Author: Гурин Ф.В.  

Tags: техника средств транспорта   общая технология машиностроения   обработка металлов   тракторы   сельскохозяйственные машины   сельское хозяйство   издательство машиностроение   учебник для студентов   тракторостроение  

Year: 1981

Similar

Технология автомобилестроения

Технология сельскохозяйственного машиностроения

Материалы и технология машиностроения

Технология производства гусеничных и колёсных машин

Text 
                    

ф. в. ГУРИН, I В. Д- КЛЕПИКОВ 1, в. в. РЕЙН
ТЕХНОЛОГИЯ
АВТОТРАКТОРО-
СТРОЕНИЯ
ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Попущено
Министерством высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебника для студентов вузов,
обучающихся по специальности «Автомобили и тракторы»
МОСКВА « МАШИНОСТРОЕНИЕ » 1981

Г95
УДК 629.113.002 4- 629.114.2.002
Рецензент кафедра «Технология автотракторостроения»
Белорусского политехнического института
Гурин Ф. В. и др.
Г95 Технология автотракторостроения: Учеб, для ву-
зов/Ф. В. Гурин, В. Д. Клепиков, В. В. Рейн —
2-е изд., перераб. и доп.—М.: Машиностроение,
1981.—295 с., ил.
В пер. 1 р.
Изложены основы технологии автотракторостроения, освещены
комплексные технологические процессы изготовления и сборки деталей
автомобилей и тракторов. Рекомендованы методы достижения эконо-
мической точности обработки деталей резанием.
Второе издание (1-е изд. 1971 г.) переработано в соответствии
с Единой системой стандартов технологической подготовки произ-
водства.
Г«5г 147-81- 3603030000
ББК 34.5
6П4
© Издательство «Машиностроение», 1981 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Со времени выхода в свет первого издания учебника «Технология
автотракторостроения» прошло 10 лет. За это время на автомобиль-
ных и тракторных заводах внедрены комплексная автоматизация
производственных процессов, новые методы получения заготовок
деталей и обработки их резанием, сборки автомобилей и тракто-
ров. Значительные изменения произошли и в учебном процессе
вузов в связи с переходом на новые учебные планы и повышением
уровня обучения студентов.
Новая программа курса «Технология автотракторостроения»,
утвержденная МВ и ССО СССР в 1977 г., существенно отличается
от старой. Включены новые главы: «Методы обработки поверх-
ностей заготовок деталей», «Автоматизация процессов обработки
резанием», «Сборка трансмиссий и подвесок», «Общая сборка авто-
мобиля «Москвич». В связи с выходом новых ГОСТов подверглась
переработке некоторая часть материала старого учебника. Главы
1, 2, 3, 6, 15, написанные в первом издании д-ром техн, наук
проф. |В. Д. Клепиковым), представлены нами в новом изложении,
с учетом межотраслевых систем стандартов (ЕСТД, ЕСТПП и др.)
и ГОСТ 31109—73. «Процессы технологические. Основные термины
и определения»; ГОСТ 21495—76 «Базирование и базы в машино-
строении»; ГОСТ 2789—73 «Шероховатость поверхности». Осталь-
ные главы учебника также переработаны и дополнены. ‘
Введение, главы 5, 6, 9—12, 14—16, 18, 19, 22 написаны за-
служ. деят. науки и техники РСФСР, д-ром техн, наук проф.
Ф. В. Гуриным, главы 1—4, 7, 8, 13, 17, 20, 21 — канд. техн,
наук доц. В. В. Рейном.
1*

ВВЕДЕНИЕ
Под руководством Коммунистической партии советским народом
созданы автомобильная и тракторная отрасли, которые по техни-
ческому вооружению и организации производства являются наи-
более развитыми отраслями народного хозяйства. Автомобильная
промышленность, например, оснащена 2700 автоматическими ли-
ниями, средний уровень автоматизации производства составляет
80%.
В дореволюционной России не было автомобильной и трактор-
ной промышленности: с 1910 по 1915 г. было выпущено 450 легко-
вых и несколько десятков грузовых автомобилей, начатые строи-
тельством пять автомобильных заводов (в том числе АМО и «Руссо-
Балт») не были введены в эксплуатацию. Тракторов вообще не
производилось. Развитие отечественного автртракторрстроения
началось после Октябрьской революции. Был частично достроен
зав"бд АМО (ньТне Мбсковский автомобильный завод им. И. А. Ли-
хачева), и с 1924 г. начался выпуск отечественных грузовых авто-
мобилей грузоподъемностью 1,5 т. В 1918 г. на Обуховском заводе
было организовано мелкосерийное производство гусенйчных трак-
тбрбв7а"в“1920Т." положено начало создания единого тракторного
Хозяйства вГнашёй стране. С 1924 г. на заводе «Красный путило-
Тзец» начался выпуск"тракт6рбв «Фордзон-Путиловец», и в 1925 г.
было выпущено 600 таких тракторов.
Производство автомобилей и тракторов носило мелкосерийный
характер, технологические процессы выполнялись рабочими высо-
кой квалификации, трудоемкость изготовления автомобиля и трак-
тора была высокой.
Интенсивное развитие автомобильная и тракторная отрасли
получили в годы первой пятилетки. Поточно-массовое производ-
ство автомобилей началось с 1932 г. после реконструкции Москов-
ского и пуска Горьковского и Ярославского автомобильных заво-
дов. В Москве по существу был построен новый завод, выпускаю-
щий в год 25 тыс. грузовых автомобилей грузоподъемностью
2,5 т. Горьковский автомобильный завод был рассчитан на годо-
вой выпуск 100 тыс. грузовых автомобилей грузоподъемностью
1,5 т и легковых пятиместных автомобилей.
4

3--этот“же-“пери«д вступили в строй Сталинградский (ныне
Волгоградский), Харьковский "и "Челябинский -тракторные-за-
воды, в 1930 г7 с конвейера Сталинградского, завода сошел .трак-
тор СТЗЧ*—лучшая модель того времени, а в 1934 г. — стоты-
сячный трактор.
Оборудование, технология и организация производства на
этих автомобильных и тракторных заводах были для того времени
передовыми в отечественном машиностроении. В заготовительных
цехах использовались машинная формовка и конвейерная заливка
опок, паровоздушные молоты, горизонтально-ковочные машины
и другое оборудование. В механосборочных цехах применялись
поточные линии, специальные и агрегатные станки, оснащенные
высокопроизводительными приспособлениями и специальным ре-
жущим инструментом. Общая и узловая сборка производилась
поточным методом на конвейерах.
В годы второй пятилетки развитие технологии автотракторо-
строения характеризуется дальнейшим освоением принципов по-
точно-автоматизированного производства и увеличением выпуска
автомобилей и тракторов. Уже в 1937 г. СССР по объему произ-
водства грузовых автомобилей занял первое место в Европе и вто-
рое место в мире после США. Нашей тракторной промышлен-
ностью в период 1931—1941 гг. быЯсгвыпущено 670тыс. тракторов.
Великая Отечественная война временно приостановила разви-
тие автомобильного и тракторного производства, однако, начиная
с 1943 г., несмотря на трудности военного времени, автотрактор-
ная промышленность вновь набирает производственные мощности:
в 1943 г. начал выпускать автомобили Ульяновский автомобиль-
ный завод, в 1944 г. Уральский автомобильный завод в г. Миассе.
В послевоенные годы происходит быстрый рост выпуска авто-
мобилей за счет восстановления мощностей Московского и Горь-
ковского заводов и строительства новых автомобильных заводов.
Количество тракторных заводов возросло. к 1947 г. в 3 раза по
сравнению с 1946 г. В 1965 г. выпуск тракторов увеличился
в 1,6 раза пб’сравненик1.-.с~^	за цериод
1966—1975 гг. возросла с.^9..до_76._л- С.
.....-р-настоящее время автомобильная и тракторная промышлен-
ность продолжает интенсивно развиваться. Пленумом ЦК КПСС
(июль 1978 г.) предусмотрено поставить сельскому хозяйству
в 1981—1985 гг. 1 млн. 870 тыс. тракторов суммарной мощностью
182 млн. л. с. и 1450 тыс. грузовых автомобилей общей грузо-
подъемностью 6950 тыс. т. Намечена разработка и организация
производства большегрузных и специальных автомобилей сель-
скохозяйственного назначения, новых тракторов типа К-700, гусе-
ничных и универсально-пропашных мощностью соответственно
450—500, 250 и 150 л. с. Продолжается работа по дальнейшему
повышению надежности и увеличению ресурса автомобилей и трак-
торов. "Вводятся в эксплуатацию и строятся новые заводы, напри-
мер Камское объединение по выпуску большегрузных автомобй-
6

лей, крупнейший Чебоксарский завод промышленных тракторов
мощностью 300 и 500 л. с. и другие предприятия. Все это опреде-
лило развитие производства автомобилей и тракторов как специа-
лизированных отраслей, базирующихся на высокопроизводитель-
ных автоматизированных и автоматических технологических про-
цессах.
Научные основы технологии автотракторостроения, включаю-
щие выбор метода получения заготовок и базирование их при
обработке резанием с обеспечением высокой точности и качества,
методику определения эффективности разработанного технологи-
ческого процесса, методы расчета высокопроизводительных при-
способлений, повышающих эффективность процесса и облегчаю-
щих труд станочника, рассмотрены в первом разделе.
Решение проблемы повышения эффективности производствен-
ных процессов потребовало внедрения новых автоматических
систем и комплексов, более рационального использования исход-
ных материалов, приспособлений и инструментов. Эти вопросы
изложены в виде обобщения опыта передовых автомобильных
и тракторных заводов во втором и третьем разделах.

