2. Технологические процессы изготовления деталей типа рычагов

Технологические маршруты изготовления деталей, подобных коромыслу клапана автомобиля. При массовом изготовлении деталей, подобных коромыслу клапана автомобиля (рис. 6.139, а), штампуемого из стальной заготовки марки 45Л, первой операцией является операция по обработке торца, служащего установочной базой для последующих операций. Целесообразно на этой операции одновременно обработать оба торца диаметром 28 мм с одной установки, чтобы обеспечить необходимую параллельность торцов (рис. 6.139, б). Требования к точности расстояния между торцами невелики: 34,5_-0,1 мм, а их Rz = 0,63 мкм, поэтому получить требуемое качество поверхностей можно, как методом фрезерования, так и методом протягивания. В условиях массового производства коромысел клапанов экономичнее их изготовление на протяжном станке, поскольку производительность процесса будет выше, чем при фрезеровании. При вертикальном исполнении станка загрузка и выгрузка проще и удобнее, следовательно, производительность выше, независимо от того, будет ли загрузка осуществляться вручную или с помощью автоматических средств. Для дальнейшего повышения производительности целесообразно устанавливать и обрабатывать одновременно несколько заготовок, однако для этой цели потребуется использовать более дорогостоящие многоместные приспособления, например двухместные (рис. 6.139, в). В качестве вспомогательного инструмента для протягивания двух торцов диаметром 28 мм в размер 34,5…34,4 мм с допуском симметричности заготовки относительно торцов 17,2 мм можно использовать державку и плиты. Припуск на сторону около 0,5 мм. Скорость протягивания v 1,5 м/мин, поэтому обеспечивается обработка за То = 0,09 мин. В качестве технологических баз для заготовки нужно использовать наружную поверхность бобышек диаметром 28 мм (двойная направляющая база) для облегчения последующего получения ее концентричности по всей длине относительно оси центрального отверстия, а двойной опорной базой должна быть будущая исполнительная поверхность коромысла клапана с тем, чтобы по возможности обеспечить расстояние 17,2 мм от торца бобышки до плоскости симметрии детали. Для выполнения следующей операции применяют агрегатно- сверлильный станок, так как необходимо получить центральное отверстие - технологическую базу (двойную опорную) для последующих операций

Рис.6.139. Коромысло клапанов и схема обработки из заготовок на первых операциях

(рис. 6.139, г). Далее следует выбрать технологические базы для данной операции. Принимают за установочную базу ранее обработанный торец бобышки диаметром 28 мм для обеспечения перпендикулярности к нему оси центрального отверстия. Двойная опорная база по наружной поверхности этой бобышки обеспечивает ее соосность с обрабатываемым отверстием. Большую концентричность поверхностей деталей обеспечить при обработке не удается, поскольку в первую очередь следует выполнять лимитирующее техническое требование - соблюдение перпендикулярности оси обрабатываемого отверстия к торцам коромысла клапана. Иначе базировать нельзя, поскольку действующая осевая сила при сверлении непременно вызовет изменение любого другого принятого варианта

