套类零件的加工工艺制订

套类零件的加工工艺制订与实施●情境二

任务1内圆表面加工方案的选择1●情境二

任务1内圆表面加工方案的选择知识目标：1.了解套类零件的功用、结构、材料、类型及主要技术要求；

2.掌握内圆表面的加工方法、范围及实现的精度等级及表面粗糙度；

3.掌握内圆表面常用加工方案的选用。技能目标：能够选择内圆表面的加工方法，确定合理的加工方案。2●情境二

任务1内圆表面加工方案的选择任务描述

如图2-1所示为套类零件的零件图，试根据零件图给出的相关信息，分析了解套类零件的功用、结构、材料、类型及主要技术要求，确定套类零件内圆表面加工方案。3●情境二

任务1内圆表面加工方案的选择任务描述

图2-1套4套类零件的主要加工表面为内、外圆表面。内圆，常简称孔，也是组成机械零件的基本表面。在加工内圆表面时，首先应了解内圆表面的技术要求、掌握内圆表面的各种加工方法所能达到的精度等级，才能在加工过程中，根据零件的技术要求，选择相应的加工方法，确定合理的加工方案。任务分析5

1、功用和种类支承和导向作用主要有轴承类、导套类、缸套类一、套类零件的功用、种类及结构特点相关资讯图2-2套类零件示例6加工表面主要为回转面：内、外圆柱面；长度一般大于直径；形状精度和位置精度要求较高，表面粗糙度较小；孔壁较薄，加工中易变形。

2、结构特点7二、内圆表面的主要技术要求（1）内圆表面直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套达IT6。形状精度主要是圆度，长的套类零件还需考虑圆柱度，形状误差一般应控制在孔径公差的范围内，精密套类零件内圆表面的圆度、圆柱度误差则应控制在孔径公差的1/2~1/3，甚至更小。（2）外圆表面直径的尺寸精度一般为IT7~IT6，形状误差应控制在其直径公差范围内。

尺寸与形状精度

8内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求。外圆轴线相对内圆轴线的同轴度公差一般为φ0.05~φ0.01mm当套类零件的端面、凸缘端面在工作中需承受轴向载荷或在加工时用作定位基准时，端面、凸缘端面对内圆轴线应有较高的垂直度要求，其垂直度公差一般为0.05~0.02mm

位置精度

9内圆表面：表面粗糙度Ra值为1.6~0.1μm，精密套类零件为Ra0.025μm外圆表面：表面粗糙度Ra值为3.2~0.4μm

表面粗糙度10图2-1套中，Ф15内孔的尺寸公差为0.02mm，长度尺寸公差为0.36mm，表面粗糙度Ra值为0.4μm；内孔Ф20未标注公差，表面粗糙度Ra值为3.6μm。分析说明图2-1所示轴承套的主要技术要求有哪些？11

1、材料毛坯内孔直径小于Ф20mm者大多选择型材棒料。孔径较大，长度较长的零件常用无缝钢管或带孔的铸锻件。

2、毛坯材料选择主要取决于工作条件。常用：钢（低、中碳钢、合金钢）铸铁青铜黄铜三、套类零件的材料和毛坯12图2-1套的材料为45钢，该套形状简单，精度要求中等，内孔尺寸不大，故选用外径为Ф35mm的棒料。分析说明图2-1所示套类零件材料和毛坯？13四、内圆表面的加工设备和加工方法回转体零件上的内圆表面，在车床和磨床上加工；非回转体零件上的内孔可在钻床、镗床、铣床和加工中心上进行。孔的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔和车孔等。（一）钻孔、扩孔和铰孔1.钻削加工设备（1）台式钻床适于钻削中、小型工件上的小孔，只能手动进给，自动化程度较低，主要适用于单件、小批生产。14台式钻床机头升降手柄