Раздел первый
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Глава 1
ОСНОВНЫЕ понятия
1.1.	ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Изделием называется единица промышленной продукции конечной
стадии данного производства, исчисляемая в штуках или экземп-
лярах. Изделием может быть машина, элемент машины и отдельная
деталь; для автомобильного завода изделием является автомобиль,
а для завода карданных валов — вал. В зависимости от назначе-
t ния могут быть изделия основного и вспомогательного производ-
ства. К первым относятся изделия, предназначенные для поставок
(реализации), ко вторым — изделия, предназначенные только для
собственных нужд предприятия.
Деталь — это изделие, изготовленное из однородного (по наи-
менованию и марке) материала, без применения сборочных опе-
раций, например вал из одного куска металла, литой корпус
и т. п.
Сборочная единица — это изделие, составные части которого
соединены между собой сборочными операциями (свинчиванием,
клепкой, сваркой, опрессовкой и др.), например автомобиль, ре-
дуктор, станок. Характерным технологическим признаком состав-
ной части изделия является возможность ее сборки обособленно
от других элементов изделия.
Составная часть в зависимости от конструкции может состоять
либо из отдельных деталей, либо из составных частей высших
порядков и деталей. Различают составные части первого, второго
и более высоких порядков. Составная часть первого порядка вхо-
дит непосредственно в составную часть изделия. Она состоит из
отдельных деталей либо из одной или нескольких частей второго
порядка и деталей. Составная часть второго порядка входит в со-
ставную часть первого порядка. Она расчленяется на детали или на
составные части третьего порядка и детали и т. д. Составная часть
наивысшего порядка расчленяется только на детали.
Деление изделия на составные части производится по техноло-
гическому признаку. Существует и другое деление — по функцио-
нальному признаку; например, составными частями могут быть
смазочная система, механизм газораспределения и др. Характе-
ристика составных частей изделия дана в ГОСТ 2.101—68.
7

Полуфабрикат — изделие предприятия-поставщика, подлежа-
щее дополнительной обработке или сборке.
Комплектующее изделие — изделие предприятия-поставщика,
применяемое как составная часть изделия, выпускаемого другим
предприятием. В автотракторостроении комплектующими изде-
лиями являются двигатели, коробки передач, подшипники и др.
В машиностроении различают заготовку и исходную заготовку.
Заготовка — предмет производства, из которого изменением
формы, .размеров, шероховатости поверхности и свойств материала
изготовляют деталь. Исходная заготовка —заготовка перед пер-
вой технологической операцией.
Интенсивность производства характеризуется тактом и ритмом
выпуска. Такт выпуска — интервал времени, через который пе-
риодически производится выпуск изделия определенного наимено-
вания, типоразмера и исполнения. Аналитически величину такта
можно определить по зависимости Т = Ф/Д, где Ф — годовой
календарный фонд времени работы предприятия; Д — число-
изделий, подлежащих изготовлению за это время. .
В условиях поточного производства время, затрачиваемое на
выполнение каждой операции, должно быть равно или кратно
такту выпуска, так как иначе будет нарушена синхронность-вы-
полнения операций. В связи с этим следует учитывать цикл перио-
дически повторяющейся технологической операции, т. е. время
от ее начала до конца.
Ритм выпуска — это количество изделий определенного наиме-
нования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу вре-
мени. Объем выпуска изделий представляет собой количество
последних, изготовляемое предприятием в течение планируемого
интервала времени. Программа выпуска изделий — перечень их
наименований с указанием объема выпуска и срока выполнения по
> каждому наименованию.
Рабочее место — часть производственной площади цеха, на
которой находятся исполнители работы, обслуживаемая ими еди-
ница технологического оборудования и оснастка или часть кон-
вейера.
1.2.	ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ	(
ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Производственным процессом называется совокупность всех дей-
ствий людей и орудий производства, необходимая на данном пред-
приятии для изготовления или ремонта изделий. Производствен-
ный процесс завода включает подготовку средств производства
и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение
материалов и полуфабрикатов, все стадии изготовления деталей
машин; сборку сборочных единиц; транспортировку материалов,
заготовок, деталей, сборочных единиц и изделий; технический
8

контроль на всех стадиях производства; упаковку готовой про-
дукции и другие действия, связанные с изготовлением изделий.
Технологическим процессом называется часть производствен-
ного процесса, содержащая действия по изменению и последую-
щему определению состояния предмета производства. В зависи-
мости от требований, предъявляемых к обработке детали, техно-
логический процесс может включать различные технологические
методы: обработку резанием, сборку, сварку, клепку и др. Сред-
ствами выполнения технологического процесса являются техно-
логическое оборудование, технологическая оснастка и специаль-
ные устройства.
Технологическим оборудованием называются орудия производ-
ства, в которых для выполнения определенной части технологиче-
ского процесса размещаются материалы или заготовки, средства
воздействия на них и при необходимости источники энергии. К тех-
нологическому оборудованию относятся станки, печи, испытатель-
ные стенды и т. д.
Технологическая оснастка — это орудия производства, добав-
ляемые к технологическому оборудованию для выполнения техно-
логического процесса, например инструменты, приспособления,
штампы, пресс-формы.
Наладка представляет собой подготовку технологического
оборудования и оснастки к выполнению определенной технологи-
ческой операции. К наладке относятся установка приспособления
.п инструментов на станке, установка скорости резания и подачи.
При обработке заготовки резанием совершается ряд дополни-
тельных (вспомогательных) действий, например установка и за-
крепление заготовки для обработки, открепление и снятие ее после
обработки, пуск и остановка станка. При сборке-к вспомогатель-
ным действиям относят установку базовой детали в сборочное при-
способление, наведение гайковерта на.гайку и т. п. Вспомогатель-
ные действия не изменяют форму, размер и качество (обработку)
заготовки детали или взаимосвязь между отдельными деталями
при сборке, однако эти действия обеспечивают выполнение основ-
ных приемов обработки.
Технологический процесс состоит из технологических опера-
ций. Технологической операцией называется законченная часть
технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.
Так, в операцию обработки резанием включаются все действия
рабочего по управлению станком, автоматические движения меха-
низмов станка и устройств в процессе обработки заготовки до
снятия со станка. Например, отверстие во втулке по 8—9 квали-
тету точности можно обработать в одну или две операции. При
обработке в одну операцию все детали растачивают под разверты-
вание и затем развертывают отверстие на том же станке. Обработку
отверстия в две операции^распределяют между двумя, станками:
на одном производят растачивание под развертывание, а на дру-
гом — развертывание отверстия под заданный размер.
9

Операция принята за основную расчетную единицу при проек-
тировании технологических линий обработки или сборки, техно-
логическом планировании и определении стоимости обработки.
При выполнении операции заготовку обычно устанавливают и за-
крепляют несколько раз, т. е. выполняют с нескольких установов.
Установ — часть технологической операции, выполняемая при
неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собирае-
мой сборочной единицы. При обработке резанием изменение поло-
жения заготовки относительно поверхностей стола станка или
приспособления означает новый установ. Например, обработка
центровых отверстий вала на его торцах выполняется с двух уста-
новов заготовки в патроне токарного станка.
Обрабатываемая заготовка или собираемая сборочная единица,
закрепленные в приспособлении, могут занимать вместе с ним
несколько последовательных положений относительно инстру-
мента или неподвижной части оборудования для выполнения опре-
деленной части операции. Такое фиксированное положение назы-
вается позицией. Например, заготовка из пруткового материала,
обрабатываемая на многошпиндельном токарном автомате, каждый
раз занимает новую позицию при фиксированном повороте шпин-
дельного барабана на определенный угол. Если в технологиче-
ском процессе меньше установов и больше позиций, то такой про-
цесс обеспечивает более высокую точность и производительность
обработки.
Структурным подразделением операции является технологиче-
ский переход — законченная часть технологической операции,
характеризуемая постоянством применяемого инструмента и по-
верхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.
При изменении одного из этих элементов появляется новый пере-
ход. Например, точное отверстие у детали обрабатывают последо-
вательно тремя инструментами: сверлом, зенкером и разверткой,
т. е. в три перехода, после каждого из которых образуется поверх-
ность, характеризуемая определенными показателями качества.
Каждый технологический переход имеет рабочий ход — закон-
ченную часть перехода, представляющую собой однократное пере-
мещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки,
сопровождаемое изменением формы, размеров, шероховатости по-
верхности или свойств материала заготовки. При обработке реза-
нием имеются также вспомогательный переход и вспомогательный
ход. Вспомогательный переход — законченная часть технологиче-
ской операции, состоящая из действий человека и (или) оборудова-
ния, которые не сопровождаются изменением формы, размеров
и шероховатости поверхностей, но необходимы для выполнения
технологического перехода (установка заготовки и закрепление
ее, смена инструмента и т. д.). Вспомогательный ход — закончен-
ная часть технологического перехода, состоящая из однократного
перемещения инструмента относительно заготовки, не сопрово-
ждаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверх-
ю

