22.4.2 Материалы и заготовки для шатунов

В качестве материалов для шатунов используют кон­струкционные среднеуглеродистые стали 40, 45 с НВ 210…255 и легированные стали 45Г2, 18ХНМА, 18Х2НЧВА, 40ХНМА, 18Х2Н4МА, 40ХН2МА с НВ 177 . . . 255, а также высокопробные чугуны и титановые сплавы.

Заготовки шатунов автомобильных и тракторных двигателей в условиях массового производства получают в закрытых штам­пах на молотах и кривошипных прессах, причем в ряде случаев заготовку предварительно готовят на ковочных вальцах. Исполь­зуется и поперечно-винтовой прокат.

Заготовки шатунов, как правило, получают цельными. Зна­чительно реже крышку штампуют отдельно от тела шатуна, в этом случае можно использовать оборудование меньшей мощно­сти. Однако увеличивается расход металла на заготовки.

Заготовки шатунов часто имеют отверстие в кривошипной головке с припуском на обработку, а отверстие в поршневой го­ловке получают путем механической обработки или прошивают в заготовках с припуском на обработку.

Штампованные заготовки шатунов и крышек автотракторных двигателей нередко калибруют и чеканят. Калибрование повы­шает точность формы и размеров заготовок по всему профилю и постоянство их масс. В результате повышается точность уста­новки заготовок и снижается припуск на их механическую обра­ботку, а это способствует сокращению трудоемкости обработки и облегчает получение требуемого качества деталей. Чеканка торцов заготовок этих деталей позволяет получить расстояние между торцами с отклонением ± (0,08 ... 0,20) мм, следовательно, будет возможна большая точность установки заготовок, малые значения припусков, позволяющие производить сразу шлифова­ние. Механической обработке заготовок шатунов и крышек обычно предшествует термическая обработка для получения НВ 210—290.

Заготовки крупных шатунов получают штамповкой или ков­кой на молотах, реже штамповкой на прессах

22.4.3 Технологический процесс изготовления шатунов

Обычно первой операцией при изготовлении шатунов является шлифо

вальная либо фрезерная операция по обработке торцов головок. При обработке кривошипной и поршневой го­ловок шатуна точность δг∆ расстояния Г_∆ и точность δ_ε∆ по­воротов ε_∆ между торцами равны сумме допусков замыкающих (исходных) звеньев В_∆ и В'_∆, γ_∆ и γ'_∆ размерных цепей В и В', γ и γ' (рис. 22.4, а, б).

Рис. 22.4. Технологические средства достижения требуемой точности при

изготовлении шатуна на первых операциях

Составляющие звенья этих цепей принадлежат станку В_с, γ_с ,В'_с и γ'_с. приспособлению В_п, γ_п. В'_п γ'_п, инстру­менту В_и, γ_и. В'_и, γ_и и другим звеньям системы станок – при­способление – инструмент – заготовка, используемым на данной i-й или j-й операции. Помимо геометрической неточности состав­ляющих звеньев при расчетах необходимо учитывать также изме­нения положения закрепляемых заготовок и других звеньев системы станок – приспо-собление – инструмент – заготовка, вы­званные их деформациями и неточностью динамической настройки этой технологической системы. Обычно для выполнения этой операции целесообразно использовать двухшпиндельные плоско - шлифовальные станки с многоместными приспособлениями, размещаемыми на зеркале поворотного стола, непрерывного вра­щения. Периферия стола может быть использована для установки крышек и шатунов при шлифовании плоскостей их разъема.

Для шлифования торцов головок заготовок шатунов, если они лежат в одной плоскости, в условиях массового производства можно использовать специальные станки карусельного типа для глубинного шлифования, обеспечивающие загрузку и выгрузку заготовок в процессе обработки (см. рис. 22.4, б). Припуск на торцах кривошипных головок последовательно снимается тремя шлифовальными кругами: первым – 0,25 мм, вторым – 0,1 мм, третьим – 0,05 мм; припуск на поршневой головке снимается двумя кругами: первым – 0,25 мм и вторым – 0,1 мм. Для пред­отвращения прижогов скорость кругов не должна превышать 24 м/с, а скорость стола – 4 м/мин. Круги принимают из электрокорунда нормального на бакелитовой связке. Для черновых рабочих ходов применяют крупнозернистые (50) мягкие круги (СМ1), чтобы они могли самозатачиваться, для чистовых рабочих ходов, когда меньше нагрузки и тепловыделение, используют мелко­зернистые (25) и более твердые (С1) износостойкие круги, обеспе­чивающие требуемую точность размеров и Rz = 1,25…0,32 мкм поверхностей шатунов. На станке выполняют активный кон­троль размеров изготовляемых деталей и автоматическую подналадку по результатам измерений. Охлаждение и смазывание СОЖ производятся водной эмульсией НГЛ-205 с добавлением триэтаноламина.

