книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

поковки целесообразно производить обжатие за несколько ходов пресса, путем поворачивания калибруемого стержня вокруг своей

оси.

Поковки, предназначаемые для объемной калибровки, после

штамповки . должны иметь уменьшенные размеры в плоскости разъема нГгампов и соответственно увеличенные размеры по тол­ щине (высоте). При этом необходимо предусматривать незначи­ тельное увеличение объема штампованной поковки по сравнению с калиброванной, имея в виду образование небольшого заусенца, необходимого для лучшего заполнения формы ручья. Значитель­ ных расхождений в объемах штампованных и калиброванных поковок допускать нельзя, так как будет трудно получить требуе­ мую размерную точность, и после обрезки заусенца потребуется повторная калибровка. Объемная калибровка требует, чтобы по­ ковки после штамповки имели точно выдерживаемые пределы

допусков. Так, например, перекос свыше 0,5 мм в отштампованной поковке приведет при объемной калибровке к неправильному рас­ пределению металла по сечениям поковки и, таким образом, не

обеспечит хорошего заполнения полости ручья калибровочного

штампа.

КАЛИБРОВКА ОТВЕРСТИИ

Существует несколько способов бесстружечной доводки отвер­ стий методом пластической деформации: калибровка пуансоном (дорном), раскатывание роликом, калибровка шариком. Во всех случаях (за исключением применения специального штампа) вы­ глаживание стенок отверстия и получение требуемой размерной точности сопровождается незначительной деформацией обрабаты­ ваемого изделия.

Калибровка пуансоном. При штамповке поковок, имеющих в го­ товом виде сквозные отверстия (например, шатунов, шестерен, ко­ лец, муфт и др.), можно последние получать с достаточной сте­ пенью точности штамповкой с последующей прошивкой и калиб­ ровкой. При штамповке таких поковок пуансоном намечаются углубления с донышками, равными по толщине двойной толщине заусенца. Эти донышки (перемычки) удаляются прошивкой при обрезке заусенца, для чего применяют прошивные штампы, уста­

навливаемые обычно под боковыми ползунами обрезных прессов.

На фиг. 211 дан эскиз поковки шатуна с переходами при прошив­ ке и калибровке отверстия в головках. Штамповка углублений для отверстий перед механической обработкой дает некоторую экономию металла, а главное улучшает заполнение полости ручья штампа. После обычной штамповки (фиг. 211, а) шатун проходит сверление и разрезку большой головки по линии х—х. При точной штамповке (фиг. 211,6) уже не ограничиваются одной прошивкой

391

стия вновь подогревается до температуры 800° (иногда со штам­

повочного нагрева) и подается на пресс в точно изготовленный окончательный штамп и крепко сжимается под давлением силы Рг.

Затем калибрующие пуансоны 1 и 2 прогоняются через отверстия

Фиг. 211. Штамповка шатуна с прошивкой и калибровкой отверстий в головках.

из болванки, отлитой в кокиль, из антифрикционного сплава альку-

392

син Д (алюминиево-медисто-кремниевый сплав). Отверстие в дета­ ли имеет 2-й класс точности и 3-ю группу чистоты поверхно­

сти.

Из-за большого брака деталей по неудовлетворительной чистоте

поверхности и получаемой точности отверстия применяемые заво­ дом способы механической обработки (сверление, зенкерование и развертывание с предварительной термической обработкой) были заменены калибровкой отверстия путем продавливания гладкого

двухкратного развертывания и термической обработки, кроме того резко улучшена микрогеометрия поверхности отверстий и полно­ стью устранен брак.

Для получения точных отверстий малого диаметра калибровка производится прошивочными пуансонами (однокольцевыми) по схеме, показанной на фиг. 213. Пуансон имеет бочкообразный про­ филь с рабочей частью в виде плоской или сферической ленточки небольшой ширины, с заборным и обратными конусами. Наиболее целесообразным является применение пуансонов с плоской цилин­ дрической ленточкой, обеспечивающей точное положение оси от­

верстия при калибровании. По данным Ю. Г. Шнейдера [45] угол заборного конуса следует принимать от 3 до 5°, угол обратного ко­ нуса—от 4 до 6°, а ширину ленточки b—в пределах от 0,5 до 1,2 мм

393

в зависимости от диаметра калибруемого отверстия. При выборе ширины цилиндрической ленточки b можно пользоваться эмпири­ ческой формулой

Ь= — — </ + 0,3,

13

где d.— диаметр пуансона по цилиндрической ленточке в мм.

