第二章 典型零件的加工--套筒.ppt

套筒 第二章典型零件的加工 概述 三 二 一 套筒类零件工艺过程分析 内圆表面的加工 四 内孔面加工方法录像 结束 第二章典型零件的加工 套筒 概述 第二章典型零件的加工 套筒 一 套筒类零件的功用及结构特点 第二章典型零件的加工 套筒 二 套筒类零件的技术要求1 内孔 起支承导向作用 尺寸精度一般IT7 IT6 Ra3 2 0 8 m 油缸内孔尺寸精一般要求较低为IT10 IT9 粗糙度值则较低 Ra0 4 0 2 m 内孔形状精度一般控制在尺寸公差以内 为防止泄漏 除对孔有圆度要求外 还有圆柱度 直线度等形状公差的要求 2 外圆 一般是套类零件的支承表面 与机体上的孔相配合 尺寸精度为IT7 IT6 粗糙度值Ra6 3 0 8 m 有的达0 2 m 概述 第二章典型零件的加工 套筒 3 内外圆的同轴度一般为0 05 1mm 同轴度要求高的为0 01mm 4 内孔轴线对端面的垂直度 如在使用或加工过程中承受轴向力 其垂直度一般为 0 01 0 04mm 三 套筒类零件的材料与毛坯1 材料 大多数为低碳钢或中碳钢 如A3 45 钢 少数采用合金钢如 25CrMo 30CrMnSi 18CrNiWA等 有时也选用铸铁 青铜 黄铜等 2 毛坯 棒料 锻件 铸件 无缝钢管等 如油缸常采用20 35 27SiMn热扎或冷拔无缝钢管 概述 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 套筒类零件虽然种类众多 形态各异 但按其结构形状来分 大体上可分为短套筒和长套筒两类 由于这两类套筒零件结构形状上的差异 其工艺过程有很大的差别 长套筒类零件工艺过程分析一 长套筒零件的加工分析液压系统中的油缸体如图所示 是比较典型的长套筒零件 一般结构简单 薄壁容易变形 加工面比较少 加工方法变化不多 第二章典型零件的加工 套筒 典型的长套筒零件 油缸体 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 1 油缸体零件的技术要求主要的加工表面为内孔及两端口内外表面 内孔作为油缸零件导向表面 要求有较高的尺寸精度及较低的表面粗糙度 对形状精度要求更严 内孔 70作为活塞运动的导向元件 尺寸精度为IT11 不算太高 但表面粗糙度为Ra0 4 m 要求较严 圆柱度要求在1685mm内为0 04mm 有较大的加工难度 两端口处通常与支承件相配合有较高的位置精度要求 两孔口端面对轴线的垂直度为 0 04mm 材料为中碳钢无缝钢管 生产批量为小批 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 2 加工方法的选择 70H7为深孔 深径比L D 24 1 其加工方案有以下几种 1 粗镗 精镗 珩磨 或滚压 符合粗精分开的原则 有利于清洗缸筒及时发现和排除废品次品 刀具简单 易于调整 是目前常用的一种加工方法 生产率低 但质量稳定 多用于大批大量生产 2 半精镗 精镗 精铰 滚压 同样也符合粗精分开的原则 有利于清洗缸筒及时发现和排除废品次品 刀具简单易于调整 能保证加工质量 生产率低 适用于毛坯精度高 如热轧或冷拔无缝钢管 的场合 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 3 粗镗 复合滚镗 精镗滚压合一 使用组合刀具 减少了一道工序 生产率高 但需要复杂的组合刀具 并进行精细调整 多用于大批大量生产 4 复合滚镗 粗镗 精镗 滚压三道工序合一 一次走刀完成粗精光整加工 生产率高 但刀具复杂 不易发现加工过程中的质量问题 多用于加工低碳制造的缸筒 5 强力珩磨 生产效率高 钢材利用率高 加工质量高 但需要专用设备 工艺条件要求高 投资费用高 主要用于大批大量生产 经以上加工方案对比分析 对液缸体在小批量生产条件下 采用方案2是比较经济合理 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 3 拟定工艺路线按照基准先行的原则作为定位精准面 应首先按排加工 液缸体为一个薄壁深孔零件 为防止夹紧力过大或不均匀而引起缸孔径向变形 影响加工精度 应按照基准重合 基准统一 互为基准原则 选择定位精基准 对于套筒类零件 一般以轴线部位的孔或外圆作为精基准 深孔加工在机床上的安装方式有以下几种 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 1 如图 a 所示 缸筒以一端止口定位 用弹性夹头夹紧 另一端以架窝支承在中心架上 这种方法装卸工件比较麻烦 定位精度低 但不需要专用设备 适用于单件小批生产 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 2 如图 b 所示 缸筒以一端止口定位 用弹性夹头夹紧 另一端以30 60 外圆锥面与压力头上的专用内锥套定位和夹紧 这种方法装卸工件比较方便 定位精度高 须有压力头 适用于中 小批生产 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 