《機(jī)械制造技術(shù)》課件第7章

第7章套筒類零件加工工藝及工藝實(shí)施

7.1概述

7.2套筒類零件主要表面的加工方法

7.3套筒類零件的加工工藝分析

7.4套筒類零件的工藝實(shí)施

習(xí)題

7.1

概述

7.1.1套筒類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套筒類零件是機(jī)械中常見的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣，主要起支承和導(dǎo)向作用，如圖7-1所示是常見套筒類零件示例。由于功用的不同，套筒類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但其結(jié)構(gòu)上仍有共同點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面；零件壁的厚度較薄且易變形；零件長(zhǎng)度一般大于直徑等。

圖7-1常見套筒類零件示例

7.1.2套筒類零件的技術(shù)要求、材料、毛坯和熱處理

1．套筒類零件的技術(shù)要求

1）尺寸精度

孔是套筒類零件起支承或?qū)蜃饔玫淖钪饕砻?，通常與運(yùn)動(dòng)的軸、刀具或活塞相配合?？椎闹睆匠叽绻畹燃?jí)一般為IT7級(jí)，要求較高的軸套可取IT6級(jí)，要求較低的通常取IT9級(jí)。外圓是套筒類零件的支承面，常以過(guò)盈配合或過(guò)渡配合與箱體或機(jī)架上的孔相連接。外徑尺寸公差等級(jí)通常取IT6～I(xiàn)T7。

2）形狀精度

孔的形狀精度應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密套筒控制在孔徑公差的1/2～1/3，甚至更嚴(yán)。對(duì)于長(zhǎng)的套筒，除了圓度要求以外，還應(yīng)注意孔的圓柱度。為了保證零件的功用和提高其耐磨性，其形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)。

3）相互位置精度

當(dāng)孔的最終加工是將套筒裝入箱體或機(jī)架后進(jìn)行時(shí)，套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；若最終加工是在裝配前完成的，則同軸度要求較高，一般為?0.01～?0.05mm。

套筒的端面（包括凸緣端面）若在工件中承受載荷，或在裝配和加工時(shí)作為定位基準(zhǔn)，則端面與孔軸線垂直度要求較高，一般為0.01～0.05mm。

4）表面粗糙度

孔的表面粗糙度值為Ra1.6～0.16μm，要求較高的精密套筒孔的表面粗糙度值可達(dá)Ra0.04μm，外圓表面粗糙度值為Ra3.2～0.63μm。

2．套筒類零件的材料與毛坯

套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，以離心鑄造法在鋼或鑄鐵內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。

套筒零件毛坯的選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)?？讖叫〉奶淄?，一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件；孔徑較大的套筒，常選擇無(wú)縫鋼管或帶孔的鑄件、鍛件；大量生產(chǎn)時(shí)，可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)省材料。

3．熱處理

套筒類零件熱處理工序應(yīng)放在粗、精加工之間，這樣可使熱處理變形在精加工得到糾正。套筒類零件一般經(jīng)熱處理后變形較大，因此，精加工的余量應(yīng)適當(dāng)加大。

7.2套筒類零件主要表面的加工方法

7.2.1各類孔的加工方法

1．鉆孔用鉆頭在工件實(shí)體部位加工孔稱為鉆孔。鉆孔屬粗加工，可達(dá)到的尺寸公差等級(jí)為IT13~IT11，表面粗糙度值為Ra50~12.5μm。由于麻花鉆長(zhǎng)度較長(zhǎng)，鉆芯直徑小且剛性差，又有橫刃的影響，故鉆孔有以下工藝特點(diǎn)：

鉆削時(shí)，鉆頭的切削部分始終處于一種半封閉狀態(tài)，加工產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)，切削區(qū)溫度很高。加注切削液雖然可以使切削條件有所改善，但作用有限。鉆頭的工作部分大都處于已加工表面的包圍中，切屑難以排出。鉆頭的直徑尺寸受被加工工件的孔徑所限制，為了便于排屑，一般在其上面開出兩條較寬的螺旋槽，因此導(dǎo)致鉆頭的強(qiáng)度和剛度都比較差，加上橫刃的影響，使鉆削過(guò)程中不易準(zhǔn)確定心，易引偏，孔徑易擴(kuò)大，且加工后的表面質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低。因此，冷卻、排屑和導(dǎo)向定心是鉆削加工必須重視的問題。如圖7-2(a)所示，在鉆床上鉆孔時(shí)，引起孔的軸線偏移和不直；圖7-2(b)所示為在車床上鉆孔時(shí)，引起孔徑的變化，但孔的軸線仍然是直的

圖7-2兩種鉆削方式引起的孔形誤差

針對(duì)鉆削加工中存在的問題，常采用的工藝措施如下：

(1）預(yù)鉆錐形定心孔，即用小頂角、大直徑短麻花鉆或中心鉆鉆一個(gè)錐形坑，再用所需尺寸的鉆頭鉆孔。如圖7-3所示。

圖7-3鉆孔前預(yù)鉆錐孔

(2）對(duì)于大直徑孔（D＞?30mm），常采取在鉆床上分兩次鉆孔的方法，即第二次按要求尺寸鉆孔，因橫刃未參加工作，因而鉆頭不會(huì)出現(xiàn)由此引起的彎曲。對(duì)于小孔和深孔，為避免孔的軸線偏斜，盡可能在車床上進(jìn)行鉆削。

(3）冷卻問題。在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)具體的加工條件，采用大流量冷卻或壓力冷卻的方法保證冷卻效果。在普通鉆削加工中，常采用分段鉆削，定時(shí)推出的方法對(duì)鉆頭和鉆削區(qū)進(jìn)行冷卻。

(4）排屑問題。常采用定時(shí)回退的方法，把切屑排除。在深孔加工中，要通過(guò)鉆頭的結(jié)構(gòu)和冷卻措施結(jié)合，由壓力冷卻液把切屑強(qiáng)制排除。在主切削刃上開分屑槽，減小切削寬度，使切屑便于卷曲，也是改善排屑效果的方法。

2．?dāng)U孔

擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已鉆出的孔做進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并提高加工精度和降低表面粗糙度值。由于擴(kuò)孔時(shí)切削深度較小，排屑容易，且擴(kuò)孔鉆剛性好，刀齒多，因此擴(kuò)孔的尺寸精度和表面精度均比鉆孔好。擴(kuò)孔可達(dá)到的尺寸公差等級(jí)為IT11～I(xiàn)T10,表面粗糙度值為Ra12.5～6.3μm，屬于孔的半精加工方法，常作為鉸削前的預(yù)加工，也可作為精度要求不高的孔的終加工。擴(kuò)孔方法如圖7-4所示，擴(kuò)孔余量（D-d）可由表查閱。圖7-4擴(kuò)孔

3．鉸孔

鉸孔是在半精加工（擴(kuò)孔或半精鏜）的基礎(chǔ)上對(duì)孔進(jìn)行的一種精加工方法。鉸孔的尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT9～I(xiàn)T6，表面粗糙度值可達(dá)Ra3.2～0.2μm。

鉸孔的方式有機(jī)鉸和手鉸兩種。用手工進(jìn)行鉸削的稱為手鉸，如圖7-5所示；在機(jī)床上進(jìn)行鉸削稱為機(jī)鉸，如圖7-6所示。

圖7-5手鉸

圖7-6機(jī)鉸

鉸孔的工藝特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）加工質(zhì)量高。鉸削的余量小，其切削力及切削變形很小，再加上本身有導(dǎo)向、校準(zhǔn)和修光作用，因此在合理使用切削液的條件下，鉸削可以獲得較高的加工質(zhì)量。

