任务三 固定套的加工
一、工作任务
加工如图8.4所示固定套。
图8.4 固定套零件图
二、相关知识
1.套类零件的结构特点及功用
套类零件一般由外圆、内孔、端面、阶台和沟槽等旋转表面组成。其主要特点是内、外旋转表面的同轴度要求较高,有的零件壁较薄,加工过程中易变形。套类零件在机器中通常起支撑、导向、连接及轴向定位等作用,使用时承受轴向力和径向力。
2.套类零件的技术要求
套类零件的主要表面是孔和外圆,其主要技术要求如下。
(1)内孔。内孔是套类零件起支撑或导向作用的最主要表面,通常与运动的轴相配合。孔的直径公差等级一般为IT7级,精密轴套取IT6级。孔的形状精度应控制在孔径公差以内,对有些精密轴套可控制在孔径公差的1/3~1/2,甚至更严。对于长的套筒,除了圆度要求外,还应注意孔的圆柱度要求。为了保证套类零件的功用和提高其耐磨性,内孔表面的表面结构值应控制在Ra0.16~1.6μm范围内,有的要求更高,可小至Ra0.04μm。
(2)外圆。外圆一般是套类零件的支撑表面,通常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔联接。外径尺寸公差等级通常取IT6~IT7级;形状精度控制在外径公差以内,表面的表面结构值为Ra0.4~3.2μm。
(3)位置精度。若套类零件的最终加工(主要指内孔)是在装配前完成的,其内、外圆间的同轴度要求较高,一般为0.01~0.05mm;若孔的最终加工是将套装入机座后进行,则装配前其内、外圆间的同轴度要求较低,因内孔还要精加工,若套筒的端面(包括阶台)在使用中承受轴向载荷或在加工中作为定位基准,其内孔轴线与端面的垂直度一般为0.01~0.05mm。
3.套类零件孔的加工方案
套类零件的内孔加工方法有以下几种:钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、磨孔、珩孔、研磨孔及滚压加工。其中钻孔、扩孔及镗孔作为粗加工与半精加工方法(精镗孔也可作为精加工),而铰孔、磨孔、珩孔、研磨孔、拉孔及滚压加工则作为精加工方法。
1)孔加工方法的选择
需根据孔径的大小、深度与孔的精度和表面结构以及工件的结构形状、材料和孔在工件上的部位、生产批量而定。孔的具体加工方案见表8.4。
表8.4 孔的具体加工方案
续表
对于图8.4所示孔径小于50mm的零件来说,大多采用钻—扩—铰方案,其精度与生产效率均很高。
2)选择定位基面
套类零件在加工时的定位基面主要是内孔、外圆或端面。以内孔或外圆作为定位基面,容易保证加工后套类零件的形状、位置精度。一般情况下,多采用内孔定位。这是因为夹具(心轴)结构简单,容易制造得很精确,同时心轴在机床上的装夹误差小。此外,加工套类零件时,为了获得较高的位置精度,常采用互为基准、反复加工的原则,以不断提高定位基准的定位精度。
3)保证工件的形状位置公差
精度要求较高的套类零件,其形状位置精度一般有较高的要求。为了保证这些要求,在加工中应特别注意装夹方法。该固定套加工数量少、精度要求较高,可在一次装夹中尽可能将内、外圆面和端面全部加工完毕,这样可以获得较高的位置精度。也可以以工件内孔定位,采用心轴装夹,加工外圆和端面。这种方法能保证很高的同轴度。
4)保证表面质量要求
由于套类零件的内孔是支撑面或配合表面,为了减少磨损和提高配合精度,其表面结构要求很高。合理选择加工方法、刀具、切削用量及切削液是保证表面质量的前提。
5)正确安排加工工序
一般加工套类零件,应重点保证内、外圆和相关端面对轴线的垂直度要求。其车加工顺序的安排可参考如下方式:
三、工艺准备
1.图纸分析
(1)几何形状:该工件有外圆、端面、内外阶台、沟槽等。
(2)各部分尺寸公差要求:除了外圆、内孔、φ52mm外圆的长度图纸上标有公差外,其余未标注的均按自由公差处理。GB 1804—2000规定:未标注公差的尺寸,公差等级为IT12~IT18。一般孔用H,轴用h,长度用±IT/2(即Js或js)。必要时可不分孔、轴或长度,均采用±IT/2。不同的企业也会根据情况作出不同的规定。本任务中采用±IT/2,公差等级取12级。即φ52(±0.15)mm、φ30(±0.125)mm、70(±0.15)mm、30(±0.125)mm、9(±0.075)mm。
(3)工件的形位公差要求:φ22H7mm孔自身的圆度、圆柱度为0.01mm及其轴线相对于φ40k6mm轴线的同轴度为φ0.012mm;φ52mm外圆的两侧端面或阶台面相对于φ40k6mm轴线的同轴度公差为0.01mm。
(4)工件的表面结构:φ22H7mm内孔、φ40k6mm外圆和φ52mm外圆的两侧端面或阶台面为Ra1.6μm,其余均为Ra6.3μm。
(5)其他技术要求:锐角倒钝、倒角1×45°。
2.夹具选择
三爪卡盘、前顶尖、后顶尖、心轴。
3.刀具准备
外圆车刀、切槽刀、B3中心钻、φ19mm麻花钻。
4.量具准备
0~150mm游标卡尺、50~75mm千分尺、0~200mm深度尺、20~25mm内径表。
5.工艺分析、编写加工工艺
如前所述,套类零件的主要表面是内孔和外圆,而外圆和端面的加工方法与轴类零件相似。如图8.4所示,分析其具体车削工艺。
(1)该零件主要表面的尺寸精度、形状、位置精度及表面结构等要求都比较高。端面P为固定套在机座上的轴向定位面,并靠φ40k6mm外圆与机座孔过渡配合;内孔φ22H7 mm与运动轴间隙配合,起支撑作用。
(2)考虑该零件使用时要求耐磨,故其材料选用铸铁为好。
(3)为确保零件质量,对铸件坯料应进行退火处理。
(4)由于零件精度要求较高,故加工过程应划分为:粗车→半精车→精车等阶段。
(5)为满足同轴度和垂直度等位置精度要求,应以内孔为定位基准,配以小锥度心轴,采用两顶尖装夹方式,精车外圆和端面。
(6)精加工内孔时,以粗车后的φ42mm外圆作定位基准,将φ52mm外圆端面车平。由于有一定的批量,为提高生产效率,内孔采用扩孔→铰削加工为好。
四、任务实施
该工件的加工步骤如表8.5所示。
表8.5 固定套的加工步骤
续表
五、考核评价
(1)学生完成自检,填写“考评评分表”(见表8.6),并同编写的工艺步骤一起上交。
表8.6 考评评分表
续表
(2)教师对零件进行检测,对学生编写的加工工艺进行批改,对学生整个任务的实施过程进行分析,填写“考评评分表”并对学生进行成绩评定。
六、思考与练习
(1)孔的加工方法有哪几种?选择孔的加工方案时,要考虑哪些原则?
(2)在加工套类零件时,主要选用什么来作为定位基面?
(3)加工套类零件时,为了获得较高的位置精度,常采用什么原则来不断提高定位基准的定位精度?
(4)在遇到图纸上的尺寸未标注公差时,应如何处理?
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