Технологические процессы обработки типовых деталей
Корпусные детали
Корпусные детали служат для размещения в них отдельных сборочных единиц и деталей. Детали этого класса характеризуются сложной формой. У них нет простых и надежных поверхностей, которые могли бы служить базами при установке их в станочных приспособлениях для обработки. Поэтому обработка и транспортирование корпусных деталей от станка к станку происходит, как правило, в специальном приспособлении – спутнике.
Технологическими базами при обработке часто используют плоскость и два точных отверстия. Базы остаются неизменными на протяжении всего технологического процесса обработки заготовки, что обеспечивает высокую точность обработки и позволяет использовать на всех операциях приспособления однообразной конструкции. Если базовые поверхности корпусной детали не имеют достаточной протяженности или на ней отсутствуют базовые отверстия, то создают дополнительные (технологические) площадки с отверстиями на них и деталь обрабатывают от этих баз.
Для обработки корпусных деталей широко используют автоматические линии, на которых выполняются разнообразные механические операции резанием – фрезерование, протягивание, сверление, нарезание резьбы, растачивание, хонингование и другие. Кроме обработки резанием на автоматических линиях выполняют отдельные сборочные операции (запрессовка втулок, затягивание болтов), промывку, испытание и контроль.
Корпусные детали изготавливают главным образом в виде отливок из серого и ковкого чугуна или из алюминиевых сплавов, а также они бывают штампосварными.
Габаритные размеры и масса литых корпусов, материал и способ получения заготовок являются важными характеристиками, определяющими толщину стенок деталей.
Штампосварные детали по сравнению с отливками из чугуна имеют меньшие габаритные размеры и массу, они компактнее. Отдельные части штампосварной детали могут быть изготовлены из различных конструкционных материалов: наиболее нагруженные – из высокопрочных легированных сталей, менее нагруженные – из малолегированных или углеродистых сталей. В качестве частей штампосварных деталей могут быть использованы сортовой и фасонный прокат, штампованные части и отливки.
Конструктивные формы и размеры корпусных деталей автомобилей весьма разнообразны. Поэтому технологические процессы их изготовления также различны.
Цельнолитые корпуса обладают высокой жесткостью, большой массой и габаритами. Такую конструкцию применяют в автомобилях большой грузоподъемности. Картера задних мостов таких автомобилей изготавливают из литейных сталей, а кожухи полуосей – из стальных труб; картеры автомобилей небольшой грузоподъемности – из ковких чугунов.
Заготовки цельнолитых картеров изготавливают литьем в сырые песчаные формы, полученные машинной формовкой по металлическим моделям.
Точность отливок по 17 квалитету. Обработка резанием таких заготовок требует значительных затрат из-за больших припусков и громоздкости конструкции.
Штампосварные корпуса применяют в автомобилях средней и малой грузоподъемности, а также в малолитражных легковых автомобилях. Эта конструкция имеет малые габариты и массу, а также более высокий коэффициент использования металла. Недостатки: относительно малая жесткость, более высокая трудоемкость изготовления и стоимость. Для повышения жесткости картера приваривают ребра или диски жесткости, косынки и другие.
Толщина кожуха, состоящего из 2-х половин, 3,5…9,5 мм.
Комбинированные картеры используют в легковых автомобилях среднего класса и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности. Центральной частью этой конструкции является корпус главной передачи. Его изготавливают отливкой из ковкого чугуна. Корпус имеет рукава, в которые запрессованы трубы кожухов полуосей.
Преимуществом комбинированных корпусов является компактность конструкции и возможность использования для отдельных частей его разных конструкционных материалов.
К недостаткам следует отнести сравнительно малую жесткость из-за многочисленных соединений его частей, что приводит к необходимости увеличивать толщину стенок и протяженность посадочных поверхностей.
