Тема 4.5 технология изготовления деталей типа «рычагов» и «вилок»

К деталям типа рычагов относятся рычаги, коромысла, собач­ки, поводки, ручки, прихваты.

Рычаги являются звеньями систем машин, аппаратов, приборов, приспособлений. Совершая качательное или вращательное движение, рычаги передают необходимые силы и движения сопряженным деталям, заставляя их выполнять требуемые перемещения с надлежащей ско­ростью или фиксировать относительное положение сопряженных дета­лей (рисунок 4.38, а).

Одной из основных баз рычага обычно является поверхность отверстия (2-ая направляющая).

В комплексе вспомогательных баз используются поверхности гладких отверстий, параллельные основной базе, и реже поверхности резьбовых или гладких отверстий, перпендикулярных ей.

Вилками в машиностроении называют детали, имеющие два раз­личных служебных назначения, в связи с чем различают 2 вида ви­лок (рисунок 4.38, б).

К первому виду относятся вилки переключения, которые при осевом перемещении переключают зубчатые колеса, муфты и тому по­добные кинематические звенья машин.

Ко второму виду относятся вилки, служащие промежуточными деталями шарнирных соединений в машинах - шарнирные вилки. Для выполнения служебного назначения они обычно имеют ушки с двумя соосными отверстиями, сочетание поверхностей которых дает вспо­могательную двойную направляющую базу вилки. Основной базой яв­ляется поверхность отверстия в хвостовике или гладкая цилиндри­ческая наружная поверхность хвостовика вилки.

Рисунок 4.38 – Конструктивные разновидности рычагов:

а – рычаги, б - вилки

Технические условия, определяющие служебное назначение ры­чагов и вилок характеризуются показателями:

• Отверстия - основные и вспомогательные базы, поверхностями которых рычаги и вилки сопрягаются с валиками, проектируют по IT6 – 8.

• Точность расстояний между параллельными поверхностями ви­лок переключения назначают по IT……

• Расстояние между осями отверстий основных и вспомогатель­ных баз должны соответствовать расчетным допускаемые отклонения в зависимости от требуемой точности колеблются от  0, 1 до  0, 3 мм.

• Для обеспечения прочности и хорошего внешнего вида отвер­стия у рычагов и вилок должны быть соосны с необработанными бобышками, допускаемые отклонения от 0,5-1,5 мм.

• В некоторых случаях вводятся еще дополнительные ограниче­ния на колебание толщины стенок бобышек в определенных направле­ниях (Rmin).

• Для хорошего сопряжения исполнительных поверхностей вилок с поверхностями передвигаемых деталей требуется чтобы исполни­тельные поверхности вилок были перпендикулярны оси поверхности отверстия - основной базе. Допускаемое отклонение от параллельности 0, 05 : 100 до 0,2 : 100.

• Оси отверстий ушей должны быть перпендикулярны оси основной базы – 0,1 : 100 до 0,4 : 100.

• Точность формы отверстий специальными допусками обычно не ограничиваются, т.е. должна находиться в пределах допуска на размер (  отверстия).

• Шероховатость поверхностей отверстий в пределах 7-5 клас­сов шероховатости, исполнительных поверхностей - от 9 до 5 клас­са шероховатости.

Для увеличения срока службы твердость исполнительных поверхностей от HRC_Э 40:50 до HRC_Э 56:62..

Материалы, служащие для изготовления рычагов: CЧ12-28, СЧ24-44, КЧЗ2-10, КЧ37-12, сталь обычного качества, сталь 5, конструкционные стали 20, 35, 40, 45, 40Х.

Работающие при незначительных нагрузках рычаги изготавли­вают из пластмасс. Выбор материала зависит от служебного назна­чения и экономичности изготовления детали. Детали сложной формы могут быть достаточно экономично изготовлены из заготовок-отли­вок. Для деталей, работающих под небольшими неударными нагрузка­ми, выбирается менее дорогой СЧ12-28, CЧ18-36. Детали, испытыва­ющие более значительные нагрузки, изготавливают из более прочно­го чугуна CЧ21-40, СЧ24-44. Для нежестких деталей, работающих с толчками и ударами - ковкий чугун.

Чугунные заготовки получают обычно литьем в песчаные фор­мы, по металлическим моделям, оболочковые формы.

Стальные заготовки рычагов и вилок получают ковкой, штам­повкой, литьем по выплавленным моделям, сваркой.

