книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

Рис. 12.42. Окончание

401

Следующая операция (оп. 2) производится на двух автоматических линиях с жесткой связью (по шесть стан- ков в каждой), где осуществляется зенкерование полуот- верстия у шатуна и у крышки, сверление отверстия малой головки на половину длины, потом на проход, протягива- ние контура малой головки, зенкерование отверстия в ма- лой головке, снятие фасок с двух сторон в этом отверстии и наконец развертывание отверстия малой головки.

Далее протягиваются боковые поверхности большой головки (оп. 3), контуры ее и отрезка крышки (оп. 4), а так- же протягиваются полуокружности и плоскости стыков у шатуна (оп. 5) и у крышки (оп. 6) с последующей мойкой и обдувкой. Последние четыре операции производятся на четырех горизонтально-протяжных станках непрерывно- го действия, встроенных в автоматическую линию с гибкой связью.

Сверление двух ступеней масляного отверстия в большой головке (оп. 7) производится на трех автомати- ческих линиях с жесткой связью по два станка в каждой линии. Сверление, зенкерование, снятие фасок и развер- тывание отверстий под болты (оп. 8), а также фрезерова- ние фиксирующих усиков вкладышей в шатуне и крышке производится на трех автоматических линиях с жесткой связью по 7 станков в линии.

Шлифование плоскостей стыка (оп. 9) у шатуна и крышки осуществляется на трех двухкруговых плоско- шлифовальных станках с круглым столом.

Мойка и обдув шатуна и крышки (оп. 10) предшеству- ет их сборке (оп. 11) на трех сборочных автоматических ли- ниях. Для чернового и получистового растачивания (оп. 12) отверстия и снятия фасок с двух сторон в большой головке

402

шатуна используют 3 автоматических линии с жесткой свя- зью, состоящие из 3 станков каждая. Навинчивание гаек и последующее тарированное их завертывание (оп. 13) про- изводится на трех автоматических линиях.

3 автоматических станка балансируют собранные шатуны (оп. 14) с фрезерованием дисковыми фрезами диаметром 400 мм и сортируют на «легкие» и «тяжелые». Окончательное шлифование обеих плоскостей (оп. 15) в размер производится на содержащем 2 круга плоско- шлифовальном станке.

8 четырехшпиндельных горизонтально-расточных стан- ков с автоматической загрузкой окончательно растачивают отверстия (оп. 16) большой и малой головок в два хода с ав- томатической подналадкой резцов.

Две электролитические установки снимают все за- усенцы (оп. 17). По 2 станка применяют для предваритель- ного и окончательного хонингования отверстия в большой головке (оп. 18) и малой головке (оп. 19). Скорость враще- ния хонинговальных головок 30 м/мин, скорость возвратно- поступательного движения головок 8 м/мин, время хонин- гования – 20 с. Припуск на хонингование 0,04 мм. Хоны установлены жестко, детали свободно перемещаются меж- ду двумя направляющими.

Моечные машины (проходного типа) подготавливают шатуны (оп. 20) для контроля. Операции контроля (оп. 21 и 22) производятся на специальной автоматической уста- новке. Производительность установки 700 деталей в час.

На рис. 12.43 показана планировка участка механиче- ской обработки шатунов с крышками автомобиля ВАЗ 2105.

403

Рис. 12.43. Планировка участка механической обработки шатунов

скрышкой автомобиля ВАЗ 2105

12.7.2.Технологические процессы обработки поршней

Поршни двигателей внутреннего сгорания работают при высоких температурах, подвергаются большому давле- нию горячих газов и движутся в цилиндрах с высокими скоростями.

Материал поршней должен обладать достаточной прочностью и при повышенных температурах, хорошей теп- лопроводностью, высокой сопротивляемостью износу и кор- розии. Поршни современных двигателей изготавливают из медно-кремнистых и высококремнистых (до 20 % Si) алюминиевых сплавов, реже – из чугуна. Поршни из алюми- ниевых сплавов обладают малой массой и высокой тепло- проводностью. Чугунные поршни из-за большой массы на- ходят применение только на тихоходных двигателях.

Заготовки алюминиевых поршней получают отлив- кой в кокиль с последующей термической обработкой для снятия внутренних напряжений и улучшения механиче- ских свойств. Изготовление отливок в металлических формах обеспечивает получение заготовок с размерами по 12–14-му квалитетам точности. Припуск на механиче- скую обработку находится в пределах 1–1,2 мм на сторону.

Термическую обработку производят нагревом загото- вок до температуры 80–160 °С и выдержкой при этой тем- пературе в течение 6–12 часов (НВ 100–140).

404

Применяют также штампованные заготовки поршней из специальных алюминиевых сплавов, подвергаемых тер- мической обработке закалкой при температуре 510–520 °С и последующему старению при температуре 165–175 °С с выдержкой при этой температуре в течение 15–18 часов

(НВ 85–100).

На рис. 12.44 приведены виды поршней различных двигателей и их конструктивные элементы.