ности или свойств^ заготовки, но необходимого для выполнения
рабочего хода.
Технологические процессы можно строить по принципам диф-
ференциации (раздробления) или концентрации операций. Диф-
ференцированный технологический процесс состоит из ряда про-
стых операций с малым количеством применяемых инструментов
в каждой из них. Такой процесс обеспечивает большую гибкость
производства, что-важно при частой смене выпускаемых изделий:
простое оборудование и оснастка способствуют сокращению сро-
ков подготовки к выпуску новых изделий. Концентрированный
технологический процесс состоит из сложных операций, каждая
из которых включает ряд простых операций. Принцип концен-
трации заключается в одновременной обработке многих поверх-
ностей заготовки большим числом инструментов. При высокой
концентрации технологический процесс состоит из малого коли-
чества сложных операций и обеспечивает более высокую произво-
дительность труда, сокращает трудоемкость изготовления изде-
лия и повышает точность обработки.
Операции концентрируют последовательным, параллельным
и смешанным способами. При последовательном способе инстру-
менты, входящие в настройку операции, работают последова-
тельно, при параллельном способе большинство инструментов,
входящих в наладку, работают одновременно. Смешанный парал-
лельно-концентрированный способ разработки технологических
процессов применяют в крупносерийном и массовом производстве
с устойчивыми объектами производства.
В технологических процессах обработки деталей или сборки
изделий следует различать станкоемкость и трудоемкость. Станко-
емкость представляет собой время, затрачиваемое станком на
обработку одной детали, трудоемкость — время, затрачиваемое
рабочим на выпуск детали. Станкоемкость измеряют в станко-ча-
сах, трудоемкость — в трудочасах. При обработке деталей на
современном автоматизированном оборудовании станкоемкость
и трудоемкость всегда различны, а при обработке на неавтоматизи-
рованном универсальном оборудовании — одинаковы. Станко-
емкость не всегда характеризуется длительностью обработки.
Так, если на четырехшпиндельном прутковом токарном автомате
обработанная деталь выдается через каждую минуту, то станко-
емкость детали составляет одну станко-минуту. Но поскольку
эта деталь подвергалась обработке на четырех позициях, по 1 мин
на каждой, то длительность обработки будет равна четырем мину-
там. В станкоемкость входит также время, необходимое на смену
и регулирование инструмента, отнесенное к одной детали.
При обработке деталей на автоматизированном оборудовании,
как правило, трудоемкость меньше станкоемкости, так как рабо-
чий в этом случае обслуживает несколько станков, загружает
и снимает заготовки, не останавливая станки. Рабочее время при
этом складывается из времени, затрачиваемого на загрузку и раз-
11

грузку станков, и времени на подналадку и смену затупившегося
инструмента. При проектировании технологических процессов
поточных линий по станкоемкости определяют необходимое число
станков, а по трудоемкости — число рабочих.
1.3.	ТИПЫ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО
ПРОИЗВОДСТВА И МЕТОДЫ РАБОТЫ
Тип производства (ГОСТ 14.004—74) представляет собой класси-
фикационную категорию последнего, выделяемую по широте
номенклатуры, регулярности, стабильности и объему выпуска
изделий. Различают типы производства — единичное, серийное
и массовое, и методы производства — непоточный и поточный.
Единичное производство характеризуется широкой номенкла-
турой изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объе-
мом их выпуска — несколько изделий в год или в месяц. К еди-
ничному производству можно отнести изготовление опытных образ-
цов машин, уникальных гидротурбин, крупных металлорежущих
станков.
Серийное производство характеризуется ограниченной номен-
клатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периоди-
чески повторяющимися партиями, и сравнительно большим объе-
мом выпуска. Оно может быть мелко-, средне- и крупносерийным.
По структуре цехов и технологических процессов мелкосерийное
производство сходно с единичным, а крупносерийное — с мас-
совым.
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой
и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых
или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Приме-
ром может служить производство автомобилей, тракторов, холо-
дильных шкафов, шарикоподшипников, сельхозмашин, швейных
машин и т. п. При массовом производстве существенное значение
имеет устойчивость объекта производства, обусловливающая ра-
циональность капитальных затрат на совершенствование техно-
логии. Сборка изделий производится согласно такту их выпуска и
как правило, является непрерывной в запланированные рабочие
смены. При массовом выпуске изделий в заготовительных и механо-
обрабатывающих цехах некоторые детали могут изготовляться по
поточному методу или крупными партиями непоточным методом.
Деление машиностроительных заводов по типам производства
является условным. Установлен критерий оценки серийности по
коэффициенту закрепления операций — отношению числа всех
технологических операций, выполненных или подлежащих выпол-
нению в течение месяца, к числу рабочих мест. Принимают сле-
дующие значения коэффициента (по ГОСТ 3.1108—74): для мелко-
серийного производства —' св. 20 до 40 включительно, для средне-
серийного производства — св. 10 до 20 включительно, для круп-
носерийного производства — св. 1 до 10 включительно; для мас-
сового производства коэффициент равен 1.
12

Непоточный метод производства характеризуется изготовле-
нием деталей партиями на каждой операции; обрабатывающее
оборудование устанавливается в цехе группами по типам станков
(токарные, фрезерные, шлифовальные и т. д.); изделия собирают
на стационарных приспособлениях; обрабатываемые детали не
закрепляют за одним и тем же оборудованием или рабочим местом,
их изготовляют партиями на разрозненных станках со значитель-
ным меж-операционным промежутком, что удлиняет цикл изгото-
вления и требует создания заделов; усложняется технологическое
планирование в цехе. При непоточном методе затруднено приме-
нение высокопроизводительного оборудования и оснастки. По-
скольку оборудование установлено группами по типам станков,
на каждом участке цеха выполняются только отдельные операции,
окончательно деталь может быть изготовлена лишь несколькими
участками цеха. Единичное производство всегда является непо-
точным.
Поточный метод характеризуется закреплением операций за
оборудованием, а оборудование расположено по ходу технологи-
ческого процесса; рабочие выполняют длительное время одни
и те же операции, что снижает брак и повышает производитель-
ность; межоперационная передача заготовок осуществляется рит-
мично; используется высокопроизводительное оборудование и ос-
настка, что снижает трудоемкость и себестоимость; заготовка,
как правило, подвергается полной обработке на поточной линии.
В целях повышения загрузки оборудования в серийном произ-
водстве находят применение многономенклатурные поточные ли-
нии, например переменно-поточные. На таких линиях обрабаты-
вается группа конструктивно подобных деталей, имеющих одно-
родные операции обработки, причем каждая деталь имеет серий-
ный выпуск, а при объединении их в одну группу могут создаваться
условия поточного производства. В течение определенного вре-
мени (несколько смен или суток) ведется поточная обработка пер-
вой детали, затем линию переналаживают и ведут обработку вто-
рой детали; закончив ее выпуск, переналаживают линию для
обработки третьей детали и т. д. Технологическую оснастку для
переменно-поточных линий конструируют с учетом ее использова-
ния для обработки всех закрепленных за линией деталей. Переход
от обработки одной детали к обработке другой сопровождается
переналадкой оснастки (приспособлений, инструментов) без съема
ее со станков и с минимальной затратой времени. Переменно-по-
точные линии позволяют использовать в серийном производстве
методы массового производства, что резко повышает его эффек-
тивность.
Унификация и стандартизация изделий машиностроения спо-
собствует специализации производства, сужению номенклатуры
изделий и увеличению их выпуска, а это в свою очередь позволяет
шире применять поточные методы и автоматизацию производства.
13

Глава 2
ВИДЫ ЗАГОТОВОК и МЕТОДЫ
ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
2.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАГОТОВКАМ
При изготовлении первичных заготовок деталей машин требуется
максимально снижать их трудоемкость, объем механической обра-
ботки и расход материала. Если заготовку обрабатывают на стан-Z
ках с применением приспособлений и предварительно настроенных
инструментов, то она должна обладать стабильной точностью и
иметь ярко выраженные технологические базы. Несоблюдение
этих требований может вызвать значительные погрешности при
установке заготовки на станках и привести к повреждению на-
строенных инструментов.
Заготовки изготовляются различными технологическими мето-
дами: отливкой, ковкой, горячей объемной штамповкой, холодной
штамповкой из листа, штампосваркой, формообразованием из
порошковых материалов, отливкой и штамповкой из пластмасс,
изготовлением из проката (стандартного и специального) и др.
Разные методы получения заготовок могут обеспечивать одинако-
вую точность, но экономичность этих методов при одном и том же
выпуске может быть весьма различной. Оптимальный вариант
получения заготовки следует определять по стоимости изготовле-
ния деталц, т. е. включая стоимость заготовки и ее обработки.
В условиях крупносерийного и массового производства пер-
вичная заготовка по форме и размерам должна максимально при-
ближаться к форме и размерам готовой детали. В этом случае
припуски на обработку и число операций механической обработки
будут минимальными, а коэффициент использования металла
весьма высоким, доходя до 0,9—0,95. Этот коэффициент опреде-
ляется из соотношения К. — Мд/М3, где Мд — масса готовой
детали; М3 — масса заготовки.
2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ
МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
АВТОТРАКТОРНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Значительную часть заготовок деталей автомобилей и тракторов
изготовляют литьем, основные разновидности которого приведены
в табл. 2.1. Дадим некоторые пояснения. Одним из показателей
технологических возможностей литья в земляные формы является
минимальная толщина стенки отливаемой заготовки (из различных
металлов). В среднем она составляет (в мм): для чугуна серого 5,
ковкого 4, для стали 7, для бронзы 3. Возможность получения
минимальной толщины стенки отливки зависит от качества формы,
свойств материала отливки и способа заполнения формы жидким
металлом. Отверстия заготовок, отливаемых в земляные формы,
14

