第4章套筒零件的加工

1、第一节第一节 概述概述一、套筒类零件的功用及结构特点，如图一、套筒类零件的功用及结构特点，如图4-1所示：所示：1、隔套隔套传动件的轴向定位传动件的轴向定位2、衬套衬套过渡套过渡套3、轴承套轴承套支承轴颈支承轴颈4、花键套花键套联接作用联接作用5 5、油缸油缸液压动力元件液压动力元件6 6、导向套导向套支承导向作用支承导向作用二、套筒类零件的技术要求二、套筒类零件的技术要求1 1、内孔、内孔: :起支承起支承, ,导向作用导向作用尺寸精一般尺寸精一般it7- it6,ra3.2-0.8it7- it6,ra3.2-0.8m;m;油缸内孔油缸内孔尺寸精一般要求较低，为尺寸精一般要求较低，为it1

2、0-it9;it10-it9;粗糙度值则粗糙度值则较低，较低，ra0.4-0.2 ra0.4-0.2 m m。内孔形状精度一般控制。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要求外，还有圆柱度，直线度等形状公差的要求。求。 2、外圆：一般是套类零件的支承表面，与机、外圆：一般是套类零件的支承表面，与机体上的孔相配合。体上的孔相配合。尺寸精度为尺寸精度为it7-it6，粗糙，粗糙度值度值ra6.3 - 0.8m，有的达，有的达0.2 m。 3 3、内外圆的同轴度一般为、内外圆的同轴度一般为0.050

3、.051mm,1mm,同轴度同轴度要求高的为要求高的为0.06mm0.06mm。 4 4、内孔轴线对端面的垂直度，如在使用或加、内孔轴线对端面的垂直度，如在使用或加工工 过程中承受轴向力，其垂直度一般为：过程中承受轴向力，其垂直度一般为：0.010.010.04mm0.04mm。 三、套筒类零件的材料与毛坯三、套筒类零件的材料与毛坯 1 1、材料、材料: :大多数为低碳钢或中碳钢大多数为低碳钢或中碳钢, ,如如a3,45a3,45#钢钢; ;少数采用合金钢少数采用合金钢如如:25crmo,30crmnsi,18crniw:25crmo,30crmnsi,18crniwa a等等, ,有时也选有

4、时也选用铸铁用铸铁, ,青铜青铜, ,黄铜等。黄铜等。 2 2、毛坯、毛坯 棒料棒料, ,锻件锻件, ,铸件铸件, ,无缝钢管等无缝钢管等, ,如油缸常采用如油缸常采用20,35,27simn20,35,27simn热扎或冷拔无缝钢管。热扎或冷拔无缝钢管。 套筒类零件虽然种类众多，形态各异，但按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。的差异，其工艺过程有很大的差别。 第二节第二节 长套筒类零件工艺过程分析长套筒类零

5、件工艺过程分析 一长套筒零件的加工分析一长套筒零件的加工分析 液压系统中的油缸体如图液压系统中的油缸体如图4-24-2所示，是比较典所示，是比较典型的长套筒零件，一般结构简单，薄壁容易型的长套筒零件，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。变形，加工面比较少，加工方法变化不多。 1.1.油缸体零件的技术要求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。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，对形状精度尺寸精度及较低的表面粗糙度，对形状精度要求更严。要求更严。

6、内孔内孔7070作为活塞运动的导向元件，尺寸精作为活塞运动的导向元件，尺寸精度为度为it11it11，不算太高，但表面粗糙度为，不算太高，但表面粗糙度为ra0.4mra0.4m，要求较严；，要求较严； 圆柱度要求在圆柱度要求在1685mm1685mm内为内为0.04mm0.04mm，有较大的加，有较大的加工难度，两端口处通常与支承件相配合有较高工难度，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的位置精度要求，两孔口端面对轴线的垂直度为为0.04mm0.04mm。材料为中碳钢无缝钢管，生产批。材料为中碳钢无缝钢管，生产批量为小批。量为小批。 2.2.加工方法的选择加

