Исходная информация для разработки дипломного проекта

Годовой объём выпуска изделия Nг = 200 000 шт. Сменность работы - 1 смена. Площадь участка 1800 м². Материал заготовки - сталь 40Р.

Обработка шатуна производится на поточной линии из шли­фовальных, протяжных, агрегатно-сверлильных, хонинговальных станков.

1.2 Служебное назначение и техническая характеристика изделия

Шатун - это деталь, относящаяся к классу некруглые стержни, конструк­тивной особенностью которых является то, что их поперечное сечение имеет некруглую форму, а длина превышает размеры поперечного сечения более чем в 2 раза.

Шатун входит в состав кривошипно-шатунного механизма. Кривошипно-шатунный механизм участвует в совершении рабочего цикла двигателя и преобразует возвратно-поступательное движение поршня, воспринимающего силу давления расширяющихся газов, во вращательное движение коленчато­го вала. Он состоит из следующих деталей: цилиндра, поршня с поршневы­ми кольцами, поршневого пальца, шатуна с подшипником и коленчатого вала с подшипником и маховиком.

Детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают большое давление газов, возникающих при сгорании топлива в камере сгорания(70-80 кн.), работают в условиях высоких температур и при большой частоте вра­щения коленчатого вала, в ряде случаев превышающей 2000 об/мин. Чтобы детали двигателя могли длительное время работать в таких тяжелых услови­ях, их изготавливают из прочных металлов и их сплавов, а детали из чёрных металлов (стали и чугуна), кроме того, подвергают специальной термической обработке.

Шатун двигателя, соединяющий поршень с коленчатым валом, штам­пуют из стали. Он состоит из верхней и нижней головок и стержня. Верхняя, неразъёмная головка служит для соединения с поршнем, в неё входит порш­невой палец. Для уменьшения трения пальца о шатун в верхнюю головку за­прессована бронзовая втулка. Нижняя, разъёмная головка шатуна охватывает шейку коленчатого вала. С целью уменьшения трения шатуна о шейку в нижнюю головку устанавливают вкладыши -стальные пластины, рабочая по­верхность которых, прилегающая к шейке вала, покрыта тонким слоем свин­цовой бронзы или специальным алюминиевым сплавом. Нижняя головка ша-

туна и её крышка соединяются шатунными болтами, гайки которых после за­тяжки шплинтуют.

Шатун передаёт усилие от поршня на коленчатый вал. Совершая слож­ное колебательное движение, шатун участвует в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он совершает сложное движение: верхняя его головка движется прямо­линейно вместе с поршнем, а нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала. К конструкции шатуна предъявляют следующие требова­ния: высокая прочность и жесткость, простота конструкции, возможность прохода кривошипной головки через цилиндр при сборе двигателя. Стер­жень шатуна работает на продольный изгиб, поэтому его форма в значитель­ной мере определяет жёсткость шатуна. Учитывая требования снижения мас­сы, наиболее рациональным является двутавровое сечение стержня. Дефор­мации стержня шатуна в плоскости его сечения перпендикулярной к ней раз­личны вследствие неодинакового закрепления концов шатуна. Площадь се­чения стержня в направлении большой головки увеличивается, что, обеспе­чивает плавный переход и приводит к снижению концентрации напряжений.

К верхней и нижней головкам шатуна подводится масло: к нижней го­ловке- через канал в коленчатом вале, а к верхней - через прорезь. Из нижней головки масло через отверстие выбрызгивается на стенки цилиндров.

Технические условия изготовления шатунов подчиняются ГОСТ 845-73.Настоящий стандарт распространяется на стальные шатуны (в сборе) ав­томобильных дизельных и карбюраторных двигателей. Шатуны и их крышки имеют твёрдость 217...285 НВ. Шероховатость внутренней поверхности втулки поршневой головки не менее 8 квалитета точности по ГОСТ 2789-43.Отклонение от параллельности торцевой головки шатуна под вкладыши в кривошипной головке шатуна. Отклонение не должно превышать 0,04 мм на длине 100 мм.

Торцы кривошипной головки взаимно параллельны в пределах допуска на ширину головки и перпендикулярны оси отверстия под вкладыши в ней.

Отклонение от перпендикулярности не должно превышать 0,05мм на длине 100мм. Отклонение от цилиндричности по ГОСТ 301-73 отверстия втулки за­прессованной в поршневую головку шатуна после окончательной обработки не должны превышать 0,0025мм. Отклонение от цилиндричности отверстия под вкладыши не должны превышать 0,04мм. Каждый должен быть принят отделом технического контроля предприятия-изготовителя.

Шатун.

Шатун служит для шарнирного соединения коленчатого вала или кривошипа с поршневой группой. Сборка шатуна начинается с запрес­совки втулки в головку 3 шатуна.

Втулку устанавливают так, чтобы канавка 1, предназначенная для смазки пальца, находилась против отверстия 5. Это возможно при условии, если торцы втулки 2 будут запрессованы заподлицо с торцом верхней голов­ки шатуна. Втулки при запрессовке в отверстие шатуна несколько сжимают­ся. Для исправления этого недостатка после запрессовки выполняют чисто­вое растачивание или протягивание или развертывают двумя-тремя разверт­ками отверстие втулки.

После запрессовки втулки в головку шатуна приступают к сборке вкладышей шатуна. Начинают с проверки параллельности плоскостей разъ­ема вкладышей 9 и 10 по высоте на краску: при параллельности плоскостей вкладышей пятна краски должны располагаться по всей плоскости разъема с обеих сторон и не должно быть качания на плите. Если плоскости не парал­лельны, их пришабривают. Допустимая величина выступающих торцов вкладышей из тела шатуна указывается в сб. чертежах (обычно 0,05-0,15 мм).