（2）鉸刀為定直徑的精加工刀具。鉸孔比精鏜孔容易保證尺寸精度和形狀精度，生率也較高，對(duì)于小孔和細(xì)長(zhǎng)孔更是如此。但由于鉸削余量小，鉸刀常為浮動(dòng)聯(lián)接，故不能校正原孔的軸線偏斜，孔與其它表面的位置精度則需由前工序或后工序來(lái)保證。

（3）鉸孔的適應(yīng)性較差。一種鉸刀只能加工一種尺寸的孔、臺(tái)階孔和盲孔。鉸削的孔徑一般小于?80mm，常用的在?40mm以下。對(duì)于階梯孔和盲孔鉸削的工藝性則較差。

4．鏜孔

鏜孔是用鏜刀對(duì)已有孔做進(jìn)一步的加工的精加工方法，可在車床、鏜床或銑床上進(jìn)行。鏜孔是常用的孔加工方法之一，可分為粗鏜、半精鏜和精鏜。粗鏜的尺寸公差等級(jí)為IT13～I(xiàn)T12，表面粗糙度值為Ra12.5～6.3μm；半精鏜的尺寸公差等級(jí)為IT10~IT9，表面粗糙度值為Ra6.3～3.2μm；精鏜的尺寸公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度值為Ra1.6～0.8μm。

1）用車床鏜孔

車床鏜孔如圖7-7所示。鏜不通孔或具有直角臺(tái)階的孔（如圖7-7(b)所示），鏜刀可先作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，切至孔的末端時(shí)鏜刀改作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，再加工內(nèi)端面。這樣可使內(nèi)端面與孔壁良好銜接。鏜削內(nèi)孔凹槽（如圖7-7(d)所示），將鏜刀伸入孔內(nèi)，先作橫向進(jìn)刀，切至所需的深度后再作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

圖7-7車床鏜孔

2）鏜床鏜孔

鏜床鏜孔主要有以下三種方式：

（1）鏜床主軸帶動(dòng)刀桿和鏜刀旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如圖7-8所示。這種方式鏜削的孔徑一般小于?120mm。圖7-8(a)所示為懸伸式刀桿，刀桿不宜伸出過(guò)長(zhǎng)。圖7-8(b)所示的刀桿較長(zhǎng)，其另一端支承在鏜床后立柱的導(dǎo)套座里較長(zhǎng)，用以鏜削箱體兩壁相距較遠(yuǎn)的同軸孔系。

圖7-8鏜床鏜孔方式一

（2）鏜床主軸帶動(dòng)刀桿和鏜刀旋轉(zhuǎn)，并作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如圖7-9所示。這種方式主軸懸伸的長(zhǎng)度不斷增大，剛性隨之減弱，一般只用來(lái)鏜削長(zhǎng)度較短的孔。

上述兩種鏜削方式，孔徑的尺寸和公差要由調(diào)整刀頭伸出的長(zhǎng)度來(lái)保證，如圖7-10所示。需要進(jìn)行調(diào)整、試鏜和測(cè)量，孔徑合格后方能正式鏜削，對(duì)操作技術(shù)要求較高。

圖7-9鏜床鏜孔方式二

圖7-10單刃鏜刀刀頭調(diào)整示意

如圖7-11所示的鏜床平旋盤可隨主軸箱上、下移動(dòng)，自身又能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中部的徑向刀架可作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可處于所需的任一位置上。

圖7-11鏜床平旋盤

圖7-12(a)所示，利用徑向刀架使鏜刀處于偏心位置，即可鏜削大孔。?200mm以上的孔多用這種鏜削方式，但孔不宜過(guò)長(zhǎng)。圖7-12(b)所示為鏜削內(nèi)槽，平旋盤帶動(dòng)鏜刀旋轉(zhuǎn)，徑向刀架帶動(dòng)鏜刀作連續(xù)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若將刀尖伸出刀桿端部，亦可鏜削孔的端面。

圖7-12利用平旋盤鏜削大孔和內(nèi)槽

3）銑床鏜孔

在臥式銑床上鏜孔與圖7-8(a)所示的方式相同，鏜刀桿裝在臥式銑床的主軸錐孔內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件安裝在工作臺(tái)上作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

4）浮動(dòng)鏜削

如上所述，車床、鏜床和銑床鏜孔多用單刃鏜刀。在成批或大量生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于孔徑大（D＞?80mm）、孔深長(zhǎng)、精度高的孔，均可用浮動(dòng)鏜刀進(jìn)行精加工?？烧{(diào)節(jié)的浮動(dòng)鏜刀塊如圖7-13所示，調(diào)節(jié)時(shí)，松開兩個(gè)螺釘2，擰動(dòng)螺釘3以調(diào)節(jié)刀塊1的徑向位置，使之符合所鏜孔的直徑和公差。浮動(dòng)鏜刀在車床上車削工件如圖7-14所示。工作時(shí)刀桿固定在四方刀架上，浮動(dòng)鏜刀塊裝在刀桿的長(zhǎng)方孔中，依靠?jī)扇袕较蚯邢髁Φ钠胶舛詣?dòng)定心，從而可以消除因刀塊在刀桿上的安裝誤差所引起的孔徑誤差。

圖7-13硬質(zhì)合金浮動(dòng)鏜刀

圖7-14在車床上用浮動(dòng)鏜刀車孔

5）鏜削的工藝特點(diǎn)

單刃鏜刀鏜削具有以下特點(diǎn)：

（1）鏜刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適于加工各種類型的孔，既可進(jìn)行粗加工，也可進(jìn)行半精加工和精加工，具有較大的靈活性和較強(qiáng)的適應(yīng)性，見表7-1。

表7-1可鏜削的各種類型的孔

（2）鏜削可以校正底孔軸線的傾斜和位置誤差，但由于鏜桿直徑受孔徑的限制，一般其剛性較差，易彎曲和振動(dòng)，故鏜削質(zhì)量的控制（特別是細(xì)長(zhǎng)孔）不如鉸削方便。

（3）鏜削的生產(chǎn)率低。因?yàn)殓M削需用較小的切深和進(jìn)給量進(jìn)行多次走刀以減小刀桿的彎曲變形，且在鏜床和銑床上鏜孔需調(diào)整鏜刀在刀桿上的徑向位置，故操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。

（4）鏜削廣泛應(yīng)用于單件小批生產(chǎn)中各類零件的孔加工。在大批量生產(chǎn)中，鏜削支架和箱體的軸承孔時(shí)，需用鏜模。

5．拉孔

拉孔是一種高效率的精加工方法。除拉削圓孔外，還可拉削各種截面形狀的通孔及內(nèi)鍵槽，如圖7-15所示。拉削圓孔可達(dá)的尺寸公差等級(jí)為IT9～I(xiàn)T7，表面粗糙度值為Ra1.6～0.4μm。

圖7-15可拉削的各種孔的截面形狀

拉削具有以下工藝特點(diǎn):

