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江西冶金职业技术学院自学考试毕业设计(论文)题 目： 经典套筒类零件加工工艺分析 系 (部)： 机械工程系 专业名称 数控技术应用 姓 名 准考证号 班级名称 08数控本科班 提交时间 摘 要高效率、高精度加工是套筒类最关键特点之一。利用套筒零件加工，其产品加工质量一致性好，尤其在轮廓不规则、复杂曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求产品加工时，其优点是传统数控零件加工所无法比拟。伴随科学技术飞速发展和经济竞争日趋猛烈，机械产品更新速度越来越快，数控加工技术作为优异生产力代表，在机械及相关行业领域发挥着关键作用，机械制造竞争，其实质是数控技术竞争。此次设计就是进行套类零件数控加工工艺，对套类零件加工工艺分析，并绘制零件图。其中零件工艺规程分析是此次论文关键和难点。关键字：套筒类零件；液压缸；工艺分析目 录引言1一、套筒类零件结构特点及工艺分析11.1轴承套加工工艺分析加工11.2液压缸加工工艺分析2二、套筒类零件加工中关键工艺问题42.1 确保相互位置精度42.2 预防变形方法6三、套筒类零件程序编程8四、套筒类零件加工中关键工艺问题114.1 确保相互位置精度11五、套简类零件功用及结构特点11 5. 1 套筒类零件技术要求12 5.2 套筒类零件材料、毛坯及热处理13结束语14致 谢15参考文件16 经典套筒类零件加工工艺分析引言理想加工程序不仅应确保加工出符合图样合格工件，同时应能使数控机床功效得到合理应用和充足发挥。数控机床是一个高效率自动化设备，它效率高于一般机床23倍，要充足发挥数控机床这一特点，必需在编程之前对工件进行工艺分析，依据具体条件，选择经济、合理工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本关键原因。一、套筒类零件结构特点及工艺分析套筒类零件加工工艺依据其功用、结构形状、材料和热处理和尺寸大小不一样而异。就其结构形状来划分，大致能够分为短套筒和长套筒两大类。它们在加工中，其装夹方法和加工方法全部有很大差异，以下分别给予介绍。1.1轴承套加工工艺分析加工图11所表示轴承套，材料为ZQSn6-6-3，每批数量为200件。1.1.1 轴承套技术条件和工艺分析该轴承套属于短套筒，材料为锡青图11轴承套简图铜。其关键技术要求为：34js7外圆对22H7孔径向圆跳动公差为0.01mm；左端面对22H7孔轴线垂直度公差为0.01mm。轴承套外圆为IT7级精度，采取精车能够满足要求；内孔精度也为IT7级，采取铰孔能够满足要求。内孔加工次序为：钻孔车孔铰孔。因为外圆对内孔径向圆跳动要求在0.01mm内，用软卡爪装夹无法确保。所以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，用两顶尖装夹。这么可使加工基准和测量基准一致，轻易达成图纸要求。车铰内孔时，应和端面在一次装夹中加工出，以确保端面和内孔轴线垂直度在0.01mm以内。图1-1 轴承套1.1.2 轴承套加工工艺表11为轴承套加工工艺过程。粗车外圆时，可采取同时加工五件方法来提升生产率。表1-1轴承套加工工艺过程序号工序名称工序内容定位和夹紧1备料棒料，按5件合一加工下料2钻中心孔车端面，钻中心孔 调头车另一端面，钻中心孔三爪夹外圆3粗车车外圆42长度为6.5mm，车外圆34Js7为35mm，车空刀槽20.5mm，取总长40.5mm，车分割槽203mm，两端倒角1.545，5件同加工，尺寸均相同中心孔4钻钻孔22H7至22mm成单件软爪夹42mm外圆5车、铰车端面，取总长40mm至尺寸 车内孔22H7为22mm 车内槽2416mm至尺寸 铰孔22H7至尺寸 孔两端倒角软爪夹42mm外圆6精车车34Js7(0.012)mm至尺寸22H7孔心轴7钻钻径向油孔4mm34mm外圆及端面8检验1.2液压缸加工工艺分析液压缸为经典长套筒零件，和短套筒零件加工方法和工件安装方法全部有较大差异。1.2.1 液压缸技术条件和工艺分析液压缸材料通常有铸铁和无缝钢管两种。