Изготовление шатунов. Служебное назначение, технические требования и заготовки шатунов.

Шатуны являются передаточными звеньями кривошипно-шатунных механизмов различных машин, главным образом поршневых двигателей внутреннего сгорания и компрессоров.

Шатуны двигателя служат для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Конструкция шатунов характеризуется наличием большой (кривошипно-шатунной) и малой (поршневой) головок, соединенных стержнем. Кривошипная или шатунная головка обычно имеет плоскость разъема для облегчения монтажа шатуна на коленвал. Крышка шатуна соединяется с самим шатуном с помощью болтов или шпилек.

Шатуны изготавливают цельными или с отдельными крышками. Стержень шатуна обычно имеет двутавровое сечение.

Основные технические требования на изготовление шатунов определяются соответствующими ГОСТами на автомобильные, тракторные и стационарные двигатели.

Такими требованиями могут быть:

1. Точность отверстия поршневой головки и во втулке поршневой головки по 6 – 7 квалитету, Ra = 0,630,10 мкм, отклонение от цилиндричности отверстия во втулке не более 0,0025 мм.

2. Точность отверстия в кривошипной головке по 6 квалитету и выше, Ra = 0,630,10 мкм, отклонение от цилиндричности 0,0030,005 мм.

3. Отклонение от параллельности оси отверстия поршневой втулки относительно отверстия в кривошипной головке не более 0,020,04 мм на длине 100 мм.

4. Отклонение от перпендикулярности торцов кривошипной головки относительно оси отверстия не более 0,10,05 мм на длине 100 мм.

5. Отклонение межосевого расстояния отверстий в поршневой и кривошипной головках в пределах 0,030,01 мм.

6. Отверстия под шатунные болты изготавливают по 6 – 8 квалитетам.

И другие технические требования.

В поршневую головку обычно запрессовывается бронзовая или биметаллическая втулка. Заготовки шатунов изготавливают из конструкционных легированных сталей. В ряде случаев применяют высокопрочные чугуны.

Заготовки в крупносерийном и массовом производстве получают молотах и прессах, а также поперечно-винтовой прокаткой. В ряде случаев заготовки шатунов подвергают калибровке и чеканке, что обеспечивает повышение их точности и снижению последующего объема механической обработки.

Технологический маршрут изготовления шатунов.

На построение маршрута обработки шатунов оказывает влияние конструкция шатуна и требования по точности изготовления.

В качестве примера рассмотрим маршрут обработки цельноштампованного шатуна после чеканки:

1. Шлифование плоских поверхностей шатунной и поршневой головок с двух сторон последовательно.

2. Протягивание боковых установочных плоскостей и площадок под головки болтов и гаек.

3. Растачивание отверстия кривошипной головки и черновое растачивание отверстия в поршневой головке.

4. Отрезание крышки от шатуна.

5. Раздельное сверление и развертывание отверстий под болты в шатуне и в крышке, фрезерование паза под замок вкладыша.

6. Шлифование плоскости разъема у шатуна и крышки.

7. Окончательное развертывание отверстий под болты совместно в шатуне и крышке и сборка шатуна с крышкой.

8. Окончательное шлифование плоских поверхностей шатунной и поршневой головок с двух сторон.

9. Окончательная обработка отверстия под втулку поршневой головки, получистовое растачивание отверстий в кривошипной головке, запрессовка и уплотнение поршневой втулки.

10. Подгонка шатунов по весу.

11. Хонингование отверстий в кривошипной головке.

12. Мойка и сушка.

13. Контроль.

Маршрут обработки раздельно штампованных шатуна и крышки включает следующие основные операции:

1. Шлифование торцевых поверхностей шатунных и поршневых головок с двух сторон последовательно.

2. Шлифование торцевых поверхностей крышки с двух сторон последовательно.

3. Протягивание боковых установочных площадок у шатуна и крышки, а также площадок под головки болтов и гаек.

4. Протягивание в кривошипной головке и в крышке плоскостей разъема и полуокружности под вкладыш.

5. Предварительная обработка отверстий под болты шатуна и крышки раздельно, отверстия в поршневой головке и фрезерование паза под замок вкладыша.

6. Шлифование плоскости разъема у шатуна и крышки.

7. Окончательное развертывание отверстий под болты совместно в шатуне и крышке, сборка шатуна с крышкой.

8. Окончательное шлифование торцевых поверхностей кривошипной и поршневой головок с двух сторон одновременно.

9. Окончательная обработка отверстия в поршневой головке под втулку, получистовое растачивание отверстий в кривошипной головке, запрессовка и уплотнение поршневой втулки.

10. Тонкое растачивание отверстия в кривошипной головке и поршневой втулке.

11. Подгонка шатунов по весу.

12. Хонингование отверстия в кривошипной головке.

13. Мойка и сушка.

14. Контроль.

Обработка плоских поверхностей шатунов в зависимости от точности изготовления заготовок может производиться шлифованием, протягиванием, фрезерованием. Более экономичным методом обработки является протягивание на одно- и многопозиционных протяжных станах.

Фрезерование головки производится на многошпиндельных продольно-фрезерных и карусельных станках. Заготовки, получаемые методом чеканки, обрабатываются на многошпиндельных шлифовальных станках карусельного типа. После сборки шатуна с крышкой торцы головок окончательно шлифуются на двухсторонних плоскошлифовальных станках. Непараллельность торцов после шлифования находится в пределах 0,060,1.

П ри протягивании боковых и других поверхностей шатуна стремятся максимально протянуть наибольшее количество поверхностей шатуна.

Боковые поверхности могут фрезероваться на продольно-фрезерных станках двухстороннего типа. Отрезка крышки от шатуна и фрезерование боковых поверхностей может производиться на горизонтально-фрезерных или продольно-фрезерных станках дисковыми фрезами.

П лоскости разъема шатуна и крышки шлифуют на плоскошлифовальных станках карусельного типа. Отверстие под поршневой палец обрабатывают за три операции: сверление, зенкерование и развертывание (или протягивание или тонкое растачивание). Обработка производится на специальных вертикально-сверлильных станках, в случае прошитого отверстия в поршневой головке производится зенкерование и развертывание или протягивание и тонкое растачивание. Тонкое растачивание осуществляется на алмазно-расточных станках. После запрессовки втулки в поршневую головку производится тонкое растачивание и последующее раскатывание для уменьшения шероховатости и упрочнения поверхностного слоя. Полуотверстия в шатуне и крышке предварительно обрабатывают протягиванием, а окончательно в сборе за три операции: предварительное растачивание, окончательное растачивание, хонингование. Отверстия под болты в шатуне и крышке предварительно обрабатывают раздельно сверлением, и окончательно в сборе зенкерованием и развертыванием или протягиванием. Отверстия под маслопроводный канал для подачи смазки к поршневому пальцу сверлят на специальных четырех- и шестишпиндельных вертикально-сверлильных станках. Обработка паза под замок вкладыша производится на горизонтально-фрезерных или агрегатных станках.