1、江西冶金職業技術學院機電一體化技術專業畢業設計(論文)題 目： 套筒類零件加工的工藝分析 系 (部)： 機電工程系 專業名稱： 機電一體化技術 姓 名： 張家龍 準考證號： 057010600049 班級名稱： 10春季機電自考大專(1)班 指導老師： 董 燕 提交時間： 2012年 4月 3日 摘 要高效率、高精度加工是套筒類最主要特點之一。套筒類零件是機械中常見的一種零件，它的應用范圍很廣。由于其功用不同，套筒類零件的結構和尺寸有著很大的差別，但其結構上仍有共同點，即：零件的主要表面為同軸度要求較高的內外圓表面；零件壁的厚度較薄且易變形；零件長度一般大于直徑等。隨著結構形式的差異、加工精度

2、的高低和基準使用情況的不同，套筒類零件加工工藝也不一樣。一般套筒類零件在加工中主要的問題是保證內外圓的相互位置精度（即保證內、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求）和防止變形。利用套筒零件加工，其產品加工的質量一致性好，尤其在輪廓不規則、復雜的曲線或曲面、多工藝復合化加工和高精度要求的產品加工時，其優點是傳統數控零件加工所無法比擬的。隨著科學技術飛速發展和經濟競爭的日趨激烈，機械產品的更新速度越來越快，數控加工技術作為先進生產力的代表，在機械及相關行業領域發揮著重要的作用，機械制造的競爭，其實質是數控技術的競爭。本次設計就是進行套類零件的數控加工工藝，對套類零件的加工工藝分析，并繪制零件

3、圖。其中零件工藝規程的分析是此次論文的重點和難點。關鍵字：套筒類零件；液壓缸；工藝分析目 錄引言1一、套筒類零件的結構特點及工藝分析11.1軸承套加工工藝11.2液壓缸加工工藝分析2二、套筒類零件加工中的主要工藝問題42.1 保證相互位置精度42.2 防止變形的方法6三、套筒類零件的程序編程8四、套筒類零件的功用及結構特點11 4. 1 套筒類零件技術要求11 4.2 套筒類零件的材料、毛坯及熱處理12結論13致 謝14參考文獻15 江西冶金職業技術學院10級自考畢業設計(論文)套筒類零件加工的工藝分析引言理想的加工程序不僅應保證加工出符合圖樣的合格工件，同時應能使數控機床的功能得到合理的應用

4、和充分的發揮。數控機床是一種高效率的自動化設備，它的效率高于普通機床的23倍，要充分發揮數控機床的這一特點，必須在編程之前對工件進行工藝分析，根據具體條件，選擇經濟、合理的工藝方案。數控加工工藝考慮不周是影響數控機床加工質量、生產效率及加工成本的重要因素。一、套筒類零件的結構特點及工藝分析套筒類零件的加工工藝根據其功用、結構形狀、材料和熱處理以及尺寸大小的不同而異。就其結構形狀來劃分，大體可以分為短套筒和長套筒兩大類。它們在加工中，其裝夾方法和加工方法都有很大的差別，以下分別予以介紹。1.1軸承套加工工藝如圖11所示的軸承套，材料為ZQSn6-6-3，每批數量為200件。1、軸承套的技術條件和

5、工藝分析該軸承套屬于短套筒，材料為錫青圖11軸承套簡圖銅。其主要技術要求為：34js7外圓對22H7孔的徑向圓跳動公差為0.01mm；左端面對22H7孔軸線的垂直度公差為0.01mm。軸承套外圓為IT7級精度，采用精車可以滿足要求；內孔精度也為IT7級，采用鉸孔可以滿足要求。內孔的加工順序為：鉆孔車孔鉸孔。由于外圓對內孔的徑向圓跳動要求在0.01mm內，用軟卡爪裝夾無法保證。因此精車外圓時應以內孔為定位基準，使軸承套在小錐度心軸上定位，用兩頂尖裝夾。這樣可使加工基準和測量基準一致，容易達到圖紙要求。車鉸內孔時，應與端面在一次裝夾中加工出，以保證端面與內孔軸線的垂直度在0.01mm以內。圖1-1

