книги / Процессы обработки заготовок. Составление рациональных технологических маршрутов процессов механической обработки типовых деталей машин
.pdfва на рис. 2.33, б – об- |
полуавтомат |
||
точка |
ступицы; |
для |
|
шкива на рис. 2.33, в – |
|
||
выточка |
клиновых |
ка- |
|
навок) |
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.25 |
||
|
|
|
|
|||
Номер |
Краткое содержание |
Технологиче- |
Оборудование |
|||
операции |
операции |
ская база |
|
|
||
50 |
Чистовая обточка на- |
Отверстие |
Токарно-копи- |
|||
|
ружного диаметра (для |
|
ровальный |
|
||
|
шкива на рис. 2.33, а – |
|
станок |
или |
||
|
по копиру) |
|
|
|
станок с ЧПУ |
|
60 |
Сверление |
смазочных |
Торец |
Сверлильный |
||
|
отверстий и |
нарезание |
|
станок |
|
|
|
резьбы (если требуется |
|
|
|
||
|
по чертежу) |
|
|
|
|
|
70 |
Динамическая |
балан- |
Отверстие |
Балансировоч- |
||
|
сировка и высверлива- |
|
ный стенд |
со |
||
|
ние отверстий для уст- |
|
сверлильным |
|||
|
ранения дисбаланса |
|
шпинделем |
|||
80 |
Шлифование ступиц у |
Отверстие |
Кругло-шли- |
|||
|
шкивов по рис. 2.33, б |
|
фовальный |
|
||
|
(если требуется по чер- |
|
станок |
|
||
|
тежу) |
|
|
|
|
|
90 |
Полирование |
ступицы |
Отверстие |
Токарный ста- |
||
|
шкивов по рис. 2.33, б |
|
нок |
|
||
|
(если требуется по чер- |
|
|
|
||
|
тежу) |
|
|
|
|
|
2.7. Технологические маршруты обработки типовых деталей двигателей внутреннего сгорания
2.7.1. Технологические маршруты обработки шатунов
Шатуны относятся к деталям класса «некруглые стержни». Технологические задачи, решаемые при обработке деталей этого
111
класса, следующие: достижение параллельности осей отверстий; достижение перпендикулярности торцов к осям отверстий; получение точных отверстий и точных расстояний между ними. На рис. 2.12 представлены виды шатунов и их основные конструктивные элементы.
аб
Рис. 2.12. Шатуны и их конструктивные элементы: а – шатун автомобильного двигателя; б – мотоциклетный шатун: 1 – большая головка, 2 – стержень, 3 – малая головка, 4 – болты
Большие головки шатунов, как правило, изготовляют с разъемом по головке в плоскости, перпендикулярной к оси стержня шатуна. Иногда для упрощения монтажа через цилиндр применяют косой разъем.
Большие головки шатунов авиационных и автомобильных двигателей снабжают стальными вкладышами, залитыми свинцовистой бронзой, а малые головки – запрессованными в них бронзовыми втулками. В шатунах мотоциклетных двигателей отверстия в больших головках являются беговой дорожкой для тел подшипников качения, поэтому их подвергают цементации и закалке.
Торцы большой и малой головок шатуна обычно располагают симметрично оси стержня. Стержень шатуна автомобильного и мотоциклетного двигателя не подвергают механической обработке, а шатун авиационного двигателя обрабатывают по контуру, в том числе и стержень двутаврового сечения.
К точности изготовления шатунов предъявляются следующие требования:
– отверстия во втулках поршневых головок и в кривошипных головках необходимо обрабатывать по 5-му квалитету точ-
112
ности, с шероховатостью поверхности Ra = 0,32–0,63 мкм, отклонения от круглости и цилиндричности отверстий не должны превышать 3–5 мкм;
–ось отверстия втулки, запрессованной в поршневую головку, должна быть параллельна оси отверстия кривошипной головки, отклонение от параллельности не должно превышать
0,02–0,04 мм на длине 100 мм;
–биение торцов кривошипной головки относительно оси отверстия под вкладыши не должно превышать 0,1 мм на длине
100 мм;
–отверстия под шатунные болты должны быть выполнены по 6–8-му квалитету точности;
–шатуны сортируют на группы по массе и диаметрам большой и малой головок (допуск на вес головки не более 0,5 % от номинального веса головки, допуск на диаметр в пределах группы 2–4 мкм).