В тех случаях, когда металл калибруемого отверстия мягкий и вязкий, во избежание налипания его на ленточку пуансона следует величину заборного конуса увеличивать до 6—8° и несколько уменьшать ширину ленточки против указанной выше. Для получе­ ния особо точных размеров отверстий калибровка их должна про­ изводиться несколькими пуансонами с последовательно возрастаю­ щими размерами их рабочих диаметров. Число проглаживающих пуансонов определяется величиной припуска на калибровку. Вели­

чина припуска зависит от диаметра и длины отверстия, а также исходной чистоты поверхности отверстия. На обработку калибров­

кой отверстий диаметром от 5 до 30 мм, глубиной от 5 до 40 мм (3-го и 2-го классов точности) припуск принимается от 0,05 до 0,20 мм. Отверстия под калибровку могут быть получены как про­ шивкой в штампах, так и механической обработкой (сверлением,

развертыванием, растачиванием). Для обработки точных отверстий малого размера целесообразно применение калибровочных пуансо­ нов с шаровой головкой, имеющей чистоту поверхности WVV 12.

При калибровке малых отверстий размерная точность их может быть получена по 2-му и 1-му классам точности. Точность калибру­

емых отверстий в диаметральном сечении характеризуется откло­ нениями в 2—4 мк.

В табл. 75 приведена нормаль одного научно-исследовательско­ го института [45] конструктивного оформления калибрующих пуан­ сонов для отверстий диаметром от 5 до 20 мм для получения 2-го и 3-го классов точности отверстий путем последовательной прошив­

ансоном. Указанные в табл. 75 калибровочные пуансоны рекомен­ дуется изготовлять из стали марок Х12М, Х12АФ или ХВ5 с закал­

0,005 мм. Для калибровки относительно больших отверстий кали­ бровочные пуансоны (дорны) могут быть составными со съемной рабочей частью в виде бочкообразной втулки. Так, для получения калиброванного отверстия размером 45 +°’^ мм во втулке на­

ружным диаметром 65 мм и длиной 175 мм из стали 20Г для зве­ на трактора С-80 [27] применяется калибровочный пуансон кон­ струкции, показанной на фиг. 214. Отверстие в заготовке предва­ рительно обрабатывается зенкером до диаметра 44,5Л5 + 0,34 мм,

394

Таблица 75

Размеры пуансонов для калибровки отверстий диаметром от 5 до 20 мм ([45]

а затем окончательно калибруется (выглаживается) на протяжном

станке или на фрикционном, или гидравлическом прессах в при­ способлении, показанном на фиг. 215. В результате калибрования

чистота поверхности отверстия втулки получается VV6, против V 3, получающейся после зенкерования. Выглаживание стенок отверстия сопровождается незначительным (на 0,15 мм) увеличением наруж­ ного диаметра втулки. Сферическая поверхность калибрующей

395

втулки должна быть хромированной и тщательно отполированной с чистотой поверхности VWV Ю. При калибровке в качестве эмульсии применяется 10%-ный графитомасляный раствор, который предотвращает налипание металла на калибрующую втулку.

Пользуясь методом проглаживания стенок отверстий, можно до­ стигать относительно точной регулировки размеров наружных диа­ метров стенок. Таким методом в настоящее время пользуются при восстановлении точных размеров изношенных частей чашек диффе­ ренциала автомобиля ГАЗ-51, ступиц передних колес автомобиля

чугуна) шейки под воздействием роликоподшипников изнашивают­ ся на 0,06—0,07 мм по диаметру d2 (фиг. 216, а). Восстановление размеров в изношенной шейке возможно осуществить калибровоч­ ным пуансоном в холодном состоянии на прессе, со скоростью ра­ бочего хода 0,15 м)мин. С этой целью изготовляются несколько пу­ ансонов (см. фиг. 216, б), незначительно отличающихся (на 0,1 мм) друг от друга по диаметру d. Пуансоны делаются из стали марки

В результате калибровки удается увеличить (восстановить) наруж­ ный диаметр шейки dY на 0,5—1,0 мм за 1 проход пуансона. В про­ цессе раздачи шейки несколько увеличивается внутренний диаметр d2 выточки, в которую входит ступица колеса полуоси. Эксперимен­ тально установлено, что, например, при раздаче d\ шейки на 0,5—

396

1,0 мм d2 выточки увеличивается на 0,01—0,02 мм, что не оказывает существенного влияния на посадку зубчатого колеса.