Таблица 2.1
Литье	Точность (квалитеты)	Шерохо- ватость поверхности мкм	Тип производства
В земляные формы по	16—17	80—100	Единичное, мелкосе-
деревянным	моделям с ручной формовкой			рийное
То же, с машинной фор- мовкой	15	20—5	То же
В земляные формы по	14	20—5	Крупносерийное, мас-
металлическим моделям			совое
с машинной формовкой и сборкой стержней в кон-			
дукторах	14		Все типы
В стержневые формы		20—5	
Центробежное	13—15	40—10	Серийное, массовое
В кокиль	12—14	20—2,5	То же
Под давлением	11—12	5,0—0,63	Крупносерийное, мас-
			совое
В оболочковые формы	13	10—2,5	Серийное, массовое
По выплавляемым мо- делям	12	10—2,5	То же
образуются использованием (вставкой) соответствующих стерж-
ней. Для отливок серийного и массового производства стержни
имеют диаметр не менее 30 мм, а для единичного и мелкосерийного
производства — не менее 50 мм.
Для отливки заготовок в землю применяют чугуны (серый,
ковкий и модифицированный), сталь, цветные и специальные
сплавы. Хотя литье в земляные формы имеет сравнительно невы-
сокую точность и значительные припуски на обработку, оно .ши-
роко распространено, поскольку позволяет получать детали слож-
ной формы при значительной экономии металла и дешевизне
литых заготовок.
При литье в стержневые формы стержни изготовляют с приме-
нением в качестве связующего материала жидкого стекла, после
чего их собирают, образуя требуемую форму, и заполняют послед-
нюю жидким металлом. Этот вид литья позволяет уменьшить
припуски на 25—30% и трудоемкость обработки резанием на 20—
25% в сравнении с обычным литьем в земляные формы.
Центробежное литье применяют в основном для изготовления
заготовок типа тел вращения: гильз, колец, шестерен и др. Этим
способом можно получать двухслойные заготовки: чугун—бронза,
сталь—чугун. Отливки, полученные центробежным литьем, имеют
высокую плотность по наружной поверхности и более точный
профиль, их внутренняя (свободная) поверхность более грубая
и с менее плотным металлом. Этот вид литья позволяет повысить
качество заготовки, снизить расход металла и припуски на обра-
ботку резанием. Центробежное литье производят в металлической
15

вращающейся форме, а в некоторых случаях в комбинированных
формах с нанесением на их металлическую поверхность формо-
вочных материалов.
Литье в кокиль применяют для изготовления заготовок из
цветных сплавов и реже из чугуна или стали, так как более высо-
кая температура плавления черных металлов вызывает интенсив-
ное изнашивание дорогостоящего кокиля. Последний представ-
ляет собой постоянную металлическую разъемную форму, слож-
ность которой зависит от сложности и габаритов отливки. Так,
при отливке головки блока двигателя автомобиля ЗИЛ-130 в ко-
киль ставят стержни, образующие внутренние полости заготовки;
раскрывается и закрывается этот кокиль с помощью пневмопри-
вода. Перед заполнением жидким металлом кокиль подогревают
до температуры 200—400° С, а на рабочие поверхности наносят
пульверизатором огнеупорную краску, которая является раздели-
тельным слоем.
Этот способ эффективен при отливке заготовок сложной формы,
где за счет уменьшения припусков можно значительно сократить
механическую обработку (например, поршней и головок блоков
двигателей, картеров сцепления и др.). Заготовки, изготовленные
в кокиле, имеют повышенное качество, так как у них нет неметал-
лических включений. Минимальная толщина стенок отливок
из цветных сплавов 3 мм, а из черных металлов 5—7 мм. Кроме
того, кокильное литье повышает производительность и требует
меньших производственных площадей.
Литье под'давлением применяют в основном для получения
заготовок из цветных сплавов (магниевых, алюминиевых, цинко-
вых, свинцовистых и медных), имеющих температуру плавления
ниже, чем у черных металлов, что удлиняет срок службы дорого-
стоящих пресс-форм. Этим способом получают большую номенкла-
туру точных, чистых с тонкими стенками заготовок сложной формы,
например для деталей приборов и арматуры, блоков цилиндров
автомобильных двигателей и др. Заготовки, отлитые в пресс-
формы, имеют незначительные припуски на механическую обра-
ботку, большинство поверхностей у них не нуждается в такой обра-
ботке. Этот способ литья позволяет получать в заготовках отвер-
стия и щели весьма малых сечений (1 мм и менее). Точные отвер-
стия имеют припуск только на последующую обработку разверты-
ванием. Этим способом возможно также образование резьбовых
поверхностей.
Литье под давлением — высокопроизводительный процесс
(200—400 отливок в час) и выполняется на специальных машинах
с применением сложной оснастки. Жидкий металл подается
в пресс-форму под давлением 12 МПа (120 кгс/см2). Стойкость
пресс-форм составляет для цинкового литья 150 тыс., а для мед-
ного — 5 тыс. отливок.
Литье в оболочковые формы применяют для изготовления заго-
товок из черных металлов и цветных сплавов. Изготовление обо-
16

лочковой формы основано на свойствах термореактивных смол,
которые при подогреве до температуры 120—150° С переходят
из твердого в жидкое состояние, а при дальнейшем подогреве
до температуры 250—300° С — в необратимое твердое состояние.
Материалом для формы служит чистый речной песок с добавкой
5—10% термореактивной (фенолоформальдегидной) смолы. Форму
изготовляют из двух или более частей. На металлическую полу-
модель, подогретую до 150° С, наносят песчано-смоляную смесь,
которая под действием тепла образует на поверхности полумо-
дели размягченную тестообразную оболочку. Последнюю наращи-
вают до толщины 5—10 мм и более в зависимости от массы отливки.
Образовавшуюся оболочку вместе с модельной оснасткой передают
в зону с температурой 250—300° С, где она затвердевает; после
этого ее снимают с металлической полумодели. Таким же способом
изготовляют и другую часть формы. Затем обе части собирают
и заполняют жидким металлом.
Точно изготовленная форма обеспечивает получение точной
заготовки. Минимальный диаметр отверстий у отливок достигает
10 мм, а минимальная толщина стенок 1,5—2,0 мм для алюминие-
вых сплавов и 3—5 мм для черных металлов. Этот способ позво-
ляет снизить объем механической обработки на 30—50%, расход
формовочных материалов примерно в 10 раз по сравнению с литьем
в земляные формы и сокращает потребность в производственных
площадях. Процесс изготовления оболочковых форм легко авто-
матизируется. Стоимость оболочкового литья примерно в 2 раза
выше земляного.
Литье по выплавляемым моделям применяют для изготовления
весьма точных заготовок из высоколегированной стали и трудно-
обрабатываемых сплавов. Основная цель применения такого
литья — максимальное сокращение механической обработки заго-
товок. Большинство поверхностей таких заготовок не требует
механической обработки, а часть поверхностей подвергается толь-
ко чистовой или финишной обработке. Особенно эффективен этот
способ при изготовлении заготовок сложной формы, например
лопаток турбинных роторов, зубчатых колес, водителей челноков
швейных машин, лопастных колес вихревых насосов и т. п.
Специфика этого способа литья заключается в изготовлении
высокоточной огнеупорной формы и заполнении ее жидким метал-
лом. Модель изготовляют из легкоплавкого материала (напри-
мер, стеарин-парафина) путем запрессовки его в расплавленном
состоянии в специальную пресс-форму, изготовленную по черте-
жам требуемой детали с учетом усадки материала и припуска на
механическую обработку. После затвердевания модель извлекают
из пресс-формы, окунают в жидкую огнеупорную массу и обсы-
пают промытым кварцевым песком. На поверхности модели обра-
зуется слой из жидкой огнеупорной массы и прилипшего песка.
Этот слой просушивают, затем модель снова окунают в огнеупор-
ную массу, обсыпают песком и сушат. Операцию повторяют до по-
17

лучения требуемой толщины стенки огнеупорной формы, после
чего из нее с помощью подогретого воздуха или подогретой воды
выплавляют легкоплавкую модель. Полученную форму, представ-
ляющую собой сосуд с горлышком, заформовывают в металличе-
ском ящике или опоке и подвергают обжигу при температуре около
940° С, в процессе которого стенки формы твердеют. После этого
горячую форму заполняют жидким металлом.
Такой способ литья обеспечивает высокую точность заготовки
и хорошее заполнение формы металлом. Минимально возможная
толщина стенки у отливки достигает 0,5 мм протяженностью до
200 мм. Операции по изготовлению выплавляемых моделей подвер-
гаются механизации и автоматизации. Учитывая сложность и вы-
сокую стоимость этого способа, применение его должно иметь
технико-экономические обоснования.
На заводах автотракторной промышленности широко исполь-
зуют заготовки, полученные методом пластического деформирова-
ния металла. Основные разновидности этого метода приведены
в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Разновидности метода	Точность (квалитеты)	Шерохо- ватость поверхности Ra, мкм	Тип производства
Свободная ковка	17 и ниже	До 80	Единичное, мелкосе- рийное
Ковка с подкладными штампами	14—17	» 80	Серийное
Штамповка на молотах и прессах	13—14, безоблой- ная 9—11	80—20-	Серийное, массовое
Чеканка (калиброва- ние)	0,05— 0,1 мм	10—2,5	То же
Штамповка (высадка) на горизонтально-ковочных машинах	13—14	80—20	»
Вальцовка на ковочных вальцах	14—15	80—20	»
Поперечно-винтовая прокатка	: 14—15	40—10	»
Редуцирование на рота- ционно-ковочных маши- нах	10—11	До 0,4 для хо- лодной	Крупносерийное, мас- совое
Холодная высадка на автоматах	10—12	5,0—1,25	То же
Штамповка выдавлива- нием (экстрюдинг-процесс)	9—11	80—20	Серийное, массовое
Свободной ковкой изготовляют заготовки на молотах и гидрав-
лических прессах без применения штампов, с подогревом загото-
вок до температуры пластического деформирования (для углеро-
18