图12所表示为用无缝钢管材料液压缸。为确保活塞在液压缸内移动顺利，对该液压缸内孔有圆柱度要求，对内孔轴线有直线度要求，内孔轴线和两端面间有垂直度要求，内孔轴线对两端支承外圆（82h6）轴线有同轴度要求。除此之外还尤其要求：内孔必需光洁无纵向刻痕；若为铸铁材料时，则要求其组织紧密，不得有砂眼、针孔及疏松。图1-2 液压缸1.2.2 液压缸加工工艺表12为液压缸加工工艺过程表1-2液压缸加工工艺过程序号工序名称工序内容定位和夹紧1配料无缝钢管切断2车1车82mm外圆到88mm及M881.5mm螺纹（工艺用）三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端2车端面及倒角三爪卡盘夹一端，搭中心架托88mm处3调头车82mm外圆到84mm三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端4车端面及倒角取总长1686mm（留加工余量1mm）三爪卡盘夹一端，搭中心架托88mm处3深孔推镗1半精推镗孔到68mm一端用M881.5mm螺纹固定在夹具中，另一端搭中心架2精推镗孔到69.85mm3精铰（浮动镗刀镗孔）到700.02mm，表面粗糙度值Ra为2.5m4滚压孔用滚压头滚压孔至70 mm,表面粗糙度值Ra为0.32m一端用螺纹固定在夹具中, 另一端搭中心架5车1车去工艺螺纹，车82h6到尺寸，割R7槽软爪夹一端，以孔定位顶另一端2镗内锥孔130及车端面软爪夹一端，中心架托另一端(百分表找正孔)3调头，车82h6到尺寸，割R7槽软爪夹一端，顶另一端4镗内锥孔130及车端面软爪夹一端，顶另一端二、套筒类零件加工中关键工艺问题通常套筒类零件在机械加工中关键工艺问题是确保内外圆相互位置精度（即确保内、外圆表面同轴度和轴线和端面垂直度要求）和预防变形。2.1 确保相互位置精度要确保内外圆表面间同轴度和轴线和端面垂直度要求，通常可采取下列三种工艺方案：（1）在一次安装中加工内外圆表面和端面。这种工艺方案因为消除了安装误差对加工精度影响，所以能确保较高相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间同轴度和孔轴线和端面垂直度关键原因是机床精度。该工艺方案通常见于零件结构许可在一次安装中，加工出全部有位置精度要求表面场所。为了便于装夹工件，其毛坯往往采取多件组合棒料，通常安排在自动车床或转塔车床等工序较集中机床上加工。图21所表示衬套零件就是采取这一方案经典零件。其加工工艺过程参见表21和图21。表2-1棒料毛坯机械加工工艺过程序号工序内容定位基准1加工端面、粗加工外圆表面，粗加工孔，半精加工或精加工外圆、精加工孔、倒角、切断(见图2-2)外圆表面、端面(定料用)2加工另一端面、倒角外圆表面3钻润滑油孔外圆表面4加工油槽精加工外圆表面(如要求不高衬套，该工序可由工序1中精车替换)外圆表面图2-1衬套零件（2）全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆表面。用这种方法加工套筒，因为孔精加工常采取拉孔、滚压孔等工艺方案，生产效率较高，同时能够处理镗孔和磨孔时因镗杆、砂轮杆刚性差而引发加工误差。当以孔为基准加工套筒外圆时，常见刚度很好小锥度心轴安装工件。小锥度心轴结构简单，易于制造，心轴用两顶尖安装，其安装误差很小，所以可取得较高位置精度。图23所表示轴套即可采取这一方案加工，其加工工艺过程见表22。 图2-2 转塔车床上加工衬套 图2-3 轴套表2-2单件毛坯轴套机械加工工艺过程序号工序内容定位基准1粗加工端面、钻孔、倒角外圆2粗加工外圆及另一端、倒角孔(用梅花顶尖和活络顶尖)3半精加工孔(扩孔或镗孔)、精加工端面外圆4精加工孔(拉孔或压孔)孔及端面5精加工外圆及端面内孔（3）全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。这种工艺方案，如用通常三爪自定心卡盘夹紧工件，则因卡盘偏心误差较大会降低工件同轴度。故需采取定心精度较高夹具，以确保工件取得较高同轴度。较长套筒通常多采取这种加工方案。