Несмотря на различие в конструкциях картеров задних мостов (ведущих мостов), требования к точности размеров, шероховатости основных сопрягаемых поверхностей и точности их расположения можно представить в виде некоторых обобщенных данных:
- точность обработки шеек цапф под подшипники качения и сальники ступиц колес грузовых автомобилей по 6-7 квалитету, шероховатость Ra = 1,25мкм;
- точность отверстий под подшипники в штампосварных и комбинированных картерах легковых автомобилей по 6-7 квалитету, шероховатость Ra = 1,25мкм;
- точность отверстия корпуса главной передачи в центральной части цельнолитых и штампосварных картеров грузовых автомобилей – 8-9 квалитеты;
- точность отверстий под посадку труб полуосей в цельнолитых картерах – 7-8 квалитеты, шероховатость Ra = 2,5мкм;
- соосность отверстий под посадку труб – 0,05мм;
- непараллельность привалочной плоскости корпуса главной передачи оси полуосей не должна превышать 0,1 – 0,15 мм на длине 300 мм.
На ВАЗе для сварки и механической обработки резанием заготовок картеров задних мостов используют комплекс автоматических и автоматизированных линий, который состоит из трех потоков:
- сварка половин картера с двух сторон на 8-позиционной автоматической линии под флюсом;
- 15-позиционная автоматическая линия для механической
обработки;
- 9-позиционная линия – соединение двух фланцев с картером (кожухами полуосей), двух кронштейнов крепления нижних штанг и амортизаторов задней подвески и других деталей и сварку их под слоем флюса.
Полная обработка резанием заготовки заднего моста в сборе (с приваренными фланцами, крышкой и усилителями) производится на 29-позиционной линии.
После этого они транспортируются на сборочный участок.
Заготовку корпуса коробки передач автомобилей «Жигули» изготавливают из алюминиевого сплава литьем под давлением.
Механическая обработка производится на двух потоках. Каждый поток состоит из двух автоматических линий с жесткой транспортной системой:
- 18-позиционная автоматическая линия; обработка резанием заготовки осуществляется на двухсторонних агрегатных станках;
- 29-позиционная линия с жесткой транспортной системой
состоит из семи специальных многошпиндельных одно-двусторонних горизонтальных фрезерных, сверлильных и расточных станков, с 13-ю рабочими позициями.
Обработанные полностью корпуса коробки передач поступают на мойку и контроль, а затем по приводному рольгангу транспортируются на автоматизированную линию сборки.
Круглые стержни и диски
Исходя из конструктивного подобия деталей типа круглые стержни, общая схема построения технологического процесса обработки заготовок этих деталей может быть представлена следующим образом:
- изготовление первичной заготовки из прутка или трубы, горячая штамповка или литье;
- базирование заготовки при обработке резанием по центровым отверстиям или по поверхностям шеек;
- токарная обработка с поворотом заготовки;
- при обработке длинных валов предварительное обтачивание или шлифование шеек под люнеты;
- обработка фасонных поверхностей;
- обработка второстепенных поверхностей;
- при необходимости – термообработка;
- шлифование после термообработки;
- балансировка;
- доводочная обработка;
- контроль.
Предложенная схема не полностью отражает конкретные техпроцессы изготовления отдельных деталей рассматриваемого класса, однако имеющиеся отклонения носят частный характер. Так при обработке заготовок коленчатых валов приходится смещать ось. Вращение заготовки при обработке шатунных шеек. При изготовлении пустотелых валов технологический процесс дополняется операциями, связанными с обработкой внутренней полости вала и т.д.
Особенности изготовления ступенчатых валов.
Ступенчатые валы имеют несколько конструктивных разновидностей: валы без шлицев и зубчатых колес; валы со шлицами; валы- шестерни без шлицев; валы-шестерни цилиндрические со шлицами; валы-шестерни конические со шлицами.
Ниже приведен маршрут технологического процесса механической обработки для крупносерийного производства ступенчатых валов со шлицами (таблица 1.9.1).