дистых сталей 1100—1250° С). Заготовки делают из всех пластич-
ных металлов и сплавов, массой от нескольких килограммов до
сотен тонн. Полученные заготовки имеют большие припуски и на-
пуски для обработки резанием, точность их низкая (1,5—25 мм),
а дефектный слой весьма значительный. Этот способ пластического
деформирования грубый, но универсальный и дешевый.
Заготовка, выполненная свободной ковкой, может быть улуч-
шена по форме и размерам путем обжатия ее на подкладном штам-
пе. Ковка с подкладными штампами используется как дополни-
тельная операция, повышающая точность и производительность
свободной ковки при изготовлении мелких и средних заготовок.
Применение подкладных штампов становится рентабельным при
минимальных партиях заготовок 50—200 шт.
Штамповка может выполняться на открытых (облойных) и за-
крытых (безоблойных) штампах на молотах или штамповочных
прессах с подогревом металла до температуры пластического де-
формирования. Размеры штампуемых заготовок ограничиваются
размерами оборудования, а их масса — возможностью извлече-
ния из штампа (100—200 кг). Этот вид штамповки выполняется
на одноручьевых и многоручьевых штампах. На последних можно
получить весьма сложные заготовки с большим перераспределе-
нием объемов металла. Например, из штангового металла полу-
чают заготовку коленчатого вала, а из прутка или полосы — заго-
товку шатуна.
Горячая штамповка в открытых штампах на прессах более
производительна, чем на молотах, поскольку на прессе заготовка
штампуется за один ход пресса, а на молоте — за несколько уда-
ров. При штамповке на молотах для свободного извлечения заго-
товки из штампа выполняются штамповочные уклоны в пределах
5—7°, а при штамповке на прессах — всего 3—4°, так как съем
заготовки со штампа здесь осуществляется жесткими выталкива-
телями. Эта особенность штамповки на прессах способствует
повышению точности заготовки и снижению припусков на 25—
30%. Тот или другой вариант штамповки выбирают исходя из тех-
нико-экономического сравнения.
Штамповкой в закрытых штампах изготовляют преимущест-
венно заготовки, имеющие форму тел вращения (симметричные) или
близкие к ней. При изготовлении сложной заготовки ее пред-
варительно обжимают в специальном штампе, после чего штам-
пуют в закрытом безоблойном штампе. Безоблойная штамповка
снижает расход металла и повышает точность заготовки по сравне-
нию со штамповкой в открытых штампах, но требует более мощ-
ного прессового оборудования и точного расчета объема металла,
потребного для изготовления заготовки.
Чеканка представляет собой точную обработку пластическим
деформированием отдельных частей заготовки, а при малых раз-
мерах последней — всей ее поверхности. Она применяется для
повышения точности и качества заготовок, изготовляемых горя-
19

чей штамповкой.- Чеканке подвергают те
поверхности заготовки, к которым предъ-
являются повышенные требования, напри-
мер поверхности, предназначенные для
черновых технологических баз. Чеканка
бывает плоскостная и объемная. При пло-
скостной чеканке производят обжатие па-
раллельных плоскостей для получения
точных размеров заготовки по высоте, при
объемной чеканке производят обжатие по
У
У
, Рис. 2.1. Схема штам-
повки на ГКМ
всему контуру заготовки. Поверхности заготовки, подвергающиеся
чеканке, должны быть очищены от заусенцев и окалины.
Чеканку заготовки производят либо в холодном, либо в подо-
гретом ее состоянии. При холодной чеканке требуется усилие до
1000—2000 МПа (10—20 тс/см2). Подогрев заготовки производят
при чеканке больших или менее ответственных поверхностей.
Чеканку выполняют на кривошипно-чеканочных и фрикционных
прессах и на молотах. На кривошипно-чеканочных прессах чека-
нят' поверхности размером до 200 см2.
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) яв-
ляется высокопроизводительным способом изготовления загото-
вок, преимущественно имеющих форму тел вращения (стержней
с утолщением, колец, шестерен, втулок). Исходным материалом
для изготовления таких заготовок служит прокат круглого сече-
ния и трубы диаметром 30—250 мм и длиной до 3,0—3,5 м. Масса
заготовок, изготовляемых на ГКМ, — от 0,1 до 100 кг. Потери
металла составляют всего 1—3% массы заготовки. При одном
нагреве исходного металла можно получить несколько заготовок.
Минимальная толщина стенки заготовки 2,5 мм. '
Конструктивные формы заготовок, изготовляемых на ГКМ,
должны допускать разделение штампов на три части с двумя пер-
( пендикулярными плоскостями разъема х—х и у—у (рис. 2.1).
Штампы на ГКМ бывают одно- и многоручьевые. Материал по-
дается на расчетную длину, после чего подвижная часть 1 матрицы
смыкается с ее неподвижной частью 2, а пуансон 3 начинает совер-
шать ударные движения в горизонтальной плоскости по выступаю-
щей- части заготовки до заполнения матрицы металлом по всему
контуру. Стойкость штампов составляет 10—20 тыс. заготовок.
В некоторых случаях обработку на ГКМ эффективно совмещать
с другими видами формообразования заготовки, например со штам-
повкой в ручьевых штампах или с поперечно-винтовым прокатом.
Вальцовка на ковочных вальцах применяется для предвари-
тельного или окончательного обжатия заготовок деталей, изго-
товляемых из прутка или полосы (шатуны, фасонные тонкие стерж-
ни, гаечные ключи, вилки, рычаги и др.). Ковочные вальцы имеют
два валика, на которых закрепляются половины секторного
штампа (рис. 2.2, а); валики вращаются синхронно и при замы-
кании образуют профиль заготовки. Последняя вводится между
20

Рис. 2.2. Схема вальцовки на ковочных валь-
цах:
а — исходное положение; б — вальцовка
половинами штампа и
подвергается обжатию
(рис. 2.2, б). Ковочные
вальцы обжимают заго-
товку с вытяжкой и значи-
тельным (в 6—8 раз) пере-
распределением объемов
металла.
Процесс вальцовки дли-
тся 4—5 с, поэтому после
вальцовки можно выпол-
нять последующую штам-
повку заготовки без допол-
нительного подогрева.
Так, при изготовлении за-
готовки шатуна из прямо-
угольной полосы ее предварительно обжимают на ковочных
вальцах, а окончательно оформляют заготовку в ручьевом
штампе. Такое сочетание повышает производительность, снижает
расход металла (на 10—15%) и обеспечивает более благоприятное
расположение волокон материала.
Поперечно-винтовая прокатка применяется для изготовления
заготовок с поверхностями тел вращения, таких, как ступенчатые
валики, полуоси автомобилей, валы электродвигателей и др.
На рис. 2.3 приведена схема поперечно-винтовой прокатки. Заго-
товка 1 обжимается тремя валками 2, вращение и радиальное
перемещение которых придают заготовке требуемую форму и раз-
меры. Радиальное перемещение валков осуществляется с помощью
трех поршневых гидроприводов 3, движениями которых управ-
ляет щуп 4, скользящий по копиру 5. Осевое перемещение обра-
батываемой заготовки относительно валков осуществляется меха-
Рис. 2.3. Схема поперечно-винтовой прокатки
21

Рис. 2.4. Схема редуцирования:
а — поперечное сечение головки; б — редуцирование
нической рукой 6 и поршневым гидроприводом 7. Прокатка заго-
товки производится с предварительным подогревом исходного
прутка высокочастотным индуктором, помещенным перед обраба-
тывающими валками.
Рассмотренный способ обеспечивает точность заготовок выше,
чем при штамповке; он легко автоматизируется. Отклонение диа-
метральных размеров не превышает 1 %, а по размерам длины —
1,5 мм. Заготовки имеют более высокие механические свойства за
счет более выгодного расположения волокон металла. Экономия
металла составляет 20—30%. Этот процесс протекает непрерывно,
при скорости осевого перемещения заготовки до 10 м/мин. Его
эффективно используют для предварительного формирования
заготовок под последующую их обработку на ГКМ или в ручье-
вых штампах (например, полуосей автомобиля, шатунов и др.).
Такое сочетание повышает качество заготовок и производитель-
ность.
Редуцирование на ротационно-ковочных машинах применяют
для изготовления точных заготовок (ступенчатых валиков, осей
и др.) из прутка или трубы, чаще — в холодном состоянии, но
в некоторых случаях с подогревом. Наряду с высокой точностью,
этот способ обеспечивает высокий коэффициент использования
металла (0,85—0,95). Способ позволяет исключать черновую, а в не-
которых случаях и получистовую обработку заготовки резанием.
На рис. 2.4 показана схема ротационного обжатия заготовки.
В головке шпинделя 3 машины имеется паз, в котором размещены
два ползуна 4, могущие свободно перемещаться в радиальном на-
правлении (рис. 2.4, а). На внутренних торцах ползунов уста-
новлен штамп 5, а на внешних их торцах — упорные ролики 6.
В пазах обоймы 1 свободно расположены ролики 2. При вращении
шпинделя или обоймы ролики 6, набегая на ролики 2, будут тол-
кать ползуны 4 к оси головки на смыкание штампа 5. На рис. 2.4, б
показана схема движения ползунов и обрабатываемой заготовки.
22