6、 軸承套2、軸承套的加工工藝表11為軸承套的加工工藝過程。粗車外圓時，可采取同時加工五件的方法來提高生產率。表1-1軸承套加工工藝過程序號工序名稱工序內容定位與夾緊1備料棒料，按5件合一加工下料2鉆中心孔車端面，鉆中心孔 調頭車另一端面，鉆中心孔三爪夾外圓3粗車車外圓42長度為6.5mm，車外圓34Js7為35mm，車空刀槽2×0.5mm，取總長40.5mm，車分割槽20×3mm，兩端倒角1.5×45°，5件同加工，尺寸均相同中心孔4鉆鉆孔22H7至22mm成單件軟爪夾42mm外圓5車、鉸車端面，取總長40mm至尺寸 車內孔22H7為22mm 車內槽24

7、×16mm至尺寸 鉸孔22H7至尺寸 孔兩端倒角軟爪夾42mm外圓6精車車34Js7(±0.012)mm至尺寸22H7孔心軸7鉆鉆徑向油孔4mm34mm外圓及端面8檢查1.2液壓缸加工工藝分析液壓缸為典型的長套筒零件，與短套筒零件的加工方法和工件安裝方式都有較大的差別。1、 液壓缸的技術條件和工藝分析液壓缸的材料一般有鑄鐵和無縫鋼管兩種。圖12所示為用無縫鋼管材料的液壓缸。為保證活塞在液壓缸內移動順利，對該液壓缸內孔有圓柱度要求，對內孔軸線有直線度要求，內孔軸線與兩端面間有垂直度要求，內孔軸線對兩端支承外圓（82h6）的軸線有同軸度要求。除此之外還特別要求：內孔必須光潔無縱

8、向刻痕；若為鑄鐵材料時，則要求其組織緊密，不得有砂眼、針孔及疏松。圖1-2 液壓缸2、液壓缸的加工工藝表12為液壓缸的加工工藝過程序號工序名稱工序內容定位與夾緊1配料無縫鋼管切斷2車1車82mm外圓到88mm及M88×1.5mm螺紋（工藝用）三爪卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端2車端面及倒角三爪卡盤夾一端，搭中心架托88mm處3調頭車82mm外圓到84mm三爪卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端4車端面及倒角取總長1686mm（留加工余量1mm）三爪卡盤夾一端，搭中心架托88mm處3深孔推鏜1半精推鏜孔到68mm一端用M88×1.5mm螺紋固定在夾具中，另一端搭中心架2精推鏜孔到69.

9、85mm3精鉸（浮動鏜刀鏜孔）到70±0.02mm，表面粗糙度值Ra為2.5m4滾壓孔用滾壓頭滾壓孔至70 mm,表面粗糙度值Ra為0.32m一端用螺紋固定在夾具中, 另一端搭中心架5車1車去工藝螺紋，車82h6到尺寸，割R7槽軟爪夾一端，以孔定位頂另一端2鏜內錐孔1°30及車端面軟爪夾一端，中心架托另一端(百分表找正孔)3調頭，車82h6到尺寸，割R7槽軟爪夾一端，頂另一端4鏜內錐孔1°30及車端面軟爪夾一端，頂另一端二、套筒類零件加工中的主要工藝問題一般套筒類零件在機械加工中的主要工藝問題是保證內外圓的相互位置精度（即保證內、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂

10、直度要求）和防止變形。2.1 保證相互位置精度要保證內外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求，通常可采用下列三種工藝方案：（1）在一次安裝中加工內外圓表面與端面。這種工藝方案由于消除了安裝誤差對加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機床精度。該工藝方案一般用于零件結構允許在一次安裝中，加工出全部有位置精度要求的表面的場合。為了便于裝夾工件，其毛坯往往采用多件組合的棒料，一般安排在自動車床或轉塔車床等工序較集中的機床上加工。圖21所示的襯套零件就是采用這一方案的典型零件。其加工工藝過程參見表21和圖21。表