Рис. 12.44. Поршни различных двигателей: а – авиацион- ный; б – мотоциклетный; в – грузового автомобиля; г – тракторного дизеля; д – легкового автомобиля

Алюминиевый поршень представляет собой тонко- стенную деталь сложной формы с высокими требованиями в отношении точности механической обработки.

405

Основными конструктивными элементами поршня являются: днище 1, головка 2 (верхний пояс) с кольцевыми канавками (2–4 канавки) для поршневых колец, юбка 3 (ниж- ний пояс) и бобышки 4 с отверстием для поршневого пальца.

Юбки бывают сплошные (рис. 12.44, а, б, г и д) и вы- резанные (рис. 12.44, в). В средней части юбки, расширяю- щейся при нагреве во время работы двигателя, во многих конструкциях предусматривают прорези шириной 2–3 мм, которые прорезают параллельно, перпендикулярно или на- клонно к оси поршня. Юбке часто придают овальное сече- ние. Перепад овала составляет 0,15–0,3 мм.

Технические требования к механической обработке поршней характеризуются следующими данными. Головка поршня по наружному диаметру изготовляется по 7–9-му квалитету точности с шероховатостью поверхности

Ra ≤ 1,25 мкм. Юбка по наружному диаметру выполняется по 7–8-му квалитету точности с шероховатостью

Ra ≤ 1,25 мкм. По размерам юбки поршни в пределах все- го допуска сортируются на 4–5 групп (через 10–20 мкм). Отверстие под поршневой палец выполняют по 6–7-му квалитету точности (и точнее) с шероховатостью поверх-

ности 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 7–9-му квалитету. Отклонение от перпендикулярности осей поршня и отверстия под па- лец – не более 0,05 мм на длине 100 мм. Отклонение рас- стояния от оси отверстия под палец до днища поршня – в пределах ±0,05 мм (для дизельных двигателей).

406

Обработанные поршни подгоняют по массе в преде- лах 0,3–1,0 % номинальной (расчетной массы), что состав- ляет 2–4 грамма. Днища поршней четырехтактных двигате- лей обычно имеют плоскую форму, а двухтактных двигате- лей – выпуклую или вогнутую.

Обработку поршня осуществляют по технологиче- скому маршруту, представленному в табл. 12.28.

Т а б л и ц а 1 2 . 2 8

Технологический маршрут обработки поршня

О к о н ч а н и е т а б л . 1 2 . 2 9

При механической обработке поршня большая часть операций производится от вспомогательных баз. Эти базы должны быть подготовлены на первой операции.

408

У поршней со сплошной юбкой вспомогательной технологической базой является внутренний поясок откры- того конца юбки и центровое отверстие в бобышке на дни- ще поршня, срезаемой позднее при окончательной обра- ботке днища. Растачивание юбки поршня, подрезание ее торца и сверление центрового отверстия в бобышке днища поршня обычно производят на многорезцовом токарном автомате или агрегатном сверлильно-расточном станке.

Эти базы являются вспомогательными, и их обработ- ка вызвана только необходимостью, так как использование необработанной внутренней поверхности поршня в качест- ве установочной базы на операциях обработки наружной поверхности ввиду тонких стенок отливки и малой точно- сти внутренней полости не может обеспечить концентрич- ности поверхностей и равной толщины стенок.

С другой стороны, использование в качестве устано- вочной базы наружной поверхности головки или юбки поршня усложняет обеспечение высокой точности обра- ботки. При использовании этой установочной базы обра- ботка наружных поверхностей (головки и юбки) с обеспе- чением соосности головки и юбки поршня при переуста- новках заготовки потребовала бы применения особо точ- ных приспособлений.

Вспомогательные технологические установочные базы обеспечивают установку нежесткого в радиальном направ- лении поршня наиболее надежно и с наименьшими дефор- мациями, позволяя одновременно обрабатывать наибольшее количество поверхностей поршня с одной установки.

Использование в качестве вспомогательных баз двух точно обработанных отверстий позволяет ориентировать заготовку поршня не только в осевом, но и в угловом по- ложении относительно режущего инструмента, что имеет большое значение при обработке поршней на автоматиче- ских линиях.

409

Растачивание внутреннего пояска открытого конца юбки поршня, подрезку его торца и центрование днища обычно выполняют с одной установки на многорезцовых

трового отверстия. Обработка пояска и торца юбки произво- дится вращающейся резцовой головкой.

У поршней с вырезанной юбкой в качестве вспомога- тельной технологической базы используют специально об- рабатываемые площадки – нижние плоскости приливов бо- бышек под палец и два точно обрабатываемых отверстия на этих площадках. Вспомогательные технологические ба- зы обрабатывают на специальных агрегатных станках с од- ной установки.

При обработке поршней на автоматических линиях в качестве вспомогательных технологических баз исполь- зуются центровое отверстие в бобышке днища, торец юбки и два точных установочных отверстия на нижней поверх- ности бобышек под поршневой палец. Эти отверстия, как указывалось выше, обеспечивают угловую ориентацию за- готовки при обработке отверстия под поршневой палец.

410