м

Рис. 249. Контроль корпусных деталей:

ГЛАВА XXI

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШАТУНОВ И ПОРШНЕЙ

1. Обработка шатунов

Шатуны являются передаточными звеньями шатунно-кривошип­ ных механизмов различных машин, в основном поршневых двигателей внутреннего сгорания (рис. 250). Связывая поршень с коленчатым валом, шатун служит для преобразования поступательно-возврат­

ного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и для передачи усилия поршня на шатунную шейку коленчатого вала.

У большинства шатунов кривошипные головки делаются разъем­ ными для возможной сборки с коленчатым валом. В поршневые го­ ловки шатунов обычно заспрессовывают бронзовые втулки.

К точности изготовления элементов шатунов предъявляются сле­ дующие требования;

Рис. 250. Типовая конструкция автомобильного шатуна в сборе

1) отверстия во втулках поршневых головок должны быть обра­ ботаны по 1-му классу точности, шероховатость поверхности должна соответствовать 8—10-му ' классам; 2) отверстия в кривошипных головках необходимо обрабатывать с точностью выше 1-го класса, шероховатость поверхности — по 8—9-му классам. Конусность и овальность отверстий не должны превышать 0,003—0,005 мм\ 3) ось отверстия втулки, запрессованной в поршневую головку, должна лежать в одной плоскости с осью отверстия кривошипной головки, отклонение не должно превышать 0,04—0,05 мм на длине 100 мм. Непараллельность оси отверстия втулки, запрессованной в поршневую головку, с осью отверстия кривошипной головки не должна превы­ шать 0,02—0,04 мм на длине 100 мм\ 4) биение торцов кривошипной головки относительно оси отверстия под вкладыши не должно пре­ вышать 0,1 мм на длине 100 мм\ 5) отверстия под шатунные болты должны быть обработаны по 3—За классу точности; 6) по массе боль­ шой и малой головок шатуны сортируют на 4 группы.

Шатуны автотракторных двигателей изготовляют из сталей марок 40, 45 или 45Г2; шатуны дизелей, работающих с высокими степенями сжатия, — из легированных сталей марок 18ХНМА, 18Х2Н4ВА и 40ХНМА с высоким пределом прочности.

На многих заводах применяют следующий технологический про­ цесс изготовления поксвок шатунов: нагретую заготовку в загото­ вительных ручьях молотового штампа предварительно обжимают. Затем для получения окончательной формы заготовку штампуют в первом формообразующем и втором окончательном ручьях. После обрезания облоя заготовку подогревают и калибруют в калибровоч­

На некоторых заводах отверстия под болты в шатуне и крышке обрабатывают предварительно раздельно, а окончательно — совмест­ но. Благодаря этому при сверлении длина отверстия оказывается поч­ ти вдвое меньше.

Обработка торцовых плоскостей головок шатуна

Предварительно торцовые плоскости головок цельно- и раздельно­ кованых шатунов обрабатываются на протяжных, фрезерных или шлифовальных станках.

У большинства шатунов обрабатывают торцовые плоскости обеих головок.

Протягивают торцовые плоскости головок на одноили двухпозиционнных протяжных станках, при этом высота кривошипной го­ ловки обеспечивается с точностью до 0,1—0,2 мм, поршневой головки 0,15—0,2 мм, а непараллельность торцов 0,1 мм.

Фрезеруют торцовые плоскости головок шатунов на многошпин­ дельных двусторонних продольноили карусельно-фрезерных стан­ ках.

Обработка базовых и других поверхностей шатуна

Установочные боковые площадки, которые в последующих опера­ циях используются как базы заготовок в приспособлениях и плоскос­ ти подголовки игайки шатунных болтов, протягивают, реже фрезеруют.

Рис. 231. Схема протягивания головки шатуна, штампуемого без крышки

При обработке установочных площадок базами заготовки в при­ способлениях являются контур тела стержня и поршневая головка.

Внекоторых случаях, когда отверстие в поршневой головке обра­ ботано, его используют как базу.

Внекоторых случаях обработку установочных баз совмещают с обработкой поверхности под вкладыш и плоскости разъема в криво­ шипной головке.

Схема протягивания головки шатуна, штампуемого без крышки, приведена на рис. 251.

Крышку цельнокованых шатунов отрезают на горизонтальноили продольно-фрезерных станках (рис. 252) дисковой фрезой с одновре-

Рис. 252. Схема отрезания крышки и фре­ зерования плоскостей под головки и гайки шатунных болтов

менным фрезерованием плоскостей под головки и гайки шатунных болтов.

Обработка отверстий в поршневой и кривошипной головках (черновая и чистовая)

Отверстия в поршневой и кривошипной головках цельно- и раз­

многошпиндельных станках. Устанавливают заготовки в приспособ­ лениях и базируют их по торцам головок.

