套筒类零件加工工艺问题分析及典型工艺

8.2.2　套筒类零件加工工艺问题分析及典型工艺

套筒类零件的加工工艺根据其功用、结构形状、材料和热处理以及尺寸大小的不同而异。套筒类零件按结构形状来划分，大体可分为短套筒和长套筒两大类。它们在加工中，其安装方法和加工方法有很大的差别。下面以两个实例予以说明。

1．短套类零件的加工工艺分析

轴承套是较为典型的短套类零件，图8-18为轴承套的零件图，材料为铸锡青铜ZCuSn10P1，生产类型为单件小批生产。

图8-18　轴承套

（1）轴承套主要表面及其技术要求。轴承套主要表面为外圆φ34js7与内孔φ22H7，均为IT7级精度；φ34js7外圆对φ22H7孔的径向圆跳动公差为0.01mm；左端面对φ22H7孔轴线的垂直度公差为0.01mm。

（2）工艺分析。

1）定位基准的选择。套筒类零件一般都选择外圆表面作为粗基准，因为多数中小套筒类零件选用实心毛坯或虽有铸出或锻出的孔，但孔径小或余量不均匀，无法用做粗基准。本例轴承套采用外圆作为定位粗基准加工内孔。采用φ22H7孔作为定位精基准加工外圆，符合基准重合和互为基准原则。

2）主要表面加工方法。轴承套外圆为IT7级精度，采用精车可以满足要求；内孔精度也为IT7级，采用铰孔可以满足要求。内孔的加工顺序为；钻孔→镗孔→铰孔。

由于外圆对内孔的径向圆跳动要求在0.01mm以内，用软卡爪安装无法保证要求。因此精车外圆时应以内孔为定位基准，使轴承套在小锥度心轴上定位，用两顶尖安装。这样可使加工基准和测量基准一致，容易达到图纸要求。车铰内孔时，应与端面在一次安装中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度在0.01mm以内。

（3）轴承套的加工工艺。如表8-2所示为轴承套的机械加工工艺过程。粗车外圆时，可以采用同时加工五件的方法来提高生产率。

表8-2　轴承套的机械加工工艺过程

（4）防止套筒变形的工艺措施。套筒零件由于壁薄，加工中常因夹紧力、切削力、内应力和切削热的影响而产生变形。可以采取以下措施以防止或减小变形：

1）减小夹紧力对变形的影响。

①通过增大夹紧面积，以使工件单位面积所受的压力较小，从而减小变形。例如，工件外圆可以采用专用软卡爪（曲率半径与工件外圆相等）夹紧，增加卡爪的宽度和长度。同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。如图8-19所示是用开缝套筒装夹薄壁工件，由于开缝套筒与工件接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，不易产生变形。

图8-19　用开缝套筒装夹薄壁工件

②采用轴向夹紧工件的夹具，变径向夹紧为轴向夹紧。如图8-20所示，由于工件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生的径向变形极小。

③在工件上做出加强刚性的工艺凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧，当加工结束时再将凸边切去，如图8-21所示。

图8-20　轴向夹紧工件

图8-21　制造工艺凸边

2）减小切削力和切削热对变形的影响。常用的方法有下列几种：

①减小径向力，通常可借助增大刀具的主偏角来达到。

②内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消，如图8-22所示。

③粗、精加工分开进行，使粗加工时产生的变形在精加工中能得到纠正。

④精加工时采用切削液，以减小热变形。

3）减少热处理引起的误差。热处理工序应安排在精加工之前进行，以使热处理产生的变形在精加工中得到纠正。

2．长套筒类零件加工工艺分析

液压系统中的液压缸缸体是比较典型的长套筒类零件，其特点是结构简单，加工面小，但壁薄易变形，加工方法变化不大。图8-22为液压缸缸体的零件图，材料为45钢，机械加工工艺过程见表8-3。

图8-22　液压缸缸体

表8-3　液压缸缸体加工工艺过程

现对长套筒类零件加工的共性问题进行分析。

（1）液压缸缸体的技术要求。如图8-22所示缸体零件图，其主要加工表面为mm的内孔，尺寸精度和形状精度要求较高，为保证活塞在液压缸缸体内自由移动且不串油，要求内孔光滑无划痕，不许用研磨剂研磨。两端面对内孔有垂直度要求，外圆表面为非加工面，但自A端起在35mm内外圆允许加工至φ99mm。

（2）工艺过程分析。为保证内外圆的同轴度，长套筒零件的加工中也应采用互为基准、反复加工的原则。该液压缸缸体的外圆为非加工面，但为了保证壁厚均匀，仍应先以外圆为粗基准面加工内孔，然后再以内孔为精基准加工出mm、R_a3.2μm的工艺外圆，这样，既提高了基准面的位置精度，又保证了加工质量。因液压缸孔径尺寸较大，精度和表面质量要求较高，故孔的终加工为研磨。加工方案为粗镗→半精镗→粗研→精研。