套类和支架类零件加工应用举例.docx
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套类和支架类零件加工应用举例
1套类零件的加工
一、概述
１．套类零件的功用与结构特点
套类零件是机械加工中经常碰到的一类零件，它的应用范围很广。
例如：
支承旋转轴的各种形式的轴承、夹具上的导套、内燃机上的气缸套、液压系统中的油缸、飞机操纵系统中用于固定连结的各种套等，常见类型如图7—4所示。
图6—4套类零件
套类零件，通常起支承或导向作用。
由于功用不同，套类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但在结构上仍有共同的特点：
零件的主要表面为同轴度要求较高的内、外旋转表面；零件壁的厚度较薄易变形；零件的长度一般大于直径等。
2．套类零件的材料
套类零件一般是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。
有些滑动轴承采用双金属结构，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，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。
对于一些强度和硬度要求较高的套筒（如镗床主轴套、伺服阀套），可选用优质合金钢：
38CrMoAlA、18CrNiWA、30CrMoSiNi2A、QAL10-3-1.5。
3．套类零件的毛坯
套类零件的毛坯与其材料、结构和尺寸等因素有关。
孔径较小（如d﹤20mm）的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件。
孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。
大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既能提高生产率又能节约金属材料。
对于图7—6所示零件的材料为45号钢，根据设计要求毛坯选择为模锻件，毛坯图如图7—5所示。
图6—5升降套毛坯图
二、升降套零件加工过程设计
１．零件的工艺分析
（１）设计基准的分析
由图6—6所示升降套零件图可知：
其设计基准是内孔中心线及孔的端面。
（a）零件图
（b）立体图
图6—6升降套零件
（２）加工技术要求分析
由零件的功用及设计要求可知，该零件的主要表面为：
内孔、三个径向孔、键槽、轴端的三个槽及曲面，其加工精度为IT7~IT8，表面粗糙度Ra3.2~0.8，还有内外圆的同轴度要求、三个孔的位置精度等要求。
其余表面为次要表面，其加工精度为IT12~IT13，表面粗糙度Ra3.2~6.4。
2．毛坯的选择
根据设计要求、零件的受力特点、功用及工作环境，此零件毛坯宜选择模锻件。
毛坯图如图7—5所示。
3．加工阶段的划分
套类零件加工阶段的划分，热处理前为粗加工阶段。
在粗加工阶段段中又可分为粗车与半精车阶段，热处理后为精加工阶段。
如图7—6升降套零件，该零件虽然加工精度要求不是很高，但相互之间的位置精度要求较高，最薄壁厚为2.5mm，其加工过程中以20工序热处理为界划分为粗加工和精加工两个阶段。
粗车主要目的是快速去除大部分余量，精车主要保证零件的精度要求。
4．热处理及表面处理工序的安排
（1）热处理
该零件的热处理是正火，其目的是：
１）减少粗加工的应力与工件的变形；２）提高工件的硬度，使其达到零件图纸要求。
（2）表面处理
该零件的表面处理是涂漆，目的是为了提高零件的防锈能力。
5．套类零件的变形
套类零件的结构特点是孔壁一般较薄（图6—6所示升降套零件最薄壁厚为2.5mm），加工中常因夹紧力、切削力、内应力和切削热等因素的影响而产生变形。
防止变形应注意以下几点：
（1）为减少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可以得到纠正。