Окончательно отверстие в поршневой головке под запрессовку втулки стремятся обрабатывать совместно с отверстием в кривошип­ ной головке. Этим добиваются точности и правильности положения оси поршневой головки не вследствие растачивания отверстия во

Щ

Л

%

Рис. 253. С хем а обработки о твер сти я

й — в поршневой головке шатуны на четырехпозиционном шестишпиндельном вертикально сверлильном полуавтомате и схема установки заготовки, б —* в кривоштпной головке шатуна в сборе на четырехпозиционном шестишпин­ дельном вертикальном станке

втулке, а в результате точного положения оси ее посадочного отвер­ стия.

Наибольшее распространение получило тонкое растачивание ал­ мазными резцами на алмазно-расточных станках; при этом обеспечи­ вается точность по диаметру отверстия, равная 0,020—0,035 мм, сни­ маемый припуск при растачивании составляет 0,05—0,08 мм на сторону.

Отверстие в кривошипной головке цельнокованых шатунов пред­ варительно обрабатывают до отрезания крышки, окончательно — после сборки шатуна с крышкой. Отверстие в кривошипной головке раздельнокованых шатунов предварительно обрабатывают отдельно у крышки и шатуна (обычно протягивают полуотверстия, см. рис. 251) и окончательно — после сборки шатуна с крышкой.

Предварительно отверстие в кривошипной головке обрабатывают обычно за два прохода; производят черновое зенкерование (снимают припуск, равный 2,0—2,5 мм на сторону) и чистовое зенкерование (снимают припуск 0,6-^—1,0 мм на сторону).

После сборки шатуна с крышкой, так же как и у цельнокованых шатунов, отверстие в кривошипной головке обрабатывают и растачи­ вают (реже развертывают).

Для выполнения этой операции применяют многошпиндельные многопозиционные сверлильно-расточные станки. Схема обработки отверстия в кривошипной головке на шестишпиндельном станке с четырехпозиционным столом приведена на рис. 253,6. На столе станка на позиции 1 устанавливают в приспособлении одновременно два шатуна. На п озицйи 2 предварительно зенкеруют отверстие, на по­ зиции 3 зенкеруют окончательно и на позиции 4 развертывают отвер­ стие и одновременно снимают фаски с одной стороны отверстия рез­ цом.

Чистовую обработку отверстия в кривошипной головке осущест­ вляют за три хода: предварительно растачивают под тонкое растачи­ вание (снимают припуск, равный 0,1—0,15 мм на сторону), произво­ дят тонкое растачивание (снимают припуск 0,05—0,1 мм на сторону) и хонингуют (снимают припуск 0,02—0,05 мм на сторону).

Обработка отверстий под шатунные болты

Отверстия под шатунные болты у раздельно- и цельнокованых ша­ тунов предварительно обрабатывают отдельно у шатуна и крышки, окончательно — совместно.

Предварительно отверстия под шатунные болты у цельнокова­ ных шатунов обрабатывают после отрезания крышки от шатуна, а у раздельнокованых — после обработки плоскости разъема головки шатуна.

Отверстия под шатунные болты сверлятся и зенкеруются. Для предварительной одновременной обработки отверстий в шатуне и крышке используют многопозиционные многошпиндельные станки.

Схема предварительной обработки отверстий под болты в крышках

Рис. 254. Схема обработки отверстий под болты в крышках и шату­ нах на двустороннем десятишпиндельном станке с пятипозиционным барабанным приспособлением

и шатунах на десятишпиндельном двустороннем станке с пятипози­ ционным барабанным приспособлением приведена на рис. 254.

Шатун устанавливают на позиции 1 в приспособление, в котором он ориентируется в осевом направлении по протянутым боковым по­ верхностям кривошипной головки, и базируют пальцем по отверстию в поршневой головке.

На позиции 2 сверлят и цекуют отверстия в крышке и шатуне одновременно с двух сторон четырьмя комбинированными сверламицековками, на позиции 3 рассверливают отверстия в крышке, на по­ зиции 4 зенкеруют отверстия, а на позиции 5 их развертывают.

Окончательная обработка отверстий в поршневой и кривошипной головках

Окончательно отверстия в поршневой и кривошипной голов­ ках в большинстве случаев обрабатывают раздельно, а иногда совместно.

После запрессовывания втулки в отверстие поршневой головки отверстие втулки раскатывают, а затем растачивают, развертывают или хонингуют.

Рис. 255. Головка для раскатывания отверстия во втулке шатуна

Отверстие втулки растачивают на одно-и многошпиндельных ал­ мазно-расточных станках.

Для получения более чистой поверхности втулки применяют рас­ катывание и развертывание.

Отверстие во втулке раскатывают головкой с закаленными и шли­ фованными роликами 1, имеющими цилиндрическую или бочкооб­

Ч- 100 м/мин. Припуск на раскатывание составляет 0,01—0,03 мм. Отверстия в поршневой и кривошипной головках хонингуют на специальных хонинговальных станках. Для обеспечения более высо­ кой чистоты отверстия поршневой головки его хонингуют после тон­

кого растачивания.

Отверстия хонингуют на вертикально-хонинговальных станках, где устанавливают одновременно по два-четыре шатуна.