базирования заготовки и обязательно произойдет поджим ее торцом к базовым поверхностям приспособления. Осуществить операцию можно на агрегатном станке с трехпозиционным столом. На первую позицию стола в приспособление устанавливают заготовки, на второй - производится сверление центрального отверстия диаметром 22,3 мм на глубину 18 мм с образованием фаски 1,5 45°, на третьей - окончательное, сверление отверстия диаметром 22,1 мм напроход с подачей 0,3 мм/об и скоростью 15,6 м/мин. Стоимость комбинированного инструмента (сверла - зенковки) и его заточка значительно выше, чем отдельных двух стандартных инструментов, поэтому часто экономически целесообразнее выполнять сверление и зенкование на отдельных позициях станка. Для этого применяют четырехпозиционный поворотный стол. Так как на обработку одной заготовки необходимо 0,35 мин, для выполнения программы выпуска потребуется одновременно изготовлять четыре детали, а следовательно, будут нужны четырехместные приспособления для каждой позиции (см. рис. 6.139, г). Для удобства смены заготовок следующая операция по обработке центрального отверстия диаметром 23,295... 23,250 мм выполняется также на вертикально-протяжном станке со скоростью 6 м/мин (рис. 6.139, д). Базирование заготовки - обязательно по торцу бобышки диаметром 28 мм (установочная база), так как действуют большие осевые нагрузки, кроме того, по протяжке - (двойная опорная база); скрытая опорная база в угловом положении - в сечении, перпендикулярном к оси центрального отверстия. Приспособление - многоместное для обеспечения высокой производительности с шестью заготовками (число, кратное такту) и То = 0,18 мин на шесть штук. Возможна обработка центрального отверстия и методом зенкерования, причем этот переход можно выполнить на предшествующей операции, если предусмотреть специальную позицию. Во многих случаях это экономически оправдано, поскольку сокращается количество оборудования и необходимый для их обслуживания персонал. Контроль центрального отверстия - выборочный калибрами-пробками. Обработка бойка с R10 (см. рис. 6.139, а) возможна на высокопроизводительном горизонтально-протяжном станке непрерывного действия, например 7582Н7; установка заготовок аналогична установке на предшествующей операции. Базирование заготовки - по торцу бобышки диаметром 28 мм (установочная база), центральному отверстию (двойная опорная база). Для обеспечения допуска параллельности (0,15 мм на длине 100 мм) образующей поверхности с R = 10 мм относительно оси центрального

отверстия и получения заданной толщины бойка 4,5...5 мм предусматривается опорная база, реализуемая посредством призмы. Скорость протягивания 4 м/мин, а То = 0,08 мин. Можно получить заданную толщину бойка и методом фрезерования его фасонными фрезами. Целесообразность применения того или иного метода в конкретных условиях может быть установлена экономическим расчетом. Операцию по запрессовке втулки в центральное отверстие коромысла клапана нужно выполнять на вертикальном прессе (рис. 6.140), причем для достижения требуемой производительности необходимо одновременно собирать четыре комплекта.

Рис. 6.140. Схема запрессовки втулок в коромысла клапанов

Для соединения деталей по цилиндрическим поверхностям было бы желательно осуществить их базирование непосредственно по посадочным поверхностям по двойной направляющей базе. Однако конструктивное выполнение соединяемых деталей и значительная сила запрессовки ( 300 Н) все равно бы вызвали «неорганизованную» смену баз и привели бы к базированию их по торцам (установочный) и другим базам. Поэтому базируют коромысла клапанов по торцу бобышки диаметром 28 мм (установочная база) и цилиндрической оправке (двойная опорная база), а также по скрытой опорной базе, поскольку угловое положение детали не оказывает влияния на процесс запрессовки втулки. Втулка также базируется по торцу (установочная база), по внутренней ее поверхности (двойная опорная база) и скрытой опорной базе. Коромысла клапанов 1 устанавливаются промышленным роботом или манипулятором на оправки 3 гидроцилиндров 10 и опоры 2. Поскольку действующие исполнительные устройства пресса не позволяют осуществить непрерывную подачу коромысел клапанов 1 из лотка, используют механизмы периодического движения. Аналогично подаются упругие втулки 6 в коническую втулку 4. При рабочем ходе траверса 11 вместе с оправками 7 подходит к плите 5, упругие втулки 6 сжимаются до диаметра отверстия во втулке 4. При этом размеры упругой детали 6 перед сборкой уменьшаются. Диаметральные размеры сжатой втулки 6, кольца или пальца находят как результат изменения длины окружности наружной поверхности упругой детали за счет ее паза (замка), заданной ширины.

После запрессовки втулок 6 подается масло под давлением в гидроцилиндр 8. Давление на плунжер 9 вызывает подъем траверсы 11 плиты 5, после чего она возвращается в исходное положение, оправки 3 выводятся из отверстий коромысел клапанов 1 и могут быть заменены следующим комплектом деталей. Качество запрессовки упругой втулки контролируют по силе выпрессовки (не менее 400 Н). Прошивка отверстия диаметром 21,345…21,30 мм во втулке коромысла клапана 1 выполняется на вертикальном гидравлическом прессе со скоростью 5 м/мин за То = 0,09 мин (рис. 6.141, а). Базируют коромысло клапана так же, как и на протяжной операции. Следующую операцию по обработке масляного канала и резьбового отверстия М9Х1 можно выполнять на четырехстороннем агрегатно-сверлильно-резьбовом станке барабанного типа (рис. 6.141, б). Базируют заготовку коромысла клапана по двойной направляющей базе - центральному отверстию для обеспечения требуемого расстояния от его оси до осей резьбового отверстия М9 1 и