3 如图 c 所示 缸筒以一端止口定位 用螺纹与连接盘连接在机床主轴上 另一端以架窝支承在中心架上 这种方法用螺纹传递扭矩 缸体基本不受径向夹紧力作用 能保证加工精度 但加工完毕后 须切除螺纹部分 增加了工序和材料的浪费 适用于无专用设备 小批量 试制新产品时采用 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 4 如图 d 所示 缸筒两端均采用加工出的30 60 的外锥面定位 一端锥面与专用卡盘的内锥面配合定位 另一端与压力头的内锥面配合定位 并轴向夹紧 这种方法工件装卸方便 定位精度高 在大批大量生产中应用广泛 本例则采用 c 方案定位装夹 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 由于液缸体为薄壁深孔套 钢材的淬透性好 调质可按排在下料后 并对全长弯曲度提出限制 弯曲度允差小于2 5mm 滚压加工前按排低温回火 以改善工件材料的加工性能 保证加工精度 为防腐耐磨 缸体内孔加工完毕后 表面镀铬并抛光 深孔加工完毕后 作为重要工序应按排一次检验 最后按排终检 由于液缸体为小批量生产 应采用工序集中的原则按排加工顺序 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 4 典型的长套筒零件 油缸体的工艺过程 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 套筒类零件工艺过程分析 跟刀架和中心架 第二章典型零件的加工 套筒 二 短套的加工分析短套 如轴承套 钻套 各类导向套等 这类短套一般孔与端面 孔与外圆之间均具有较高的位置精度 结构上有光套也有台阶套 由于长度较短 最常用的加工方法是车削 表面淬火或精度高的采用磨削 如图所示是最常见的一种短套 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 1 保证短套零件加工精度的方法 1 保证短套零件各表面位置精度的方法 从短套零件的技术要求可知 其主要位置精度是内 外圆表面的同轴度及端面与轴线之间的垂直度要求 在加工过程中一般常采用下述方法 1 在一次装夹过程中完成内外表面及端面的加工 这种加工方法消除了工件的装夹误差 可获得很高的相对位置精度 但是 这种加工方法的工序比较集中 对于尺寸较大的套筒零件也不便于装夹 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 2 套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成 先终加工孔 然后再以孔为精基准 最终加工外圆及端面 这种方法需采用心轴为夹具 但夹具的结构简单 定心精度高 能保证各表面间的位置精度 3 套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成 先终加工外圆 然后以外圆为精基准最后加工孔 采用这种方法加工时 工件装夹迅速可靠 其夹具较复杂 加工精度略差 欲获得较高的同轴度 则须采用定心精度高的夹具 如弹性膜片卡盘 液性塑料夹具及经修磨过的三爪卡盘和软爪等夹具 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 2 防止套筒在加工过程中变形的措施套筒零件孔壁较薄 加工中常因夹紧力 切削力 残余应力和切削热等因素的影响而产生变形 为了防止变形 应注意以下几点 1 为减少切削力与切削热的影响 粗 精加工应分开进行 使其变形在精加工过程中得以纠正 2 为减少夹紧力的影响 工艺上可采取以下措施 改变夹紧力的方向 即把径向夹紧改为轴向夹紧 对于精度要求较高的精密套筒 如孔的圆度要求为0 0015mm 任何微小的径向变形 都可能引起较大的误差 必须找正外圆或孔后 在端面或外圆台阶上加轴向夹紧力 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 对于普通精度的套筒 如果需径向夹紧时 也尽可能使径向夹紧力均匀 使用过渡套或弹簧套夹紧工件 或者作出工艺凸台及工艺螺纹 以减少夹紧变形 3 减少热处理变形的影响 将热处理安排在粗精加工阶段之间或安排在下料之后 机加工之前 使热处理产生的变形在后续的加工中逐步予以消除 2 小套零件的工艺过程 材料45钢 小批量生产 全部倒角1 45 淬火处理HRC45 50 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 套筒类零件工艺过程分析 第二章典型零件的加工 套筒 一 内圆表面常用加工方法 一 钻孔1 用钻头在工件的实体部位加工孔称为钻孔 钻孔类机床有小台钻 立式钻床 摇臂钻床 钻孔属于粗加工 IT14 IT12 Ra50 12 5 m 2 麻花钻头由工作部分和柄部组成 工作部分又分导向部分和切削部分 如图所示 柄部 颈部和锥柄 45钢淬火HRC30 45 导向部分 两个对称的螺旋槽 螺旋角20 33 