Частота ударов, наносимых половинами штампа по поверхности
заготовки, достигает интервала 0,07 с. Глубина поверхностного
пластического деформирования заготовки от удара половин
штампа 0,1—0,2 мм.
Существуют две схемы обжатия заготовок на ротационно-ко-
вочных машинах: 1) для получения заготовок с поверхностями
тел вращения вращается головка шпинделя 3, а обойма 1 с роли-
ками 2 остается неподвижной; 2) для получения заготовок прямо-
угольного или фасонного сечения вращается обойма 1 с роликами 2,
а шпиндель 3 остается неподвижным. В обоих случаях заготовка
может иметь осевое перемещение.
Холодная высадка на автоматах широко применяется в авто-
тракторостроении для изготовления деталей крепежа: болтов,
гаек, шпилек, шурупов, заклепок. Кроме того, холодной высад-
кой изготовляют детали стержневого типа с утолщениями, выем-
ками и полые детали с гладкими и ступенчатыми отверстиями (кол-
пачковые гайки, колесные шпильки, шаровые пальцы и др.).
Материал для холодной высадки — сталь конструкционная мало-
углеродистая, малолегированная, автоматная; прутки холоднотя-
нутые калиброванные; проволока горячетянутая калиброванная
и холоднотянутая (08кп, 20кп, 20, 30, 45, 20Х и др.).
Этот способ является высокопроизводительным с высоким
коэффициентом использования металла (0,92—0,95). Высадочные
автоматы в 2—3 раза снижают трудоемкость и в 8—9 раз машинное
время по сравнению с обработкой на прутковых автоматах. Холод-
ная высадка выполняется в сочетании с некоторыми доделочными
операциями, например с образованием резьбовых поверхностей,
шлицев и др. В таких случаях высадочные автоматы встраивают
в автоматическую линию. Автоматы бывают двух- и пятиударные;
для изготовления более сложных заготовок применяют высоко-
ударные автоматы. При изготовлении заготовок этим способом
повышаются их механические свойства за счет расположения
волокон металла и упрочнения. Однако способ имеет некоторые
ограничения: 1) экономически не оправдывается высадка болтов
диаметром свыше 25 мм; 2) затруднена высадка деталей с резкими
переходами по толщине стенок, с отверстиями малых диаметров
и большой длины (более 150 мм); 3) неэкономична высадка леги-
рованной стали и стали с содержанием углерода выше 0,4%;
4) рентабельность имеет место только при большом выпуске изде-
лий — 10—50 тыс. и более.
Штамповка холодным выдавливанием является сравнительно
новым процессом и широко внедряется в автотракторное производ-
ство. Она представляет собой пластическое деформирование, при
котором металл течет в отверстие матрицы или в зазор между пуан-
соном и матрицей (рис. 2.5), чем обеспечивается получение тонко-
стенных заготовок сложной формы. Этим способом изготовляют
заготовки из алюминия, дуралюмина, меди, томпака, латуни,
цинка, мягкой стали марок 08, 10, 15, 20, 25.
23

р
Выдавливанием из цветных сплавов изготовляют колпачки,
трубки, втулки с фланцами и без фланцев. Минимальная толщина
стенок у заготовок доходит до 0,1 мм, а максимальная длина —
до 50 диаметров. Из стали изготовляют заготовки типа втулок
с утолщениями и ступенчатыми отверстиями, колпачковые гайки,
поршневые пальцы. У таких заготовок толщина стенок достигает
1,5^5 мм.
Холодным Выдавливанием обеспечиваются незначительные
припуски и только для операций отделочной обработки. Коэффи-
циент использования металла составляет 0,9—0,98. Существуют
три разновидности холодного выдавливания: прямое, обратное
и комбинированное. При прямом выдавливании (рис. 2.5, а)
металл заготовки 3 течет через отверстие матрицы 2 в направлении
движения пуансона 1 со скоростью, большей скорости пуансона.
Прямоё выдавливание рекомендуется для изготовления тонко-
стенных трубчатых и стержневых изделий. При обратном выдав-
ливании (рис. 2.5, б) металл под давлением пуансона 1 течет в на-
правлении, обратном движению последнего, заполняя простран-
ство между пуансоном и матрицей 2; форма пространства соответ-
ствует форме заготовки. Обратным выдавливанием изготовляют
преимущественно полые детали симметричной формы с закрытым
дном, с цилиндрическими, конусными или ступенчатыми отвер-
стиями. Комбинированное выдавливание (рис. 2.5, в) применяется
для изготовления более сложных фасонных заготовок и осуще-
ствляется двумя пуансонами 1 и 4, один из которых неподвижный.
Холодное выдавливание производится с высокой степенью
деформации металла при давлении в пределах 50—70% допусти-
24

мого. Для изготовлений стальных заготовок используют механи-
ческие и гидравлические прессы повышенной жесткости с давле-
нием 400—500 ГПа (4000—5000 тс/см2). Основные преимущества хо-
лодного выдавливания: низкие расход металла и трудоемкость про-
цесса, высокие производительность способа и качество заготовки.
Холодная штамповка из листа широко применяется в авто-
тракторной промышленности при серийном и массовом производ-
стве для изготовления заготовок или готовых деталей. Она вклю-
чает следующие виды обработки: резку, гибку, вытяжку, комби-
нированную штамповку и др. В автотракторостроении наиболее
распространены вырубка, вытяжка и комбинированная штам-
повка. Кроме того, этот метод используется для изготовления
штампосварных конструкций, например кузова или кабины авто-
мобилей и тракторов.
Вырубкой по замкнутому контуру изготовляют плоские детали
типа шайб, рычагов, крышек, прокладок. Вытяжкой изготовляют
пространственные детали облицовки автомобиля или трактора,
колпаки, диски колес, бензобаки, масляные картеры. Исходным
материалом для листовой штамповки служит малоуглеродистая
сталь, медь, алюминиевые и магниевые сплавы, молибден, кобальт,
титан. Штампуют изделия и из неметаллических материалов: кожи,
картона, бумаги, фибры, текстолита, гетинакса, резины, эбонита.
Штамповку вырубкой можно выполнять из любого листового
материала. Штамповку пространственных заготовок, особенно
с глубокой вытяжкой, требующих тонкой декоративной отделки
поверхности, производят из холодно- и горячекатаной высоко-
пластичной стали с содержанием углерода 0,05—0,15%, имеющей
мелкозернистое строение (величина зерна 25—80 мкм), с твер-
достью не более HRB 36—38. Такая сталь поставляется в виде
листа, полосы или ленты с шероховатостью поверхности до Ra =
= 1,25 мкм (ГОСТ 2789—73), а полированная —до Ra = 0,63—
0,32 мкм. Точность штамповки обеспечивается до 9-го квалитета,
а свободные размеры выполняются по 14-му квалитету. Шерохо-
ватость поверхности заготовки в большей степени зависит от со-
стояния поверхности штампуемого металла.
Стойкость штампов составляет 7—130 тыс. ударов в зависимости
от свойств металла и от выполняемой операции. Преимущества
холодной листовой штамповки: малая масса детали при обеспече-
нии требуемой прочности и жесткости, возможность изготовления
деталей без применения обработки резанием, значительная эко-
номия металла, малая трудоемкость.
Заготовки из проката используют для изготовления деталей
автомобилей и тракторов. Исходным материалом служат прутки
(стальные, из цветных металлов и их сплавов), полоса, лист,
труба, проволока, специальный прокат.
Заготовки из стального нормального горячекатаного прутка
(ГОСТ 2590—71) применяют для изготовления гладких и ступен-
чатых валов с незначительным перепадом в размерах диаметров
25