11、2-1棒料毛坯的機械加工工藝過程序號工序內容定位基準1加工端面、粗加工外圓表面，粗加工孔，半精加工或精加工外圓、精加工孔、倒角、切斷(見圖2-2)外圓表面、端面(定料用)2加工另一端面、倒角外圓表面3鉆潤滑油孔外圓表面4加工油槽精加工外圓表面(如要求不高的襯套，該工序可由工序1中的精車代替)外圓表面圖2-1襯套零件 （2）全部加工分在幾次安裝中進行，先加工孔，然后以孔為定位基準加工外圓表面。用這種方法加工套筒，由于孔精加工常采用拉孔、滾壓孔等工藝方案，生產效率較高，同時可以解決鏜孔和磨孔時因鏜桿、砂輪桿剛性差而引起的加工誤差。當以孔為基準加工套筒的外圓時，常用剛度較好的小錐度心軸安裝

12、工件。小錐度心軸結構簡單，易于制造，心軸用兩頂尖安裝，其安裝誤差很小，因此可獲得較高的位置精度。圖23所示的軸套即可采用這一方案加工，其加工工藝過程見表22。 圖2-2 轉塔車床上加工襯套 圖2-3 軸套表2-2單件毛坯軸套的機械加工工藝過程序號工序內容定位基準1粗加工端面、鉆孔、倒角外圓2粗加工外圓及另一端、倒角孔(用梅花頂尖和活絡頂尖)3半精加工孔(擴孔或鏜孔)、精加工端面外圓4精加工孔(拉孔或壓孔)孔及端面5精加工外圓及端面內孔（3）全部加工分在幾次安裝中進行，先加工外圓，然后以外圓表面為定位基準加工內孔。這種工藝方案，如用一般三爪自定心卡盤夾緊工件，則因卡盤的偏心誤差較大會降低工件的同

13、軸度。故需采用定心精度較高的夾具，以保證工件獲得較高的同軸度。較長的套筒一般多采用這種加工方案。2.2 防止變形的方法薄壁套筒在加工過程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當，也會造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施：（1）減小夾緊力對變形的影響夾緊力不宜集中于工件的某一部分，應使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而減少其變形。例如工件外圓用卡盤夾緊時，可以采用軟卡爪，用來增加卡爪的寬度和長度，如圖2-4所示。同時軟卡爪應采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。圖2

14、-5是用開縫套筒裝夾薄壁工件，由于開縫套筒與工件接觸面大，夾緊力均勻分布在工件外圓上，不易產生變形。當薄壁套筒以孔為定位基準時，宜采用漲開式心軸。采用軸向夾緊工件的夾具。如圖2-6所示，由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產生的徑向變形極小。在工件上做出加強剛性的輔助凸邊，加工時采用特殊結構的卡爪夾緊，如圖27所示。當加工結束時，將凸邊切去。 圖2-4用軟卡爪裝夾工件 圖2-5 用開縫套筒裝夾薄壁工件（2）減少切削力對變形的影響常用的方法有下列幾種：減小徑向力，通常可借助增大刀具的主偏角來達到。內外表面同時加工，使徑向切削力相互抵消，見圖27所示。 圖 2-6軸向夾緊工件 圖2-7輔助凸邊

15、的作用粗、精加工分開進行，使粗加工時產生的變形能在精加工中能得到糾正。（3）減少熱變形引起的誤差工件在加工過程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對加工精度的影響，應在粗、精加工之間留有充分冷卻的時間，并在加工時注入足夠的切削液。熱處理對套筒變形的影響也很大，除了改進熱處理方法外，在安排熱處理工序時，應安排在精加工之前進行，以使熱處理產生的變形在以后的工序中得到糾正。 加工圖7-66所示的套筒零件，毛坯直徑為150mm、為40mm，材料為Q235；未注倒角1×45°，其余Ra6.3；棱邊倒鈍。三、套筒類零件的程序編程加工圖3-1所示的套筒零件，毛坯