V带轮头架锁紧螺母主轴进给手柄锁紧手柄底座立柱紧固螺钉电动机台式钻床

图2-3台式钻床15立式钻床底座工作台主轴进给箱主轴箱电动机立柱立式钻床

图2-4立式钻床16摇臂钻床立柱座立柱摇臂主轴工作台底座图2-5摇臂钻床172.钻床的主要用途钻孔

扩孔

铰孔

攻螺纹

锪孔

刮平面图2-6钻床的主要用途锪孔

183.钻削常用的刀具锥柄麻花钻直柄麻花钻图2-7标准麻花钻的组成钻头的装夹

19高速钢扩孔钻硬质合金扩孔钻图2-8扩孔钻图2-9铰刀机用铰刀手用铰刀铰刀

20钻夹头钻套214.加工方法（1）钻孔钻孔——用钻头在实体材料上加工孔的方法。1）钻孔的特点及应用

加工精度低是孔的粗加工，加工精度可达IT8～IT6，表面粗糙度可达Ra1.6～

0.8μm。刀具刚度差，易磨损。生产效率低由于排屑散热困难，冷却差，切削温度高，限制了切削速度，故效率低。钻孔直径一般不超过50mm。钻孔

22

2）钻孔方式车床上钻孔工件旋转，刀具进给。加工中若刀具引偏，会造成工件孔径扩大。钻床上钻孔刀具旋转作主运动，刀具沿自身轴线移动实现进给运动。若刀具引偏，会造成孔轴线弯曲。23（2）扩孔用扩孔钻对已钻出、铸出、锻出或冲出的孔进行加工的方法。

扩孔相当于孔的半精加工，加工精度可达IT10，表面粗糙度可达Ra6.3～

3.2μm。扩孔作为半精加工，可为后续精加工作准备。扩孔可以修正孔轴线的歪斜。1）扩孔的特点及应用24

（3）铰孔铰孔是在半精加工的基础上，用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层的加工方法。

铰孔一般作为未淬硬小孔的精加工，加工精度可达IT8～IT6，表面粗糙度可达Ra1.6～

0.4μm。铰孔只能提高孔本身的尺寸精度和形状精度，不可以修正孔的位置精度。

2）扩孔方式与钻孔方式相同1）铰孔的特点及应用铰孔

25

2）铰孔方式手铰：用铰杠夹持铰刀，在台虎钳上手工完成。机铰：把铰刀装在钻床、车床或镗床上进行铰孔。（二）镗孔

在镗床上对工件上较大的孔进行半精加工、精加工的工艺方法，镗孔时镗刀旋转为主运动，工件或镗刀作进给运动，是对已有孔进行扩大孔径的加工方法。26

1、镗削加工设备1－主轴箱2－主立柱3－主轴4－平旋盘5－工作台6－上滑座7－下滑座8－床身9－镗刀杆支承座10－尾立柱图2-10卧式镗床27立式镗床2829

2、镗床的主要运动主运动：主轴的回转运动。进给运动：主轴的轴向进给；主轴箱的垂直进给运动；工作台的纵向、横向进给；平旋盘径向刀架进给运动。辅助运动：工作台的转位；后立柱的调位运动。

3、镗床的主要用途30用主轴安装镗刀杆镗不大的孔用平旋盘上镗刀镗大直径孔用平旋盘上径向刀架镗平面图2-11卧式镗床的主要工作31钻孔用工作台进给镗螺纹用主轴进给镗螺纹图2-11卧式镗床的主要工作32

4、镗削加工常用刀具单刃镗刀双刃镗刀图2-12单刃镗刀的外形和结构33尺寸固定双刃镗刀34尺寸可调节浮动双刃镗刀1－螺钉2－偏心销3－镗刀杆4－内六角螺钉5－镗刀片6－端盖35

5、加工方法镗削的适应性广，可加工各种尺寸类型的孔。能保证孔的孔距精度和位置精度，加工精度可达IT9～IT7，表面粗糙度可达Ra3.2～

0.8μm。适用于箱体、机架等结构复杂的大型零件上的孔加工。（1）镗孔特点及应用36（2）镗孔方法粗镗为半精加工和精加工作准备。尺寸精度一般可达IT13～IT11，表面粗糙度可达Ra50～12.5μm。半精镗尺寸精度一般可达IT10～IT9，表面粗糙度可达Ra6.3～3.2μm，用于磨削加工和精加工的预加工,或中等精度内孔表面的终加工。37精镗尺寸精度一般可达IT8～IT6，表面粗糙度可达Ra1.6～0.8μm，用于较高精度内孔的终加工或作为珩磨孔的预加工。分析说明图2-1所示套类零件孔的加工方法？答：φ15mm内孔钻-铰；φ20mm内孔钻-镗38（三）拉孔

在拉床上采用拉刀加工内圆表面的方法。1.拉削设备立式拉床卧式拉床391－压力表2－液压传动部分

3－活塞拉杆4－随动支架

5－刀架

6－床身

7－拉刀

8－支承9－工件10－随动刀架

卧式拉床示意图图2-13卧式拉床示意图402.拉床的主要用途图2-14拉削各种型孔413.拉削常用刀具柄部前导部切削部校准部后导部图2-15圆孔拉刀424.拉削方法（1）拉削方法拉削各种型孔时，工件一般不需要夹紧，只以工件的端面支撑。因此，预加工孔的轴线与端面之间应满足一定的垂直度要求。如果垂直度误差较大，则可将工件端面贴紧在一个球面垫圈上，利用球面自动定位。1－工件2－球面垫圈3－拉刀图2-16圆孔的拉削