（1）拉削時(shí)拉刀多齒同時(shí)工作，在一次行程中完成粗精加工，因此生產(chǎn)率高。

（2）拉刀為定尺寸刀具，且有校準(zhǔn)齒進(jìn)行校準(zhǔn)和修光；拉床采用液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，拉削速度很低（vc=2～8m/min），切削厚度薄，不會(huì)產(chǎn)生積屑瘤，因此拉削可獲得較高的加工質(zhì)量。

（3）拉刀制造復(fù)雜，成本昂貴，一把拉刀只適用于一種尺寸規(guī)格的孔或鍵槽的加工，因此拉削主要用于大批大量生產(chǎn)或定型產(chǎn)品的成批生產(chǎn)。

（4）拉削不能加工臺(tái)階孔和盲孔。由于拉床的工作特點(diǎn)，某些復(fù)雜零件的孔也不宜進(jìn)行拉削，例如箱體上的孔。

6．磨孔

磨孔是孔的精加工方法之一，磨孔可在內(nèi)圓磨床或萬(wàn)能外圓磨床上進(jìn)行，可達(dá)到的尺寸公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T6，表面粗糙度值為Ra0.8～0.4μm,如圖7-16所示。

使用端部具有內(nèi)凹錐面的砂輪可在一次裝夾中磨削孔和孔內(nèi)臺(tái)肩面，如圖7-17所示。

圖7-16磨孔的方法

圖7-17磨削孔內(nèi)臺(tái)肩的方法

磨孔與磨外圓相比加工工藝性差，體現(xiàn)在以下幾方面：

(1）磨孔時(shí)砂輪受工件孔徑的限制，直徑較小。為了保證正常的磨削速度，小直徑砂輪轉(zhuǎn)速要求較高。但常用的內(nèi)圓磨頭其轉(zhuǎn)速一般不超過(guò)20000r/min，而砂輪的直徑小，其圓周速度很難達(dá)到外圓磨削速度(35～50m/s)。

(2）磨孔的精度不如磨外圓易控制。因?yàn)槟タ讜r(shí)排屑困難，冷卻條件差，工件易燒傷，且砂輪軸細(xì)長(zhǎng)、剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形而造成內(nèi)圓錐形誤差。因此，需要減小磨削深度，增加光磨行程次數(shù)。

(3）生產(chǎn)率較低。由于受上述兩點(diǎn)的限制，磨孔使輔助時(shí)間增加，也必然影響生產(chǎn)率。因此，磨孔主要用于不宜或無(wú)法進(jìn)行鏜削、鉸削和拉削加工的高精度孔以及淬硬孔的精加工。

7．孔的精密加工

1）精細(xì)鏜孔

精細(xì)鏜孔與鏜孔的方法基本相同，由于其最初是使用金剛石作鏜刀，所以又稱金剛鏜。這種加工方法常用于有色金屬合金或鑄鐵的套筒零件孔的終加工，或作為珩磨或滾壓前的預(yù)加工。精細(xì)鏜孔可獲得高精度和良好的表面質(zhì)量，其加工的經(jīng)濟(jì)精度為IT7～I(xiàn)T6級(jí)，表面粗糙度值為Ra0.4～0.05μm。目前普遍采用硬質(zhì)合金YT30、YT15、YG3X或人工合成金剛石和立方氮化硼作為精細(xì)鏜刀具的材料。為了達(dá)到較高的精度與較小的表面粗糙度值，減小切削變形對(duì)加工質(zhì)量的影響，采用回轉(zhuǎn)精度高、剛度大的金剛鏜床，并選擇較高的切削速度（加工鋼為200m/min、加工鑄鐵為100m/min、加工鋁合金為300m/min），較小的加工余量（約0.2～0.3mm）和進(jìn)給量（0.03～0.08mm/r），以保證其加工質(zhì)量。

2）珩磨

珩磨是用油石條進(jìn)行孔加工的一種高效率的光整加工方法，需要在磨削或精鏜的基礎(chǔ)上進(jìn)行。珩磨的加工精度高，珩磨后尺寸公差等級(jí)為IT7～I(xiàn)T6級(jí)，表面粗糙度值為Ra0.2～0.05μm。

珩磨的應(yīng)用范圍很廣，可加工鑄鐵件、淬硬和不淬硬的鋼件以及青銅等，但不宜加工易堵塞油石的塑性金屬。珩磨加工的孔徑為?5～?500mm，也可加工L/D＞10的深孔，因此廣泛應(yīng)用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸、液壓裝置的油缸以及各種炮筒的孔。

珩磨是低速大面積接觸的磨削加工，與磨削原理基本相同。但由于其采用的磨具——珩磨頭與機(jī)床主軸是浮動(dòng)連接，因此珩磨不能修正孔的位置精度和直線度，孔的位置精度和直線度應(yīng)在珩磨前的工序給予保證。

3）研磨

研磨也是常用的一種孔的光整加工方法，需在精鏜、精鉸或精磨后進(jìn)行。研磨后孔的尺寸公差等級(jí)可提高到IT6～I(xiàn)T5級(jí)，表面粗糙度值為Ra0.1～0.008μm，孔的圓度和圓柱度亦相應(yīng)提高。

研磨孔所用的研具材料、研磨劑、研磨余量等均與研磨外圓類似。

套筒零件孔的研磨方法如圖7-18所示。圖中的研具為可調(diào)式研磨棒，由錐度心棒和研套組成。研具兩端的螺母，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整其直徑的大小。研套上的槽和缺口，可使研套在調(diào)整時(shí)能均勻地張開或收縮，并可存儲(chǔ)研磨劑。

圖7-18套類零件研磨孔的方法

4）滾壓

孔的滾壓加工原理與滾壓外圓相同。滾壓的加工精度較高，加工效率也比較高?？捉?jīng)滾壓后尺寸精度可達(dá)0.01mm以內(nèi)，表面粗糙度值為Ra0.16μm或更小。

滾壓用量：通常選用滾壓速度為v=60～80m/min；進(jìn)給量為f=0.25～0.35mm/r；切削液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。

7.2.2孔的加工方案及其選擇

以上介紹的是孔的常用加工方法、原理以及可達(dá)到的精度和表面粗糙度。在實(shí)際選擇加工方法時(shí)，一般選擇幾種加工方法順序組合，即選用合理的加工方案。表7-2列出了孔的加工方案。選擇加工方案時(shí)應(yīng)考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料和熱處理要求以及生產(chǎn)條件等。

表7-2孔加工方法

7.3套筒類零件的加工工藝分析

7.3.1套筒類零件加工的定位和安裝套筒類零件加工的定位和安裝根據(jù)其功用、結(jié)構(gòu)形狀、材料以及尺寸大小的不同而異。就其結(jié)構(gòu)形狀來(lái)劃分，大體可以分為短套筒和長(zhǎng)套筒兩大類。它們?cè)诩庸ぶ?，其裝夾方法和加工方法都有很大的差別，一般在加工短套筒時(shí)可以直接用卡盤夾緊外圓，在一次裝夾中完成內(nèi)孔和端面的加工。因卡盤的偏心誤差較大，在加工長(zhǎng)套筒時(shí)需采用定心精度較高的夾具，以保證工件較高的同軸度。加工外圓時(shí)，可以用可脹心軸或小錐度心軸以工件的內(nèi)孔定位，心軸用兩頂尖安裝，其安裝誤差很小，可獲得較高的位置精度。