При хонинговании снимается припуск, равный 0,01—0,03 мм, и обеспечивается точность изготовления отверстия по 1-му классу, а шероховатость поверхности — по 8—9-му классам. Хонингование ве­ дется алмазными брусками или брусками, изготовленными из зелено­ го карбида кремния на керамической связке (зернистость равна 320, твердость 90—100), при скорости возвратно-поступательного движе­ ния хона, равной 6—7 м/мин, и окружной скорости хона 32—35 м!мин. Станки имеют приборы активного контроля.

Применяется одновременная окончательная обработка отверстия во втулке поршневой головки и отверстия в кривошипной головке на одно- и двусторонних алмазно-расточных станках, на которых рез­ цами, установленными в правых и левых головках, отверстия раста­ чивают за два хода. В приспособлении шатун устанавливается по вспомогательным площадкам и опирается на торцы головок.

Подгонка шатунов по массе (по весу)

Для получения конструктивно предусмотренной уравновешеннос­ ти двигателя кривошипная и поршневая головки шатунов должны иметь массы в заданных пределах и центры тяжести их должны быть расположены по заданным координатам.

При повышении массы шатуна на одной или на обеих головках с бобышек удаляют часть металла. У поршневой головки бобышка рас­ положена вдоль оси шатуна, а у кривошипной головки — на боковой поверхности.

Для подгонки массы кривошипной и поршневой головок соз­ даны специализированные станки, оснащенные весами и фрезерны­ ми шпинделями.

На специальных весах, имеющих две чашки, определяют положе­ ние центра тяжести шатуна, взвешивая обе его головки. Определив, какую часть металла необходимо снимать, закрепляют каждую го­ ловку на пальце приспособления и снимают металл фрезой.

Допускаемое колебание массы каждой головки не должно превы­ шать 5—10 г.

Обработка шатунов на автоматических линиях *

На заводах с большой программой выпуска шатуны обрабатывают на автоматических линиях.

На линиях производится или полная, или частичная обработка шатуна.

Контроль шатунов

Шатуны контролируются после каждой операции и после полной обработки.

После получистовой обработки отверстия в поршневой головке проверяется диаметр и перпендикулярность оси отверстия торцам головки. Для этого проводится проверка в двух плоскостях одновре­ менно. Такая же проверка проводится после получистовой обра­

При хонинговании отверстий головок шатуна применяют методы, активного контроля. На рис. 258 показана принципиальная схема двухкотактного устройства, предназначенного для контроля диамет­ ров отверстий шатунов в процессе хонингования на одношпиндельных вертикальных и горизонтальных станках.

Устройство обеспечивает изготовление отверстий шатунов по 1-му классу точности. Устройство настраивают по эталону или по первой обработанной детали.

Шатун с крышкой для автомобиля «Жигули» получается из цель­ ной заготовки, получаемой горячей штамповкой из стального прутка 42 мм. Заготовка термически обрабатывается, подвергается дробе­ струйной обработке, потом чеканится.

На механическую обработку по плоскостям большой и малой го­ ловок дают припуски 1,1—1,4 мм, на полуотверстие большой го­ ловки — 3,5—4,5 мм, по боковым поверхностям большой головки— 2,5—4,5 мм, на площадках под гайки и головки болтов — 1,5—3 мм* Шатун с крышкой полностью обрабатывают на комплексных автома­ тических линиях.

В табл. 18 представлены эскизы технологического процесса обра­ ботки шатунов с крышкой автомобиля «Жигули».

Обработка начинается с предварительного шлифования плоскос­ тей с двух сторон одновременно в размер 27,5 ± 0,025 (оп. 1) на верти­ кальном двухкруговом плоскошлифовальном станке.

Следующая операция (оп. 2) производится на двух автоматических, линиях с жесткой связью по шесть станков в каждой, где осуществля­ ются зенкерование полуотверстия у шатуна и у крышки, сверление отверстия малой головки на половину длины, потом на проход, про­ тягивание контура малой головки, зенкерование отверстия в малой 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 крыши (оп. 4), а также протягиваются полуокружности и плоскости стыков у шатуна (оп. 5) и у крышки (оп. 6) с последующей мойкой и обдувкой (оп. ба). Последние четыре операции производятся на четырех горизонтально-протяжных стан­ ках непрерывного действия, встроенных в автоматическую линию с гибкой связью.

Сверление двух ступеней масляного отверстия в большой головке (оп. 7) производится на трех автоматических линиях с жесткой связью по два станка в каждой линии. Сверление, зенкерование, снятие фа­

Шлифование плоскостей стыка (оп. 9) у шатуна и крышки осущест­ вляется на трех двухкруговых плоскошлифовальных станках с круг­ лым столом.

Мойка и обдув шатуна и крышки (оп. 10) предшествует их сборке (оп. 11) на трех сборочных автоматических линиях.

4вертывание их производится на

отрех автоматических линиях.

0 Три автоматических станка

вбалансируют собранные шатуны

*желые». Окончательное шлифо-

°вание обеих плоскостей (оп. 15)

огоризонтально-расточных стан-

§, ков с автоматической загруз-

окой и разгрузкой окончательно

3 растачивают отверстия (оп. 16)

хбольшой и малой головок в два

2 хода с автоматической подна-

§ладной резцов. Две электроли-

йбольшой головки (табл. 16, оп.