Процессы обработки заготовок. Часть 2. Составление рациональных техно

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

113

90Чеканка торцов кривошипЧеканочный пресс ной и шатунной головки

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

114

10Шлифование торТорцы головок Плоскошлифоцов головок (попеременно) вальный станок

90 Зенкерование фаСтыковые по- Вертикально-свер- сок в отверстиях верхности лильный станок под болты на ша-

115

140Шлифование торТорцы головок Плоскошлифоцов большой го- (попеременно) вальный станок ловки

180Хонингование отТорцы и вспоХонинговальный верстия в больмогательные станок

116

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

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

120