Шатуны авиационных двигателей изготовляют из стали 40ХНМА (НВ = 380–390), автомобильных и тракторных двигателей – из сталей 40, 45 или 45Г, шатуны дизелей, работающих
сбольшими степенями сжатия – из сталей 18ХНМА, 18Х2Н4ВА и 40ХНМА, шатуны мотоциклетных двигателей – из сталей
12ХН3А и 18Х2Н4ВА.
Технологический маршрут изготовления заготовок цельнокованых шатунов (сталь 45) с расстоянием между центрами отверстий 240 мм и диаметрами отверстий 15 и 35 мм приведен в табл. 2.26.
Таблица 2.26 Технологический маршрут изготовления заготовки шатуна
Номер |
Краткое содержание |
Оборудование |
|
операции |
операции |
||
|
|||
05 |
Резка заготовок |
Ножницы |
|
10 |
Нагрев заготовок до 1180 °С |
Камерная печь |
|
20 |
Очистка от окалины |
Специальные скребки |
|
30 |
Промежуточное штампова- |
Механический ковочно- |
|
|
ние |
штамповочный пресс |
113
40 |
Повторный нагрев до 1180 °С |
Камерная печь |
||
50 |
Штампование в окончатель- |
|
Механический ковочно- |
|
|
ном ручье |
|
штамповочный пресс |
|
60 |
Обрезание заусенцев |
|
Обрезной пресс |
|
70 |
Зачистка заусенцев |
|
Точильный станок |
|
|
|
|
Окончание табл. 2.26 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Краткое содержание |
|
Оборудование |
|
операции |
операции |
|
||
Агрегат для термической |
||||
80 |
Термическая обработка |
|||
|
(нормализация, закалка, отобработки |
|||
|
пуск) |
|
|
90Чеканка торцов кривошипЧеканочный пресс ной и шатунной головки
100 |
Холодная правка |
Пресс |
110 |
Контроль |
Установка для контроля |
П р и м е ч а н и е. Детали шатунов не взаимозаменяемы.
По диаметрам отверстий шатуны сортируют на специальных сортировочных автоматах, обеспечивающих контроль и отбор шатунов по диаметральным размерам отверстия втулки с градацией 0,002–0,003 мм и отверстия в большой головке
сградацией 0,003–0,004 мм, с делением шатунов на 4 группы
споследующей маркировкой и сортировкой по массе.
Допускаемое колебание массы каждой головки шатуна не должно превышать 5–10 граммов.
В табл. 2.27 представлен типовой технологический маршрут обработки шатуна в поточной линии.
Таблица 2.27
Типовой технологический маршрут обработки шатуна в поточной линии
Номер |
Содержание |
Технологиче- |
Оборудование |
операции |
операции |
ская база |
|
05 |
Фрезерование |
Наружные по- |
Специальный |
114
торцов головок |
верхности го- |
фрезерный станок |
|
ловок |
10Шлифование торТорцы головок Плоскошлифоцов головок (попеременно) вальный станок
|
|
|
|
Продолжение табл. 2.27 |
||
|
|
|
|
|||
Номер |
Содержание |
Технологиче- |
Оборудование |
|||
операции |
операции |
ская база |
Специальный |
|
||
20 |
Протягивание ба- |
Торцы головок |
|
|||
|
зовых |
площадок |
|
протяжной станок |
||
|
на большой и ма- |
|
|
|
||
|
лой головках |
|
Специальный |
|
||
30 |
Растачивание отТорцы головок |
|
||||
|
верстия |
в |
малой |
|
сверлильный |
ста- |
|
головке |
|
|
|
нок |
|
40 |
Фрезерование |
Малое отвер- |
Горизонтально- |
|||
|
мест под болты и стие |
фрезерный станок |
||||
|
гайки на большой |
|
|
|
||
|
головке |
|
|
|
Горизонтально- |
|
50 |
Разрезание |
больМалое отвер- |
||||
|
шой головки |
стие |
фрезерный станок |
|||
60 |
Протягивание |
Торцы и боко- |
Вертикально-про- |
|||
|
плоскостей |
стыка |
вые поверхнотяжной станок |
|
||
|
шатуна и крышки |
сти |
Плоскошлифо- |
|||
70 |
Шлифование |
Малое отвер- |
||||
|
плоскостей |
стыка |
стие и торцы вальный станок |