ступеней. Заготовки из стального калиброванного прутка
(ГОСТ 7417—75) 7—9-го квалитета точности используют для изго-
товления заготовок, у которых поверхность по наружному диа-
метру не подвергается обработке или обрабатывается только
финишными методами с высокой точностью и малой шерохова-
тостью. Заготовки из стальных калиброванных прутков 12—14-го
квалитета точности используют для изготовления заготовок,
наружная поверхность которых подвергается обработке.
Для деталей крепежа и деталей фасонного профиля применяют
прокат по ГОСТ 2591—71 и ГОСТ 8560—78. Заготовки для дета-
лей типа колец и втулок получают из стальных бесшовных труб.
Изготовление заготовок из стального проката резко сокращает
расход металла и объем механической обработки.
Изготовление металлокерамических заготовок представляет
собой холодное прессование порошков с последующим их спека-
нием при температуре ниже точки плавления основного компо-
нента. Порошки получают измельчением материалов в шаровых
или* вихревых мельницах, а также распылением легкоплавких
металлов в жидком виде до размера фракции 0,02—0,10 мм. Прес-
сование ведется в пресс-формах на гидравлических и кривошипных
прессах при давлении 100—600 МПа (1000—6000 кгс/см2), а спе-
кание — в защитной среде в зависимости от свойств компонентов,
входящих в шихту.
Основным преимуществом этого метода является возможность
изготовления заготовок, получение которых другими методами
исключается. Заготовки получают: из тугоплавких металлов и
сплавов — компонентов, имеющих значительную разницу в тем-
пературе плавления (железо—свинец, вольфрам—медь и др.);
из сочетаний металлов и неметаллов (медь — графит, железо —
пластмасса, металл — алмаз и др.); из пористых материалов (под-
шипники, фильтры, втулки).
Заготовки, изготовленные этим методом, по точности размеров
(12—13-го квалитета) и шероховатости поверхности в некоторых
случаях не требуют дальнейшей механической обработки.' Для
деталей, работающих в условиях трения, металлокерамические
заготовки рекомендуется изготовлять с пористостью 8—10%,
с последующей пропиткой маслом. Предел прочности заготовок
достигает 300—320 МПа (30—32 кгс/мм2).
Заготовки, изготовленные отливкой, ковкой, горячей штам-
повкой и другими тепловыми методами, подвергают термообра-
ботке (отжигу, нормализации) для снятия остаточных напряже-
ний, а также очищают от окалины, пригоревшей формовочной
земли, коррозии и др. Точные заготовки подвергают чеканке,
калибровке, правке. Очистка заготовки может быть дробеструй-
ная, гидравлическая, химическая (травлением), механическая —
обстукиванием или в галтовочных барабанах.
Применение пластмасс позволяет получать заготовки сложной
формы и малой массы. Для нагруженных деталей такие заготовки
26

изготовляют с арматурой. Механическая обработка заготовок
из пластмассу либо полностью исключается, либо сводится к ми-
нимуму. Замена черных и цветных металлов пластмассами в усло-
виях крупносерийного и массового производства снижает себе-
стоимость для черных металлов в 1,5—3,5 раза, а для цветных
в-5—1,0 раз.
’ Пластмассы представляют собой неметаллические материалы,
созданные на основе природных или синтетических полимеров.
Пластмасса состоит из двух основных компонентов: наполнителя
(порошок или гранулы) и связующего вещества (смола), к которым
добавляются смазывающее вещество для лучшего отделения заго-
товки от пресс-формы и краситель. Пластмассы разделяются
на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реакто-
пласты). К термопластичным относятся полиэтилен, полистирол,
полипропилен, поливинилхлорид и др. К термореактивным отно-
сятся: 1) порошковые: фенопласты, аминопласты, фторопласты
и др.; 2) волокнистые (композиции на основе кремнийорганиче-
ских смол с минеральным наполнителем): фаолит, волокнит,
стекловолокнит и др.; 3) слоистые с наполнителями: хлопчато-
бумажными (текстолит), бумажным (гетинакс), древесным (древес-
носмольный пластик), асбестовым (асботекстолит), стеклянным
(стеклопласт) и др.
Существуют следующие основные методы изготовления заго-
товок из пластмасс: 1) прессование, литьевое прессование и литье
под давлением для деталей мелких и средних размеров (массой 5 —
10 кг), а также армированных деталей; 2) автоклавное литье для
деталей массой до 20—30 кг; 3) контактное и вихревое формование
для деталей средних и крупных размеров; 4) волочение и экстру-
зия для профилей без ограничения длины; 5) напыление в кипя-
щем слое для всевозможных деталей. В автотракторостроении
в основном применяют прессование и литье под давлением. 
Для термореактивных и термопластичных пластмасс прессо-
вание производится с помощью пара под давлением 0,6—1,0 МПа
(6—10 кгс/см2) при температуре 180—200 °C. Можно прессовать
и на прессах с подогревом ТВЧ. Термореактивные пластмассы
при прессовании требуют определенного давления и одновремен-
ного нагрева до состояния текучести, что обеспечивает получение
нужной формы заготовки (детали). Термопластичные пластмассы
требуют не только нагрева под давлением, но и охлаждения под
давлением.
При литьевом прессовании материал проталкивается в матрицу
через узкую щель (0,1—0,5 мм) со скоростью потока 20—50 м/с
и под давлением до 100 МПа (1000 кгс/см2).
Литье пластмасс под давлением имеет широкую область при-
менения и выполняется в разъемных пресс-формах под давлением
80—200 МПа (800—2000 кгс/см2) на специальных машинах —
термопластавтоматах. Подбором компонентов пластмассы обеспе-
чивают требуемые свойства заготовки. Из пластмасс со слоистыми
27

наполнителями (текстолит) изготовляют листы, уголки, кольца,
трубки, втулки; из пластмасс на основе стеклоткани и хлопчато-
бумажной ткани изготовляют зубчатые колеса, втулки, вкладыши
подшипников.
Детали сложной формы чаще изготовляют из пластмасс с во-
локнистым наполнителем. Предел прочности на разрыв у эпоксид-
ных смол около 100 МПа (1000 кгс/см2), а у пластмасс с листовым
наполнителем — 300—950 МПа (3000—9500 кгс/см2). Пластмассо-
вые заготовки могут подвергаться обработке резанием, сваркой
и склеиванием.
Глава 3
ПОНЯТИЕ О БАЗАХ И ВИДЫ БАЗ
3.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Выбор баз при конструировании и изготовлении деталей сбороч-
ных единиц существенно влияет на точность механизма или маши-
ны, для которой они предназначены. Конструктор рассматривает
все поверхности детали, связанные размерами и участвующие в ра-
боте механизма, исходя из чего устанавливает требования к точ-
ности размеров и взаимного положения поверхностей. Технолог
рассматривает деталь в процессе ее изготовления, когда изменение
формы и размеров заготовки на каждой технологической операции
и переходе может сопровождаться изменением ее точности.
При обработке заготовки на станках возникает ряд погрешно-
стей, одной из которых является погрешность установки. С этих
позиций поверхности разграничивают на: 1) обрабатываемые;
2) поверхности, с помощью которых ориентируют заготовку на
. станке относительно инструмента, настроенного на размер обра-
ботки; 3) поверхности, от которых ведут отсчет размера обработки;
. 4) свободные.
Поверхности заготовки или сборочной единицы, ориентирую-
щие ее при установке для обработки (сборки) на станке, называют
базами, а придаваемое заготовке (сборочной единице) положение,
определяемое базами, называют базированием. Согласно
ГОСТ 21495—76 под базированием следует понимать придание
заготовке или сборочной единице требуемого положения относи-
тельно выбранной системы координат.
Теория базирования является общей и распространяется на
все твердые тела, в том числе на изделия машиностроения как
в сборе, так и на всех стадиях производственного процесса (ме-
ханической обработки, транспортирования, измерения, сборки
и т .д.). Известно, что всякое твердое тело имеет в пространстве
шесть степеней свободы относительно выбранной системы коорди-
нат: поступательные движения по координатным осям и вращатель-
ные движения около каждой из них. Для обеспечения неподвиж-
28

ности заготовки в избранной системе координат на нее необходимо
наложить шесть двусторонних геометрических связей, для созда-
ния которых необходим комплект баз. Если же заготовка должна
иметь определенное число степеней свободы, то соответствующее
число связей снимается. Например, при обточке вала на станке
необходимо его закрепить, обеспечив в то же время его вращение.
Следовательно, при базировании вал будет лишен только пяти
степеней свободы, а шестая степень свободы — вращение вокруг
собственной оси (что соответствует вращению вокруг одной из
координатных осей) — у него остается.
Согласно ГОСТу базой называется поверхность или выпол-
няющее ту же функцию сочетание поверх'ностей, ось, точка, при-
надлежащая заготовке и используемая для базирования. Для
придания заготовке соответствующего положения в выбранной
системе координат xlt уъ гг следует использовать комплект баз.,
I, II, III, образующих систему координат заготовки х, у, z
(рис. 3.1). В этой связи вводится понятие — опорная точка, кото-
рая символизирует одну из связей заготовки с избранной систе-
мой координат. Для лишения шести степеней свободы заготовки
требуется шесть неподвижных опорных точек, расположенных
в трех перпендикулярных плоскостях.
Следует учитывать, что точность базирования’ заготовки зави-
сит от выбранной схемы базирования, т. е. схемы расположения
опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме бази-
рования изображают условными знаками и нумеруют порядковыми
номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее
количество опорных точек (рис. .3.2). В этом случае число проек-
ций заготовки на схеме базирования должно быть достаточным для
четкого представления о
размещении опорных то-
чек. На рис. 3.2 показана
схема базирования приз-
матической детали.
Рис. 3.1. Комплект баз у призматической детали:
I—III — базы детали
Рис. 3.2. Схема базирования призматической детали:
1—6 — опорные точки; I—III — базы детали
29