7.3.2套筒類零件的加工工藝過(guò)程分析

1.短套筒——軸承套的加工工藝分析

加工如圖7-19所示的軸承套，材料為ZQSn6-6-3，每批數(shù)量為200件。

圖7-19軸承套

1）軸承套的技術(shù)條件

該軸承套屬于短套筒，材料為錫青銅。其主要技術(shù)要求為：?34js7外圓對(duì)?22H7孔的徑向圓跳動(dòng)公差為0.01mm；左端面對(duì)?22H7孔軸線的垂直度公差為0.01mm。

軸承套外圓為IT7級(jí)精度，采用精車可以滿足要求；內(nèi)孔精度也為IT7級(jí)，采用鉸孔可以滿足要求。內(nèi)孔的加工順序?yàn)椋恒@孔－車孔－鉸孔。由于外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向圓跳動(dòng)要求在0.01mm內(nèi)，用軟卡爪裝夾無(wú)法保證。因此精車外圓時(shí)應(yīng)以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，使軸承套在小錐度心軸上定位，用兩頂尖裝夾。這樣可使加工基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)一致，容易達(dá)到圖紙要求。

車、鉸內(nèi)孔時(shí)，應(yīng)與端面在一次裝夾中加工出，以保證端面與內(nèi)孔軸線的垂直度在0.01mm以內(nèi)。

2）軸承套的加工工藝

表7-4為軸承套的加工工藝過(guò)程。粗車外圓時(shí)，可采取同時(shí)加工5件的方法來(lái)提高生產(chǎn)率。

表7-4軸承套加工工藝過(guò)程

2.長(zhǎng)套筒——液壓缸的加工工藝分析

1）液壓缸的技術(shù)條件

圖7-20所示為無(wú)縫鋼管材料的液壓缸。為保證活塞在液壓缸內(nèi)移動(dòng)順利，該液壓缸內(nèi)孔有圓柱度要求，內(nèi)孔軸線有直線度要求，內(nèi)孔軸線與兩端面間有垂直度要求，內(nèi)孔軸線對(duì)兩端支承外圓（?82h6）的軸線有同軸度要求。除此之外還特別要求：內(nèi)孔必須光潔,無(wú)縱向刻痕；若為鑄鐵材料時(shí)，則要求其組織緊密，不得有砂眼、針孔及疏松。

圖7-20液壓缸

2）液壓缸的加工工藝

表7-5液壓缸的加工工藝過(guò)程

7.3.3套筒類零件加工中的主要工藝問題

一般套筒類零件在機(jī)械加工中的主要工藝問題是保證內(nèi)外圓的相互位置精度（即保證內(nèi)、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求）和防止變形。

1．保證相互位置精度

要保證工件內(nèi)、外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求，通?？刹捎孟铝腥N工藝方案：

1）在一次安裝中加工內(nèi)外圓表面與端面

這種工藝方案由于消除了安裝誤差對(duì)加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內(nèi)、外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機(jī)床精度。該工藝方案一般用于零件結(jié)構(gòu)允許在一次裝夾中，加工出全部有位置精度要求的表面的場(chǎng)合。為了便于裝夾工件，其毛坯往往采用多件組合的棒料，一般安排在自動(dòng)車床或轉(zhuǎn)塔車床等工序較集中的機(jī)床上加工。

2）先加工孔，再以孔為定位基準(zhǔn)加工外圓表面

用這種方法加工套筒類零件，可以避免鏜孔和磨孔時(shí)因鏜桿、砂輪桿剛性差而引起的加工誤差。當(dāng)以孔為基準(zhǔn)加工套筒的外圓時(shí)，常用剛度較好的小錐度心軸安裝工件。小錐度心軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，心軸用兩頂尖安裝，其安裝誤差很小，因此可獲得較高的位置精度。

3）先加工外圓，再以外圓表面為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)孔

這種工藝方案，需采用定心精度較高的夾具，以保證工件獲得較高的同軸度。較長(zhǎng)的套筒一般多采用這種加工方案。

2．防止變形的方法

套筒類零件（特別是薄壁套筒）在加工過(guò)程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當(dāng)，也會(huì)造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施：

1）減小夾緊力對(duì)變形的影響

（1）夾緊力不宜集中于工件的某一部分，應(yīng)使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而減少其變形。例如工件外圓用卡盤夾緊時(shí)，可以采用軟卡爪，用來(lái)增加卡爪的寬度和長(zhǎng)度，如圖7-21所示。同時(shí)軟卡爪應(yīng)采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。圖7-22所示為用開縫套筒裝夾薄壁工件，由于開縫套筒與工件接觸面大，夾緊力均勻分布在工件外圓上，不易產(chǎn)生變形。當(dāng)薄壁套筒以孔為定位基準(zhǔn)時(shí)，宜采用漲開式心軸。

圖7-21用軟卡爪裝夾工件

圖7-22用開縫套筒裝夾薄壁工件

（2）采用軸向夾緊工件的夾具，如圖7-23所示，由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產(chǎn)生的徑向變形極小。

（3）在工件上做出加強(qiáng)剛性的輔助凸邊，加工時(shí)采用特殊結(jié)構(gòu)的卡爪夾緊，如圖7-24所示。當(dāng)加工結(jié)束時(shí)，將凸邊切去。

圖7-23軸向夾緊工件圖

圖7-24輔助凸邊的作用

2）減少切削力對(duì)變形的影響

減小切削力對(duì)變形影響的常用方法有以下幾種：

（1）減小徑向力，通常可借助增大刀具的主偏角來(lái)達(dá)到。

（2）內(nèi)外表面同時(shí)加工，使徑向切削力相互抵消，如圖7-24所示。

（3）粗、精加工分開進(jìn)行，使粗加工時(shí)產(chǎn)生的變形在精加工中得到糾正。

3）減少熱變形引起的誤差

工件在加工過(guò)程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對(duì)加工精度的影響，應(yīng)在粗、精加工之間留有充分冷卻的時(shí)間，并在加工時(shí)注入足夠的切削液。

熱處理工序應(yīng)安排在精加工之前進(jìn)行，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中能得到糾正。

7.4套筒類零件的工藝實(shí)施

7.4.1刀具

1．孔加工用刀具加工孔的刀具種類很多，按其用途可分為兩類：一類是在實(shí)心材料上加工出孔的刀具，如麻花鉆、扁鉆、深孔鉆等；另一類是對(duì)工件已有孔進(jìn)行再加工的刀具，如擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀等。這里介紹幾種常用的孔加工刀具。

1）麻花鉆

（1）麻花鉆的結(jié)構(gòu)要素。圖7-25所示為麻花鉆的結(jié)構(gòu)圖。它由工作部分、柄部和頸部組成。其工作部分可分為切削和導(dǎo)向兩部分。麻花鉆的導(dǎo)向部分在鉆孔時(shí)起引導(dǎo)作用，也作為切削部分的后備。鉆頭上有兩條較深的螺旋槽，使其前端形成切削刃和前刀面，同時(shí)也有助于排屑和輸送切削液。為了減小導(dǎo)向部分與已加工孔壁的摩擦，螺旋槽邊緣制有棱邊。其切削部分有兩個(gè)主切削刃、兩個(gè)副切削刃和一個(gè)橫刃,相當(dāng)于兩把并列而反向安裝的車刀。螺旋槽表面為前刀面（切屑從這里流出）；端部?jī)汕鏋楹蟮睹妫ㄅc工件切削表面相對(duì)應(yīng)）。前刀面與后刀面的交線為主切削刃；前刀面與副后刀面的交線為副切削刃；兩個(gè)主后刀面的交線為橫刃。如圖7-25(b)所示。

