Технологический процесс механической обработки шатунов Исполнитель

Технологический процесс механической обработки шатунов

План:

1. Служебное назначение, технические требования, материалы, заготовки шатунов.
2. Этапы технологического процесса механической обработки и их реализация.
3. Контроль шатунов.

 {spoiler=Подробнее}

Ключевые слова по теме

         Шатун; служебное назначение; кривошипная головка; поршневая головка; точность отверстия; параллельность; соосность; материалы; сборка шатуна; технологические базы; втулка; бронза; методы контроля.

1. Служебное назначение, технические требования, материалы, заготовки шатунов

         Шатуны - передаточные звенья в кривошипно- шатунных механизмах, например, в цилиндро- поршневых машинах. Связывая поршень с коленчатым валом, шатун служит для преобразования возвратно- поступательного движения во вращательное и наоборот. Шатун (рис.5.1.) состоит из кривошипной головки, собираемой с шатунной шейкой коленчатого вала, и поршневой головки, собираемой через палец с поршнем, и стержня, связывающего между собой кривошипную и шатунную головки.

У большинства шатунов кривошипные головки делают разъемными для сборки с шатунными шейками коленчатых валов, при использовании вкладышей- подшипников скольжения. В поршневые головки в качестве подшипника скольжения запрессовывается бронзовая втулка.

Рис.5.1. Конструкция шатуна.

         К точности изготовления элементов шатунов предъявляются следующие требования: 1) отверстия во втулках поршневых и кривошипных головках обрабатывают по 4- 5 квалитетам точности с шероховатостью Ra0,63- 0,16мкм, с конусностью и овальностью не более 0,003- 0,005мм; 2) оси отверстий в кривошипной и поршневой головках должны лежать в одной плоскости с отклонением не более 0,04- 0,05мм на длине 100мм и непараллельностью в педелях 0,02- 0,04мм на длине 100мм; 3) биение торцов кривошипной головки относительно оси отверстия под вкладыши не должно превышать 0,1мм на длине 100мм; 4) отверстия под шатунные болты обрабатываются по 8- 10 квалитетам точности; 5) допустимое колебание массы каждой головки не должно превышать 5- 10г.

         Шатуны автотракторных двигателей изготавливают из сталей марок 40,45,45Г2,а также из легированных сталей марок 18ХНМА; 18Х2Н4ВА и 40ХНМА.

         Заготовки шатунов получают последовательной штамповкой с обрезкой облоя и калибровкой. Заготовки бывают цельнокованые- совместно с крышкой кривошипной головки - или раздельнокованные - крышка кривошипной головки штампуется отдельно.

2. Этапы технологического процесса

механической обработки и их реализация

         Этапы технологического процесса механической обработки цельнокованых шатунов следующие:

1. обработка торцов и технологических площадок на боковых поверхностях бобышек под шатунные болты (технологические базы);
2. предварительная обработка отверстий в кривошипной и шатунной головках;
3. обработка торцов бобышек под болты и гайки с отрезкой крышек;
4. обработка отверстий под болты;
5. сборка корпуса и крышки;
6. запрессовка втулки, чистовая обработка отверстий в кривошипной и поршневой головках;
7. получение замковых пазов под вкладыши в отверстии кривошипной головки;
8. отделочная обработка отверстий в кривошипной и поршневой головках;
9. подгонка шатунов по массе.

У раздельнокованных шатунов корпус и крышка обрабатываются предварительно в отдельности, Затем, после получения отверстий под болты - совместно.

         Торцевые плоскости головок цельно- и раздельно- кованных шатунов обрабатываются предварительно на фрезерных, протяжных или плоско- шлифовальных станках. Фрезеруют, как правило, торцевые плоскости обеих головок на вертикально- фрезерных станках торцевой фрезой с базированием заготовок на плоскость и призму с призматическим зажимом. Для одновременной обработки заготовок с двух сторон используют двухместное приспособление с перекладкой и переворотом заготовки. В массовом производстве для фрезерования используют многошпиндельные двусторонние продольно- или карусельно -фрезерные станки.

         На следующей операции обрабатываются технологически две установочные площадки на боковых поверхностях бобышек под шатунные болты на горизонтально- фрезерном станке набором двух трехсторонних фрез при базировании по контуру стержня шатуна и поршневой головке.

         Протягивают торцовые плоскости головок шатунов на одно- или двух- позиционных протяжных станках. Установочные площадки также протягивают комплексными протяжками (см. рис.5.4.) в процессе обработки других поверхностей.

         Для обдирочного шлифования торцевых плоскостей применяют плоскошлифовальные станки с круглым столом и сегментным торцевым абразивным кругом. При этом двухместные приспособления с перекладкой заготовок устанавливают по окружности стола, обеспечивая непрерывную обработку, а загрузка - выгрузка прозодит вне зоны резания.

