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1、课题二 气缸套加工工艺规程的制订,机械制造工艺与装备,模块五 典型零件加工工艺规程的制订,主讲教师：孙英达,课题二 气缸套加工工艺的制订,知识点,技能点,套类零件加工工艺规程的制订,套类零件的功用和种类 套类零件的材料和毛坯 套类零件的主要技术要术 套类零件机械加工的主要工艺问题,一、任务引入 图2-1如图为某柴油机气缸套零件图。批量生产，试制订其加工工艺规程。,图2-1气缸套,二、任务分析,套类零件是各类机械上常见的零件, 通常起支撑、导向、连接及轴向定位等作用, 如气缸套、钻套、轴承套等，重要的套类零件有较高的技术要求。另外套类零件壁较薄,径向刚性较差，加工中容易变形。套类零件的加工质量与
2、其加工工艺密切相关。,柴油机气缸套由耐磨材料制成，外圆与机体配合，内孔给活塞的轴向往复运动起导向作用，要承受高温高压的作用。是柴油机上的重要零件，也是曲型的套类零件。,（1）套类零件的功用和种类 套类零件在机械产品中通常起支承或导向作用。根据其功用，套类零件可分为轴承类、导套类和缸套类，如图2-1所示。 套类零件用作滑动轴承时，起支承回转轴及轴上零件作用，承受回转部件的重力和惯性力，而在与轴颈接触处有强烈的滑动摩擦； 用作导套、钻套时，对导柱、钻头等起导向作用； 用作油缸、气缸时，承受较高的工作压力，同时还对活塞的轴向往复运动起导向作用。 套类零件的主要表面是内、外圆柱表面。,三、相关知识,1
3、、对套类零件的认识,图2-2 套类零件示例 a)、b)滑动轴承 c)钻套 d)轴承衬套 e)气缸套 f)油缸,图2-3 轴瓦,图2-4 气缸套,图2-5 液压缸示意图,图2-6 轴套,图2-7 管接头,（2）套类零件的材料和毛坯 套类零件所用材料随零件工作条件而异，常用材料有低碳钢、中碳钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜等。有些滑动轴承采用双金属材料结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可提高轴承寿命，又可节约贵重的有色金属。 套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关。 孔径较小的套类零件(直径d20mm)，一般选用热轧或冷拉棒料、实心铸件； 孔径较大
4、时，常采用35或45钢、合金钢无缝钢管、带孔的铸件或锻件。 大量生产时可采用冷挤压、粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既可提高生产率，又可节约金属材料。,（1）尺寸精度和几何形状精度 套类零件的内圆表面是起支承或导向作用的主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。 套类零件内圆直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套有时达IT6； 形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密轴套的形状精度则应控制在孔径公差的1/21/3，甚至更严。对于长的套筒零件，形状精度除圆度要求外，还应有圆柱度要求。 套类零件的外圆表面是自身的支承表面，常以过盈配合或过渡配合同箱体、机架上的孔相连接。外圆直径的尺寸精度一般为I
5、T7IT6，形状精度控制在外径公差以内。,2、套类零件的主要技术要求,（2）相互位置精度 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， 一般为0.0050.01mm。 当套类零件的端面(包括凸缘端面)在工作中须承受轴向载荷，或加工时用作定位面时，则端面对内孔轴线应有较高的垂直度要求，一般为0.050.02mm。,（3）表面粗糙度 为保证零件的功用和提高 其耐磨性，内圆表面粗糙度值 应为1.60.1m，要求更高的 内圆，值应达到0.025m。 外圆的表面粗糙度值一般 为3.20.4m。,（1）孔的加工方法 孔的加工方法很多，选择时需要考虑零件结构特点、材料、孔径的大小、长径比、精度
6、及表面粗糙度要求，以及生产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有钻孔、扩孔、车孔、镗孔、铣孔等；常用的精加工方法有铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研孔等。,3、套类零件机械加工的主要工艺问题,（2）表面相互位置精度的保证方法 套类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。为达到这些要求，常用以下的方法： 1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工。 由于消除了工件安装误差的影响，可以获得很高的相互位置精度；但这种方法工序比较集中，不适合于尺寸较大(尤其是长径比较大时)工件的装夹和加工，故多用于尺寸较小的轴套零件的加工。,2）在不能于一次安装中同时完成内、外圆