2.2 预防变形方法薄壁套筒在加工过程中，往往因为夹紧力、切削力和切削热影响而引发变形，致使加工精度降低。需要热处理薄壁套筒，假如热处理工序安排不妥，也会造成不可校正变形。预防薄壁套筒变形，能够采取以下方法：（1）减小夹紧力对变形影响夹紧力不宜集中于工件某一部分，应使其分布在较大面积上，以使工件单位面积上所受压力较小，从而降低其变形。比如工件外圆用卡盘夹紧时，能够采取软卡爪，用来增加卡爪宽度和长度，图2-4所表示。同时软卡爪应采取自镗工艺方法，以降低安装误差，提升加工精度。图2-5是用开缝套筒装夹薄壁工件，因为开缝套筒和工件接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，不易产生变形。当薄壁套筒以孔为定位基按时，宜采取涨开式心轴。采取轴向夹紧工件夹具。图2-6所表示，因为工件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生径向变形极小。在工件上做出加强刚性辅助凸边，加工时采取特殊结构卡爪夹紧，图27所表示。当加工结束时，将凸边切去。 图2-4用软卡爪装夹工件 图2-5 用开缝套筒装夹薄壁工件（2）降低切削力对变形影响常见方法有下列多个：减小径向力，通常可借助增大刀具主偏角来达成。内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消，见图27所表示。 图 2-6轴向夹紧工件 图2-7辅助凸边作用粗、精加工分开进行，使粗加工时产生变形能在精加工中能得到纠正。（3）降低热变形引发误差工件在加工过程中受切削热后要膨胀变形，从而影响工件加工精度。为了降低热变形对加工精度影响，应在粗、精加工之间留有充足冷却时间，并在加工时注入足够切削液。热处理对套筒变形影响也很大，除了改善热处理方法外，在安排热处理工序时，应安排在精加工之前进行，以使热处理产生变形在以后工序中得到纠正。 加工图7-66所表示套筒零件，毛坯直径为150mm、为40mm，材料为Q235；未注倒角145，其它Ra6.3；棱边倒钝。三、套筒类零件程序编程加工图3-1所表示套筒零件，毛坯直径为150mm、长为40mm，材料为Q235；未注倒角145，其它Ra6.3；棱边倒钝。图3-1 套筒零件解：采取华中数控系统编程。该零件加工工艺及其程序见表3-1、表3-2表3-1 加工145mm外圆及112mm、98mm内孔程序 程序说明%7111程序名N10 G92 X160 Z100设置工件坐标系N20 M03 S300主轴正转，转速300r/minN30 M06 T0202换内孔车刀N40 G90 G00 X95 Z5快速定位到95mm直径，距端面5mm处N50 G81 X150 Z0 F100加工端面N60 G80 X97.5 Z-35 F100粗加工98mm内孔，留径向余量0.5mmN70 G00 X97刀尖定位至97mm直径处N75 G80 X105 Z-10.5 F100精加工112mmN80 G80 X111.5 Z-10.5 F100粗加工112mm内孔，留径向余量0.5mmN90 G00 X116 Z1快速定位到116mm直径，距端面1mm处N100 G01 X112 Z-1倒角145N100 Z-10精加工112mm内也N120 X100精加工孔底平面N130 X98 Z-11倒角145N140 Z-34精加工98mm内孔N150 G00 X95快速退刀到95mm直径处N160 Z100 N170 X160 N175 T0200清除刀偏N180 M06 T0101换加工外圆正偏刀N190 G00 X150 Z2刀尖快速定位到150mm直径，距端面2mm处N200 G80 X145 Z-15.5 F100加工145mm外圆N210 G00 X141 Z1 N220 G01 X147 Z-2 F100倒角145N230 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160mm直径，距端面100mm处N210 T0100清除刀偏N215 M05主轴停N220 M02程序结束表3-2 加工120mm外圆及端面程序 