Рис. 6.141.Схемы обработки заготовок на завершающих операциях изготовления коромысел клапанов

Продолжение рис. 6.141

Продолжение рис. 6.141

масляного канала. Центрирование призмой заготовки этой детали по R = 8 мм способствует расположению оси отверстия М9 1 в плоскости симметрии коромысла клапана. После установки шести заготовок на следующей второй позиции станка осуществляют зацентровку торца бобышки под резьбу М9 1 под углом 90° до диаметра 10 мм на глубину 6 мм сверлом, диаметром 11 мм при подаче 0,12 мм/об. со скоростью 12 м/мин. На третьей позиции цекуют торец бобышки под резьбу М9 1, выдержав ее высоту (11 мм) и расстояние (21,26...20,74) мм от торца до оси центрального отверстия. Режимы те же, что и на предшествующей позиции. Далее на четвертой позиции сверлят отверстие диаметром 4 мм в торце бобышки под резьбу М9 1 напроход с подачей 0,06 мм/об. под углом 50° к горизонтальной плоскости, выдержав расстояние 3,5 мм от центрального отверстия до точки пересечения с осью отверстия диаметром 4 мм. На пятой позиции сверлят в бобышке диаметром 16 мм отверстие диаметром 8 мм под резьбу М9 1 с подачей 0,1 мм/об., выдержав расстояние 28,3…27,7 мм от центрального отверстия. На шестой позиции нарезают резьбу М9 1 метчиком, соблюдая допуск перпендикулярности оси винтовой поверхности к торцу бобышки диаметром 16 мм не более 0,1 мм на всей высоте. Скорость резания 4 м/мин. Затраты времени по лимитирующей четвертой позиции То = 0,8 мин на шесть штук. Во многих случаях экономически целесообразно объединить эту операцию с операциями по обработке центрального отверстия, причем протягивание заменить зенкерованием и развертыванием. Для этого может быть использован станок с десятипозиционным поворотным столом и вертикальными и наклонными силовыми головками. В качестве технологической оснастки можно использовать приспособление, показанное на рис. 6.141, в. Базирование заготовок осуществляется по двойной направляющей базе по наружной поверхности коромысел клапанов 1 двумя ножевыми призмами 2, другие подвижные призмы 3 и 4 служат опорными базами и обеспечивают заданное положение оси резьбы М9 1 в плоскости симметрии заготовки. Требуемая точность расстояний между всеми отверстиями легко обеспечивается, поскольку обработка их поверхностей выполняется с одного установа. Базированием заготовки по наружной поверхности бобышек диаметром 28 мм достигается их концентричность относительно оси центрального отверстия. Силовое замыкание каждой из заготовок производится от встроенного в корпус 14 приспособления пневмоцилиндра 12. При подаче сжатого воздуха под давлением в рабочую полость пневмоцилиндра 12 поршень 11 со штоком

