(17)--5.2.1盘套类零件加工工艺设计（一）.ppt

5.2 盘套类零件加工 工艺设计(一)主要内容盘套类零件基本认知1盘套类零件的加工要求及工艺性23盘套类零件的定位基准和装夹方法5.2.1 盘套类零件基本认知（一）盘类零件（一）盘类零件盘类零件的功用及结构特点盘类零件的功用及结构特点l盘类零件在机器中主要起盘类零件在机器中主要起支承支承、连接连接作用。作用。l主要由端面、外圆、内孔等组成。主要由端面、外圆、内孔等组成。l一般零件直径大于零件的轴向尺寸，如带轮、法一般零件直径大于零件的轴向尺寸，如带轮、法兰盘、端盖、联轴节、套环、轴承环、螺母、垫兰盘、端盖、联轴节、套环、轴承环、螺母、垫圈等。圈等。l一般用于传递动力、改变速度、转换方向或起支一般用于传递动力、改变速度、转换方向或起支承、轴向定位或密封等作用。承、轴向定位或密封等作用。l零件上常有轴孔。零件上常有轴孔。l常设计有凸缘、凸台或凹坑等结构。常设计有凸缘、凸台或凹坑等结构。l常有较多的螺孔、光孔、沉孔、销孔或键槽等结常有较多的螺孔、光孔、沉孔、销孔或键槽等结构。构。l有些还具有轮辐、辐板、肋板，以及用于防漏的有些还具有轮辐、辐板、肋板，以及用于防漏的油沟和毡圈槽等密封结构。油沟和毡圈槽等密封结构。盘类零件图例盘类零件的技术要求盘类零件的技术要求l盘类零件对支承端面有较高的盘类零件对支承端面有较高的轴向尺寸精度轴向尺寸精度、平平面度面度、两端面平行度两端面平行度要求。要求。l对转接作用中的内孔，有与平面的对转接作用中的内孔，有与平面的垂直度垂直度要求、要求、外圆、内孔间的同轴度外圆、内孔间的同轴度要求等。要求等。盘类零件的材料与毛坯盘类零件的材料与毛坯l盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。l孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料。孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料。l根据不同材料，亦可选择实心铸件；孔径较大时根据不同材料，亦可选择实心铸件；孔径较大时可作预留孔。可作预留孔。l若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率，又节约材料。工艺，既提高生产率，又节约材料。（二）套类零件（二）套类零件套类零件的功用及结构特点套类零件的功用及结构特点l套筒类零件，应用范围很广。套筒类零件，应用范围很广。l在机器中主要起在机器中主要起支承、导向支承、导向作用。例如，滑动轴作用。例如，滑动轴承、导向套、液压缸、气缸套等承、导向套、液压缸、气缸套等。l套筒零件由于功用不同，结构、尺寸差别较大。套筒零件由于功用不同，结构、尺寸差别较大。l共同之处主要体现在：零件结构不太复杂、由同共同之处主要体现在：零件结构不太复杂、由同轴度要求较高的轴度要求较高的内外圆表面组成内外圆表面组成、零件壁厚较小零件壁厚较小，易产生变形、轴向尺寸一般大于外圆直径、长径易产生变形、轴向尺寸一般大于外圆直径、长径比大于比大于5 5的深孔比较多等。的深孔比较多等。套类零件图例a）滑动轴承）滑动轴承b）滑动轴承）滑动轴承 c）钻套）钻套d）衬套）衬套 e）气缸套）气缸套f）油缸）油缸 套类零件的主要技术要求套类零件的主要技术要求l孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；l端面与孔轴线（亦有外圆的情况）的垂直度要求；端面与孔轴线（亦有外圆的情况）的垂直度要求；l内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；度要求；l外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。