При исследовании остаточных напряжений в шейках установле­ но, что на внутренней поверхности возникают сжимающие напря­

жения, достигающие 15 кТ[мм2, а на наружной поверхности-—рас­

тягивающие напряжения, достигающие 12,2 кГ/мм2. Численное пре­ восходство сжимающих напряжений перед растягивающими в конеч­ ном счете обеспечивает повышение усталостной прочности детали. Опыт применения на Киевском авторемонтном заводе рассмотрен­ ного способа калибровки наружных цилиндрических поверхностей позволяет наметить следующую последовательность технологичес­

кого процесса восстановления чашек дифференциала автомобилей ЗИЛ-150 и ГАЗ-51: раздача шейки чашки пуансоном на прессе; исправление фаски и шлифование шейки на заданный диаметр.

Фиг. 216. Чашка дифференциала автомобиля ГАЗ-51 а и пуансон б для калибровки раздачей изношенной шейки по диаметру dr.

Калибрование наружных цилиндрических поверхностей можно производить обжатием путем проталкивания калибруемой детали через матрицу. Такой метод, например, применяется для восстанов­ ления изношенных (разбухших) направляющих втулок клапана двигателя автомобиля ЗИС-120. Втулка изготовляется из серого чугуна марки СЧ 15-32 и имеет структуру мелкопластинчатого пер­ лита с равномерно распределенным графитом. Большинство втулок в результате износа имеет размеры, увеличенные на 0,06—0,08 мм.

Обжатие производится проталкиванием изношенной втулки через матрицу. Матрица имеет размеры в мм: диаметр наружный 65; высоту 30; диаметр рабочего контура 16,9; ширину ленточки рабо­ чей части матрицы 6; угол входного конуса 11°; диаметр выходного конуса 22,5; чистоту рабочего контура матрицы VWV 10; чи­ стоту обработки выходного контура VVV 9.

Калибровка производится со смазкой матрицы сульфофрезолом марки В. Важнейшим требованием к калибровке отверстий втулок является установление правильной зависимости между натягом и остаточной деформацией внутренних цилиндрических поверхностей.

397

Для калибровки втулочного отверстия (материал СЧ 15-32) ука­ занная зависимость характеризуется следующими данными:

Установлено, что применяемый в практике натяг равный 0,15 мм для втулки с наружным диаметром 17,05 мм (т. е. применение ра­ бочего контура матрицы диаметром 17,05 — 0,15 = 16,9 мм) обеспе­ чивает уменьшение диаметра отверстия втулки на 0,1—0,12 мм,

что необходимо для получения годных отверстий при последующем развертывании втулок, впрессованных в блок. В случае повышенно­

лым, но и фасонным пуансоном, в случае обработки фасонных от­ верстий.

Калибровка шариком. Сущность калибровки отверстий шарика­

ми состоит в том, что через калибруемое отверстие проталкиваются шарики несколько большего размера, чем диаметр отверстия. Про­ цесс калибровки производится шариками стандартных размеров на

приводных или ручных прессах. Для получения отверстия более вы­ сокой размерной точности через отверстие последовательно про­ талкиваются закаленные шарики возрастающих диаметров, при этом диаметр последнего (с наибольшим диаметром) шарика является калибрующим. Такой способ калибровки весьма прост, а высокая стойкость инструмента (шариков) делает его относительно деше­

вым. При использовании этого метода рекомендуется диаметр пос­ леднего (калибрующего) шарика брать несколько большего' диа­ метра, чем диаметр готового отверстия, так как при калибровке не­ избежно возникают упругие деформации как в стенках отверстия, так и в шариках. Возможен вариант калибровки отверстий шари­ ками методом протяжки шариковой протяжкой, представляющей собой серию возрастающих по диаметру шариков, надетых на гиб­ кую оправку (трос). Получение отверстий в шариках (для надева­ ния на трос) производится электроискровым способом в закален­ ных шариках.