圖7-25麻花鉆的組成

麻花鉆的柄部用來(lái)裝夾鉆頭和傳遞扭矩。鉆頭直徑d0＜?12mm,常采用圓柱柄（直柄）；鉆頭直徑d0

＞?12mm常采用圓錐柄。頸部是柄部與工作部分的連接部分，并作為磨外徑時(shí)砂輪退刀和打印標(biāo)記處。小直徑鉆頭不做出頸部。

(2)麻花鉆的幾何角度。

①螺旋角β：鉆頭外圓柱面與螺旋槽表面的交線是一條螺旋線。螺旋線繞外圓柱面一圈，沿鉆頭軸線移動(dòng)S的距離。把外圓面展開成平面，可得直角三角形，螺旋線即成為直角三角形的斜邊，與鉆頭軸線的夾角即螺旋角。如圖7-26所示。

圖7-26標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的鋒角和螺旋角

②鋒角2φ：也稱頂角，即兩條主切削刃在過(guò)鉆頭軸線而與主切削刃平行的平面中的投影的夾角，如圖7-26所示。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的鋒角2φ=180°。鋒角由刃磨獲得，當(dāng)2φ=180°時(shí)，兩條主切削刃顯直線；當(dāng)2φ＞180°時(shí)，兩條主切削刃顯凹形；當(dāng)2φ＜180°時(shí)，兩條主切削刃顯凸形。

③主切削刃的幾何角度，如圖7-27所示。

圖7-27鉆頭的刃傾角、主偏角、前角和后角

·端面刃傾角λst。為方便起見，鉆頭的刃傾角通常在端平面內(nèi)表示。鉆頭主切削刃上某點(diǎn)的端面刃傾角是主切削刃在端平面的投影與該點(diǎn)基面之間的夾角。如圖7-27所示，其值總是負(fù)的。且主切削刃上各點(diǎn)的端面刃傾角是變化的，愈靠近鉆頭中心,端面刃傾角的絕對(duì)值愈大（見圖7-27(b)）。

·主偏角kr。麻花鉆主切削刃上某點(diǎn)的主偏角是該點(diǎn)基面上主切削刃的投影與鉆頭進(jìn)給方向之間的夾角。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同，各點(diǎn)的主偏角也隨之改變。主切削刃上各點(diǎn)的主偏角是變化的，外緣處大，鉆心處小。

·前角γ0

。麻花鉆的前角γ0是正交平面內(nèi)前刀面與基面間的夾角。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同，所以主切削刃上各點(diǎn)的前角也是變化的，如圖7-27所示。前角的值從外緣到鉆心附近大約由+30°減小到-30°，其切削條件很差。

·后角αf。切削刃上任一點(diǎn)的后角αf

，是該點(diǎn)的切削平面與后刀面之間的夾角。鉆頭后角不在主剖面內(nèi)度量，而是在假定工作平面（進(jìn)給剖面）內(nèi)度量（見圖7-27(a)）。在鉆削過(guò)程中，實(shí)際起作用的是后角，同時(shí)后角也方便測(cè)量。

鉆頭的后角是刃磨得到的，刃磨時(shí)要注意使其外緣處磨得小些（約8°～10°），靠近鉆心處要磨得大些（約20°～30°）。這樣刃磨，首先可以使后角與主切削刃前角的變化相適應(yīng)，使各點(diǎn)的楔角大致相等，從而使鉆頭的鋒利程度、強(qiáng)度、耐用度相對(duì)平衡；其次能彌補(bǔ)由于鉆頭的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而使刀刃上各點(diǎn)實(shí)際工作后角減少一個(gè)該點(diǎn)的合成速度角μ（見圖7-27中f-f剖面）所產(chǎn)生的影響；此外還能改變橫刃處的切削條件。

2）擴(kuò)孔鉆

擴(kuò)孔鉆的形式隨直徑不同而不同。直徑為?10～?32mm的為錐柄擴(kuò)孔鉆，如圖7-28(a)所示。直徑為?25～?80mm的為套式擴(kuò)孔鉆，如圖7-28(b)所示。

圖7-28擴(kuò)孔鉆

3）鉸刀

鉸刀一般由高速鋼和硬質(zhì)合金制造。

鉸刀的精度等級(jí)分為H7、H8、H9三級(jí)，其公差由鉸刀專用公差確定，分別適用于鉸削H7、H8、H9公差等級(jí)的孔。多數(shù)鉸刀又分為A、B兩種類型，A型為直槽鉸刀，B型為螺旋槽鉸刀。螺旋槽鉸刀切削平穩(wěn)，適用于加工斷續(xù)表面。

鉸刀一般分為機(jī)用鉸刀和手用鉸刀兩種形式。如圖7-29所示。機(jī)用鉸刀可分為帶柄的（直徑?1～?20mm為直柄，直徑?10～?32mm為錐柄，如圖7-29(a)、(b)、(c)所示）和套式的（直徑?25～?80mm,如圖7-29(f)所示）。手用鉸刀可分為整體式（如圖7-29(d)

所示）和可調(diào)式（如圖7-29(e)所示）兩種。鉸刀不僅可以用來(lái)加工圓柱形孔，也可用錐度鉸刀加工圓錐形孔（如圖7-29(g)、(h)所示）。

圖7-29鉸刀的基本類型

選用鉸刀時(shí)應(yīng)考慮以下問題：

（1）鉸刀直徑及其公差的確定。鉸刀直徑公差直接影響被加工孔的尺寸精度、鉸刀制造成本和使用壽命。鉸孔時(shí)，由于刀齒徑向跳動(dòng)以及鉸削用量和切削液等因素會(huì)使孔徑大于鉸刀直徑，稱為鉸孔“擴(kuò)張”；而由于刀刃鈍圓半徑擠壓孔壁，則會(huì)使孔產(chǎn)生恢復(fù)而縮小，稱為鉸孔“收縮”。一般“擴(kuò)張”和“收縮”的因素同時(shí)存在，最后結(jié)果應(yīng)由實(shí)驗(yàn)決定。經(jīng)驗(yàn)表明：用高速鋼鉸刀鉸孔一般會(huì)發(fā)生擴(kuò)張，用硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔一般會(huì)發(fā)生收縮。鉸削薄壁孔時(shí)，也常發(fā)生收縮。

鉸刀的公稱直徑等于孔的公稱直徑。鉸刀的上下偏差則要考慮擴(kuò)張量、收縮量，并留出必要的磨損公差。

（2）鉸刀的齒數(shù)。鉸刀的齒數(shù)影響鉸孔精度、表面粗糙度、容屑空間和刀齒強(qiáng)度。其值一般按鉸刀直徑和工件材料確定。鉸刀直徑較大時(shí)，可取較多齒數(shù)。加工韌性材料時(shí)，齒數(shù)應(yīng)取少些；加工脆性材料時(shí)，齒數(shù)可取多些。為了便于測(cè)量鉸刀直徑，齒數(shù)應(yīng)取偶數(shù)。在常用直徑d0=8~40mm范圍內(nèi)，一般取齒數(shù)z＝4~8個(gè)。