求等。尺寸精度：尺寸精度：l内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。合。l内孔直径的尺寸精度一般为内孔直径的尺寸精度一般为IT7IT7，精密轴套有时取，精密轴套有时取IT6IT6，油缸由于与其相配合的活塞上有密封圈，要，油缸由于与其相配合的活塞上有密封圈，要求较低，一般取求较低，一般取IT9IT9。l外圆表面一般是套类零件本身的支承面，常以外圆表面一般是套类零件本身的支承面，常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔连接。过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔连接。l外径的尺寸精度通常为外径的尺寸精度通常为IT6IT6IT7IT7。l有一些套类零件外圆表面不需加工。有一些套类零件外圆表面不需加工。几何形状精度几何形状精度：l内孔的形状精度，应控制在孔径公差以内；内孔的形状精度，应控制在孔径公差以内；l精密轴套形状精度控制在孔径公差的精密轴套形状精度控制在孔径公差的1/21/21/31/3，甚至更严。甚至更严。l长套件，除了圆度要求外，还应控制孔的圆柱度。长套件，除了圆度要求外，还应控制孔的圆柱度。l外圆表面的形状精度，控制在外径公差以内。外圆表面的形状精度，控制在外径公差以内。相互位置精度：相互位置精度：l内孔最终加工在装配后进行时，内、外圆之间的内孔最终加工在装配后进行时，内、外圆之间的同轴度要求较低；同轴度要求较低；l最终加工在装配前完成时，同轴度要求较高，一最终加工在装配前完成时，同轴度要求较高，一般为般为0.010.010.05mm0.05mm；l当外圆表面不需加工时，内、外圆间的同轴度要当外圆表面不需加工时，内、外圆间的同轴度要求很低；求很低；l套的孔轴线与端面的垂直度精度，如果端面受载套的孔轴线与端面的垂直度精度，如果端面受载荷、或作为加工中定位基准面、装配中装配基准荷、或作为加工中定位基准面、装配中装配基准时，要求较高，一般为时，要求较高，一般为0.010.010.05mm0.05mm。表面粗糙度：表面粗糙度：l为保证套类零件的功用，提高耐磨性，内孔表面粗为保证套类零件的功用，提高耐磨性，内孔表面粗糙度糙度Ra=0.162.5Ra=0.162.5m m，有的要求更高，有的要求更高，Ra=0.04Ra=0.04m m。l外径表面粗糙度外径表面粗糙度Ra=0.635Ra=0.635m m。套类零件的材料套类零件的材料l常用材料是：钢、铸铁、青铜、黄铜等。常用材料是：钢、铸铁、青铜、黄铜等。l性能要求较高的滑动轴承，采用双金属结构。性能要求较高的滑动轴承，采用双金属结构。l用离心铸造法，在钢或铸铁套筒内壁上，浇注用离心铸造法，在钢或铸铁套筒内壁上，浇注一层一层巴氏合金巴氏合金等耐磨材料。用来提高轴承寿命。等耐磨材料。用来提高轴承寿命。套类零件的毛坯套类零件的毛坯l根据零件材料、尺寸、形状、生产批量等选择。根据零件材料、尺寸、形状、生产批量等选择。l孔径较小的，选热轧或冷拉孔径较小的，选热轧或冷拉棒料棒料，或实心，或实心铸件铸件。l孔径较大的，选用带预孔的孔径较大的，选用带预孔的铸件或锻件铸件或锻件。l壁厚较小且较均匀的，选用壁厚较小且较均匀的，选用管料管料。l生产批量较大的，采用生产批量较大的，采用冷挤压冷挤压和和粉末冶金粉末冶金等先进等先进毛坯制造工艺。能提高毛坯精度、提高生产率、毛坯制造工艺。能提高毛坯精度、提高生产率、节约用材等。节约用材等。5.2.2 盘套类零件的定位基准和装夹方法（一）盘类零件（一）盘类零件1 1、基准选择、基准选择l一是以端面为主（如支承块），其零件加工中的一是以端面为主（如支承块），其零件加工中的主要定位基准为平面；主要定位基准为平面；l二是以内孔为主，同时辅以端面的配合；二是以内孔为主，同时辅以端面的配合；l三是以外圆为主（较少），往往也需要有端面的三是以外圆为主（较少），往往也需要有端面的辅助配合。