（2）减少夹紧力，工艺上可采取以下措施：
改变夹紧力方向和方法，即径向夹紧改为轴向夹紧
（3）为减少热处理的影响，热处理工序应置于粗精加工阶段之间，以便热处理引起的变形在精加工中予以纠正。
套类零件热处理后一般产生较大变形，所以精加工的工序加工余量应适当放大。
6．零件加工工艺过程
表6—2为图6—6所示升降套简化的工艺过程。
表6—2升降套工艺过程
工序号
名称
工序图
内容
工装
5
毛检
检验零件牌号、状态、规格尺寸。
10
车工
按工序图加工。
15
车工
按工序图加工
20
热处理
正火
25
车工
按工序图镗孔
30
车工
按工序图加工
专用心轴
35
车工
按工序图车削
40
钳工
按工序图钻3孔
拼装钻模
45
铣工
按工序图铣键槽，卡板仅测量夹具测量与键槽位置
铣具、卡板
50
钳工
去毛刺（保持键槽深度尺寸，毛刺不要去大了）
55
划线
工序图划端面三槽位置线，并划出椭圆孔长轴尺寸
样板
60
铣工
按工序图铣切端面三槽，保持尺寸要求。
65
铣工
按线及工序图铣椭圆孔，保证尺寸。
70
钳工
去铣切毛刺
75
划线
按锉修样板及工序图划曲面线
锉修样板
80
铣工
按线及工序图粗铣曲面，有0.2~0.3锉修余量
85
钳工
按锉修样板及9页草图锉修曲面，锉修端面三槽口尺寸8，抛光Ra0.4表面，尖边倒圆R0.5
锉修样板
90
检验
称重：
0.510kg
95
表面处理
表面处理：
发兰
100
终检
按图纸全面检查
7．工艺过程分析
主要工序的作用及位置安排原因分析如下：
（1）5工序毛检
零件加工前安排毛检工序对毛坯的整体尺寸、合格证、炉批号、材料牌号进行检查，将不合格毛坯消灭在开工之前。
（2）10、15工序车工
10、15工序是零件的粗加工阶段，主要去除大部分余量，为后续加工做好准备工作。
（3）20工序热处理
此工序是正火，其目的是：
１）减少粗加工的应力与工件的变形；２）提高工件的硬度，使其达到零件图纸要求。
（4）25、30工序车工
先镗内孔后车外圆及端面，即25工序镗内孔，30工序车外圆，这是因为内外圆有较高的同轴度要求，所以先加工内孔，再以内孔做为定位基面，用心轴做为定位元件来加工外圆、沟槽及端面等部位，这样不但夹具结构简单，工件装夹方便，同时还能保证内外圆及其端面有较高的位置精度。
（5）35、40工序
35工序镗内孔中的沟槽，40工序是钻孔，这样安排的目的是：
１）镗孔时切削是连续切削，避免了由于断续加工带来的冲击与震动，提高了零件的加工质量；２）由于孔壁变薄，钻孔时深度减少了，提高了钻孔质量。
（6）55、75工序划线
划线的目的是为下一道铣工工序加工时做为加工参考。
（7）95工序涂漆
涂漆为了防锈。
（8）100工序终检
零件加工完成后，按照零件图要求全面检查加工后的零件
三、主要表面的加工方法
１．内外圆同轴度的保证
对于一些尺寸比较小的套类零件，在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。
这种方法消除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。
但是，这种方法的工序比较集中，对于尺寸较大的（尤其是长径比较大）套筒也不便安装。
对于图7—6所示的套，先加工好内孔，然后以内孔为精基面加工外圆。
这种方法由于所用夹具（心轴）结构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套类加工中一般多采用这种方法。
２．三个孔的位置精度
该零件上的三个径向孔，其孔距精度要求较高，为了达到加工精度要求，必须采用钻模，为了提高效率、缩短生产周期，选用拼装钻模，在钻模上对三个孔进行钻——扩——铰的方案进行加工。
３．键槽的加工
该零件上的键槽，除了尺寸精度外，其位置精度要求较高，必须使用铣床夹具才能保证加工要求，键槽加工完后要用专用测量夹具对其位置精度进行测量。
４．轴端的三个槽及曲面的加工