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 两条对称的螺旋槽是钻屑流经的表面 槽边有高度1 0 5mm的棱边 起到导向 扶正 修光孔壁及减少与孔壁磨擦的作用 切削部分 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 二 扩孔扩孔属半精加工 IT10 IT9 Ra6 3 3 2 m 扩孔特点 刚性好 扩孔钻容屑槽浅而窄 钻芯粗壮 因此扩孔钻的刚性好 导向性好 扩孔钻有三 四个刀齿 增加了导向的楞边数 切削条件好 只有切削刃的外缘部分参加切削 切削较轻快 可用较大的切削用量 孔壁光洁 扩孔切屑少 排屑通畅 不会刮伤已加工表面 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 三 铰孔用铰刀加工孔的一种精加工方法 须在扩孔 半精镗孔的基础上进行 铰孔所能达到的精度为 IT8 IT7 Ra1 6 0 4 m 如图所示 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 铰刀为定尺寸精加工刀具 比精镗孔更容易保证孔的尺寸精度和形状精度 生产率高 对细长孔更是如此 铰孔适应性差 一定直径的铰刀只能铰削一定尺寸公差的孔 不能铰削非标准孔 台阶孔和盲孔 四 镗孔1 镗孔是 用镗刀对以钻出 铸出 锻出的孔作进一步的加工 以扩大孔径提高精度降低表面粗糙度 镗孔是孔常用的加工方法 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 2 镗孔阶段粗镗 尺寸公差等级IT14 IT12 Ra25 12 5 半精镗 尺寸公差等级IT11 IT9 Ra6 3 3 2 精镗 尺寸公差等级IT8 IT7 Ra1 6 0 8 3 镗孔方式车床镗孔 由横向进刀和走刀次数扩大孔径非常方便 如图所示 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 镗床镗孔 1 镗刀杆回转 工件随工作台作纵向进给 镗孔直径一般小于120mm 镗刀杆不宜悬伸过长 以免刀杆弯曲变形 影响加工精度 由支承座支承的长刀杆可 镗箱体两壁相距较远的同轴孔 如图所示 2 镗刀杆回转并外伸作纵向进给 用来镗深度较浅的孔 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 3 平旋盘带动镗刀杆回转 工件随工作台作纵向进给 可镗削价 200mm以上的大孔 但孔深不宜过大 如图所示 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 五 拉孔用拉刀加工孔的一种高效率加工方法 拉削可以看成刨削的发展 每个刀齿可以切掉一层极薄的金属 因此 可以获得很高的精度和很低的表面粗糙度 如图a b所示 拉削圆孔可达到的尺寸公差等级为 IT8 IT7 表面粗糙度Ra1 6 0 4 m 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 拉孔的工艺特点 生产率高 加工质量高 拉刀结构复杂成本昂贵 主要用于大批大量生产 拉孔的直径一般小于 125mm 不能拉削非标准孔 盲孔 台阶孔 某些结构复杂零件上的孔也不能在拉床上加工 六 磨孔磨孔属于孔的精加工方法 可达到的尺寸公差等级为IT8 IT6 表面粗糙度Ra0 8 0 4 m 可在内圆 万能外圆磨床磨削 多采用纵磨法 如图所示 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 磨孔与磨外圆的比较 1 磨孔的表面粗糙度略粗大 这是因为内圆磨头的砂轮直径小 转速低 很难达到外圆磨削的线速度 因此 磨内孔的表面粗糙度略粗大 2 磨削质量的控制不如磨外圆方便 这是因为 砂轮与内孔表面的接触面积大 发热量大 冷却排屑条件差 工件易产生热变形 受内孔直径的限制 砂轮轴一般细长 刚性弱 易产生弯曲变形 使磨削的内孔产生内圆锥误差 为消除上述误差 须减小径向进给量和增加 光磨行程 因此 磨削质量的控制不如磨外圆方便 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 3 磨孔的生产率低 砂轮直径小 磨耗快 冷却液不易冲排屑末 经常堵塞砂轮 为此 经常卸下更换或修整 另外减小径向进给量和增加 光磨行程 也使磨削时间延长 因此 磨孔的生产率低 内圆表面的加工 第二章典型零件的加工 套筒 二 内圆表面的精密加工方法1 金刚镗在金刚镗床上 用硬质合金或金刚石刀具 以小的切深小的进给量较高的切削速度进行镗削 并采用粗镗精镗两道工序 可获得较高的精度和较低的表面粗糙度 尺寸公差等级 IT7 IT6 表面粗糙度 Ra0 4 0 1 m 圆度误差小于0 003 0 005mm 金刚镗加工质量好 生产率高 用于大批大量生产中对钢 铸铁 有色金属套筒内孔的光整加工 2 研磨依靠研具与工件的相对运动 由磨料去除一层极微薄金属的光整加工方法 研磨后达到的精度 IT6 IT4 Ra0 16 0 01 m 内圆表面的加工