辅助配合。2 2、安装方案、安装方案用三爪卡盘安装用三爪卡盘安装l用三爪卡盘装夹外圆时，为了定位稳定可靠，常用三爪卡盘装夹外圆时，为了定位稳定可靠，常采用采用反爪装夹反爪装夹（限制了工件除绕轴转动外的五个（限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。自由度）。l装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定位、夹紧（限制了工件除绕轴转动外的五个自由位、夹紧（限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。度）。用专用夹具安装用专用夹具安装l以外圆作径向定位基准时，可以用定位环作定位元件；l以内孔作径向定位基准时，可以用定位销（轴）作定位元件。l根据零件构形特征及加工部位、要求，选择径向夹紧或端面夹紧。用虎钳安装用虎钳安装l生产批量小或单件生产时，可采用虎钳装夹（如支承块上侧面、十字槽加工等）。（二）套类零件（二）套类零件套类零件装夹方法有三种套类零件装夹方法有三种 ：一次装夹，加工全部表面一次装夹，加工全部表面l当零件的尺寸较小时，尽量在一次安装下加工出当零件的尺寸较小时，尽量在一次安装下加工出较多表面，既减小装夹次数及装夹误差，又容易较多表面，既减小装夹次数及装夹误差，又容易获得较高的位置精度。获得较高的位置精度。l当套的尺寸较小时，常用长棒料做毛坯当套的尺寸较小时，常用长棒料做毛坯,棒料可穿棒料可穿入机床主轴通孔。此时可用三爪自定心卡盘夹棒入机床主轴通孔。此时可用三爪自定心卡盘夹棒料外圆，一次装夹下加工完工件的所有表面，这料外圆，一次装夹下加工完工件的所有表面，这样既装夹方便又因为消除了装夹误差而容易获得样既装夹方便又因为消除了装夹误差而容易获得较高的位置精度。较高的位置精度。l若工件外径较大，毛坯不能通过主轴通孔，也可若工件外径较大，毛坯不能通过主轴通孔，也可以在确定毛坯尺寸时将其长度加长些供装夹使用，以在确定毛坯尺寸时将其长度加长些供装夹使用，只是这样较浪费材料，当工件较长时装夹不便。只是这样较浪费材料，当工件较长时装夹不便。以孔定位，加工外圆以孔定位，加工外圆 用心轴装夹用心轴装夹l心轴分为刚性心轴、弹性心轴两大类。心轴分为刚性心轴、弹性心轴两大类。弹簧筒夹心轴弹簧筒夹心轴 刚性心轴刚性心轴a)圆柱心轴圆柱心轴 b)锥度心轴锥度心轴 c)花键心轴花键心轴用两圆锥销装夹用两圆锥销装夹大头顶尖和梅花顶尖大头顶尖和梅花顶尖l圆锥销又称圆锥销又称大头顶尖大头顶尖，带齿纹的圆锥销又称，带齿纹的圆锥销又称梅花顶尖梅花顶尖。当工件。当工件孔精度较低或工件较长时，可在孔口加工出一小段孔精度较低或工件较长时，可在孔口加工出一小段6060o o锥，用大锥，用大头顶尖或梅花顶尖定位。头顶尖或梅花顶尖定位。l梅花顶尖锥面上的齿纹增加了顶尖与工件之间的摩擦力，可以梅花顶尖锥面上的齿纹增加了顶尖与工件之间的摩擦力，可以直接用顶尖带动工件旋转，而不再使用鸡心夹头。直接用顶尖带动工件旋转，而不再使用鸡心夹头。心轴安装方法心轴安装方法a)圆柱心轴；b)小锥度心轴；c)胀力心轴；d)伞形心轴l使用心轴装夹工件时，应将工件全部使用心轴装夹工件时，应将工件全部粗车粗车加工后；再将加工后；再将内孔精车内孔精车（IT7IT7IT9IT9）；然后，以内孔为定位精基准，）；然后，以内孔为定位精基准，将工件安装在心轴上，再把心轴安装在前后顶尖之间，将工件安装在心轴上，再把心轴安装在前后顶尖之间，精加工外部各表面精加工外部各表面。（3 3）以外圆定位）以外圆定位 用三爪自定心卡盘装夹用三爪自定心卡盘装夹l特点：装夹迅速可靠。