16、直徑為150mm、長為40mm，材料為Q235；未注倒角1×45°，其余Ra6.3；棱邊倒鈍。圖3-1   套筒零件解：采用華中數控系統編程。該零件的加工工藝及其程序見表3-1、表3-2表3-1  加工145mm外圓及112mm、98mm內孔的程序 程序說明%7111程序名N10 G92 X160 Z100設置工件坐標系N20 M03 S300主軸正轉，轉速300r/minN30 M06 T0202換內孔車刀N40 G90 G00 X95 Z5快速定位到95mm直徑，距端面5mm處N50 G81 X150 Z0 F100加工端面N60 G80

17、X97.5 Z-35 F100粗加工98mm內孔，留徑向余量0.5mmN70 G00 X97刀尖定位至97mm直徑處N75 G80 X105 Z-10.5 F100精加工112mmN80 G80 X111.5 Z-10.5 F100粗加工112mm內孔，留徑向余量0.5mmN90 G00 X116 Z1快速定位到116mm直徑，距端面1mm處N100 G01 X112 Z-1倒角1×45°N100 Z-10精加工112mm內也N120 X100精加工孔底平面N130 X98 Z-11倒角1×45°N140 Z-34精加工98mm內孔N150 G00 X9

18、5快速退刀到95mm直徑處N160 Z100  N170 X160  N175 T0200清除刀偏N180 M06 T0101換加工外圓的正偏刀N190 G00 X150 Z2刀尖快速定位到150mm直徑，距端面2mm處N200 G80 X145 Z-15.5 F100加工145mm外圓N210 G00 X141 Z1  N220 G01 X147 Z-2 F100倒角1×45°N230 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160mm直徑，距端面100mm處N210 T0100清除刀偏N215 M05主軸停N220 M02程序結束表3-2&

19、#160;    加工120mm外圓及端面的程序 程序說明%7112程序名N10 G92 X160 Z100設置工件坐標系N20 M03 S500主軸正轉，轉速500r/minN30 M06 T010145°端面車刀N40 G90 G00 X95 Z5快速定位到95mm直徑，距端面5mm處N50 G81 X130 Z0.5 F50粗加工端面N60 G00 X96 Z-2快速定位到96mm直徑，距端面2mm處N70 G01 X100 Z0 F50倒角1×45°N80 X130精修端面N90 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160

20、mm直徑，距端面100mm處N95 T0100清除刀偏N100 M06 T0202換加工外圓的正偏刀N110 G00 X130 Z2刀尖快速定位到130mm直徑，距端面2mm處N120 G80 X120.5 Z-18.5 F100粗加工120mm外圓，留徑向余量0.5mm N130 G00 X116 Z1  N140 G01 X120 Z-1 F100倒角1×45°N150 Z-16.5粗加工120mm外圓N160 G02 X124 Z-18.5 R2加工R2圓孤 N170 G01 X143精修軸肩面N180 X147 Z20.5倒角1×45°

21、N190 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160mm直徑，距端面100mm處N200 T0200清除刀偏N205 M05主軸停N210 M02程序結束 1、夾120mm外圓，找正，加工145mm外圓及112mm、98mm內孔。所用刀具有外圓加工正偏刀（T01）、內孔車刀（T02）。加工工藝路線為：粗加工98mm的內孔粗加工112mm的內孔精加工98mm、112mm的內孔及孔底平面加工145mm的外圓。加工程序見表3-1 。 2、夾112mm內孔，加工120mm的外圓及端面。所用刀具有45°端面刀（T01）、外圓加工正偏刀（T02）。加工工藝路線為：加工端面加工120