|||
|
шатуна и крышки |
головок |
Специальный |
аг- |
||
80 |
Сверление, |
раста- |
Малое отвер- |
|||
|
чивание и развер- |
стие и торцы |
регатный станок |
|||
|
тывание |
|
отверголовок |
|
|
|
|
стий под болты в |
|
|
|
||
|
большой головке |
|
|
|
||
|
и крышке |
|
|
|
|
90 Зенкерование фаСтыковые по- Вертикально-свер- сок в отверстиях верхности лильный станок под болты на ша-
115
|
туне и крышке |
|
|
|
100 |
Подрезание обли- |
Стыковые по- |
Вертикально-свер- |
|
|
цовочным |
зенке- |
верхности |
лильный станок |
|
ром мест под бол- |
|
|
|
|
ты и гайки в ша- |
|
|
|
|
туне и крышке |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.27 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Содержание |
Технологиче- |
Оборудование |
|
операции |
операции |
ская база |
|
|
110 |
Сборка |
шатуна |
– |
Слесарный верс- |
|
и крышки |
|
|
так |
120 |
Черновое растачи- |
Малое отверСпециализирован- |
||
|
вание отверстия в |
стие и торцы ный сверлильный |
||
|
большой головке |
головок |
станок |
|
130 |
Зенкерование фа- |
Торцы головок Вертикально-свер- |
||
|
сок в отверстии |
|
лильный станок |
|
|
большой головки |
|
|
140Шлифование торТорцы головок Плоскошлифоцов большой го- (попеременно) вальный станок ловки
150 |
Чистовое растачи- |
Торцы головок Специальный рас- |
|
|
вание |
отверстий |
точной станок |
|
в обеих головках |
|
|
160 |
Прессование |
Торцы головки Гидропресс |
|
|
втулки |
в малую |
|
|
головку |
|
|
170 |
Тонкое |
растачиТорцы и вспо- Алмазно-расточ- |
|
|
вание |
отверстий могательные ной станок |
|
|
в обеих головках |
базы |
180Хонингование отТорцы и вспоХонинговальный верстия в больмогательные станок
|
шой головке |
базы |
|
190 |
Окончательный |
– |
Контрольный стол |
|
контроль |
|
|
200 |
Подгонка по весу Отверстие в |
Фрезерно-конт- |
|
|
большой головки |
малой головке |
рольный автомат |
116
210 |
Разборка |
шатуна |
– |
Слесарный вер- |
|
и зачистка заусен- |
|
стак |
|
|
цев |
|
|
Слесарный вер- |
220 |
Сборка шатуна с |
– |
||
|
крышкой |
и вкла- |
|
стак |
|
дышем |
|
|
|
2.7.2. Технологический маршрут обработки поршней
Поршни изготавливают из медно-кремнистых и высококремнистых (до 20 % Si) алюминиевых сплавов, реже из чугуна. Поршни из алюминиевых сплавов обладают малой массой и высокой теплопроводностью.
Чугунные поршни из-за большой массы находят применение только в тихоходных двигателях.
Заготовки алюминиевых поршней получают отливкой в кокиль с точностью по 12–14 квалитетам точности, припуск на механическую обработку находится в пределах 1–1,2 мм на сторону.
На рис. 2.13 изображены виды поршней различных двигателей и их конструктивные элементы.
117
Рис. 2.13. Поршни различных двигателей: а – авиационного; б – мотоциклетного; в – грузового автомобиля; г – тракторного дизеля; д – легкового автомобиля
Основными конструктивными элементами поршня являются днище 1, головка 2 (верхний пояс) с кольцевыми канавками (2–4 канавки) для поршневых колец, юбка 3 (нижний пояс) и бобышки 4 с отверстием для поршневого пальца. Юбки бывают сплошные (см. рис. 2.13, а, б, г, д) и вырезанные (см. рис. 2.13, в). В средней части юбки, расширяющейся при нагреве во время работы двигателя, во многих конструкциях предусматривают прорези шириной 2–3 мм, которые прорезают параллельно, перпендикулярно или наклонно к оси поршня. Юбке часто придают овальное сечение. Перепад овала составляет 0,15–0,3 мм.
