Лекция № 8, 9, 10 – 6 часов

Тема 8: Технология изготовления корпусных деталей

План лекции:

• служебное назначение и конструкция корпусных деталей;

• технические условия на изготовление корпусов;

• материалы и способы получения заготовок корпусов;

• базирование корпусов;

• обработка корпусных деталей;

• примеры маршрута изготовления корпусов;

• контроль корпусных деталей.

Служебное назначение и конструкция корпусов

Корпусные детали являются базовыми элементами, на которых монтируются отдельные сборочные единицы и детали. В сборочных единицах корпуса, как правило, координируют относительное положение деталей, входящих в них.

К корпусным деталям относятся коробки скоростей и подач металлорежущих станков, блоки цилиндров двигателей и компрессоров, корпуса редукторов и насосов и т.д.

Их можно подразделить на классы:

1. Коробчатого типа (задние бабки, коробки скоростей, подачи)

2. Сложной пространственной формы (корпуса насосов)

3. Осуществляющие возвратно-поступательное движение или вращательное (каретки, ползуны, планшайбы)

4. Типа кронштейнов, стоек.

5. Типа плит, крышек, кожухов, поддонов.

Они могут быть разъемными.

В корпусах имеются основные поверхности, называемые базовыми, которыми определяется их положение в изделии, и вспомогательные поверхности под крышки, фланцы и т.д.

На основные поверхности задаются жесткие требования на параллельность, перпендикулярность и т.д.

Корпусные детали имеют отверстия, которые можно разделить на точные (основные), поверхности которых служат опорами для валов, шпинделей и др., и вспомогательно-крепежные, смазочные.

Основные поверхности – плоскости, т.к. они с их помощью присоединяются к станинам и др. корпусам.

Кроме основных поверхностей корпуса имеют вспомогательные поверхности, к которым относятся – поверхности под крышки, фланцы, опоры для валов и др.

Отверстия

Основные (точные)

(опоры валов и подшипников)

Вспомогательные

(крепежные для болтов и смазочные для масленок)

Технические условия на изготовление корпусов

Основными техническими условиями на корпусные детали являются:

1. Основные отверстия под подшипники по Н7, шероховатость – R_a = 0,4 – 1,6 мкм; Н6, шероховатость – R_a = 0,4 – 0,2 мкм; бывает и Н5 – R_a = 0,2 – 0,05 мкм;

2. Погрешность формы основных отверстий – 0,5 ... 0,7 от допуска, R_a = 0,05 ... 2,0 мкм

3. Допуск соосности отв. составляет ½ допуска на min Ø отверстия

4. Допуск конусообразности, овальности 0,3 … 0,5 от допуска того же Ø.

5. Отклонение от прямолинейности и параллельности основных поверхностей 0,05 ... 0,1 мм на всю их длину, шероховатость этих поверхностей Ra = 0,6 ... 5 мкм;

6. Сопрягаемые поверхности могут отклоняться от прямолинейности 0,05 – 0,2 мкм R_a = 0,8 – 1,6 мкм

7. Допуск  опорных торцовых поверхностей к осям 0,01 ... 0,05 мм радиуса торца R_a = 0,8 – 0,4 мкм

8. Допуски на межосевые расстояния отверстий под валы 0,02 ... 0,1 мм;

Кроме того к конструкции корпуса предъявляются следующие требования:

1. Точность

2. Прочность

3. Жесткость

4. Износостойкость

5. Min деформирования при переменной температуре t⁰

6. Герметичность

7. Удобство монтажа и демонтажа.

От точности изготовления корпуса зависит общая точность изделия!

Материал корпусов и способы получения заготовок

1. Большинство корпусных деталей изготавливают литьем из серого чугуна СЧ15, СЧ18, СЧ20; СЧ 21, СЧ 24 (корпуса м/режущих станков, не работающие на износ, стационарных редукторов, центробежных насосов)

2. Иногда из ковкого чугуна и сплавов цветных (особенно в последнее время) (если деталь работает в условиях вибрации, скручивания и изгибающих моментов, ударных нагрузок) и литейной стали 15 Л.

3. ЗХ13, ЗХ18 Н1ОТ (если в агрессивных средах, эти материалы обладают повышенным сопротивлением коррозии)

4. Малоуглеродистые стали обыкновенного качества – Ст3, Ст4 – для сварных заготовок.

Для правильного выбора способа получения заготовки нужно рассматривать комплексно процесс получения заготовки и процесс дальнейшей ее механической обработки, совокупная стоимость которых должна быть минимальной.

Выбор способа получения заготовок зависит от:

1. Требуемой точности

2. Серийности

3. Себестоимости изготовления корпуса

4. Формы и размеров корпусной детали.

1. Ручная формовка в землю – в м/серийном и единичном производстве для крупных заготовок.

2. Машинная формовка по металлическим и пластмассовым моделям – для средних и мелких деталей в серийном и массовом производстве.

3. Литье в кокиль из цветных металлов в к/сер и массовом производстве.

