺紋供后續(xù)工序裝夾時(shí)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(duì)變形的影響 增大刀具主偏角和主前角 使加工時(shí)刀刃鋒利 減少?gòu)较蚯邢髁?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 內(nèi)外圓表面同時(shí)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(huì)產(chǎn)生較大變形 在精加工時(shí)可得到糾正 但要注意適當(dāng)加大精加工的余量 例3 絲杠加工工藝分析