Калибрование отверстий шариками применимо к изделиям не только из цветных сплавов (как обычно имеет место в практике), но

и из мягких сталей. На одном из заводов транспортного машино­ строения [20] производится калибрование шариком отверстия во

втулке с внутренним диаметром 15А3+0>07 , наружным диаметром

20 мм, высотой 50 мм из стали марки 15. Калибрование проводит­ ся на фрикционном прессе. Для калибровки берется шарик диамет­ ром 15,081 мм. Подлежащая калибровке втулка укладывается в центрирующую выточку основания приспособления. Шарик кладет­

398

ся сверху калибруемого отверстия и включается пресс. Плоский или с полусферической выточкой в торце пуансон, закрепленный в ползуне пресса, проталкивает шарик через отверстие втулки. Глу­ бина проталкивания фиксируется фланцем пуансона: дойдя до тор­

ца упора фланец останавливает дальнейшее опускание пуан­ сона. Получаемая размерная точность диаметров отверстий харак­ теризуется колебаниями, не превышающими 0,04 мм, что значи­

тельно превосходит по точности исходные размеры отверстий.

Калибровка роликами. Сущ­

ность калибрования отверстий ро­ ликами заключается в раскаты­ вании отверстий путем придания изделию вращательного, а роли­ ковой раскатке поступательного движения. Если в результате ро­

ликовой раскатки размерная точ­

ность отверстий почти не увели­

чивается, то чистота поверхно­ сти заметно улучшается за счет сглаживания микрогребешков предварительно обработанной

ной поверхности. По данным

В. М. Кован высота микрогребешков после роликовой раскаточной калибровки достигает, в зависимости от предварительной обра­

ботки.

растачиванием.................... 4—10 мк развертыванием...................• 1,6—4 шлифованием........................1,0—1,6 »

Решающее значение для раскаточного калибрования роликами имеет выбор конструкции раскаток. Калибровочные роликовые рас­

катки бывают однороликовые и многороликовые. Однороликовая раскатка состоит из ролика (часто из стали марки У10А), двух ра­ диально-упорных подшипников и оправки. На фиг. 217 показана многороликовая калибровочная раскатка для обработки точных от­ верстий. На втулку 2, плотно сидящую на оправке 1, надеты две обоймы 4 со сферическими гнездами на внутренних торцовых по­ верхностях. В гнезда обойм вставлены стальные ролики 3 твердо­

стью 7?с= 56 н- 60. С помощью гайки и контргайки 5 обоймы удер­

живаются в требуемом положении. Существуют также калибровоч­ ные раскатки, у которых оправка с роликами вращается вокруг

своей оси и перемещается вдоль оси при неподвижном положении обрабатываемой втулки. Существуют также калибровочные раскат­ ки для обработки глухих отверстий.

При предшествующей калибровочной раскатке предусматри­ вается припуск на раскатывание, который обычно равен 0,02—

399

0,03 мм. Режим калибровочной раскатки характеризуется подачей от 8 до 75 мм/мин и окружной скоростью от 18,5 до 153 м!мин. При раскатке роликами рекомендуется обильная смазка стальных изде­ лий и изделий из цветных сплавов машинным маслом или сульфо-

фрезолом, а для чугунных — керосином.

КАЛИБРОВОЧНАЯ ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩАЮЩИМСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Существует несколько способов калибровочной отделки цилинд­ рических и плоских поверхностей вращающимся инструментом.

Рассмотрим некоторые из них.

Калибровочная накатка роликами. Накатывание производится одним, двумя или тремя роликами. Накатка осуществляется обыч­

определяющим все показатели процесса калибровочного накатыва­ ния, является давление ролика. По данным исследования МЁТУ при накатывании образцов из сталей марки 55, 65 и А12 однороли­ ковой накаткой чистота поверхности обрабатываемых образцов повышалась с увеличением давления при ведении процесса накаты­ вания в несколько переходов. При этом достигалась чистота, ква­ лифицируемая по 10-му классу.

Для калибровочного накатывания применяются ролики, имею­

щие один из следующих рабочих профилей:

а) с цилиндрическим рабочим пояском шириной, зависящей ют жесткости калибруемого материала и величины прилагаемого дав­ ления; б) со сферическим контуром (рабочей части большого ра­ диуса; в) с уменьшенным радиусом рабочего контура ролика.

Вопрос о выборе оптимальной геометрии калибрующих роликов

еще мало исследован. Материалом для изготовления роликов яв­ ляется высокомарганцовистая сталь ЭИ 256. (Процесс изготовления

400