10 начинает передвигаться. При этом ролик 9, сидящий на одной оси 7 с рычагами 8 и 6 перемещается вверх по кулачку 13, осуществляется закрепление заготовки рычагом 5. Закалка поверхности с R 10 мм (см. рис. 6.139, а) по контуру на длине 19...14 мм, глубиной не менее 2 мм с твердостью закаленного поверхностного слоя HRC 56...62 производится на закалочном полуавтомате ТВЧ на операции термической обработки. Там же уже в электрошахтной печи проводится низкотемпературный отпуск при температуре 150±10 C в течение 1,5 ч. Шлифовальная операция по обработке с двух сторон торцов бобышек диаметром 28 мм (рис. 6.141, г) производится на плоскошлифовальном двухшпиндельном станке в сегментными кругами 2 и поворотным столом 3 с магнитной плитой. Базирование для обеспечения параллельности торцов - по противолежащему торцу - установочной базе - и по скрытым базам. Для выполнения операции необходимо установить 48 заготовок, прошлифовать торцы их бобышек диаметром 28 мм с одной стороны в размер 34,2...34,1 мм, снять, повторно установить и прошлифовать торец с другой стороны в размер 34,0…33,83 мм. Скорость круга 40 м/с, скорость стола 20 м/мин, затраты времени на одну штуку 0,03 мин. Окончательная расточка центрального отверстия диаметром 22,03…22,02 мм и снятие фаски 0,5 45° во втулке выполняется с подачей 0,06 мм/об при v = 250 м/мин на вертикальном трехшпиндельном расточном станке. Затраты времени 0,24 мин на три штуки. Базирование для обеспечения перпендикулярности оси центрального отверстия к торцам бобышек диаметром 28 мм осуществляется по торцу (установочная база) и центральному отверстию (двойная опорная база) для обеспечения равномерного припуска в растачиваемом отверстии (рис. 6.141, д). Зачистка заусенцев в коромысле клапанов осуществляется путем оплавления при горении водородно- кислородной смеси. Шлифовальная операция по обработке поверхности с R 10 мм заготовки выполняется на специальном профильно-шлифовальном станке с продольным столом, совершающим 16 ходов в 1 мин. Подача 0,019 мм/дв. ход. Правку и профилирование дискового круга выполняют алмазным инструментом с помощью копирного устройства (рис. 6.141, е). При шлифовании поверхности с R 10 мм необходимо выдержать допуск параллельности образующих поверхностей диаметром 22,03…22,02 мм не более 0,15 мм на длине 100 мм, размер 42±0,3 мм и параметр шероховатости поверхности Rz = 4…6,3 мкм. Базирование заготовки коромысла клапана на этой операции выполняется так же, как на протяжной операции при обработке поверхности с R 10 мм с тем, чтобы

обеспечить равномерный припуск при шлифовании. Торцы бобышек диаметром 28 мм служат установочной базой, центральное отверстие - двойной опорной базой, а поверхность, противоположная поверхности с R

10 мм, - третьей опорной базой. В качестве приспособления можно использовать многоместные самоцентрирующие тиски, губки 2 и 6 которых снабжены ограничителями 5, 10 и 11 для направления заготовки 1 плоскими упорами 3 и коротким пальцем 4 для ее базирования и установки. Базирование заготовки 1 по плоскости ее симметрии в угловом положении выполняется путем центрирования двумя подпружиненными скосами 8 и 9 (образующими ножевую призму), перемещаемыми клиньями

7. Поджим к призме производится подпружиненной сферической опорой 14 от подпружиненного клина 13. Для сохранения углового положения каждого из клиньев 13 и 7 они снабжены продольными пазами, в каждый из которых входит головка установочного винта 12.

Технологический маршрут изготовления деталей, подобных вилке тяги. Обработка заготовки вилки (рис.е. 6.142 а,б) начинается с протяжной операции - обработки наружных торцов ушек (рис. 6.142, в) и прорезки паза вилки (если в заготовке его нет) или обработки внутренних поверхностей ушек. При малой серийности эти поверхности фрезеруют. Базируют заготовку по отверстию в хвостовике вилки и наружной его поверхности (если нет отверстия в заготовке) по двойной направляющей базе для получения заданного расстояния от базовой до обрабатываемых поверхностей. Центрировать заготовку предпочтительно по этой поверхности. Кроме того, должна быть опорная база по торцу хвостовика вилки для достижения заданного расстояния от этого торца до дна паза. Шестая опорная точка обеспечивает угловое положение и тем самым равномерный припуск на обработку поверхностей, параллельность которых достигается их обработкой за один устаиов. Реализуется эта схема базирования посредством специальных устройств. В некоторых случаях для достижения высокого качества вилок необходимо выполнять протягивание за несколько переходов (лучше - на вертикально-протяжных станках). Вначале обрабатывают наружные поверхности ушек у двух

заготовок в размер 40_-0,28 мм, а затем - внутренние в размер 15^+0,17 мм со

скоростью 8 м/мин при подъеме на зуб на 0,04 мм. Затраты времени на обработку одной заготовки 0,02 мин. Обработку отверстий в хвостовике и ушках вилок можно выполнить на агрегатно-сверлильном станке с поворотным шестипозиционным столом (рис. 6.142, г). На первой позиции осуществляется загрузка заготовок и выгрузка деталей, на второй -

