§ 2. Детали овщего машиностроения

Большинство деталей машиностроения можно выполнить, сварными из отдельных заготовок более простой формы. Пример нительно к индивидуальному производству деталей тяжелых машин такой подход, как правило, оправдывается. Однако для деталей, выпускаемых в условиях серийного, а тем более мас­сового производства, целесообразность изготовления детали!

Рис. 22-15. Бензиновый бак и схема машин для его сварки

составной с помощью сварки не является бесспорной. Эта целе­сообразность существенно зависит от технологичности ее кон­струкции, т. е. от характера расчленения детали, метода полу­чения заготовок, их обработки, удобства выполнения и трудо­емкости сборочно-сварочных операций, возможности механиза­ции процесса изготовления, величины искажений размеров и формы от сварки, необходимости и характера последующей термической и механической обработки и т. п. Так, например, в условиях серийного и массового производства широко приме­няют сварку заготовок, штампованных из листа. Техпологич-

698

иость таких штампосварных деталей достигается относительна _Б[,гсокой точностью размеров и формы штамповок, позволяю­щей исключить предварительную механическую обработку, удобством сборки и сварки тонких листов не только встык, по {'i внахлестку и по отбортовке, а также возможностью получе­ния весьма жестких деталей малого веса. Характерным приме­ром штампосварной детали может служить бензиновый бак автомобиля, свариваемый из двух штампованных половин с перегородками для уменьшения гидравлических ■ ударов (рис. 22-15,а). Вначале к половинкам корпуса точечной свар­кой приваривают штуцеры, шайбы, перегородки. Эта операция иыиолняется на специальной многоточечной машине (рис. 22-15,6), где перегородки 2 н 3 закрепляются на подъем­ном столе 1, а корпус 4 устанавливается сверху. Затем собран­ный бак устанавливают на тележку / другой многоточечной ма­шины (рис. 22-15,0) и подают под электроды 2 для 'прихватки. Роликовая сварка замыкающего герметичного шва по фланцу выполняется при расположении бака на плите /, соединенной шарнирно с корпусом машины (рис. 22-15,г). При вращения сварочных роликов 2 и 3 плита / перемещается в горизонталь­ной плоскости, и ролики обкатывают изделие по фланцу. Рас­стояние до края выдерживается за счет пальца 4, скользящего в пазу плиты /, Положение плиты по высоте регулируется вин­том 5. После сварки шва производится припайка горловин.

Примером штампосварной детали, изготовляемой с примене­нием иных методов сварки, является балка заднего моста лег­кового автомобиля «Москвич» модели 407. Две половины кожу­ха/и 2 ('рис. 22-16, а) штампуются из листа стали 20 толщи­ной 3 мм, кованые фланцы 3 и 4 подвергаются предварительной механической обработке. Половины кожуха устанавливают в приспособление и закрепляют зажимами, как показано на рис. 22-16,6. Эти пневмозажимы 8 установлены на раме 3 (рис, 22-16,8), которая может поворачиваться в подшипниках тележки 12. Медные оправки 5 и 13 вводятся внутрь собранно­го кожуха пкевмоцилннлрами / и 2 и поджимаются снизу к сты­ку пнепмоцилиндрами 7, 9 и // (рис. 22-16,г). Тележка 12 вме­сте с собранной деталью перемещается на место сварки пневмо-цилиндрами 6 и 10 и сверху с помощью коленчатого рычага пневмоцилиндроы опускается коробка, удерживающая флюс (рис. 22-16,е). Сварка выполняется двумя сварочными голов­ками под флюсом. Затем рама 3 с закрепленным изделием по­ворачивается пневматическим устройством 4 (его схема дана на рис. 22-16, (?), и производится сварка двух швов с противо­положной стороны кожуха. После рельефной сварки кольцевого усилителя (рис. 22-16, ж) к концам балки заднего моста на сты­ковой машине приваривают фланцы (рис. 22-17,а). Балка уста­навливается на машину так, что ее выемка совмещается

699

с фиксатором /, конец балки 2 и ф'ланец 3 закрепляются в мед­ных губках пнсвмозажимами 4 и 5 и свариваются методом оп­лавления. Дальнейшей операцией является приварка штампо­ванного колпака (рис. 22-17,6). Изделие располагается на вра­щающемся шпинделе 2 с фиксатором 3. Колпак 4 уетанавлива-

Рис. 22-17, Сварка фланцев и колпака балки заднею моста автомобиля «Москвич» модели 407 '

утся сверху, закрепляется прижимом и сваривается неподвиж­ной автоматической головкой / под флюсом.

