套筒类零件的加工

7.2.1 概述

1.套筒类零件的功用与结构特点

套筒类零件是机械中常见的一种零件，通常起支承或导向作用。它的应用范围很广，例如支承旋转轴上的各种形式的轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机上的汽缸套以及液压缸等。由于功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别。但结构上仍有共同特点：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，容易变形，零件长度一般大于直径等。图7－4所示为常见的套筒零件。

2.套筒类零件的技术要求

套筒类零件的主要表面是孔和外圆，其主要技术要求如下。

1）孔的技术要求

孔是套筒类零件起支承或导向作用最主要的表面，内孔的直径尺寸精度一般为IT7，精密轴套取IT6，由于与汽缸和液压缸相配的活塞上有密封圈，要求较低，故汽缸和液压缸的尺寸精度通常取IT9。孔的形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密套筒控制在孔径公差的1／3～1／2。对于长套筒，除了圆度要求以外，还应有圆柱度要求。为了保证零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度Ra为2.5～0.16μm，要求高的表面粗糙度Ra可达0.04μm。

图7－4 套筒类零件示例

2）外圆表面的技术要求

外圆是套筒的支承面，常采用过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔相连接。外径尺寸精度通常取IT7～IT6，形状精度控制在外径公差以内，表面粗糙度为Ra3.2～0.63μm。

3）孔与外圆轴线的同轴度要求

若孔的最终加工方法是通过将套筒装入机座后合件进行加工时，其套筒内、外圆间的同轴度要求可以低一些；若最终加工是在装入机座前完成，则同轴度要求较高，一般为0.01～0.05mm。

4）孔轴线与端面的垂直度要求

套筒的端面（包括凸缘端面）若在工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷，但在装配或加工中作为定位基准时，端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.05～0.1mm。

图7－5所示的液压缸详细标注了各项技术要求。

3.套筒类零件的材料与毛坯

套筒类零件多用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。有些滑动轴承采用双金属结构，以离心铸造法在钢或铸铁套筒内壁上浇铸巴氏合金等轴承合金材料，这样一方面可节省贵重有色金属，又能提高轴承寿命。一些强度和硬度要求较高的套筒，可选用优质合金钢。

套筒毛坯的选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。孔径小的套筒多选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大的套筒常选择无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时，采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺。

图7－5 液压缸零件图

7.2.2 制定套筒类零件加工工艺应注意的问题

孔的加工方法很多，选择时需要考虑零件结构的特点、材料、孔径的大小、长径比、精度及表面粗糙度要求以及生产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有钻孔、扩孔、车孔、镗孔、锪孔等；常用的精加工方法主要有铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研孔等。

1.表面相互位置精度的保证方法

套筒类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。

（1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工。

（2）若不能在一次安装中同时完成内、外圆表面加工时，内孔与外圆加工应遵循互为基准的原则。

①当内、外圆表面必须经过几次安装和反复加工时，常采用先加工孔，再以孔为精基准加工外圆的加工顺序。

②如果由于工艺需要必须先加工外圆，再以外圆为精基准加工内孔，为获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具。

2.防止套筒类零件变形的工艺措施

（1）粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加工时控制切削用量。

（2）工艺上可采取改变夹紧力方向的措施，将径向夹紧改为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过渡套、弹性套等。

（3）热处理工序应安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量，以保证热处理引起的变形在精加工中得以纠正。