22、mm的外圓加工R2圓弧及平面。加工程序見表3-2。 四、套筒類零件的功用及結構特點 套筒類零件是指在回轉體零件中的空心薄壁件，是機械加工中常見的一種零件，在各類機器中應用很廣，主要起支承或導向作用。由于功用不同，其形狀結構和尺寸有很大的差異，常見的有支承回轉軸的各種形式的軸承圈、軸套；夾具上的鉆套和導向套；內燃機上的氣缸套和液壓系統中的液壓缸、電液伺服閥的閥套等都屬于套類零件。其大致的結構形式如圖51所示。 套筒類零件的結構與尺寸隨其用途不同而異，但其結構一般都具有以下特點：外圓直徑d一般小于其長度L，通常Ld<5；內孔與外圓直徑之差較小，故壁薄易變形較小；內外圓回轉面的同軸度要求較高；

23、結構比較簡單。4.1 套筒類零件技術要求 套筒類零件的外圓表面多以過盈或過渡配合與機架或箱體孔相配合起支承作用。內孔主要起導向作用或支承作用，常與運動軸、主軸、活塞、滑閥相配合。有些套筒的端面或凸緣端面有定位或承受載荷的作用。套筒類零件雖然形狀結構不一，但仍有共同特點和技術要求，根據使用情況可對套筒類零件的外圓與內孔提出如下要求：1)內孔與外圓的精度要求 外圓直徑精度通常為IT5IT7，表面粗糙度Ra為5063um，要求較高的可達004 um；內孔作為套類零件支承或導向的主要表面，要求內孔尺寸精度一般為IT6117，為保證其耐磨性要求，對表面粗糙度要求較高(Ra=25016 um)。有的精密套

24、筒及閥套的內孔尺寸精度要求為IT4II5，也有的套筒(如油缸、氣缸缸筒)由于與其相配的活塞上有密封圈，故對尺寸精度要求較低，一般為II'8ITc)，但對表面粗糙度要求較高，Ra一般為2516um。2)幾何形狀精度要求 通常將外圓與內孔的幾何形狀精度控制在直徑公差以內即可；對精密軸套有時控制在孔徑公差的1213，甚至更嚴。對較長套筒除圓度有要求以外，還應有孔的圓柱度要求。為提高耐磨性，有的內孔表面粗糙度要求為Ral6-01 um，有的高達Ra0025um。套筒類零件外圓形狀精度一般應在外徑公差內，表面粗糙度Ra為3204um。3)位置精度要求 位置精度要求主要應根據套類零件在機器中功用和

25、要求而定。如果內孔的最終加工是在套筒裝配(如機座或箱體等)之后進行時，可降低對套筒內、外圓表面的同軸度要求；如果內孔的最終加工是在裝配之前進行時，則同軸度要求較高，通常同軸度為0.01006mm。套筒端面(或凸緣端面)常用來定位或承受載荷，對端面與外圓和內孔軸心線的垂直度要求較高，一般為005002mm。4.2 套筒類零件的材料、毛坯及熱處理套筒類零件毛坯材料的選擇主要取決于零件的功能要求、結構特點及使用時的工作條件。套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套類零件可采用雙層金屬結構或選用優質合金鋼，雙層金屬結構是應用離心鑄造法在鋼或鑄鐵軸套的內壁上澆注一層巴氏合金等軸承合金材料，采用這種制造方法雖增加了一些工時，但能節省有色金屬，而且又提高了軸承的使用壽命。套類零件的毛坯制造方式的選擇與毛坯結構尺寸、材料和生產批量的大小等因素有關。孔徑較大(一般直徑大于20mm)時，常采用型材(如無縫鋼管)、帶孔的鍛件或鑄件；孔徑較小(一般小于20mm)時，一般多選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實心鑄件；大批大量生產時。可采用冷擠壓、粉末冶金等先進工藝，不僅節約原材料，而且生產率及毛坯質量精度均可提高。 套筒類零件的功能要求和結構特點決定了套筒類零件的熱處理方法有滲碳淬火、表面淬火、調質、高溫時效及滲氮。結 論數控機床由于具有優越的機械