Определенные достоинства штампосварных деталей, естест­венно, не исключают эффективное использование заготовок, получаемых другими тех­нологическими метода­ми. В качестве характер­ных машиностроитель­ных детален, подлежа­щих рассмотрению, как н в предыдущем парагра­фе, возьмем станины, ва­лы и колеса.

На рис. 22-18 н 22-19 показан блок цилиндров тепловозного дизеля, вы­полненный из листовых элементов, усиленных

приварными деталями и соединенных между со­бой в жесткую простран­ственную конструкцию. Большое количество элементов, со­ставляющих блок, делает целесообразным предварительное укрупнение их в подузлы. Этим обеспечивается доступность и удобство выполнения отдельных сварных соединении. Однако для сложной пространственной конструкции чере­дование сборочных' и сварочных операций может привести

Рнс. 22-18. Блок дизеля

701

к неблагоприятному суммированию погрешностей и росту откло^ нений размеров и формы детали. В условиях серийного произ| водства это крайне нежелательно, так как требует увеличение

Рис. 22-19. Поперечный разрез блока дизеля

припусков на последующую механическую обработку или про­ведения операции правки. Поэтому укрупнение элементов в под-узлы ограничено приваркой различных деталей (опор коленча-

702

тых валов, фланцев, усиливающих элементов) к плоским листо­вым заготовкам.

Общая сборка выполняется в жестком приспособлении, и в этом.же приспособлении блок цилиндров подвергается свар­ке. Для этой дели используют специальные сборочно-сварочные стенды (рис. 22-20), Вращающаяся часть стенда представляет собой кондуктор, в котором собирают под сварку все подузлы блока. Для точного расположения собираемых элементов и на­дежного их фиксирования нижняя рама кондуктора 5 и верх­няя съемная балка / имеют стойки и фиксаторы для установки вертикальных листов и валы для их расцентровки. Для вывер­ки и установки горизонтальных листов предусмотрены стойки с линейками. Боковые стенки кондуктора 3 и 10 для установки торцовых листов блока оснащены откидными кронштейнами. Базовые места стенда рассчитаны на сборку и сварку по техно­логическим размерам, обеспечивающим в результате усадки при сварке нужные размеры блока. Кантователь выполнен в виде двух колец 2, жестко соединенных платформой 5 и уста­новленных на роликах 4 и 9. Привод вращения от мотора 8 че­рез редуктор 7 и вал 6 с помощью цевочного зацепления осу­ществляется с двух сторон, что предотвращает возможность скручивания платформы 5 и повышает точность сборки.

Б процессе эксплуатации блок дизеля подвергается значи­тельным вибрационным нагрузкам и поэтому требования к ка­честву выполнения швов весьма жесткие. Большинство швов блока угловые; целесообразно выполнять их под флюсом в по­ложении «в лодочку». С помощью кантователя (рис. 22-20) та­кое положение обеспечивается только при выполнении горизон­тальных швов, а сварку вертикальных швов производят в дру­гом приспособлении. Если рассмотренный выше кантователь расположить на платформе, наклоняющейся в другой плоскости на угол в 30° в каждую сторону, то такой манипулятор позво­ляет выполнять в положении «в лодочку» угловые швы обоих направлений,

При изготовлении столь сложных деталей в поточной линии большая продолжительность сборочно-сварочных работ па одном рабочем месте заставляет одновременно использовать несколько одинаковых стендов, работающих параллельно.