Рис. 6.142. Технологический маршрут изготовления деталей подобных вилке тяги

Продолжение рис. 6.142

сверление отверстий диаметром 18 мм, на третьей - сверление отверстия диаметром 11 мм в хвостовике под резьбу, на четвертой - цекование торца хвостовика и зенкование фаски 2 60 под резьбу, на пятой - нарезка резьбы М12, а на шестой - развертывание отверстий в ушках диаметром

20

0,24

0,12

мм. Базируют заготовку по наружной поверхности ушек (двойная

направляющая база) с помощью двух ножевых призм для достижения соосности этой поверхности и обрабатываемых отверстий в ушках. Двойная опорная база по наружной поверхности хвостовика реализуется третьей призмой, средняя плоскость которой расположена перпендикулярно к средней плоскости двух ножевых призм и поэтому позволяет обеспечить соосность обрабатываемого отверстия в хвостовике относительно его наружной поверхности. Совместной обработкой отверстий в хвостовике и ушках вилки за один установ достигается перпендикулярность, осей этих отверстий. Для выполнения перечисленных выше технологических переходов нужны вертикальные силовые головки для обработки торца и отверстия в хвостовике и горизонтальные, для обработки отверстий в ушках. В ряде случаев, особенно при наличии канавок в отверстиях ушек вилок и при необходимости подрезания их внутренних торцов, а также для снятия фасок с двух сторон в ушках число позиций станка получается значительным и часто оказывается экономически целесообразным выполнять обработку отверстий в хвостовике и ушках заготовки вилки на отдельных станках. Тогда на первом станке производят обработку торца и отверстия в хвостовике заготовки вилки, базируя ее по наружной поверхности хвостовика по двойной направляющей базе для обеспечения соосности с обрабатываемым отверстием и перпендикулярности торца хвостовика к его оси. На втором станке заготовка базируется в приспособлении по одной из двух схем. Первую схему (рис. 6.142, д) выбирают при малом допуске соосности отверстий и наружных поверхностей ушек, вторую (рис. 6.142, е) - при малом допуске расстояния между торцом хвостовика и осями отверстий в ушках. Вторая схема базирования кроме того, обеспечивает параллельность осей отверстий в ушках по отношению к торцу хвостовика заготовки вилки тяги. При этом базировании торец вилки служит установочной базой, а отверстие в хвостовике - двойной опорной базой, угловое положение ушек (шестая опорная точка) - обеспечивается призмой. Обработку отверстий в ушках заготовок вилок при значительных диаметральных размерах можно производить с двух сторон на агрегатном станке барабанного типа (рис.

6.142, ж). После загрузки заготовок на второй позиции производится расточка отверстий диаметром 20 мм в ушках в размер 18 мм, на третьей - их обработка зенкером диаметром 19,8 мм и снятие фасок 2 45°, на четвертой - подрезание внутренних торцов, на пятой - прорезка канавок шириной 2 мм до диаметра 24 мм и на шестой - окончательная расточка

отверстия диаметром

0,24

20

0,12

мм с одной стороны. При базировании по

схеме, показанной на рис. 6.142, д, используется многоместное приспособление, две призмы 2 которого служат для установки заготовки 7, а к третьей поджимается подпружиненным зажимом 4 ее хвостовик. Закрепление заготовок 1 производится прихватом 5 при перемещении тяги