该零件上轴端的三个槽及曲面要求较高，其加工加工方案是：
按样板划线——粗铣——半精铣——钳工按样板锉修并抛光。
2支架类零件的加工
一、概述
１．支架类零件的功用与结构特点
在飞机的操作系统中，大量的拉杆和钢索等零件都是通过支架将其位置固定在飞机的相应部位，并在支架上安装有轴、套、滑轮等零件，所以支架的作用，是保持拉杆与各钢索等零件正确位置并使其协调灵活的运动。
因此，支架类零件的加工质量对飞机操纵系统的寿命、可靠性及安全性都有直接的影响，常见的支架结构形式如图7—7所示。
图6—7支架类零件
由图可见：
支架类零件的结构形式虽然随着支架的功用不同而变化，但仍有许多共同的特点：
零件的结构形式一般都比较复杂，零件壁厚较薄，加工时容易变形，支架上有许多孔、斜面、加强筋、圆弧等表面需要加工，在加工中要经常使用夹具、样板等工装来保证孔、斜面、加强筋、圆弧等表面之间的相互位置，各表面之间虽然其加工精度要求不是很高，但其协调性要求特别高，否则会影响其安装协调性，因此，看似简单，但加工难度一般较大，工序较多。
2．支架类零件的材料
根据飞机设计的要求及支架的功用不同，支架类零件常用材料如下：
（1）锻造铝合金
对于一些受力较大的支架类零件，其零件材料一般选用锻造铝合金。
如LD5或LD10等。
（2）铸造铝合金
对于一些受力不大或对其机械性能要求不高但结构复杂的零件，其材料一般选用铸造铝合金。
如：
ZL101、ZL205A等。
3．支架类零件的毛坯
零件毛坯的形式与零件的材料、结构、及生产类型和生产条件密切相关，支架类零件的毛坯一般为：
锻件（自由锻或模锻）与铸件毛坯。
对于图7—8所示零件因其数量较少，故毛坯选择为自由锻。
二、支架零件加工过程设计
１．零件的工艺分析
（１）主设计基准的分析
分析零件的主基准的目的是为了合理选择工序基准服务的，对图7—8所示支架零件图进行分析，该零件在三个方向的主基准是：
X方向的主基准是C所示中心线、Y方向的主基准是D所示对称中心线、Z方向的主基准是E所示底平面。
（a）零件图
（b）立体图
图6—8支架零件
（２）加工技术要求分析
分析该零件可知：
该零件的主要表面由四个凸台组成的底平面及孔、两斜筋板及其上的孔、两斜筋板外形、U形斜槽，其它表面为次要表面。
主要表面的加工精度为IT6~IT8，表面粗糙度为Ra3.2~1.6，次要表面的加工精度为IT10~IT13，表面粗糙度为Ra3.2~6.3。
加工难点是：
底平面上四个孔的位置精度较高，U形斜槽过深且易变形、两斜筋板上孔的同轴度要求高，零件变形是加工中的主要问题。
2．毛坯的选择
根据零件的材料性质和零件的受力特点及零件的功用，此零件的毛坯宜选用自由锻做毛坯。
3．加工阶段的划分
由于毛坯是自由锻，加工余量大，加上零件刚性差，所以加工中如何防止零件变形是加工中的关键，为了防止零件变形，在加工中除了合理选择刀具、切削用量、正确安装工件外，通过划分加工阶段也能起到防止变形，达到提高精度目的。
零件先粗加工，再进行精加工，工件中间有个“休息”时间，让工件充分变形，这样在精加工时就能把由于粗加工产生的变形在精加工时加以消除，从而提高了工件的加工精度。
4．零件加工工艺过程
表6—3为图6—8所示支架简化的工艺过程。
表6—3支架工艺过程
工序号
名称
工序图
内容
工装
5
毛检
检验零件牌号、状态、规格尺寸、炉批号、合格证
10
铣工
铣六方
15
划线
按工序图划两面下陷及缺口加工线
20
铣工
按工序图及划线粗铣正面及缺口
25
铣工
按工序图及划线精铣正面下陷及缺口
30
铣工
按工序图及划线粗铣反面下陷及缺口
35
铣工
按工序图及划线精铣反面下陷及缺口
40
划线
按下页草图及划槽口加工线，端头直面加工线，两边斜筋加工线。
45
钳工
按工序草图在槽口内钻进刀孔。
50
铣工
按工序图及划线粗铣槽口。
55
铣工
按工序图及划线精铣槽口。
60
铣工
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