         Предварительную обработку отверстий в поршневой и кривошипной головках цельно- и раздельнокованных шатунов проводят одновременно на многошпиндельных позиционных станках (рис.5.3.), или раздельно с выполнением следующих позиций (переходов). В поршневой головке с поршитым отверстием - зенкерованием, протягивание или растачивание с образованием кольцевой канавки (головки без отверстия вначале сверлятся). Отверстия в кривошипной головке раздельно-кованных шатунов обрабатывают отдельно у крышки и шатуна (обычно протягиванием, рис.5.4). В цельнокованых шатуна отверстия в кривошипной головке дважды зенкеруется со смещением центров обработки на 2- 3мм для обеспечения напуска на отрезание крышки (см.рис.5.2.), затем, в сборе с крышкой, забазированной с корпусом по установочным площадкам, вновь отверстие зенкеруют предварительно и окончательно и растачивают со снятием фасок (см.рис.5.2).

         При отрезании крышки у цельнокованых шатунов набором фрез обрабатывают также торцы бобышек под болты и гайки (рис.5.2.).

         Отверстия под шатунные болты предварительно обрабатывают у цельнокованых шатунов после отрезания крышки от шатуна, а у раздельно кованных - после обработки плоскости разъема головки шатуна. Окончательно отверстия под болты обрабатывают совместно в крышке и корпусе шатунов. Отверстия под болты сверлятся, зенкеруются и развертываются. В массовом производстве используют многошпиндельные многопозиционные станки для одновременной обработке двух отверстий в крышке и корпусе шатуна (рис.5.5.)

         Рис.5.2. Схема наладки отрезания крышки и фрезерования торцов бобышек под шатунные болты и гайки.

Сборка крышки и корпуса проводится при запрессовки шатунных болтов, имеющих цилиндрическую гладкую часть, выполняющую роль штифта, и заворачивании корончатых гаек без их шплинтования.

         В поршневую головку запрессовывается бронзовая втулка, которая раскатывается роликовой раскаткой. При этом материал втулки заполняет канавку, расточенную в отверстии поршневой головки, что предотвращает возможность ее осевого смещения в работающем шатуне. Затем отверстие растачивают, развертывают или хонингуют. Расточка проводится на одно- и многошпиндельных алмазно- расточных станках. В кривошипных головках чистовая обработка проводится, как указывалось, в сборке с крышкой. После чистовой обработки крышка снимается для фрезерования в крышке и корпусе с выходом на плоскость их разъема пазов для выштамповок вкладышей, которые не дают им проворачиваться. После этого крышки вновь собираются со своими корпусами шатунов, т. к. эти детали невзаимозаменяемые.

Рис. 5.3. Схема обработки отверстий в шатунах) - в поршневой головке на четырехпозиционном шестишпиндельном вертикально- сверлильном полуавтомате; б) - в кривошипной головке в сборе с крышкой на четырехпозиционном шести шпиндельном вертикальном станке.

Рис.5.4. Схема протягивания крышки раздельнокованного шатуна комплексной протяжкой.

Рис.5.5. Схема наладки обработки отверстий под болты в крышках и шатунах.

         Окончательная обработка отверстий в кривошипных и поршневых головках - хонингование, которое проводится на хонинговальных станках алмазными брусками или тонкозернистыми брусками из зеленого карбида кремния на керамической связке. При одновременном вращении и возвратно- поступательном движении хона зерна абразива на обрабатываемых поверхностях оставляют перекрещивающиеся винтообразные следы. Такая поверхность имеет высокую износостойкость.

         При подгонке шатунов по массе взвешиванием рассортировывают их на семь групп, после чего внутри каждой группы подгоняют их по весу с расхождением 5- 10 гр. Установки а для подгонки имеет весы и фрезерную головку, перемещающуюся по одному уровню. Чем тяжелее подгоняемый шатун, тем ниже он опустится на пружинных тарированных весах. Подгоняемый шатун зажимается в занятом им положении, а фреза с низу снимает лишний металл.

3. Контроль шатунов

         Шатуны контролируются пооперационно и окончательно. В массовом производстве для контроля диаметров отверстий в головках шатунов используют пневматические калибры, работающие на принципе измерения расхода воздуха в зазоре между калибром и отверстием. Для контроля взаимного расположения осей в кривошипной и поршневой головках используют контрольные приспособления с индикаторами, выставленными в двух взаимноперпендикулярных плоскостях (рис.5.6.). Шатун одевается на нижнюю скалку, установленную на опорах приспособления. Индикаторные головки касаются в двух плоскостях верхней скалки, продетой в отверстие поршневой головки. Не параллельность осей определяется разностью показаний левого и правого индикаторов.

         Рис.5.6. Контрольное приспособление для проверки расстояния между осями отверстий в головках шатуна и параллельности осей.

Вопросы для самопроверки

1. Из каких материалов изготавливаются шатуны?
2. Назовите служебное назначение шатунов?
3. В каких случаях заготовка шатуна изготавливается цельно?
4. Приведите методы обработки отверстия кривошипной головки шатуна.
5. Как обрабатывается отверстие поршневой головки шатуна?
6. Перечислите этапы контроля шатунов.

 {/spoilers}