Технические требования к механической обработке поршней характеризуются следующими данными.
118
Головка поршня по наружному диаметру изготовляется по 6–8 квалитетам точности с шероховатостью поверхности
Ra 1,25 мкм.
Юбка по наружному диаметру выполняется по 5–6 квалитетам точности с шероховатостью Ra 1,25 мкм.
По размерам юбки поршни в пределах всего допуска сортируются на 4–5 групп (через 10–20 мкм). Отверстие под поршневой палец выполняют по 5 квалитету точности с шероховатостью поверхности Ra = 0,32–0,63 мкм. В пределах допуска отверстия предусматривается сортировка поршней на 2–3 группы. Отклонение формы допускается в пределах поля допуска на группу. Точность ширины поршневых канавок под кольца должна соответствовать 7–8 квалитетам точности. Отклонение от перпендикулярности оси поршня и оси отверстия под палец – не более 0,05 мм на длине 100 мм. Отклонение расстояния от оси отверстия под палец до днища поршня – в пределах0,05 мм (для дизельных двигателей). Обработанные поршни подгоняют по массе в пределах 0,3–1,0 % номинальной (расчетной массы), что составляет 2–4 грамма.
Днища поршней четырехтактных двигателей обычно имеют плоскую форму, а двухтактных двигателей – выпуклую или вогнутую форму.
Обработку поршня осуществляют по технологическому маршруту, представленному в табл. 2.28.
При механической обработке поршня большая часть операций производится от вспомогательных баз, подготовленных на операции № 5. Вспомогательные технологические установочные базы обеспечивают установку нежесткого в радиальном направлении поршня наиболее надежно и с наименьшими деформациями, позволяя одновременно обрабатывать наибольшее количество поверхностей поршня с одной установки. Вспомогательные технологические базы обычно обрабатывают на специальных агрегатных станках с одной установки.
Таблица 2.28 Технологический маршрут обработки поршня
119
Номер |
Краткое содержание |
Технологическая |
Оборудова- |
||||||
опера- |
|||||||||
ции |
операции |
|
база |
|
|
|
ние |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
05 |
Обработка |
технологи- |
Необработанные |
Двусторон- |
|||||
|
ческих баз: растачива- |
наружная |
поверх- |
ний |
расточ- |
||||
|
ние базового пояска, |
ность |
и |
днище |
ной или спе- |
||||
|
сверление |
центрового |
поршня |
|
|
циальный |
|||
|
отверстия |
в |
днище |
|
|
|
|
агрегатный |
|
|
поршня, |
подрезание |
|
|
|
|
станок |
||
|
торца юбки |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Черновое и чистовое |
Внутренний поясок |
Многорезцо- |
||||||
|
точение наружной |
открытого |
конца |
вый |
токар- |
||||
|
поверхности поршня |
юбки поршня, от- |
ный полуав- |
||||||
|
|
|
|
верстие под порш- |
томат |
||||
|
|
|
|
невой палец и цен- |
|
|
|||
|
|
|
|
тровое отверстие |
|
|
|||
|
|
|
|
в бобышке |
на |
|
|
||
|
|
|
|
днище поршня |
|
|
|
||
20 |
Черновое и чистовое |
Внутренний поя- |
Многорезцо- |
||||||
|
подрезание днища |
сок открытого кон- |
вый |
токар- |
|||||
|
с оставлением цент- |
ца юбки поршня и |
ный |
полуав- |
|||||
|
ральной бобышки |
центровое |
отверс- |
томат |
|||||
|
|
|
|
тие в бобышке на |
|
|
|||
|
|
|
|
днище поршня |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.28 |
|||
|
|
|
|
||||||
Номер |
Краткое содержание |
Технологическая |
Оборудова- |
||||||
опера- |
операции |
|
база |
|
|
|
ние |
||
ции |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
Черновое |
и |
чистовое |
Внутренний |
поя- |
Многорезцо- |
|||
|
протачивание |
канавок |
сок |
открытого |
вый |
токар- |
|||
|
под поршневые коль- |
конца юбки порш- |
ный |
|
|||||
|
ца, снятие фасок |
ня и центровое от- |
полуавтомат |
||||||
|
|
|
|
верстие в бобышке |
|
|
120