(3)鉸刀的幾何角度。

①主偏角kr。加工鋼等韌性材料一般取kr=15°；加工鑄鐵等脆性材料一般取kr=3°～5°；粗鉸和鉸盲孔時(shí)一般取kr=45°；手用鉸刀一般取kr=0.5°~1.5°。

②前角γ0

。鉸孔時(shí)一般余量很小，切屑很薄，故前角對(duì)切削變形的影響不顯著。為了制造方便，一般均取γ0

＝0°。加工韌性材料時(shí)，為減小切屑變形及抑制積屑瘤的產(chǎn)生，可取γ0＝5°～10°。硬質(zhì)合金鉸刀為防止崩刃，取γ0

＝0°～5°。③后角α0。鉸刀系精加工刀具，為使其重磨后徑向尺寸不致變化太大，一般鉸刀后角取α0＝6°～8°。

④刃傾角λs

。一般鉸刀的刃傾角λs＝0°,但刃傾角能使切削過(guò)程平穩(wěn)，提高鉸孔質(zhì)量。在鉸削韌性較大的材料時(shí)，可在鉸刀的切削部分磨出λs＝15°～20°的刃傾角，如圖7-30(a)所示，這樣可使鉸削時(shí)產(chǎn)生的切屑向前排出，不致于劃傷已加工表面（如圖7-30(b)所示）。在加工盲孔時(shí)，可在這種帶刃傾角的鉸刀前端開出一較大的凹坑，以容納切屑（如圖7-30(c)所示）。

圖7-30鉸刀刃傾角及排屑情況

4）拉刀

拉削可看做是按高低順序排列的多把刨刀進(jìn)行的刨削，如圖7-31所示。圓孔拉刀的結(jié)構(gòu)如圖7-32所示，其各部分的作用如下：

柄部l1:是拉床刀夾夾住拉刀的部位。

頸部l2:直徑最小，當(dāng)拉削力過(guò)大時(shí)，一般在此斷裂，便于焊接修復(fù)。

過(guò)渡錐l3:引導(dǎo)拉刀進(jìn)入被加工的孔中。

前導(dǎo)部分l4:保證工件平穩(wěn)過(guò)渡到切削部分，同時(shí)可檢查拉前的孔徑是否過(guò)小，以免第一個(gè)刀齒負(fù)載過(guò)大而被損壞。切削部分l5:包括粗切齒和精切齒，承擔(dān)主要的切削工作。

校準(zhǔn)部分l6:為校準(zhǔn)齒，其作用是校正孔徑，修光孔壁。當(dāng)切削齒刃磨后直徑減小時(shí)，前幾個(gè)校準(zhǔn)齒則依次磨成切削齒。

后導(dǎo)部分l7:在拉刀刀齒切離工件時(shí)，防止工件下垂刮傷已加工表面和損壞刀齒。圖7-31多刃刨刀刨削示意圖7-32圓孔拉刀圖7-33臥式拉床上拉刀的運(yùn)動(dòng)

拉刀的運(yùn)動(dòng)如圖7-33所示。床身內(nèi)裝有液壓驅(qū)動(dòng)油缸，活塞拉桿的右端裝有隨動(dòng)支架和刀夾，用以支承和夾持拉刀。工作前，拉刀支持在滾輪和拉刀尾部支架上，工件由拉刀左端穿入。當(dāng)?shù)秺A夾持拉刀向左作直線移動(dòng)時(shí)，工件貼靠在“支撐”上，拉刀即可完成切削加工。拉刀的直線移動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是靠拉刀的每齒升高量來(lái)完成的。

5）孔加工復(fù)合刀具

孔加工復(fù)合刀具是由兩把或兩把以上同類或不同類的孔加工刀具組合成一體，同時(shí)或按先后順序完成不同工步加工的刀具。

(1)復(fù)合刀具的種類。復(fù)合刀具的種類較多，按工藝類型可分為同類工藝復(fù)合刀具和不同類工藝復(fù)合刀具兩種。同類工藝復(fù)合刀具如圖7-34所示。不同類工藝復(fù)合刀具如圖7-35所示。

圖7-34同類工藝復(fù)合刀具圖7-35不同類復(fù)合刀具（2）復(fù)合刀具的特點(diǎn)。使用復(fù)合刀具能減少機(jī)床臺(tái)數(shù)或工位數(shù)，提高生產(chǎn)率，降低成本；減少工件安裝次數(shù)，保證各加工表面間的位置精度；但復(fù)合刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在制造、刃磨和使用中都可能會(huì)出現(xiàn)問題。7.4.2夾具設(shè)計(jì)

加工內(nèi)孔的方法很多，使用的夾具也很多，這里重點(diǎn)介紹鉆孔時(shí)所采用的夾具。

鉆床夾具（俗稱鉆模）是用來(lái)在鉆床上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔時(shí)，用以確定工件和刀具的相對(duì)正確位置，并使工件得到夾緊的工藝裝置。一般由鉆模板、鉆套、定位元件、夾緊裝置和夾具體組成。鉆套和鉆模板是鉆削夾具所特有的組成部分。

1．鉆床夾具的組成

1）鉆套

鉆套用來(lái)引導(dǎo)鉆頭、鉸刀等孔加工刀具，增強(qiáng)刀具剛度，并保證被加工孔和工件其它表面準(zhǔn)確的相對(duì)位置精度。

（1）鉆套的類型。根據(jù)結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)的不同，鉆套主要有四種類型。

①固定鉆套。如圖7-36所示為固定鉆套的兩種形式，該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過(guò)程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),鉆套一般可使用1000～12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。圖7-36固定鉆套②可換鉆套。當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時(shí)，則用可換鉆套較為方便，如圖7-37所示?？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。

③快換鉆套。當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸削加工時(shí)，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，這時(shí)使用快換鉆套可減少更換鉆套的時(shí)間，如圖7-38所示。快換鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆套時(shí)，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。圖7-37可換鉆套圖7-38快換鉆套以上三類鉆套已標(biāo)準(zhǔn)化，其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料和熱處理方法等可查閱有關(guān)手冊(cè)。

④特殊鉆套。由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖7-39所示。在斜面上鉆孔時(shí)，應(yīng)采用如圖7-39(a)所示的鉆套，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長(zhǎng)，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導(dǎo)向長(zhǎng)度。

在凹坑內(nèi)鉆孔時(shí)，常用如圖7-39(b)所示的加長(zhǎng)鉆套（H為鉆套導(dǎo)向長(zhǎng)度）。圖7-39(c)、(d)所示為鉆兩個(gè)距離很近的孔時(shí)所設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)鉆套。圖7-39特殊鉆套（2）鉆套內(nèi)孔的基本尺寸及公差配合的確定。