4. Литье под давлением из алюминиевых сплавов сложной формы с отверстиями различных размеров, внутренними и наружными резьбами.

5. Сварные заготовки в единичном и м/серийном производстве.

Базирование корпусов

Применяют в процессе обработки корпусов 2 способа базирования:

1. По трем плоскостям, образующим координатный угол (вначале устанавливают по необработанным плоскостям, их используют в качестве баз)

2. По плоскости и 2 отверстиям, обработанных с точностью Н7 с посадкой на 2 установочных пальца.

Обработка корпусных деталей

Так как основными рабочими поверхностями корпусных деталей являются их плоскости, основные и крепежные отверстия, то рассмотрим технологические методы их обработки.

Обработку плоских поверхностей можно производить: строганием, фрезерованием, точением, протягиванием, шлифованием, шабрением, полированием, накатыванием.

Строгание применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при обработке крупных, тяжелых деталей большой длины и малой ширины. Строгание производится на продольно-строгальных и поперечно-строгальных станках.

При строгании на продольно-строгальных станках стол, с закрепленной на нем заготовкой, совершает возвратно-поступательное движение. Поперечное перемещение осуществляется прерывисто резцовым суппортом.

Продольно-строгальные станки изготавливаются одностоечными и двухстоечными, с одним, двумя и четырьмя суппортами.

На поперечно-строгальных станках возвратно-поступательное движение имеет резец.

Заготовка, закрепляемая на столе станка, получает поперечную прерывистую подачу.

Строгание может быть черновое, чистовое и тонкое. При черновом строгании обеспечивается точность 11 – 12 квалитет, шероховатость R_z = 20 – 80 мкм; при чистовом – 9 – 10 квалитет точности и Ra = 1,0 ... 5,0 мкм; тонком -7 – 9 квалитет точности и Ra = 0,3 ... 1,0 мкм.

Для чистового и особенно тонкого строгания в последнее время все более широкое применение находят широкие резцы.

Недостатком процесса строгания является низкая производительность, достоинством – простота оборудования, технологической оснастки.

Фрезерование может производиться на консольно-фрезерных станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах, продольно-фрезерных (1 – 8 шпинделей), карусельно-фрезерных (1 – 3 шпинделя) и барабанно-фрезерных (4 шпинделя) станках.

Для обработки плоскостей небольших деталей в единичном и серийном производстве используют консольно-фрезерные станки.

При этом для повышения производительности труда в серийном производстве применяют станки с поворотными столами и двухпозиционные поворотные приспособления.

В мелкосерийном – крупносерийном производствах обработку плоскостей поверхностей корпусных деталей производят на станках с ЧПУ. Для обработки плоскостей средних и крупных деталей в мелкосерийном и крупносерийном производствах применяют продольно-фрезерные станки с групповой обработкой деталей одновременно несколькими фрезами. При этом используются различные схемы установки деталей (рисунок 1).

При этом одновременно можно обрабатывать разные детали.

В крупносерийном и массовом производстве получил применение высокопроизводительный способ обработки – непрерывное фрезерование. Оно выполняется на карусельно-фрезерных и барабанно-фрезерных станках.

Карусельно-фрезерные станки применяют для обработки сравнительно небольших плоскостей корпусных деталей (до 600 мм) (рисунок 2).

Барабанно-фрезерные станки служат для обработки параллельных плоскостей детали одновременно с двух сторон (рисунок 3).

Фрезерование позволяет обеспечить 9 – 11 квалитет точности и R_a = 1,0 ... 5,0 мкм.

Для повышения плоскостности обрабатываемой поверхности используют высокоскоростное бреющее фрезерование торцовыми головками и одним резцом.

Рисунок 1 – Групповая обработка корпусных заготовок на продольно-фрезерном станке:

а – установка заготовок в один ряд;

б – установка заготовок в два ряда;

в – установка с перекладыванием заготовок

Рисунок 2 – Обработка плоских поверхностей корпусных заготовок на карусельно-фрезерном станке: 1 – заготовки; 2 – фрезы; 3 – карусельный стол станка; 4 – станочник

Рисунок 3 – Фрезерование на барабанно-фрезерном станке: 1 – заготовки; 2 – черновые фрезы; 3 – чистовые фрезы; 4 – барабан; 5 – станочник

На заводах тяжелого машиностроения экономически целесообразно применять точение плоскостей корпусных деталей на токарно-карусельных и карусельно-расточных станках вследствие удобства их установки на планшайбу.

Особенно экономически выгодны эти станки при обработке корпусных деталей, имеющих внутренние и наружные цилиндрические поверхности и перпендикулярные им торцы (секции корпусов паровых турбин, корпусы электродвигателей и генераторов, планшайбы станков, корпусы центробежных насосов и цилиндрических редукторов). Торцовое точение плоскостей позволяет получить 8-9 квалитеты точности и R_a = 0,5 мкм.

Протягивание плоскостей. В массовом производстве для повышения качества плоских наружных поверхностей может применяться протягивание плоскими протяжками. Оно позволяет обеспечить 7 – 8 квалитеты точности и Ra – 0,5 мкм.