7、工方法的选择 内孔内孔 70h770h7为深孔（深径比为深孔（深径比l/d=1685/7024.1l/d=1685/7024.1）, ,其加工方案有以下几种。其加工方案有以下几种。 1 1）粗镗）粗镗- -精镗精镗- -滚压滚压, ,符合粗精分开的原则符合粗精分开的原则, ,有有利于清洗缸筒及时发现和排除废品次品利于清洗缸筒及时发现和排除废品次品, ,刀具刀具简单，易于调整简单，易于调整, ,能保证加工质量能保证加工质量, ,生产率低生产率低, ,适用于生产批量不大的场合。适用于生产批量不大的场合。 2 2）半精镗）半精镗- -精镗精镗- -精铰精铰- -滚压滚压，同样也符合粗，同样也符合粗精

8、分开的原则精分开的原则, ,有利于清洗缸筒及时发现和排有利于清洗缸筒及时发现和排除废品次品除废品次品, ,刀具简单，易于调整刀具简单，易于调整, ,能保证加能保证加工质量工质量, ,生产率低生产率低, ,适用于毛坯精度高（如热适用于毛坯精度高（如热轧或冷拔无缝钢管）的场合。轧或冷拔无缝钢管）的场合。 3 3） 粗镗粗镗- -复合滚镗复合滚镗( (精镗滚压合一精镗滚压合一),),使用组合使用组合刀具刀具, ,减少了一道工序减少了一道工序, ,生产率高生产率高, ,但需要复杂但需要复杂的组合刀具的组合刀具, ,并进行精细调整并进行精细调整, ,多用于大批大量多用于大批大量生产。生产。 4 4）复合

9、滚镗）复合滚镗( (粗镗粗镗, ,精镗精镗, ,滚压三道工序合一滚压三道工序合一),),一次走刀完成粗精光整加工一次走刀完成粗精光整加工, ,生产率高生产率高, ,但刀具但刀具复杂复杂, , 不易发现加工过程中的质量问题不易发现加工过程中的质量问题, ,多用多用于加工低碳制造的缸筒。于加工低碳制造的缸筒。 5 5）粗镗）粗镗- -精镗精镗- -珩磨珩磨, ,是目前常用的一种加工是目前常用的一种加工方法方法, ,砂条的寿命低砂条的寿命低, ,比滚压生产率低比滚压生产率低, ,但质量但质量稳定稳定, ,多用于大批大量生产。多用于大批大量生产。 6 6）强力珩磨）强力珩磨, ,生产效率高生产效率高,

10、 ,钢材利用率高钢材利用率高, ,加加工质量高工质量高, ,但需要专用强力珩磨设备但需要专用强力珩磨设备, ,工艺条工艺条件要求高件要求高, ,投资费用高，主要用于大批大量生投资费用高，主要用于大批大量生产，广泛应用受到限制。经以上六种加工方产，广泛应用受到限制。经以上六种加工方案对比分析案对比分析, ,对液缸体在小批量生产条件下，对液缸体在小批量生产条件下，采用采用方案方案2 2是比较经济合理。是比较经济合理。 3.3.拟定工艺路线拟定工艺路线 按照基准先行的原则作为定位精准面按照基准先行的原则作为定位精准面, ,应首先应首先按排加工。液缸体为一个薄壁深孔零件按排加工。液缸体为一个薄壁深孔零

11、件, ,为防为防止夹紧力过大或不均匀而引起缸孔径向变形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，应按照基准重合影响加工精度，应按照基准重合, ,基准统一基准统一, ,互为基准原则互为基准原则, ,选择定位精基准。对于套筒类选择定位精基准。对于套筒类零件零件, ,一般以轴线部位的孔或外圆作为精基准一般以轴线部位的孔或外圆作为精基准, ,这符合上述定位基准的选择原则，这符合上述定位基准的选择原则， 由于为深孔加工在机床上的安装方式有以下由于为深孔加工在机床上的安装方式有以下几种几种: : （1 1）如图）如图4-3(a)4-3(a)所示，所示，缸筒以一端止口定位缸筒以一端止口定位,

12、 ,用弹性夹头夹紧用弹性夹头夹紧; ;另一端以架窝支承在中心架另一端以架窝支承在中心架上。上。这种方法装卸工件比较麻烦这种方法装卸工件比较麻烦, ,定位精度低定位精度低, ,但不需要专用设备，适用于单件小批生产；但不需要专用设备，适用于单件小批生产； （2 2）如图）如图4-3(b)4-3(b)所示，所示，缸筒以一端止口定位缸筒以一端止口定位,用弹性夹头夹紧用弹性夹头夹紧;另一端以另一端以3060外圆锥面与外圆锥面与压力头上的专用内锥套定位和夹紧。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这种方法装卸工件比较方便, ,定位精度高定位精度高, ,须须有压力头，适用于中、小批生产。