①鉆套內(nèi)孔。鉆套內(nèi)孔（又稱導(dǎo)向孔）直徑的基本尺寸取所用刀具的最大極限尺寸，并采用基軸制間隙配合。鉆孔或擴(kuò)孔時(shí)其公差取F7或F8，粗鉸時(shí)取G7，精鉸時(shí)取G6。若鉆套引導(dǎo)的是刀具的導(dǎo)向部分，則可按基孔制的相應(yīng)配合選取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。②導(dǎo)向長(zhǎng)度H。如圖7-40所示，鉆套的導(dǎo)向長(zhǎng)度H對(duì)刀具的導(dǎo)向作用影響很大。H較大時(shí)，刀具在鉆套內(nèi)不易產(chǎn)生偏斜，但會(huì)加快刀具與鉆套的磨損；H過(guò)小，則鉆孔時(shí)的導(dǎo)向性不好。通常取導(dǎo)向長(zhǎng)度H與其孔徑之比為：H/d=1～2.5。當(dāng)加工精度要求較高或加工的孔徑較小時(shí)，由于所用的鉆頭剛性較差，則H/d值可取大些，如鉆孔直徑d<5mm時(shí)，應(yīng)取H/d≥2.5；如加工兩孔的距離公差為±0.05mm時(shí)，可取H/d=2.5～3.5。③排屑間隙h。如圖7-41所示，排屑間隙h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。如果h太小，則切屑排出困難，會(huì)損傷加工表面，甚至還可能折斷鉆頭。如果h太大，則會(huì)使鉆頭的偏斜增大，影響被加工孔的位置精度。一般加工鑄鐵件時(shí)，h=(0.3～0.7)d；加工鋼件時(shí)，h=(0.7～1.5)d。其中d為所用鉆頭的直徑。對(duì)于位置精度要求很高的孔或在斜面上鉆孔時(shí)，可將h值取得盡量小些，甚至可以取為零。圖7-40導(dǎo)向長(zhǎng)度H圖7-41排屑間隙h

2）鉆模板

鉆模板用于安裝鉆套并確定不同孔的鉆套之間的相對(duì)位置。

（1）鉆模板的種類。按其與夾具體連接方式的不同可分為固定式、分離式、鉸鏈?zhǔn)胶蛻覓焓降人姆N。

①固定式鉆模板。如圖7-42(a)所示，這種鉆模板是直接固定在夾具體上的，故鉆套相對(duì)于夾具體也是固定的，鉆孔精度較高。但是這種結(jié)構(gòu)對(duì)某些工件而言，裝拆不太方便。該鉆模板與夾具體多采用圓錐銷定位、螺釘緊固的結(jié)構(gòu)。對(duì)于簡(jiǎn)單鉆模板也可采用整體鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。

②分離式鉆模板。如圖7-42(b)所示，這種鉆模板與夾具體是分離的，并成為一個(gè)獨(dú)立部分，且模板對(duì)工作要確定定位要求。工件在夾具體中每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。該鉆模板鉆孔精度較高，但裝卸工件的時(shí)間較長(zhǎng)，因而效率較低。

③鉸鏈?zhǔn)姐@模板。如圖7-42(c)所示，這種鉆模板是通過(guò)鉸鏈與夾具體或固定支架連接在一起的，鉆模板可繞鉸鏈軸翻轉(zhuǎn)。鉸鏈軸和鉆模板上相應(yīng)孔的配合為基軸制間隙配合（G7/h6），鉸鏈軸和支座孔的配合為基軸制過(guò)盈配合（N7/h6），鉆模板和支座兩側(cè)面間的配合則按基孔制間隙配合（H7/g6）。當(dāng)鉆孔的位置精度要求較高時(shí)，應(yīng)予配制，并將鉆模板與支座側(cè)面間的配合間隙控制在0.01～0.02mm之內(nèi)。同時(shí)還要注意使鉆模板工作時(shí)處于正確位置。

圖7-42鉆模板的結(jié)構(gòu)

④懸掛式鉆模板。如圖7-42(d)所示，這種鉆模板是懸掛在機(jī)床主軸或主軸箱上，隨主軸的往復(fù)移動(dòng)而靠緊工件或離開，它多與組合機(jī)床或多頭傳動(dòng)軸聯(lián)合使用。圖中鉆模板4由錐端緊定螺釘將其固定在導(dǎo)柱2上，導(dǎo)柱2的上部伸入多軸傳動(dòng)頭6的座架孔中，從而將鉆模板4懸掛起來(lái)；導(dǎo)柱2的下部則伸入夾具體1的導(dǎo)孔中，使鉆模板4準(zhǔn)確定位。當(dāng)多軸傳動(dòng)頭6向下移動(dòng)進(jìn)行加工時(shí)，依靠彈簧5壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力使鉆模板4向下靠緊工件。加工完畢后，多軸傳動(dòng)頭上升繼而退出鉆頭，并提起鉆模板恢復(fù)至原始位置。

（2）鉆模板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造容易，并注意以下幾點(diǎn)：

①在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來(lái)確定，一般在10～30mm之間。如果鉆套較長(zhǎng)，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。

②鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。

③焊接結(jié)構(gòu)的鉆模板往往因焊接內(nèi)應(yīng)力不能徹底消除，而不易保持精度。一般當(dāng)工件孔距大于±0.1mm時(shí)方可采用,若孔距公差小于±0.05mm，應(yīng)采用裝配式鉆模板。

④要保證加工過(guò)程的穩(wěn)定性。如用懸掛式鉆模板，則其導(dǎo)柱上的彈簧力必須足夠大，以使鉆模板在夾具體上能維持所需的定位壓力；當(dāng)鉆模板本身的重量超過(guò)800N時(shí)，導(dǎo)柱上可不裝彈簧；為保證鉆模板移動(dòng)平穩(wěn)和工作可靠，當(dāng)鉆模板處于原始位置時(shí)，裝在導(dǎo)柱上經(jīng)過(guò)預(yù)壓的彈簧長(zhǎng)度一般不應(yīng)小于工作行程的3倍，其預(yù)壓力不小于150N。

3．幾種典型的鉆床夾具

鉆床夾具的種類很多，常用的有以下幾種。

1）固定式鉆模

固定式鉆模如圖7-43所示。這種鉆模在使用時(shí)被固定在鉆床工作臺(tái)上，主要用在立式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。在立式鉆床工作臺(tái)上安裝鉆模時(shí)，首先用裝在主軸上的鉆頭（精度要求較高時(shí)可用心軸）插入鉆套內(nèi)，以校正鉆模的位置，然后將其固定。這樣既可減少鉆套的磨損，又可保證孔的位置精度。

圖7-43固定式鉆模

圖7-43所示的固定式鉆模，工件以其端面和內(nèi)孔與鉆模上的定位法蘭4定位。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8通過(guò)偏心凸輪9使拉桿3向右移動(dòng)時(shí)，通過(guò)鉤形開口墊圈2將工件夾緊。松開凸輪9，拉桿3在彈簧的作用下向左移，鉤形開口墊圈2松開并繞螺釘1擺下，即可卸下工件。

2）回轉(zhuǎn)式鉆模

回轉(zhuǎn)式鉆模主要用來(lái)加工圍繞一定的回轉(zhuǎn)軸線（立軸、臥軸或傾斜軸）分布的軸向或徑向孔系，以及分布在工件幾個(gè)不同表面上的孔。工件在一次裝夾中，靠鉆模回轉(zhuǎn)可依次加工各孔，因此這類鉆模必須有分度裝置。

回轉(zhuǎn)式鉆模按所采用的對(duì)定機(jī)構(gòu)的類型，分為軸向分度式回轉(zhuǎn)鉆模和徑向分度式回轉(zhuǎn)鉆模。

圖7-44所示為軸向分度式回轉(zhuǎn)鉆模。工件以其端面和內(nèi)孔與鉆模上的定位件8相接觸完成定位；擰緊螺母9通過(guò)快換墊圈10將工件夾緊；鉆套引導(dǎo)刀具對(duì)工件上的孔進(jìn)行加工。