С увеличением масштаба изготовления заготовок применяется штамповка в открытых и закрытых штампах на молотах, фрикционных и кривошипных прессах, горизонтально-ковочных машинах.

Для повышения точности отштампованных заготовок в крупносе­рийном и массовом производствах применяют калибрование и чеканку. Калибрование является дополнительной штамповкой, выполняемой во избежание окалины после нагрева или после обрезки заусенцев.

Чеканка - холодная штамповка в специальных штампах на чека­ночных прессах, выполняемая после термической обработки (норма­лизации отжига, закалки) заготовок и очистка их от окалины.

Для снижения трудоемкости механической обработки, снижения расхода материала заготовки получают литьем по выплавляемым мо­делям.

Шероховатость по 5 классу шероховатости, допуски для отливок 1-го класса.

Метод выбора получения заготовки должен быть основан на тех­нико-экономическом сравнении вариантов получения заготовок и по­следующей механической обработке детали.

Отверстия по чертежу  < 25 мм в заготовках литьевых в пес­чаные формы и штамповкой не получают, литьем по выплавляемым мо­делям экономично получать отверстия меньших размеров.

Анализ чертежей и технических условий, которым должны отве­чать рычаги, показывает, что поверхности отверстий - вспомога­тельные базы - и исполнительные поверхности рычагов должны зани­мать определенное положение относительно поверхностей отверстий - основных баз; торцы бобышек, отверстия для фиксирующих винтов и штифтов должны быть перпендикулярны; пазы вильчатых рычагов должны быть перпендикулярны осям отверстий - основным базам.

Обработку поверхностей рычагов строят в последовательности:

1. Обрабатывают плоскости или торцы бобышек с 2-х сторон -установочная база.

Затем обрабатывают отверстия - основная и вспомогательная базы (двойная опорная и опорная).

На последующих операциях обрабатывают пазы, уступы, резьбо­вые и мелкие отверстия.

2. Если рычаг имеет длинную бобышку, в которой расположено отверстие - основная база и значительно более короткие бобышки, в которых расположены отверстия - вспомогательные базы, то сна­чала обрабатывают поверхность отверстия (основную базу) и торец длинной бобышки с одной стороны»

Затем обрабатывают торец данной бобышки с другой стороны. Далее обрабатывают остальные поверхности схемы вариантов базиро­вания заготовки рычага с двумя короткими бобышками при обработке в них отверстий (рисунок 4.39).

Выбор варианта базирования зависит от задачи, поставленной техническим условием.

Для повышения износостойкости исполнительных поверхностей, работающих в условиях полусухого трения и значительных нагрузках, соответствующие участки рычагов подвергают местной закалке (Т.В.Ч. для среднеуглеродистой стали 0,40-0,50%С, химико-термической об­работке из малоуглеродистых сталей 0,2 - 0,35%С). Глубина закален­ного слоя металла при поверхностной закалке колеблется в пределах 2 - 3 мм, а твердость HRC_Э 56 - 62.

Эффективным видом химико-термической обработки является нитроцементация (газовое цианирование).

Оборудование и оснастка при обработке рычагов зависят от се­рийности производства. Для единичного и мелкосерийного производ­ства является экономичным введение разметки плоскостей, пазов, торцев, отверстий рычагов.

Рисунок 4.39 – Типовые варианты базирования рычага с короткими бобышками

при обработке двух отверстий

Обработку ведут на универсальном оборудовании с выверкой де­тали по разметке с применением универсально-сборочных, универ­сально-наладочных приспособлений и специализированных.

В серийном производстве рычаги, в основном, обрабатываются без разметки на настроенных универсальных и станках с ЧПУ, ис­пользуя специальные приспособления или организуя групповую обра­ботку с применением УНП и групповых приспособлений.

Распространение групповой обработки рычагов обусловлено сходством формы и технических условий на изготовление, однород­ностью обрабатываемых форм, небольшим диапазоном размеров, что позволяет объединять различные рычаги в группы для обработки на однотипном оборудовании с незначительной переналадкой технологи­ческой оснастки.

Для обоснованного выбора УНП групповых приспособлений дол­жен быть проведен технико-экономический расчет. Обработку отвер­стий ведут в кондукторах. При опасности возникновения недопустимых деформаций из-за перераспределения внутренних напряжений исполнительные поверхнос­ти вилки обрабатывают в самом конце технологического процесса после обработки мелких отверстий.