13、有压力头，适用于中、小批生产。 （3 3）如图）如图4-3(c)4-3(c)所示，所示，缸筒以一端止口定位缸筒以一端止口定位, ,用螺纹与连接盘连接在机床主轴上用螺纹与连接盘连接在机床主轴上; ;另一端以另一端以架窝支承在中心架上。架窝支承在中心架上。这种方法这种方法, ,用螺纹传递用螺纹传递扭矩扭矩, ,缸体基本不受径向夹紧力作用缸体基本不受径向夹紧力作用, ,能保证能保证加工精度，但加工完毕后加工精度，但加工完毕后, ,须切除螺纹部分须切除螺纹部分, ,增加了工序材料的浪费，适用于无专用设备增加了工序材料的浪费，适用于无专用设备, ,小批量小批量, ,试制新产品时采用。试制新产品时采用。

14、（4）如图）如图4-3(d)所示所示 缸筒两端均采用加工出的缸筒两端均采用加工出的30-60的外锥面定的外锥面定位位,一端锥面与专用卡盘的内锥面配合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另一端与压力头的内锥面配合定位,并轴向夹并轴向夹紧。紧。这种方法工件装卸方便这种方法工件装卸方便,定位精度高定位精度高,在大在大批大量生产中应用广泛。批大量生产中应用广泛。 本例则采用本例则采用(c)(c)方案定位装夹，液缸体的主要方案定位装夹，液缸体的主要表面为内孔和孔口端面、外圆表面为内孔和孔口端面、外圆, ,且为深孔且为深孔 （深径比（深径比l/d=1685/7024.1l

15、/d=1685/7024.1）, ,须在深孔车须在深孔车床上加工床上加工, ,因此因此, ,加工内孔的定位精基准应为加工内孔的定位精基准应为一端孔口处的外圆面、与在另一端制出联接一端孔口处的外圆面、与在另一端制出联接螺纹。为获得准确的定位精基准螺纹。为获得准确的定位精基准, ,应以毛坯的应以毛坯的一端的外圆与另一端的内孔为粗基准，一端的外圆与另一端的内孔为粗基准，采用采用“一夹、一顶一夹、一顶”的的方法加工孔口处的外圆与方法加工孔口处的外圆与联接螺纹；再以加工过的外圆与联接螺纹为联接螺纹；再以加工过的外圆与联接螺纹为基准采用基准采用“一联接、一托一联接、一托”的方法加工内孔。的方法加工内孔。

16、由于液缸体为薄壁深孔套由于液缸体为薄壁深孔套,钢材的淬透性好钢材的淬透性好,调调质可按排在下料后质可按排在下料后, ,并对全长弯曲度提出限制并对全长弯曲度提出限制, ,弯曲度允差小于弯曲度允差小于2.5mm2.5mm。滚压加工前按排低温。滚压加工前按排低温回火回火, ,以改善工件材料的加工性能以改善工件材料的加工性能, ,保证加工保证加工精度。为防腐耐磨精度。为防腐耐磨, ,缸体内孔加工完毕后缸体内孔加工完毕后, ,表表面镀铬并抛光。面镀铬并抛光。 深孔加工完毕后深孔加工完毕后, ,作为重要工序应按排一次检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验，最后按排终检。由于液缸

17、体为小批量生产产, ,应采用工序集中的原则按排加工顺序。应采用工序集中的原则按排加工顺序。 二、液缸体的工艺过程如表二、液缸体的工艺过程如表4-14-1所示。所示。序号序号工序名称工序名称 工工 序序 内内 容容机床机床1备料备料无缝钢管切断无缝钢管切断901700 2热处理热处理调质处理调质处理hb241285，全长弯曲度，全长弯曲度2.5mm 3粗、精车粗、精车 软卡爪夹一端，大头顶尖顶另一端，软卡爪夹一端，大头顶尖顶另一端，车车82mm外圆到外圆到88mm及及88mm1.5工艺螺纹（工艺用）；工艺螺纹（工艺用）；搭中心架托搭中心架托88mm处，车端面及倒角；处，车端面及倒角；三爪卡盘夹一