Примером иной организации поточного производства слож­ной сварной детали типа станины может служить изготовление коробки бортовых фрикционов трактора Т-130. В этом случае жесткость собранной коробки оказывается достаточной для выполнения сварочных операций без закрепления. Поэтому общая сборка производится, как и в случае изготовления блока, целиком, па одном из трех работающих параллельно сборочных стендах, а сварка расчленена на ряд операций и выполняется на разных рабочих местах линии тележечного конвейера. Схема

703

этой поточной линии приведена в главе XXIV на рис. 24-5. Механизация сварочных операций обеспечивается тем, что изделия на тележках конвейера закрепляются в кантователях, а каждое рабочее место оснащено оборудованием, соответству­ющим выполняемой сварочной операции (рис. 22-21).

При серийном производстве деталей, подобных рассмотрен­ному блоку цилиндров, существенным является вопрос: необхо­дима ли термообработка изделия после сварки. Для прочности конструкции термообработка блока цилиндров не нужна. Одна­ко высокие требования к прямолинейности оси коленчатого вала вызывают опасения, что могут возникнуть искажения в ре­зультате механической обработки детали, имеющей остаточные сварочные напряжения, и накапливания деформаций с течением времени после сварки. Для снятия остаточных напряжений и стабилизации структуры сварных соединений термообработка является полезной. В условиях поточного производства наличие операции термообработки вызывает весьма большие трудности, так как нарушает поток и создает необходимость задела гото­вых деталей из-за продолжительности цикла нагрева, выдержки и последующего охлаждения. Изложенные соображения явля­ются достаточно общими и применимы не только к блоку ци­линдров, но и к станинам станков, и к другим сварным деталям типа станин, к которым предъявляются требования точности и неизменяемости размеров. Для подобных деталей решение вопроса о необходимости термообработки должно приниматься на основе конкретных наблюдений и измерений и сопоставле­ния их результатов с требованиями технических условий.

Для сварных деталей типа валов, осей и роликов характер­ным является наличие кольцевых швов, соединяющих отдель­ные заготовки друг с другом. В зависимости от размеров дета­лей, материала заготовок и конструктивного оформления сварных соединений методы их сварки могут быть различны. Так, на рис. 22-22 показан карданный вал автомобиля, свари­ваемый из трех частей электродуговой сваркой. Шлицованный конец 1 и вилка кардана 3 выполняются горячей штамповкой из стали 40 и 40Х, труба 2 — из стали 35 и 45. Карданные валы диаметром более 40 мм сваривают под флюсом, диаметром 40 мм и менее — в среде С0₂.

Сборка осуществляется по посадочным поверхностям меха­нически обработанных заготовок, а для их сварки используют специальные установки. Из-за малой протяженности кольцевых швов производительность таких установок существенно зависит от затрат времени на вспомогательные и установочные опера­ции. С целью их сокращения стараются совмещать операции во времени, выполняя однотипные кольцевые швы несколькими сварочными головками одновременно, и стремятся автоматизи­ровать весь цикл работы. Для подачи изделия под сварочные

45 823

705

головки используют четырехпозиционное приспособление, схема­тически показанное на рис. 22-23. Собранные карданные валы / устанавливают в приспособление на позицию Л. При повороте барабана 2 на угол 90° изделие поступает под сварочные голов­ки 4 на позицию Б. При этом одновременно включают привод вращения детали с помощью муфты 3 и питание сварочных головок. После завершения сварки обоих швов барабан снова

Рис, 22-22. Карданный вал автомобиля

поворачивается па 90°, подавая под сварку следующий вал. Весь цикл автоматизирован за исключением установки и съема деталей.

Рис. 22-23. Схема четырехпознциошюго приспособления

Другим примером сварной детали с кольцевым швом являет­ся опорный ролик трактора (рис, 22-24). Сварочный станок располагают в линии механической обработки литых или горя-чештампопанных заготовок. Предварительно обработанные половинки роликов подают в загрузочное устройство, представ­ляющее собой гравитационный транспортер с отсекателями для штучной выдачи заготовок. Наличие в заготовках обработанной поверхности отверстия позволяет механизировать не только сварочную, но и сборочную операцию и обходиться без поста­новки прихваток. Половинки роликов одеваются на оправку и прижимают друг к другу так, что стык оказывается в плоско­сти расположения сварочной головки. Вращение оправки обес­печивает сварку кольцевого шва, освобождение ролика от

707

закрепления и съем с оправки — выдачу сваренного изделия. Полная автоматизация этих операций достигается при исполь­зовании автомата роторного типа, описанного ниже, в гла­ве XXIV.