圖7-44回轉(zhuǎn)式鉆模

對(duì)工件上若干個(gè)均勻分布的孔的加工，是借助分度機(jī)構(gòu)完成的。如圖7-44所示，在加工完一個(gè)孔后，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄5，松開螺套4，可將分度盤松開，然后將對(duì)定銷2從定位套中拔出，使分度盤帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)至某一角度后，對(duì)定銷2又插入分度盤上的另一定位套中即完成一次分度，再轉(zhuǎn)動(dòng)手柄5將分度盤鎖緊，即可依次加工其余各孔。

3）移動(dòng)式鉆模

這類鉆模用于加工中、小型工件同一表面上的多個(gè)孔。圖7-45所示的移動(dòng)式鉆模用于加工連桿大、小頭上的孔。工件以端面及大、小頭圓弧面作為定位基準(zhǔn)，在定位套12、13和固定V形塊2及活動(dòng)V形塊7上定位。夾緊時(shí)先通過(guò)手輪8推動(dòng)活動(dòng)V形塊7壓緊工件，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8帶動(dòng)螺釘11轉(zhuǎn)動(dòng)，壓迫鋼球10，使兩片半月鍵9向外漲開而鎖緊。V形塊帶有斜面，使工件在夾緊分力作用下與定位套貼緊。通過(guò)移動(dòng)鉆模，使鉆頭分別在兩個(gè)鉆套4、5中導(dǎo)入，從而加工工件上的兩個(gè)孔。

4）翻轉(zhuǎn)式鉆模

這類鉆模主要用于加工中、小型工件中分布在不同表面上的孔，圖7-46所示為加工套筒上六個(gè)徑向孔的翻轉(zhuǎn)式鉆模。工件以內(nèi)孔及端面在定位件2上定位，用快換墊圈3和螺桿4夾緊。鉆完一組孔后，翻轉(zhuǎn)60°鉆另一組孔。該夾具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但每次鉆孔都需要找正鉆套相對(duì)鉆頭的位置，所以輔助時(shí)間較長(zhǎng)，而且翻轉(zhuǎn)費(fèi)力。因此該類夾具連同工件的總重量不能太重，一般不宜超過(guò)80～100N。

圖7-45移動(dòng)式鉆模

圖7-46翻轉(zhuǎn)式鉆模

5）蓋板式鉆模

蓋板式鉆模的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，它沒有夾具體，只有一塊鉆模板。一般鉆模板上除裝有鉆套外，還裝有定位元件和夾緊裝置。加工時(shí)，只要將它蓋在工件上定位夾緊即可。圖7-47所示為加工車床溜板箱上多個(gè)小孔的蓋板式鉆模。在鉆模板1上不僅裝有鉆套，還裝有定位用的圓柱銷2、削邊銷3和支承釘4。因鉆小孔，鉆削力矩小，故未設(shè)置夾緊裝置。

蓋板式鉆模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般多用于加工大型工件上的小孔。因夾具在使用時(shí)經(jīng)常搬動(dòng)，故蓋板式鉆模的重量不宜超過(guò)100N。為了減輕重量，可在蓋板上設(shè)置加強(qiáng)筋，以減小其厚度，也可用鑄鋁件。

圖7-47蓋板式鉆模圖7-48手動(dòng)滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu)

6）滑柱式鉆模

滑柱式鉆模是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。圖7-48所示為手動(dòng)滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu)。它根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺(tái)和鉆模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄6，經(jīng)過(guò)齒輪齒條的傳動(dòng)和左右滑柱的導(dǎo)向，便能順利地帶動(dòng)鉆模板升降，將工件夾緊或松開。鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后，必須自鎖。

這種手動(dòng)滑柱式鉆模的機(jī)械效率較低，夾緊力不大，并且由于滑柱和導(dǎo)孔為間隙配合（一般為H7/f7），因此被加工孔的垂直度和孔的位置尺寸難以達(dá)到較高的精度。但是其自鎖性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，具有通用可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，所以不僅廣泛用于大批量生產(chǎn)，而且也已推廣到小批生產(chǎn)中。該鉆模適用于中、小型工件的加工。

4．鉆模類型的選擇原則

鉆模類型很多，在設(shè)計(jì)鉆模時(shí)，首先要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝裝備的技術(shù)狀況等具體條件，選擇鉆模類型和結(jié)構(gòu)。在選型時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）工件被加工孔徑大于10mm時(shí)，應(yīng)選用固定式鉆模，且其夾具體上應(yīng)有專供夾壓用的凸緣或凸臺(tái)。

（2）當(dāng)工件上被加工的孔處在同一回轉(zhuǎn)半徑，且夾具的總重量超過(guò)100N時(shí)，應(yīng)選用具有分度裝置的回轉(zhuǎn)式鉆模，如能與通用回轉(zhuǎn)臺(tái)配合使用則更好。

（3）當(dāng)在一般的中型工件某一平面上加工若干個(gè)任意分布的平行孔系時(shí)，宜采用固定式鉆模在搖臂鉆床上加工。大型工件則可采用蓋板式鉆模在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量較大，則可在立式鉆床或組合機(jī)床上采用多軸傳動(dòng)頭加工。

（4）對(duì)于孔的垂直度誤差大于0.1mm和孔距位置誤差大于±0.15mm的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆模，以縮短夾具的設(shè)計(jì)制造周期。

5．鉆床夾具的結(jié)構(gòu)分析

分析一副夾具圖，可按如下步驟進(jìn)行：

1）分析零件工序圖

圖7-49所示為支架的加工工序圖。?20H9孔的下端面和?240-0.05mm短圓柱面均已加工，本工序要求鉆鉸?20H9孔，并要求保證該孔軸線到下端面的距離為25±0.05mm。

圖7-49支架

2）分析定位夾緊方案

圖7-50所示為在立式鉆床上鉆鉸支架上?20H9孔的鉆模。工件以?20H9孔的下端面、?240-0.05mm短圓柱面和R24mm外圓弧面為定位基準(zhǔn)，通過(guò)夾具上定位套1的孔、定位套的端面和一個(gè)擺動(dòng)V形塊2實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。為了裝卸工件方便，采用鉸鏈?zhǔn)綁喊?和擺動(dòng)V形塊2夾緊工件。該夾具定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸工件方便，夾緊可靠。

圖7-50鉆鉸支架孔鉆模

3）分析尺寸與技術(shù)要求

定位副的制造誤差應(yīng)是影響定位誤差的因素，因此在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注出定位元件的精度和技術(shù)要求，如定位套孔徑，定位套與夾具體配合尺寸?35H7/n6。

定位元件工作表面與機(jī)床連接面之間的技術(shù)要求是影響安裝誤差的因素，而該鉆床夾具與機(jī)床的連接面是夾具體底面A，因此定位元件工作表面與夾具體底面的技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)出，如襯套端面對(duì)夾具體底面A的垂直度0.02mm。定位元件工作面與刀具位置之間的技術(shù)要求是影響調(diào)整誤差的因素，對(duì)鉆床夾具而言，鉆套軸線的位置即為孔加工刀具的位置，因此鉆套軸線與定位元件工作面之間應(yīng)標(biāo)出必要的技術(shù)要求。如鉆套軸線與夾具體底面A的垂直度0.02mm，鉆套軸線與定位套端面的距離尺寸精度25±0.015mm，鉆套內(nèi)徑的尺寸公