18、端，大头顶尖顶另一端，三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端，调头车调头车82mm外圆到外圆到84mm；搭中；搭中心架托心架托88mm处，车另一端面及倒角处，车另一端面及倒角取总长取总长1686mm。车床车床 4半精镗孔半精镗孔镗深孔镗深孔一端用一端用m88x1.5mm螺纹固定在夹具中，螺纹固定在夹具中，另一端搭中心架，半精推镗孔到另一端搭中心架，半精推镗孔到68mm精推镗孔到精推镗孔到69.85mm浮动镗刀镗孔到浮动镗刀镗孔到700.02mm,ra0.32m 改装的车床改装的车床5滚压滚压滚压孔滚压孔,用深孔滚压头滚压孔至用深孔滚压头滚压孔至 ra0.32m 车床车床67精镗内孔精镗内孔 检检中心

19、架托另一端，镗内锥孔中心架托另一端，镗内锥孔130及车及车端面调头端面调头,软卡爪夹一端，顶车另一端；软卡爪夹一端，顶车另一端；车车82h6到尺寸；软卡爪夹一端，中到尺寸；软卡爪夹一端，中心架托另一端；切心架托另一端；切r7槽镗内锥孔槽镗内锥孔130及车端面取总长及车端面取总长1685mm按图检验按图检验车床车床mm20. 0070第二节第二节 短套的加工分析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，如轴承套、钻套、各类导向套等，这类短套一般孔与端面、短套一般孔与端面、孔与外圆孔与外圆之间均具有较高之间均具有较高的的位置精度位置精度，结构上有光套也有台阶套，由于，结构上有光套

20、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。如图火或精度高的采用磨削。如图4-44-4所示是最常见所示是最常见的一种短套。的一种短套。一、保证短套零件加工精度的方法一、保证短套零件加工精度的方法为保证这类短套的加工精度一般常采用以下方为保证这类短套的加工精度一般常采用以下方法：法：4545钢，表面淬火钢，表面淬火 1.1.保证短套零件各表面位置精度的方法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度是内、外圆表面的同轴

21、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间的垂直度要求。在加工过程中一般常采用下述方法。下述方法。 1 1）在一次装夹过程中完成内外表面及端面的）在一次装夹过程中完成内外表面及端面的全面加工，全面加工，这种加工方法消除了工件的装夹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。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。尺寸较大的套筒零件也不便于装夹。 2 2）套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成，）套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成，先终加工孔先终加工孔，然后再以孔为

22、精基准，最终加，然后再以孔为精基准，最终加工外圆及端面。工外圆及端面。这种方法需采用心轴为夹具，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。表面间的位置精度。 3 3）套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成，）套筒主要表面的加工分在几次装夹中完成，先终加工外圆先终加工外圆，然后以外圆为精基准最后加，然后以外圆为精基准最后加工孔，工孔，采用这种方法加工时，工件装夹迅速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。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欲获得较高的同轴度

23、，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。经修磨过的三爪卡盘和软爪等夹具。 2.2.防止套筒在加工过程中变形的措施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：生变形。为了防止变形，应注意以下几点： 1 1）为了减少切削力与切削热的影响）为了减少切削力与切削热的影响，粗、精，粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工应分开进行，使

24、粗加工产生的变形在精加工过程中得以纠正；加工过程中得以纠正； 2 2）为减少夹紧力的影响）为减少夹紧力的影响，工艺上可采取以下，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（如孔的圆度要求为0.0015mm0.0015mm）, ,任何微小的任何微小的径向变形，都可能引起较大的误差，必须找径向变形，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正外圆或孔后，在端面或外圆台阶上加轴向夹紧力。夹紧力。 对于普通精度的套筒，如果需径向夹紧时，

25、也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，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。以减少夹紧变形。 3 3）减少热处理变形的影响，）减少热处理变形的影响，将热处理安排在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之前，使热处理产生的变形在后续的加工中逐步予以消除。步予以消除。二、短套零件加工举例二、短套零件加工举例如图所示为测角仪上主体如图所示为测角仪上主体支架套支架套，主孔，主孔34精精度较高，安装高精密