При протягивании базовых площадок на весовых бобышках поршневых головок необходимо обеспечить расстояние А_∆ допуском δ_А∆, который опре-деляет требования к качеству заго­товки А_з^δАз, точности станка с приспособ-лением А_с-п^δАс-п, инстру­менту А_и^δАи и точности их настройки (рис. 22.4, в).

Ч

При протягивании полуотверстий кривошипных головок и боковых по-верхностей, которые будут использованы в качестве технологических баз на последующих операциях изготовления шатунов, необходимо обеспечить параллельность каждой из поверхностей плоскости симметрии шатуна (рис. 22.4, г).

В результате протягивания плоскостей стыка и площадок под болты на кривошипной головке шатуна должна быть обеспечена длина шатуна A_∆i^δA∆i с припуском на последующее шлифование, а также перпендикулярность к торцам головок шатунов плоскостей стыка и площадок под головки болтов γ_∆i^δγ∆i. Допуск δγ∆i.зависит от точности звена γ_Ci-Пi характеризующего отклонение от перпендикулярности направления движения про­тяжки относительно плоскости стола станка, от перекоса γ_зi, связанного о несовпадением торцовых поверхностей головок шатунов и от перекоса γ_пi. плоскости контакта базирующих уст­ройств приспособления относительно его основания (рис. 22.4, д).

Аналогично решается задача и при обработке крышек шату­нов, которые обычно протягивают на вертикально-протяжных станках, нередко по несколько штук одновременно (рис. 22.4, г).

Шлифование плоскостей стыков шатунов и крышек произво­дится на двухшпиндельном вертикально-шлифовальном станке с поворотным столом непрерывного вращения, по периферии ко­торого по ранее отшлифованным торцам устанавливают обрабатываемые заготовки. Направляющей и опорной базами заготовок служат базовые площадки и площадки под головки болтов и гаек.

Обработку отверстия под втулку в поршневых головках ша­тунов в массовом производстве производят на агрегатных стан­ках, а в серийном – на многоцелевых, револьверных и сверлиль­ных станках. Точность рас­стояния А_∆I должна обеспечиваться с учетом того, что базирова­ние производится по торцу весовой бобышки шатуна и режущий инструмент может смещаться и перекашиваться в направляющей втулке кондукторной плиты относительно баз заготовки. Перпендикулярность оси отверстия к торцу ша­туна обеспечивается точно так же, как и для любого другого рычага.

Обработка отверстий под болты обычно не вызывает трудно­стей, поскольку затем они зенкеруются и развертываются совместно с отверстиями сопряженной детали. После обработки отверстий под болты сверлят отверстия для смазывания в шатуне и фрезеруют паз в шатуне под вкладыш. Для дости­жения требуемого положения фрезы при обработке в целях соблюдения требуемой точности расстояния В_∆j паза относительно торца шатуна или крышки в пределах 0,06 ... 0,08 мм целесо­образно использовать наиболее простой и точный вариант ее координирования.

Затем производят снятие фасок в отверстиях шатуна и крышек, соеди-няют эти детали, совместно обрабатывают отверстия под болты. Устанавли-вают болты и навинчивают гайки предварительно проверив положение ша-туна с крышкой относительно осей отверстий под гайки и положение бази-рующих устройств относительно осей отверстий в шатуне.

Далее растачивают или зенкеруют отверстия в кривошипных головках шатунов и производят снятие фасок во всех отверстиях.

Завершающей операцией является хонингование отверстий в криво­шип-ной головке заготовки шатуна. В процессе обра­ботки необходимо не превышать допустимое отклонение от парал­лельности осей отверстий и от перпендикулярности оси криво­шипной головки к ее торцам. Практика показывает, что хонин­говать шатуны целесообразно поштучно.