7、表面加工时，内孔与外圆的加工应遵循互为基准的原则。 内、外圆表面须经几次安装，反复加工时，常采用先终加工孔，再以孔为精基准终加工外圆的加工顺序。 因为这种方法所用夹具(心轴)结构简单，制造和安装误差较小，可保证较高的位置精度。,图2-8 弹簧心轴,图2-9 波纹套自动定心心轴,图2-9 液性塑料自动定心心轴,由于工艺需要先终加工外圆，再以外圆为精基准终加工内孔。 为获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具、经修磨后的三爪自定心卡盘及软爪等。,图2-8 弹簧夹头,（3）防止套类零件变形的工艺措施 套类零件的结构特点是孔壁较薄，加工中因夹紧力、切削力、内应力和切削
8、热等因素的影响容易产生变形，精度不易保证。相应地，在工艺上应注意以下几点: 减小切削力和切削热的影响 粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加工时控制切削用量。 减小夹紧力的影响 工艺上可采取改变夹紧力方向的 措施，将径向夹紧改为轴向夹紧。当 只能采用径向夹紧时，应尽可能使径 向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过 渡套、弹性套等。 减小热处理的影响 热处理工序应安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量，以保证热处理引起的变形在精加工中得以纠正。,四、任务实施,1、工艺分析,柴油机气缸套外圆与机体配合，内
9、孔给活塞的轴向往复运动起导向作用，要承受磨擦和高温高压的作用。 从加工难度看，内孔表面为动配合表面，尺寸为 mm，公差等级IT7，圆度为0.02mm，圆柱度为0.03mm。内孔表面的粗糙度Ra值为0.2m ，所以内孔表面加工要求较高，一般在粗、精镗内孔后，最后由粗、精珩磨来达到要求。 外圆各表面中与机体配合及定位的表面、密封槽表面要求较高，但与内孔相比加工精度稍低。在加工过程中，各档外圆的半精车、精车，可以以内孔定位，采用内涨夹具来加工。 所以在工艺过程中，内孔的加工在是最重要的。 热处理安排，加工前安排正火处理，改善切削加工性能，消除铸造应力，粗加工后安排人工工时效处理，消除加工应力。 气缸
10、套选用耐磨材料QT600-2，毛坯为铸件，批量生产。,图2-1气缸套,（接上页）,1、钻床主轴套筒的加工 （1）零件分析 1）主要表面及其精度要求，外圆50j7mm，是套筒最主要的表面，尺寸精度为IT7，形状精度圆柱度公差为0.004mm，表面粗糙度值为0.4m，其轴线是零件各项位置精度要求的基准要素。孔内结构复杂，两端40J70mm的阶台孔精度为IT7，圆度公差0.01mm，对外圆轴线的同轴度公差为0.02mm，表面粗糙度值为1.6m；其阶台端面对外圆轴线的端面圆跳动公差为0.01mm，表面粗糙度值为0.8m。外圆表面上的齿条精度等级为8级，齿面表面粗糙度值为1.6m。,（四）套类零件加工实
11、例,图2 钻床主轴套筒,2）毛坯选择 根据零件所用材料和结构形状，宜采用45钢无缝钢管作毛坯,以节约原材料和省去钻通孔的工作量。 3）主要表面加工方法选择 a.50j7外圆各项要求均高，宜通过精磨完成。 b.两个40J7阶台孔采用精车。 c.齿条齿形采用铣齿方法加工。 4）热处理安排 调质处理安排在粗车后、半精车前进行。为削除工艺过程中形成的各种应力，在精磨前安排低温时效。,（2）加工工艺过程,表1 钻床主轴套筒加工工艺过程,2、隔离衬套的加工 （1）零件分析 隔离衬套是某航空发动机螺旋桨轴上的支承衬套。内孔与螺旋桨轴轴颈相配合(间隙0.010.05mm)，用平键周向定位，两油孔7mm在圆周方
12、向成900分布，内侧有宽度为10mm的贮油槽。其主要技术要求如下： 1）外圆轴线对内孔轴线的同轴度公差为0.02mm， 2）外圆与内孔的圆柱度公差为0.02mm， 3）右端面对内孔轴线的垂直度公差为0.03mm， 4） 两端面的平行度公差为0.02 mm, 5）外圆的尺寸精度为IT6，表面粗糙度Ra值为0.2m， 6）内孔的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为0.4m。,图3 隔离衬套,零件隔离衬套内孔直径达60mm左右，壁厚仅有3mm，为典型的薄壁套筒，且孔内有一直通键槽，圆周上还有两个油孔，故零件刚性很差，因此，加工中零件的变形是主要工艺问题。为防止和减小变形，工艺上应采取以下措施： 1）
13、毛坯选择模锻件，选用合适的无缝钢管以减小锻造时的内应力，锻造后进行正火处理以消除锻造应力。模锻件尺寸精确，可减小加工余量，从而减小切削引起的变形。 2）调质在切削前(毛坯状态)进行，以减小热处理变形。,3）减小切削力和切削热是防止和减小加工中产生变形的重要措施。因此，在工艺过程中应注意下面要点： 粗、半精、精加工阶段划分明显；采取工序分散原则； 内、外圆表面须经多次反复加工达到最终要求； 规定合理的切削用量及走刀次数。 4）粗加工后应安排一道低温回火工序，用以消除内应力。 5）减小夹紧引起的变形。如采用开口套、宽软爪、弹性可涨夹紧装置、塑料可涨夹具等。 6）为保证内、外圆表面粗糙度要求和形状精度；内孔采用研磨，外圆增加抛光工序。,表2 隔离衬套机械加工工艺过程,
