套筒类零件的加工工艺

套筒类零件的加工工艺

一、概述

1.套筒类零件的功用及结构特点

套筒类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，主要起支承或导向作用。由于功用不同，其形状结构和尺寸有很大的差异，常见的有支承回转轴的各种形式的轴承圈、轴套；夹具上的钻套和导向套；内燃机上的气缸套和液压系统中的液压缸、电液伺服阀的阀套等都属于套类零件。其大致的结构形式如图5－9所示。

图5－9 套筒类件的结构形式

a ）、

b ）滑动轴承

c ）钻套

d ）轴承衬套

e ）气缸套

f ）液压缸

套筒类零件的结构与尺寸随其用途不同而异，但其结构一般都具有以下特点：外圆直径 d一般小于其长度L，通常L/d<5；内孔与外圆直径之差较小，故壁薄易变形较小；内外圆回转面的同轴度要求较高；结构比较简单。

2.套筒类零件技术要求

套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔相配合起支承作用。内孔主要起导向作用或支承作用，常与运动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。有些套筒的端面或凸缘端面有定位或承受载荷的作用。套筒类零件虽然形状结构不一，但仍有共同特点和技术要求，根据使用情况可对套筒类零件的外圆与内孔提出如下要求：1)内孔与外圆的精度要求外圆直径精度通常为 IT5~IT7, 表面粗糙度 Ra 为 5 ~0.63 ,要求较高的可达0.04 ；内孔作为套类零件支承或导向的主要表面，要求内孔尺寸精度一般为 IT6~IT7 ，为保证其耐磨性要求，对表面粗糙度要求较高（ Ra=2.5~0.16 ）。有的精密套筒及阀套的内孔尺寸精度要求为

IT4~IT5 ，也有的套筒（如油缸、气缸缸筒）由于与其相配的活塞上有密封圈，故对尺寸精度要求较低，一般为 IT8~IT9 ，但对表面粗糙度要求较高， Ra 一般为2.5~1.6 。2)几何形状精度要求通常将外圆与内孔的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的 1/2~1/3 ，甚至更严。对较长套筒除圆度有要求以外，还应有孔的圆柱度要求。为提高耐磨性，有的内孔表面粗糙度要求为 Ra1.6~0.1 ，有的高达 Ra0.025 。套筒类零件外圆形状精度一

般应在外径公差内，表面粗糙度 Ra 为 3.2 ～ 0.4 。3)位置精度要求位置精度要求主要应根据套类零件在机器中功用和要求而定。如果内孔的最终加工是在

套筒装配（如机座或箱体等）之后进行时，可降低对套筒内、外圆表面的同轴度要求；如果内孔的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0.01~0.06mm 。套筒端面（或凸缘端面）常用来定位或承受载荷，对端面与外圆和内孔轴心线的垂直度要求较高，一般为 0.05~0.02mm. 。

3.套筒类零件的材料、毛坯及热处理

套筒类零件毛坯材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作条件。套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。有些特殊要求的套类零件可采用双层金属结构或选用优质合金钢，双层金属结构是应用离心铸造法在钢或铸铁轴套的内壁上浇注一层巴氏合金等轴承合金材料，采用这种制造方法虽增加了—些工时，但能节省有色金属，而且又提高了轴承的使用寿命。套类零件的毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料、和生产批量的大小等因素有关。孔径较大（一般直径大于 20mm ）时，常采用型材（如无缝钢管）、带孔的锻件或铸件；孔径较小（一般小于 20mm ）时，一般多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；大批大量生产时，可采用冷挤压、粉末冶金等先进工艺，不仅节约原材料，而且生产率及毛坯质量精度均可提高。

套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮。

二、典型套筒类零件的加工工艺分析

1、典型零件的工艺分析

（1）轴承套加工工艺分析

图5－10所示为 1 轴承套，材料为 ZQSn6-6-3 ，每批数量为 400 只。加工时，应根据工件的毛坯材料、结构形状、加工余量、尺寸精度、形状精度和生产纲领，正确选择定位基准、装夹方法和加工工艺过程，以保证达到图样要求。其主要技术要求为： ? 34mmjs7 外圆对 ? 22mmH7 孔的径向圆跳动公差为 0.01mm ；左端面对 ? 22mmH7 孔的轴线垂直度公差为 0.01mm 。由此可见，该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高，其机械加工工艺过程如下表5－3所示。

图 5－10 轴承套

该轴承套属于短套，其直径尺寸和轴向尺寸均不大，粗加工可以单件加工，也可以多件加工。由于单件加工时，每件都要留出工件备装夹的长度，因此原材料浪费较多，所以这里采用多件加工的方法。

表5－3轴承套机械加工工艺过程

该轴承套的材料为 ZQSn6-6-3 。其外圆为 IT7 级精度，采用精车可以满足要求；内孔的精度也是 IT7 级，铰孔可以满足要求。内孔的加工顺序为钻—车孔—铰孔。（2）液压缸加工工艺分析

图 5－11所示某液压缸零件图，生产纲领为成批生产。

该液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。该液压缸内孔与活塞相配，因此表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高。毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。必要时要用泵验漏。该液压缸为成批生产。

图 5－11 液压缸简图

该零件长而壁薄，为保证内外圆的同轴度，加工外圆时参照空心主轴的装夹方法。即采用双顶尖顶孔口 1 o 30 1 的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。加工内孔与一般深孔加工时的装夹方法相同，多采用夹一头，另一端用中心架托住外圆。孔的粗加工采用镗削，半精加工多采用铰削 ( 浮动铰孔 ) 。该液压缸内孔的表面质量要求很高，内孔精加工后需滚压。也有不少套筒类零件以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为最终工序。内孔经滚压后，尺寸误差在 0.01mm 以内，表面粗糙度为 Ra0.16 或更小，且表面经硬化后更为耐磨。但是目前对铸造液压缸尚未采用滚压工艺，原因是铸件表面的缺陷 ( 如疏松、气孔、砂眼、硬度不均匀等 ) ，哪怕是很微小，都对滚压有很大影响，会导致滚压加工产生适得其反的效果。综合以上分析，图5－11 所示液压缸加工工艺过程如表5－4所示。

表5－4 液压缸加工工艺路线