43外表面的拉削，一般为非对称拉削、拉削力偏离拉力和工件轴线，因此，除对拉力采用导向板等限位措施外，还须将工件夹紧，以免拉削时工件位置发生偏离。1—压紧元件2—工件3—导向板4—拉力图2-17拉削V形槽

44（2）拉削的特点

生产效率高，可在一次行程中切除全部余量。拉削加工精度高，属于孔的精加工方法之一，加工精度可达IT8～IT7，表面粗糙度可达Ra0.8～

0.4μm。拉刀适应性差，不能加工阶台孔、盲孔、特大孔，不能修正孔的轴线歪斜。拉床采用液压传动，故拉削过程平稳。拉刀结构复杂，制造费用高，只适用于大批量生产。45分析图2-1所示，能够使用拉削方法加工内孔吗？答：台阶孔不能拉削。46

（四）磨孔

用磨削加工工件内圆表面的方法。

磨孔属于孔的精加工方法之一，加工精度可达IT6，表面粗糙度可达Ra0.8～

0.2μm。可获得较高的尺寸精度和表面质量，还可提高孔的形状和位置精度。砂轮直径受到孔径限制，磨削速度难以提高，磨具刚性差，易震动。砂轮易堵塞、磨削时不易观察，冷却条件差。用于高硬度材料的磨削。1.磨孔的特点472.磨削内圆表面的方法（1）纵向磨削法图2-18内圆表面的磨削48图2-18内圆表面的磨削49（五）孔的精密加工方法

内圆尺寸精度在IT6级以上，表面粗糙度Ra值小于0.2时要进行精密加工。1.精细镗削常用于铜、铝等有色金属及其铸铁内孔的精密加工。主要采用金刚镗床和硬质合金刀具。加工精度可达IT5以上，表面粗糙度可达Ra0.4～0.1μm。2.珩磨孔50

珩磨——利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小余量的光整加工方法。图2-19内圆表面的珩磨51研磨时加工精度可达IT5以上，表面粗糙度值可达Ra0.012～0.015μm。生产率低，不能纠正孔的位置误差。研磨内圆柱面3.研磨孔521、低精度的加工方案五、内圆表面加工方案的选择对加工精度低、未淬硬钢材、铸铁件及有色金属件，经一次钻孔即可达到要求。加工精度可达IT10，表面粗糙度可达Ra50～

12.5μm。532、中等精度的加工方案对于精度要求中等的未淬硬钢件、铸铁件及有色金属件，孔径小于φ20时，采用钻孔—扩孔；孔径大于φ20时，采用钻孔—镗孔。加工精度可达IT10～

IT9，表面粗糙度可达Ra6.3～

3.2μm。543、较高精度的加工方案对于加工精度较高（除淬火钢外）内表面，孔径小于φ20时，采用钻孔—铰孔；孔径大于φ20时，采用钻孔—扩孔—铰孔或钻孔—镗孔—磨孔。加工精度可达IT8～

IT7，表面粗糙度可达Ra1.6～

0.4μm。554、高精度的加工方案对于精度要求很高的内孔表面，孔径小于φ12时，采用钻孔—粗铰—精铰；孔径大于φ12时，采用钻孔—扩孔—粗铰孔—精铰孔或钻孔—扩孔—粗磨孔—精磨孔—珩磨孔。加工精度可达IT7～

IT6，表面粗糙度可达Ra0.8～

0.4μm。孔的加工方案的选择可参考表2-156

小结内圆表面加工了解内圆表面技术要求选择加工设备—钻、镗、拉、磨选择加工方法—钻削、车削、镗削、拉削、磨削加工；掌握其能实现的精度等级和表面粗糙度确定合理的加工方案57训练环节1