Диаметры отверстий, ширину пазов у рычагов и вилок, а также расстояние между плоскими исполнительными поверхностями контро­лируют в большинстве случаев калибрами.

Расстояние между осями отверстий проверяют универсальными измерительными инструментами, скобами, индикаторами в приспособ­лениях. Расстояние между плоскостями - универсальными средствами измерения. Параллельность и перпендикулярность индикаторами в приспособлениях.

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЫЧАГОВ С ОБЩЕЙ ПЛОСКОСТЬЮ ТОРЦЕВ ВТУЛОК

Заготовительная.

Чугунные заготовки получают литьем в песчаные или оболочковые формы. Отливки из ковкого чугуна подвергают отжигу и последующей правке для уменьшения остаточных деформаций. Стальные заготовки получают ковкой, штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, а в единичном производстве сваркой.

Фрезерная.

Фрезеровать торцы втулок с одной стороны начерно и начисто или с при­пуском под шлифование (при необходимости);

Технологическая база (установочная) - поверхность стержня или противо­положные торцы втулок. Направляющие и опорные базы выбирают из условий удобства установки детали. Станок - вертикально-фрезерный или карусельно-фрезерный.

Фрезерная.

Аналогично предыдущей операции, но с другой стороны.

Технологическая база - обработанные торцы втулок.

В серийном и массовом производствах обработка торцев втулок может вы­полняться одновременно с двух сторон на горизонтально-фрезерном станке на­бором фрез. Технологическая база - поверхность стержня или поверхность стержня и наружная поверхность втулок.

Если заготовки проходят чеканку (т.е. торцы втулок обжаты прессом), то фрезерную обработку не производят.

Обработка основных отверстий.

Технологическая база - обработанные торцы и их наружные поверхности, что обеспечивает равностенность втулок.

В зависимости от типа производства операцию выполняют:

• в единичном и мелкосерийном производствах на радиально- и верти­кально-сверлильных станках или расточных станках по разметке со сме­ной инструмента;

• в мелкосерийном и серийном производствах - на сверлильных станках с ЧПУ, на радиально- и вертикально-сверлильных станках по кондуктору со сменой инструмента и быстросменных втулок в кондукторах;

• в крупносерийном и массовом производствах - на агрегатных много­шпиндельных одно- и многопозиционных станках, вертикально-свер­лильных станках с многошпиндельными головками или на протяжных станках.

Маршрут обработки основных отверстий имеет варианты:

• сверление, зенкерование, одно- или двукратное развертывание или двой­ное растачивание;

• сверление и протягивание (для отверстий диаметром более 30 мм, кото­рые получены в заготовке прошиванием или литьем, сверление заменя­ют предварительным зенкерованием).

Обеспечение параллельности осей и межосевого расстояния основных от­верстий достигается следующим образом (в порядке убывания точности):

• одновременной обработкой несколькими инструментами на многошпин­дельных станках;

• последовательной обработкой при неизменном закреплении заготовки;

• последовательной обработкой на разных станках в разных приспособлениях.

Протяжная (долбежная).

Обработка шпоночных пазов или шлицевых поверхностей в основных от­верстиях.

Сверлильная.

Обработка вспомогательных отверстий с нарезанием в них резьб (если не­обходимо).

Фрезерная.

Фрезерование различных пазов и уступов.

Технологическая база на протяжной, сверлильной и фрезерной операциях - основные отверстия (одно или два) и их торцы.

Плоскошлифовальная.

Плоское шлифование торцев втулок выполняется при повышенных требо­ваниях к шероховатости и взаимному расположению торцев втулок на плоско­шлифовальном станке с переустановкой.

Технологическая база - торцы втулок.

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.

В зависимости от конструкции последовательность обработки поверхно­стей рычагов может изменяться. Применяют варианты маршрута, в которых первая фрезерная операция и операция обработки основных отверстий меняют­ся местами или объединяются.

Маршрут обработки рычагов с торцами втулок, лежащими в разных плоскостях

Последовательность обработки данных рычагов следующая:

• обрабатывают торцы втулок с одной стороны;

• обрабатывают основные отверстия с той же стороны;

• обрабатывают торцы втулок с другой стороны;

• обрабатывают остальные поверхности в последовательности, указанной в первом варианте.