Окончательную обработку плоскостей чугунных корпусных деталей в серийном, крупносерийном и массовом производстве часто производят на плоскошлифовальных станках с прямоугольным или круглым столом шлифованием периферией круга, торцом чашечного круга и торцом сборного сегментного круга.

Шлифование торцом круга более производительно, чем шлифование периферией, так как в процессе работы торцом круга большая площадь круга находится в соприкосновении с обрабатываемой поверхностью.

Для повышения эффективности процесса шлифования и предотвращения прижогов используют различные более современные системы подачи СОЖ, такие как обильное охлаждение и охлаждение через поры круга, а также прерывистые и тарельчатые подпружиненные шлифовальные круги.

Шлифование позволяет получить:

а) черновое – 8 – 9 квалитеты точности, R_a = 1,5 мкм;

б) чистовое – 7 – 8 квалитеты точности, R_a = 0,4 мкм;

в) тонкое – 5 – 6 квалитеты точности, R_a = 0,1 мкм.

Шабрение плоских поверхностей выполняется с помощью шабера вручную или механическим способом от себя или на себя. Обычно механическое шабрение позволяет получить 12 – 20 пятен на площади 25 × 25 мм, ручное – 25 – 30 пятен. Шабрение, как правило, применяется для повышения плоскостности прилегающих поверхностей и для окончательной обработки плоскостей корпусов в единичном и мелкосерийном производствах.

Для чернового предварительного шабрения используются пневматические шаберы.

Шабрение от себя позволяет получить R_a = 0,6 мкм, на себя – 0,08 мкм.

Полирование плоских поверхностей может производиться кругами и лентами, как на специальных полировальных станках, так и обычных фрезерных, строгальных и шлифовальных станках с использованием специальных устройств, аналогичных, как и для цилиндрических поверхностей.

Полирование позволяет получить 5 – 6 квалитеты точности и шероховатость R_a = 0,05 мкм. При необходимости можно получить t₁₀ = 50 % при R_a = 0,3 ... 1 мкм.

Отделочно-упрочняющая обработка ППД плоских поверхностей деталей может осуществляться роликами, шариковыми головками, виброупрочнением центробежного типа, вибронакатыванием.

Процесс осуществляется на строгальных, фрезерных, плоскошлифовальных и специальных накатных станках.

ОУО ППД плоских поверхностей точность не повышает, исходные высотные параметры шероховатости уменьшаются в 3 – 5 раз, повышается относительная длина опорной линии профиля шероховатости до t₁₀ = 60 %, упрочняется поверхностный слой.

Обработка основных отверстий представляет собой наиболее ответственную и трудоемкую часть технологического процесса изготовления корпусных деталей. Обработка отверстий делится на черновую, чистовую и отделочную.

При черновой обработке необходимо удалить основную часть припуска, обеспечив точность относительного положения осей отверстий при наименьшей стоимости опера­ции.

Чистовая обработка должна обеспечить точность размеров, геометрических размеров и окончательную точность относительного положения обрабатываемых отверстий.

Отделочную обработку применяют в случае надобности для повышения точности и уменьшения шероховатости обрабатываемых отверстий.

Основные отверстия в корпусных деталях в условиях единичного и мелкосерийного производства обрабатывают на вертикально- и радиально-сверлильных станках, токарно-карусельных станках, координатно-расточных станках. В условиях мелкосерийного и серийного производства обработка основных отверстий производится на вертикально- и радиально-сверлильных станках с ЧПУ и горизонтально-расточных станках с ЧПУ, или сверлильно-фрезерно-расточных и координатно-расточных станках.

В крупносерийном и массовом производстве растачивание корпусных деталей производят обычно на агрегатных станках или автоматических линиях. Причем в единичном производстве обработку отверстий ведут по разметке, в мелкосерийном – с помощью накладных шаблонов, в серийном, массовом – с помощью специальных приспособлений и станков.

Отделочная обработка основных отверстий производится тонким растачиванием, планетарным шлифованием, хонингованием или раскатыванием.

Обработка крепежных отверстий в единичном и мелкосерийном производстве осуществляется на радиально-сверлильных станках по разметке или при помощи накладных кондукторов.

В мелкосерийном и крупносерийном производствах – на станке с ЧПУ или с использованием специальных поворотных приспособлений.

В крупносерийном и массовом производстве – на агрегатных станках. В массовом производстве – на автоматических линиях.

Для повышения производительности труда применяют быстросменные патроны и многошпиндельные головки.

Резьбу в крепежных отверстиях нарезают метчиками, накатывают раскатниками и комбинированным метчиком-раскатником.

При нарезании резьбы в термически обработанных корпусах из сталей применяются твердосплавные метчики.

Для нарезания внутренней резьбы на револьверных станках и автоматах применяют резьбонарезные самораскрывающиеся метчики. По окончании процесса нарезания резьбы режущие перья метчика автоматически сдвигаются.