Выбор метода выполнения кольцевого шва деталей типа валов и осей часто диктуется их конструктивным оформлением. Так, наличие в надставке полуоси трактора МТЗ-7 (рис. 22-25) внутренних шлиц заставляет расчленять деталь па две части с целью получения этих шлиц протяжкой. Однако сварка такой составной детали на стыковой машине затрудняется опасностью повреждения шлиц сварочным гратом, а использование дуговой сварки — возможностью искажений прямолинейности оси от

Пробелами ФЧм*

направление движения

А' А

20-2Ь

Рис. 22-24. Сварной ролик трак­тора С-80

Щ Snudutt Ш шлиц

Рис. 22-25, Надставка полуоси трактора МТЗ-7

сварочных деформаций. Поэтому при изготовлении таких осей используют сварку трением на специальной машине.

Зубчатые колеса, шкивы, барабаны и другие детали подоб­ного типа изготовляют с помощью дуговой сварки. Примени­тельно к зубчатым колесам расчленение детали на части и вы­бор метода их соединения определяются как различием требо­ваний к свойствам металла обода, центра и ступицы, так и соображениями облегчения точной обработки зубьев. Так, например, блоки шестерен авиационных двигателей расчленяют из-за необходимости обеспечить доступность зубьев для шли­фовки. При последующем объединении шестерен в блок иска­жения точно обработанных поверхностей должны быть мини­мальны. Поэтому дуговая сварка для этой цели оказывается малопригодной. Перспективной является электроннолучевая сварка, позволяющая получать швы с глубоким и узким про-плавлением при минимальных остаточных деформациях. При-

708

мер таких шестерен, соединенных электроннолучевой сваркой показан на рис. 22-26. Такое решение можно также использо* уать и для присоединения шестерни к валу.

Рис. 22-26. Шестерни, соединенные электроннолуче­вой сваркой

^а) саз

Рис. 22-27. Колесо грузового автомобиля:

а) чертеж колеса; б) операции изготовления обода колеса

В колесах из штампованных или гнутых тонкостенных эль-ментов наряду с дуговой сваркой эффективно используют кон­тактную сварку. Примером могут служить автомобильные

46 из 709

колеса, производство которых с использованием как дуговой, так и контактной сварки осуществляется в условиях массового производства.

Колесо грузового автомобиля (рис. 22-27, а) состоит из дис­ка/и обода 2. В поточной линии изготовления обода заготов­ка, поступающая из заготовительного цеха в виде полосы спе­циального профиля, проходит ряд операций: вальцовку /, вы­правку //, спрямление концов для облегчения их зажима при сварке III, обрезку кромок с целью обеспечения их параллель­ности IV, сведение концов V, сварку встык методом оплавле­ния VI, снятие грата VII, скругление обода VIII, обдирку грата наждачным кругом и калибровку IX (рис. 22-27,6). Диск коле­са штампуется из листа и имеет по отбортованному краю мень­шую толщину за счет специальной операции раскатки. Диск за­прессовывается в обод на прессе и сваривается под флюсом непрерывным угловым швом в автоматической линии, описан­ной ниже, в главе XXIV.

Ободы и диски колес легковых автомобилей имеют меньшую толщину и свариваются точками на специальных многоэлект­родных машинах типа ТМК-6-300. Обод с запрессованным в не­го диском укладывается на приемное устройство машины, и все операции осуществляются автоматически. Шесть сварочных клещей машины с помощью подъемноповоротного стола ставят на каждом изделии 12 точек за два приема. Производитель­ность машины ТМК-6-300 составляет 120—200 колес в час в за­висимости от толщины свариваемых элементов.