但是，一般卡盘的装夹误差较特点：装夹迅速可靠。但是，一般卡盘的装夹误差较大，位置精度较低。大，位置精度较低。l当壁厚较小的时候，可通过径向夹紧、软爪安装、采当壁厚较小的时候，可通过径向夹紧、软爪安装、采用刚性开口环夹紧、增大卡爪面积等解决变形问题；用刚性开口环夹紧、增大卡爪面积等解决变形问题；l当外圆轴向尺寸较小的时候，可以与已加工过的端面当外圆轴向尺寸较小的时候，可以与已加工过的端面组合定位，如采用反爪安装；当工件较长的时候，可组合定位，如采用反爪安装；当工件较长的时候，可以采用以采用“一夹一托一夹一托”的方法安装。的方法安装。用四爪单动卡盘装夹用四爪单动卡盘装夹l特点：夹紧力大。通过打表校正，能获得较高的位置特点：夹紧力大。通过打表校正，能获得较高的位置精度。但是，比较费时精度。但是，比较费时 。用专用夹具装夹用专用夹具装夹5.2.3 盘套类零件的加工要求及工艺性l盘套类零件，中间部位的孔一般在车床上加工，盘套类零件，中间部位的孔一般在车床上加工，这样既便于工件装夹，又便于在一次装夹中精加这样既便于工件装夹，又便于在一次装夹中精加工孔、端面和外圆，以保证位置精度。工孔、端面和外圆，以保证位置精度。l盘类零件上，回转面的粗、半精加工，仍以车削盘类零件上，回转面的粗、半精加工，仍以车削为主。精加工则根据零件材料、加工要求、生产为主。精加工则根据零件材料、加工要求、生产批量大小等因素，选择磨削、精车、拉削等。批量大小等因素，选择磨削、精车、拉削等。l零件上非回转面的加工，则根据表面形状选择恰零件上非回转面的加工，则根据表面形状选择恰当的加工方法，如铣削。一般安排于零件的半精当的加工方法，如铣削。一般安排于零件的半精加工阶段。加工阶段。套类零件的主要表面为内孔。套类零件的主要表面为内孔。l内孔加工方法很多。内孔加工方法很多。l孔的尺寸精度、表面粗糙度要求不高时，可采用孔的尺寸精度、表面粗糙度要求不高时，可采用扩孔、车孔、镗孔等。扩孔、车孔、镗孔等。l精度要求较高时，尺寸较小的可采用铰孔；尺寸精度要求较高时，尺寸较小的可采用铰孔；尺寸较大的可采用磨孔、珩孔、滚压孔等。较大的可采用磨孔、珩孔、滚压孔等。l生产批量较大时，可采用拉孔。生产批量较大时，可采用拉孔。l有较高表面配合要求时，采用研磨孔。有较高表面配合要求时，采用研磨孔。l有色金属等软材料加工时，采用精镗（金刚镗）。有色金属等软材料加工时，采用精镗（金刚镗）。盘套类零件加工中的关键工艺问题：盘套类零件加工中的关键工艺问题：1 1粗、精加工应分开进行；粗、精加工应分开进行；2 2尽量采用轴向压紧，如采用径向夹紧应使径向尽量采用轴向压紧，如采用径向夹紧应使径向夹紧力均匀；夹紧力均匀；3 3热处理工序应放在粗、精加工之间；热处理工序应放在粗、精加工之间；4 4中小型套类零件的内外圆表面及端面，应尽量中小型套类零件的内外圆表面及端面，应尽量在一次安装中加工出来；在一次安装中加工出来；5 5在安排孔、外圆加工顺序时，应尽量采用在安排孔、外圆加工顺序时，应尽量采用先加先加工内孔工内孔，然后以内孔定位，然后以内孔定位再加工外圆再加工外圆的加工顺序。的加工顺序。盘套类零件的加工工艺过程，常用的有两种。盘套类零件的加工工艺过程，常用的有两种。l一是，当内圆表面是最重要表面时，采用：备料一是，当内圆表面是最重要表面时，采用：备料热处理热处理粗车粗车内圆表面内圆表面及端面及端面粗、精加工外粗、精加工外圆表面圆表面热处理热处理划线（键槽及油孔线）划线（键槽及油孔线）精加精加工工内圆表面内圆表面。l二是，当外圆表面是最重要表面时，采用：备料二是，当外圆表面是最重要表面时，采用：备料热处理热处理粗车粗车外圆表面外圆表面及端面及端面粗、精加工内粗、精加工内圆表面圆表面热处理热处理划线（键槽及油孔线）划线（键槽及油孔线）精加精加工工外圆表面外圆表面。