程序说明%7112程序名N10 G92 X160 Z100设置工件坐标系N20 M03 S500主轴正转，转速500r/minN30 M06 T010145端面车刀N40 G90 G00 X95 Z5快速定位到95mm直径，距端面5mm处N50 G81 X130 Z0.5 F50粗加工端面N60 G00 X96 Z-2快速定位到96mm直径，距端面2mm处N70 G01 X100 Z0 F50倒角145N80 X130精修端面N90 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160mm直径，距端面100mm处N95 T0100清除刀偏N100 M06 T0202换加工外圆正偏刀N110 G00 X130 Z2刀尖快速定位到130mm直径，距端面2mm处N120 G80 X120.5 Z-18.5 F100粗加工120mm外圆，留径向余量0.5mm N130 G00 X116 Z1 N140 G01 X120 Z-1 F100倒角145N150 Z-16.5粗加工120mm外圆N160 G02 X124 Z-18.5 R2加工R2圆孤 N170 G01 X143精修轴肩面N180 X147 Z20.5倒角145N190 G00 X160 Z100刀尖快速定位到160mm直径，距端面100mm处N200 T0200清除刀偏N205 M05主轴停N210 M02程序结束1、夹120mm外圆，找正，加工145mm外圆及112mm、98mm内孔。所用刀含有外圆加工正偏刀（T01）、内孔车刀（T02）。加工工艺路线为：粗加工98mm内孔粗加工112mm内孔精加工98mm、112mm内孔及孔底平面加工145mm外圆。加工程序见表3-1 。 2、夹112mm内孔，加工120mm外圆及端面。所用刀含有45端面刀（T01）、外圆加工正偏刀（T02）。加工工艺路线为：加工端面加工120mm外圆加工R2圆弧及平面。加工程序见表3-2。 四、套筒类零件加工中关键工艺问题通常套筒类零件在机械加工中关键工艺问题是确保内外圆相互位置精度（即确保内、外圆表面同轴度和轴线和端面垂直度要求）和预防变形。4.1 确保相互位置精度要确保内外圆表面间同轴度和轴线和端面垂直度要求，通常可采取下列三种工艺方案：（1）在一次安装中加工内外圆表面和端面。这种工艺方案因为消除了安装误差对加工精度影响，所以能确保较高相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间同轴度和孔轴线和端面垂直度关键原因是机床精度。该工艺方案通常见于零件结构许可在一次安装中，加工出全部有位置精度要求表面场所。为了便于装夹工件，其毛坯往往采取多件组合棒料，通常安排在自动车床或转塔车床等工序较集中机床上加工。其加工工艺过程参见表41。表41棒料毛坯机械加工工艺过程序号工序内容定位基准1加工端面、粗加工外圆表面，粗加工孔，半精加工或精加工外圆、精加工孔、倒角、切断外圆表面、端面(定料用)2加工另一端面、倒角外圆表面3钻润滑油孔外圆表面4加工油槽精加工外圆表面(如要求不高衬套，该工序可由工序1中精车替换)外圆表面五、套简类零件功用及结构特点 套筒类零件是指在回转体零件中空心薄壁件，是机械加工中常见一个零件，在各类机器中应用很广，关键起支承或导向作用。因为功用不一样，其形状结构和尺寸有很大差异，常见有支承回转轴多种形式轴承圈、轴套；夹具上钻套和导向套；内燃机上气缸套和液压系统中液压缸、电液伺服阀阀套等全部属于套类零件。其大致结构形式图51所表示。 套筒类零件结构和尺寸随其用途不一样而异，但其结构通常全部含有以下特点：外圆直径d通常小于其长度L，通常Ld5；内孔和外圆直径之差较小，故壁薄易变形较小；内外圆回转面同轴度要求较高；结构比较简单。 5.1 套筒类零件技术要求 套筒类零件外圆表面多以过盈或过渡配合和机架或箱体孔相配合起支承作用。内孔关键起导向作用或支承作用，常和运动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。有些套筒端面或凸缘端面有定位或承受载荷作用。