Таблица 1.9.1
| Операция | Оборудование |
| 1 Фрезерование торцев и за- центровка | Фрезерно-центральный полуавтомат |
| 2 Токарная обработка | Многорезцовый токарный полуавтомат |
| 3 Предварительное шлифо- вание | Круглошлифовальный станок |
| 4 Фрезерование шлицев | Шлицефрезерный станок |
| 5 Фрезерование резьбы | Резьбофрезерный станок |
| 6 Термообработка (закалка) | Нагревательная печь, закалочная ванна |
| 7 Окончательное шлифова- ние поверхности | Круглошлифовальный станок |
| 8 Шлифование шлицев | Шлицешлифовальный станок |
| 9 Контроль | Контрольные приспособления |
Во многих случаях за основные базы принимают поверхности опорных шеек вала. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей трудно. Поэтому для значительного количества операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий.
Полые цилиндры.
Обработка производится обычно при вращающейся заготовке, но иногда обработку основных поверхностей выполняют вращающимся инструментом при неподвижной заготовке.
Установочными базами при обработке служит один из торцев заготовки и ее внутренняя или наружная цилиндрическая поверхность. Заготовки сложных деталей базируют в некоторых случаях по фасонной поверхности. При последующей обработке в качестве постоянных баз используют обработанные поверхности (торец и цилиндрическую поверхность).
Детали типа дисков: маховики, тормозные барабаны, диски сцепления, цилиндрические и конические зубчатые колеса, диски с гладкими или шлицевыми отверстиями и другие.
Конструктивная особенность деталей этого типа состоит в том, что все они имеют форму тела вращения, у которых диаметр превышает высоту (длину).
Для обработки заготовок рассматриваемых деталей применяют одинаковые технологические схемы, причем основные операции выполняются при вращении заготовки.
Заготовки деталей типа дисков получают в виде поковок, отливок из чугуна, стали, цветных сплавов, а также холодной штамповкой из листа. В отдельных случаях штучные заготовки получают из труб и круглого проката.
Технологическая схема обработки резанием заготовок деталей типа дисков во многом сходна со схемой обработки деталей типа полых цилиндров. Различие состоит в том, что они имеют малую длину и главными обрабатывающими поверхностями у них являются торцы, а также короткие цилиндрические и конические поверхности.
На операциях обработки резанием технологическими базами служат сначала один торец и наружная или внутренняя поверхность (цилиндрическая) заготовки, а в последующем – поверхности (базы), обработанные на первой операции. Если требуется угловая ориентация заготовки, то используют ее выступающие бобышки, а при отсутствии их – отверстие, обработанное на первой операции.
Наиболее массовыми и характерными деталями типа дисков являются зубчатые колеса. По ряду геометрических параметров их изготавливают с высокой точностью (6-5 степень) и шероховатостью обработанной поверхности профиля зубьев Ra = 0,32мкм. Критерием качества колес являются также нормы шума пары в зацеплении и контактная прочность их зубьев. Материалом для изготовления зубчатых колес автомобилей служат стали 18ХГТ, 12Х2НЧА, 38ХС, 12ХНЗА, 20ХГНР.
Технологический процесс обработки заготовок зубчатых колес резанием включает большое количество операций (до 20 и более).
Некруглые стержни
К этому типу деталей относят прямые и кривые стержни с некруглым поперечным сечением и длиной, превышающей размер поперечного сечения более чем в 2 раза (балки передней оси, шатуны двигателей, вилки переключения коробок передач, коромысла, поворотные кулаки.
Конструктивные формы рычагов разнообразны и технологичес-кие процессы их изготовления имеют свои особенности, однако для всех деталей этого типа обрабатываемыми поверхностями обычно являются площадки на концах стержня и отверстия на этих площадках. Обработка рычагов с точными параллельными отверстиями (например, шатунов) наиболее трудоемка.
Черновыми технологическими базами при обработке заготовок рычагов обычно служат торцы основных отверстий и наружные контуры бобышек этих отверстий. При дальнейшей обработке основные отверстия и их торцы используют в качестве постоянных технологических баз. Обработка резанием осуществляется при неподвижной заготовке.
Наиболее типичными деталями этого типа являются балки переднего моста грузового автомобиля и поворотный кулак.