观察套类零件，分析零件图

如图2-1所示零件图，完成以下4个小任务。训练环节2

掌握内圆表面的加工设备和加工方法

完成6个小任务。

训练环节3

内圆表面加工方案的选择

如图2-1所示零件图，完成以下4个小任务。任务实施58●情境二

任务2编制套类零件的工艺规程知识目标：

1.掌握制订机械加工工艺规程的原则、主要依据和步骤；

2.套类零件机械加工工艺分析；

3.了解工艺尺寸链的基本概念与内容；

4.掌握工艺尺寸链的应用计算。技能目标：

能够制订套类零件的机械加工工艺规程，编写机械加工工艺过程卡。59如图2-22所示为轴承套的零件图，试根据零件图给出的相关信息，制订该轴承套零件的机械加工工艺规程，编写机械加工工艺过程卡。图2-22轴承套任务描述60图2-22所示的轴承套是套类零件中应用最多、结构较为典型的套类零件，该零件材料为HT200,批量生产。套类零件的主要加工表面是内、外回转表面和端面，如何保证主要加工表面的相互位置精度要求及装夹过程中的变形问题是加工套类零件的关键。任务分析61

(一）保证相互位置精度的工艺措施在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工；当不能在一次安装中完成内孔、外圆表面加工时，内孔、外圆的加工采用互为基准、反复加工的原则；由于工艺需要必须先加工外圆，再以外圆为精基准终加工内孔时，为了获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具。

（二）防止套类零件变形的工艺措施（见下表）相关资讯一、套类零件的加工工艺分析62

套类零件加工引起变形的原因及工艺措施引起变形的因素工艺措施外力夹紧力①使夹紧力均匀分布；②变径向夹紧力为轴向夹紧③增加套筒毛坯的刚度切削力①增大刀具的主偏角②内、外表面同时加工③粗精加工分开进行重力增加辅助支承离心力配重内力内应力重新分布①退火、时效②划分加工阶段热效应切削热①选择合理的刀具角度和切削用量②浇注充分的冷却液③留有充分的冷却时间热处理①改变热处理方法②将热处理工序安排在精加工之前63

（三）工艺基准与设计基准不重合时，工序尺寸及公差的计算

如图2-1所示套类零件，尺寸精度不高，加工容易，但根据零件结构，无法使用通用量具直接测量尺寸。实际加工中，只能采用深度游标卡尺测量大孔尺寸，因而尺寸需要尺寸换算间接保证，换算后的尺寸如何控制才能保证尺寸符合精度要求，解决这个问题需要应用工艺尺寸链的知识。64二、工艺尺寸链1.尺寸链（1）工艺尺寸链的概念在零件加工或装配过程中中，总有一些相互联系的尺寸，这些相互联系的尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组，称为尺寸链。在零件加工过程中，由同一零件的有关工序尺寸所形成的尺寸链称为工艺尺寸链。（2）工艺尺寸链的特性封闭性相关性65（3）工艺尺寸链的组成封闭环A0组成环增环A1

减环A2图2-23尺寸链662.建立工艺尺寸链的步骤

（1）确定封闭环在工艺尺寸链中，封闭环在加工中最后自然形成的环。（2）查找组成环

组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在外。尺寸链的环数应尽量少。（3）绘制尺寸链图（4）判断增、减环回路法直观法

封闭环：A0增环：A1、A3、A4减环：A2图2-24增、减环的判断673.工艺尺寸链的计算方法极值法（完全互换法）

从尺寸链各环的最大与最小极限尺寸出发进行尺寸链计算，不考虑各环实际尺寸的分布情况。按此法计算出来的尺寸加工各组成环，可实现完全互换。极值法（完全互换法）解尺寸链的基本公式如下。封闭环的基本尺寸A0＝(2-1)封闭环的极限尺寸A0max＝（2-2）

A0min＝（2-3）68封闭环的极限偏差：

ES0=

EI0=封闭环的公差：

T0=（2-4）

（2-5）

（2-6）69例2-1如图2-1所示套类零件，加工时，无法使用通用量具直接测量尺寸，如采用深度游标卡尺直接测量大孔尺寸，间接保证，这时存在测量基准与设计基准不重合的问题，如何确定大孔的深度尺寸？解：（1）绘制工艺尺寸链简图70（2）确定封闭环图中A0是由通过测量工艺尺寸间接得到的，因此是封闭环.（3）判断组成环性质增环：A1减环：A2（4）极值法确定大孔的深度尺寸及公差根据公式2-1得：A0=A1-A2所以A2=40-15=25(mm)根据公式2-2得：A0max=A1max-A2min

所以A2min=40-15=25(mm)根据公式2-3得：Aomin=A1min-A2max同理A2max=(40-0.17)-(15-0.36)=25.19(mm)71所以A2=25(mm)(5)验算根据公式2-6验算：To==TA1+TA2=0.17+0.19=0.36(mm)=TAo

计算正确72训练环节1

零件的工艺分析及毛坯选择（教材87页）

如图2-22所示轴套零件，分析说明，完成以下4个小任务。训练环节2

定位基准的选择（教材