套筒类零件即使形状结构不一，但仍有共同特点和技术要求，依据使用情况可对套筒类零件外圆和内孔提出以下要求： 1)内孔和外圆精度要求 外圆直径精度通常为IT5IT7，表面粗糙度Ra为5063um，要求较高可达004 um；内孔作为套类零件支承或导向关键表面，要求内孔尺寸精度通常为IT6117，为确保其耐磨性要求，对表面粗糙度要求较高(Ra=25016 um)。有精密套筒及阀套内孔尺寸精度要求为IT4II5，也有套筒(如油缸、气缸缸筒)因为和其相配活塞上有密封圈，故对尺寸精度要求较低，通常为II8ITc)，但对表面粗糙度要求较高，Ra通常为2516um。 2)几何形状精度要求 通常将外圆和内孔几何形状精度控制在直径公差以内即可；对精密轴套有时控制在孔径公差1213，甚至更严。对较长套筒除圆度有要求以外，还应有孔圆柱度要求。为提升耐磨性，有内孔表面粗糙度要求为Ral6-01 um，有高达Ra0025um。套筒类零件外圆形状精度通常应在外径公差内，表面粗糙度Ra为3204um。 3)位置精度要求 位置精度要求关键应依据套类零件在机器中功用和要求而定。假如内孔最终加工是在套筒装配(如机座或箱体等)以后进行时，可降低对套筒内、外圆表面同轴度要求；假如内孔最终加工是在装配之前进行时，则同轴度要求较高，通常同轴度为0.01006mm。套筒端面(或凸缘端面)常见来定位或承受载荷，对端面和外圆和内孔轴心线垂直度要求较高，通常为005002mm。 5.2 套筒类零件材料、毛坯及热处理 套筒类零件毛坯材料选择关键取决于零件功效要求、结构特点及使用时工作条件。 套筒类零件通常见钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求套类零件可采取双层金属结构或选择优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采取这种制造方法虽增加了部分工时，但能节省有色金属，而且又提升了轴承使用寿命。 套类零件毛坯制造方法选择和毛坯结构尺寸、材料和生产批量大小等原因相关。孔径较大(通常直径大于20mm)时，常采取型材(如无缝钢管)、带孔锻件或铸件；孔径较小(通常小于20mm)时，通常多选择热轧或冷拉棒料，也可采取实心铸件；大批大量生产时可采取冷挤压、粉末冶金等优异工艺，不仅节省原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提升。 套筒类零件功效要求和结构特点决定了套筒类零件热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。结束语数控机床因为含有优越机械加工特点，尤其是数控铣床在模具制造业中应用越来越广泛，为充足发挥数控机床作用，必需编制高质量数控加工程序。因为各国厂家生产数控系统编程规则和数控指令不完全相同，所以必需根据所使用数控套筒类编程规则和指令进行编程，只有这么编制数控加工程序才能为机床数控系统所接收。 致 谢短暂三年大学生活很快就要结束了，我曾多么憧憬美好学生时代，现在当自己临近毕业时，我又留恋已经流逝三年学生生涯。本文是在指导老师悉心指导和亲切关心下，而且在实习期间得到数控工厂相关领导帮助，经过不停学习和修改完成。老师严谨学风，渊博学识，谦逊为人，丰富实践经验，高瞻远瞩、敏锐科学眼光，将是我永远学习标兵；老师乐观、正直、朴实生活态度，令我深深敬佩。老师谆谆教育，将使我终生受益。在此，谨致以衷心感谢和高尚敬意。参考文件1张超英,罗学科. 数控机床加工工艺 编程及操作实训M北京：高等教育出版社,2 李粉霞铣削数控系统编程方法及注意问题J机械管理开发， (4)：44-513程仲文; 数控加工编程中刀具赔偿常见错误及问题分析J; 兰州工业高等专科学校学报; 01期;3-64庄泽; 数控铣床加工工艺和编程应用分析 J;辽宁师专学报(自然科学版); 04期; 106-1085胡应宽,何胜元; 套类零件机加工工艺分析 J;汽车科技; 1999年6吴瑞明,周晓军,雷良育; 液压缸密封工艺分析 J;机床和液压; 7付伟,王磊,王丽; 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