После запрессовки вкладышей в головку и крышку 8 шатуна их соединяют вместе болтами 4 и гайками 7. Предварительно укладывают ме­жду головкой шатуна и крышкой набор регулирующих латунных или мед­ных прокладок 6 толщиной до 0.05 мм. Общая толщина прокладок указы­вается в чертеже и обычно равна 4-5 мм. После сборки шатуна проверяют отверстия шатуна индикаторным нутромером на овальность и конусообразность, а затем проверяют шатуны на прямолинейность.

На прямолинейность шатуны проверяют на специальном при­боре следующим образом: шатун 6 верхней головкой 5 устанавливают на контрольный палец 4 с конусом, а нижний - на палец 7 контрольной плиты 2, и, завернув винт 8, зажимают шатун на пальце. Затем устанавливают на ци­линдрические пояски контрольного пальца 4 призму (калибр) 3 и подводят его так, чтобы штифты касались плоскости плиты 2. Если шатун прямолине­ен, то все три штифта призмы 3 будут касаться плиты. Если шатун согнут, то касаться плиты будет либо один верхний штифт, либо два нижних. У ша­туна будут касаться плиты верхний и один из нижних штифтов.

Величину скрученности и погнутости шатуна определяют щу­пом 1 по величине зазора между плитой и штифтами. Зазор не должен пре­вышать 0,05 мм.

Если шатун имеет двойной изгиб, который указанным выше способом обнаружить нельзя, то его проверяют так: зажимают шатун на пальце контрольной плиты, выдвигают ограничитель до упора в торец ниж­ней головки шатуна и закрепляют эту головку винтом. Затем, замерив глубиномером

расстояние от торца верхней головки до плоскости плиты, сни­мают шатун с прибора и поворачивают на 180°, подводят до упора в ограни­читель торцом с другой стороны нижней головки и делают второй замер.

Скрытые трещины обнаруживают на специальных установках (рентгеновские и ультразвуковые), а иногда менее совершенным способом -постукиванием молотком по различным участкам шатуна.

1.4 Краткая характеристика существующего уровня технологии

Современные условия рынка поставили новые задачи перед машино­строительными предприятиями. Это быстрая разработка, проектирование средств технологической оснастки и запуск в производство новых конкурен­тоспособных изделий, отвечающих всем требованиям конечного потребите­ля. Поэтому производство должно иметь оптимальный уровень автоматиза­ции и компьютеризации, дабы уменьшить до минимума возможность челове­ческой ошибки, что приводит к длительным простоям оборудования, а, сле­довательно, и предприятия в целом.

В настоящее время обработка шатуна на базовом предприятии ведется с достаточно оптимальными режимами. С точки зрения последовательности технологических операций базовый маршрут удовлетворяет требования со­временного уровня технологии.

При механической обработке используется достаточно высокопроизво­дительное оборудование и технологическая оснастка.

Перемещение заготовок между операциями осуществляется подвесным конвейером. Существенным недостатком является то, что загрузка и выгруз­ка деталей на операциях преимущественно вручную, что увеличивает время обработки. Это является большой проблемой не только технолога, но и кон­структора, поскольку при данной конструкции детали использование автома­тических устройств загрузки и выгрузки трудно. Технологическое оборудование

на участке расположено сложно, что затрудняет перемещение деталей по участку.

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.2 Анализ технических условий на изделие

Технические условия изготовления шатунов подчиняются ГОСТ 845. К конструкции шатуна предъявляется следующие требования:

-высокая прочность, простота конструкции, возможность прохода кри­вошипной головки через цилиндр при сборке двигателя. Исходя из условий эксплуатации, следует, что шатун имеет жесткие требования к механической обработке (см. чертежи):

1)Отклонение от параллельности и перекоса осей отверстий под вкла­дыши и палец не должны превышать 0,08 мм на длине 100мм.

2)Конусообразность, бочкообразность, седлообразность и овальность отверстия под вкладыши 0,004 мм, под палец 0,0025 мм.

3)Разностенность кривошипной головки не более 0,8 мм, поршневой (со стороны метки на стержне) не более 0,5мм.

4)Ось отверстия поршневой головки шатуна лежит в одной плоскости с осью отверстия под вкладыши в кривошипной головке шатуна. Отклонение не должно превышать 0.04 мм на 100мм длины.

5)Торцы кривошипной головки взаимно параллельны в пределах до­пуска на ширину головки и перпендикулярны оси отверстия под вкладыши в ней. Отклонение от перпендикулярности не должно превышать 0.05мм на длине 100мм.

6)Отклонение от цилиндричности по ГОСТ 301 отверстия втулки, за­прессованной в поршневую головку шатуна после окончательной не должно превышать 0.0025мм.

7)Сортировать шатун по наименьшему диаметру отверстия Д через 0,0025 мм. Маркировать размерные группы маслостойкой краской.

8)Штамповочные уклоны не более 7°.

9)Неуказанные радиусы штамповки 1,6 мм, НВ 217...248.

10)Макроструктура металла в продольном разрезе шатуна должна ха­рактеризоваться направлением волокон вдоль его контура тавру и местом пе-

рехода в головки без петель и обрывов. Усадочные рыхлости, трещины и неметаллические включения не допускаются.

11)Микроструктура металла должна представлять собой равномерную мелкозернистую структуру сорбита без включений феррита. Толщина обез-углероженного слоя необработанных поверхностей не более 0,1 мм на сторо­ну.

Каждый шатун должен быть принят отделом технического контроля предприятия изготовителя.

Дата добавления: 2015-07-08