6. Для обработки наружной поверхности хвостовика заготовки вилки и снятия фаски можно использовать монолитные или сборные головки 2 с гладкими дисковыми гребенками 3 с углом в плане 30-45° (рис. 6.142, з). Применение самораскрывающихся головок предотвращает образование рисок на обработанной поверхности при выводе инструмента. Обтачивание с использованием кондукторных втулок для направления инструмента обеспечивает точность по 8-9-му квалитетам точности, без направляющих средств по 12-му квалитету. Для снятия фаски в центральное отверстие головки устанавливают зенковку. Для получения резьбы на наружной поверхности вилки 1 можно использовать винторезные головки 2 с дисковыми гребенками 5, которые широко применяют на сверлильных и агрегатных станках (рис. 6.142, и). Достоинство винторезных головок - широкий диапазон нарезаемых резьб, возможность изменения их среднего диаметра и раскрытие головки в конце рабочего хода, что сокращает затраты машинного времени. Кроме того, геометрические параметры дисковых гребенок можно легко изменять в зависимости от материала заготовки. Срок службы гребенок велик, так как их можно многократно затачивать. Наиболее производительным процессом, обеспечивающим высокое качество резьбы, является накатывание. Накатывание возможно на заготовках из пластичного материала с относительным удлинением > 8 % и пределом прочности _в< 800 МПа. При _в>1000 МПа и HRC 32, стойкость инструмента значительно ниже, чем для менее прочного материала. Накатывание резьбы возможно с радиальной, тангенциальной или осевой подачей. Шлицы на наружной поверхности вилки могут быть получены накатыванием c осевой подачей, осуществляемой двумя головками 2 и 4 с установленными на них накатными роликами 3 и 5 (рис. 6.142, к). Профиль роликов соответствует форме впадины между шлицами на готовой детали.

При накатывании головки вращаются в противоположных направлениях, а ролики периодически многократно ударяют по заготовке 1 c частотой 800...1600 мин^-1. Вследствие этого и поступательного перемещения заготовки формируется впадина требуемой формы. Диаметр заготовки перед накатыванием должен быть меньше диаметра готовой детали приблизительно на высоту выступов шлицев. Отклонение диаметра заготовки не должно превышать 0,05…0,10 мм, а ее радиальное биение должно быть меньше 0,03…0,06 мм. Материал заготовки может быть пластичным с > 9 %, _в < 1000 МПа и НRС < 28. В результате пластического деформирования твердость увеличивается на пять - восемь

единиц. Отклонение от направления эвольвентных шлицев с z = 20, m = 2,5 мм, = 20° и длиной 65 мм из стали 47ГТ составляет 15...20 мкм, погрешность окружного шага 7...40 мкм, а радиальное биение 15… 30 мкм и параметр шероховатости поверхности Ra = 0,65…0,32 мкм. Затраты времени на накатывание шлицев 1,7 мин. Накатные ролики изготовляют из стали Р6М5 твердостью HRC 64…68. После накатывания шлицев производится зачистка заусенцев, мойка и сушка деталей.

Технологический маршрут изготовления деталей, подобных вилке включения трактора. При изготовлении вилки включения трактора из штампованной заготовки массой 0,3 кг из стали 45 (НВ 229…269) в условиях массового производства первой операцией является обработка торцов бобышек заготовки на протяжном станке.

Вторая операция - агрегатно-сверлильная - выполняется на вертикальном девятишпиндельном станке с боковой приставкой, имеющей шестипозиционное приспособление, на котором за два установа одновременно на каждой позиции обрабатываются две заготовки одной силовой головкой (рис. 6.143, а, б). При первом установе заготовки 1 в качестве установочной базы используются ее торцы, а наружные поверхности бобышек служат направляющей и опорной базами. При этом на 1-й позиции производятся установка и закрепление заготовки, на 2-й - сверление центрального отверстия, на 3-й - его зенкерование, на 4-й - его развертывание до диаметра 25Н10; 5-я позиция - свободная, а на 6-й фрезеруется паз шириной 12,5 Н10. После этого заготовку повторно устанавливают на первую позицию в другое приспособление. Базируется заготовка вилки в этом приспособлении по торцам бобышек (установочная база с помощью установочных пальцев 5 и 6 по ранее обработанному отверстию диаметром 25Н10 и пазу шириной 12,5 Н10 (направляющая и опорная базы). На второй позиции осуществляется сверление отверстия

Рис. 6. 143. Приспособление (б) для изготовления деталей, подобных вилке включения (а)

диаметром 12 мм на глубину 18,5 мм, на третьей - сверление отверстия под резьбу М10, на четвертой - цекование торца, на пятой - нарезание резьбы М10, а на шестой - фрезерование паза 6,5^+0,2 мм. Открепление и закрепление заготовки 1 при первом установе производится прихватом 2 от гидроцилиндра 5, при этом втулка с обратным конусом 4 центрирует заготовку рычага по наружному контуру. При втором установе закрепление производится также от гидроцилиндра 3 прихватом 2.