3.2.	РАЗНОВИДНОСТИ БАЗ
Как указывалось, базирование необходимо на всех стадиях созда-
ния изделия (конструирование, изготовление, измерение), а также
для изделия в сборе. Исходя из этого, базы разделяют по назна-
чению на конструкторские, технологические и измерительные.
Конструкторская база используется для определения положе-
ния детали или сборочной единицы в изделии. Имеются основная
и вспомогательная базы. Под основной конструкторской базой
понимают базу, принадлежащую данной детали или сборочной
единице и используемую для определения их положения в изде-
лии. Вспомогательная конструкторская база, принадлежащая
данной детали или сборочной единице, используется для определе-
ния (фиксирования) положения присоединяемого к ней изделия.
Например, поверхности коренных шеек коленчатого вала являются
основной базой, так как с их помощью фиксируется положение
коленчатого вала в двигателе, а поверхности шатунных шеек
являются вспомогательной базой, поскольку с их помощью опре-
деляется положение шатунов, присоединяемых к коленчатому
валу.
Технологическая база используется для определения положе-
ния заготовки в процессе изготовления или ремонта. Базы бывают
основные и вспомогательные. Основной технологической базой
называется такая база, которая совпадает с конструкторской или
измерительной. Например, при обработке шатунных шеек колен-
чатого вала за технологическую базу принимают поверхности
коренных шеек, являющиеся в то же время и конструкторской
базой. Вспомогательной тех-
нологической базой называ-
ется специально созданная
поверхность у заготовки для
базирования при обработке,
которая не участвует в выпол-
нении служебного назначения
заготовки. Например, кони-
ческие поверхности центро-
вых отверстий у коленчатого
вала являются вспомогатель-
ной технологической базой,
так как они созданы только
для базирования вала при его
обработке и не участвуют в
выполнении коленчатым ва-
лом своего назначения.
Измерительной базой на-
зывается поверхность, ис-
пользуемая для определения
относительного положения
Рис. 3.3. Схема базирования цилиндриче-
ской детали:
1—6 — опорные точки; Г — 6' — проекции
опорных точек на координатные плоскости;
30

Рис. 3.4. Схема базирования диска:
1—6 — опорные точки; I—111 — базы детали
вокруг двух других осей X, Z.
заготовки и средств измере-
ния. От измерительной базы
ведется отсчет размера обра-
ботки.
Из сказанного следует,
что базирование связано с ча-
стичным или полным лише-
нием степеней свободы заго-
товки в выбранной системе
координат. В этой связи уста-
новлена следующая разновид-
ность баз: установочная, на-
правляющая, двойная на-
правляющая, опорная, двой-
ная опорная.
Под установочной подра-
зумевается база /, лишающая
заготовку трех степеней сво-
боды (см. рис. 3.2): переме-
щения вдоль одной коорди-
натной оси Y и поворотов
Направляющая база // лишает заготовку двух степеней сво-
боды: перемещения вдоль одной координатной оси X и пово-
рота вокруг другой оси У. Опорная база /// лишает заготовку
одной степени свободы — перемещения вдоль одной координатной
оси Z или вращения вокруг нее (рис. 3.3). Двойная направляющая
база лишает заготовку четырех степеней свободы (рис. 3.3): пере-
мещений вдоль двух координатных осей X и Y и поворотов вокруг
этих осей. Двойная опорная база лишает заготовку двух степеней
свободы (рис. 3.4) — перемещений вдоль двух координатных осей
X, У.
При базировании встречаются явные и скрытые базы. Явные
базы представляют собой реальные поверхности, разметочные
риски или точки пересечения рисок у заготовки. Скрытые базы
представляют собой воображаемую плоскость, ось или точку у заго-
товки, например геометрическую ось или ось вращения вала,
зубчатого колеса и др.
Закон базирования является общим для всех стадий создания
изделия. Поэтому независимо от назначения базы могут разли-
чаться лишь по степеням свободы, отнимаемым от базируемых
заготовки, детали или сборочной единицы, и по характеру про-
явления.
3.3.	ВЫБОР БАЗ И ПОГРЕШНОСТИ
БАЗИРОВАНИЯ
Для обеспечения точности изделия конструктор должен проста-
вить размеры детали по кратчайшим размерным цепям механизма,
т. е. стремиться к тому, чтобы отсчет размеров детали произво-
31

Рис. 3.5. Влияние на точность обработки совмещения баз:
а — совпадение технологической и измерительной баз; б — несовпадение баз
дился от ее конструкторских баз. В действительности точность
детали во многом зависит от расположения поверхностей, приня-
тых за технологические базы. Следовательно, фактическая точ-
ность размеров будет наивысшей при простановке размеров от
поверхностей, выбранных в качестве технологических баз. Таким '
образом, при разработке конструкции детали необходимо преду-
сматривать возможность использования конструкторской базы
в качестве технологической. Лучших результатов по достижению
точности обработки достигают совмещением технологической, изме-
рительной и конструкторской баз. Такое решение может быть осу-
ществлено на основе глубокого изучения конструкции, служебного
назначения и технологии изготовления детали.
На рис. 3.5, а приведен пример совмещения технологической
и измерительной баз при обработке заготовки на токарном или
револьверном станке. В рассматриваемом примере требуется про-
извести обработку поверхности d с подрезкой торцов по размерам
А и Г, заданных от поверхности В. Обрабатываемая заготовка
закрепляется в цанговом патроне по поверхности с упором на
торец В. Принятая схема базирования заготовки обеспечивает (
совмещение технологической (опорной) базы с измерительной 
базой В, что повышает точность обработки.
При несовпадении технологической и измерительной баз точ-
ность обработки снижается. Так, у призматической заготовки
с размером по высоте В (рис. 3.5, б) требуется обработать паз на
заданную глубину а при отсчете размера а±6 от поверхности А,
являющейся измерительной базой. Если при обработке этого паза
заготовка будет установлена на столе фрезерного станка поверх-
ностью Б, а настройка фрезы будет выполнена по размеру Н, то
можно составить уравнение размерной цепи а — В—Н, где а
является замыкающим звеном. В этом случае допуск замыкающего }
звена будет равен алгебраической сумме допусков составляющих 
звеньев 6 = 6Х + 62. Это указывает на снижение точности обра-
ботки, так как на допуск размера а кроме погрешности настройки
32

также оказывает влияние колебание размера В, связывающего
установочную и измерительную базы.
При проектировании технологических процессов правильное
назначение технологических баз способствует повышению точ-
ности обработки или сборки. Поверхность заготовки или сборочной
единицы, принятая за технологическую базу, должна быть обра-
ботана с надлежащей точностью и шероховатостью. При обработке
такой поверхности заготовку базируют по ее черновым базам,
т. е. по необработанным поверхностям, которые могут быть обра-
ботаны на последующих операциях или остаются необработан-
ными. При обработке заготовок сложной конструкции (например,
блока цилиндров двигателя) черновые базы подвергаются предва-
рительной механической зачистке; они должны быть гладкими
и не иметь литейных и штамповочных дефектов. Выбирают черно-
вую базу с учетом обеспечения равномерного снятия припуска
у заготовки при ее обработке резанием на последующих опера-
циях. Черновая база имеет разовое использование в технологиче-
ском процессе. За черновые базы лучше принимать поверхности,
расположенные параллельно, перпендикулярно или концентрично
технологической базе; это упрощает процесс базирования и повы-
шает точность обработки технологической базы.
За технологическую установочную базу принимается по воз-
можности большая (по длине и ширине) поверхность заготовки
или сборочной единицы; это позволяет дальше разнести три опор-
ные точки, что повышает устойчивость заготовки или сборочной
единицы при их базировании.
За направляющую и двойную направляющую технологические
базы принимается по возможности большая по длине и меньшая
по ширине поверхность заготовки или сборочной единицы; это
позволяет максимально разнести точки, определяющие направле-
ние (расположенные по одной прямой), и повысить этим точность
базирования. Если у заготовки не окажется поверхности, достаточ-
ной по размерам для обеспечения надежного базирования, то допу-
скается искусственное увеличение базовых поверхностей в виде
приливов, надставок и т. п., которые после окончания обработки
отрезаются от заготовки. В условиях единичного и мелкосерийного
производства за технологическую базу может быть принята разме-
точная риска, по которой определяется положение заготовки на
станке.
При проектировании технологических процессов обработки
точных деталей сложной конструкции с большим количеством обра-
батываемых поверхностей следует стремиться к соблюдению
единства технологических баз. Это условие заключается в исполь-
зовании одних и тех же технологических баз при выполнении
всех основных операций по обработке точных поверхностей.
Как было показано выше, выбор технологических баз влияет
на точность обработки. Из рассмотрения схемы базирования на
рис. 3.5, бможно установить, что обеспечение заданной точности
2 Гурин Ф. В. и др.
33

Рис. 3.6. Погрешность базирования при установке заготовки:
а — на призме; б — на призме при обработке паза; в — в самоцентрирующих призмах
обработки размера а потребует повышения точности настройки
инструмента на размер Н, а это повысит стоимость изготовления
детали.
Погрешность базирования представляет собой отклонение фак-
тически достигнутого положения заготовки при базировании от
требуемого. Если технологическая база совпадает с измеритель-
ной, погрешность базирования равна нулю, поскольку отсчет
размеров производится от измерительной базы.
На рис. 3.6 приведены примеры возникновения погрешности
базирования при различных вариантах установки заготовки по
наружной цилиндрической поверхности. Разработав схему бази-
рования обрабатываемой заготовки или сборочной единицы, можно
произвести расчет погрешности базирования. Рассмотрим пример
установки цилиндрической заготовки на призме для обработки
фрезерованием наружной поверхности этой заготовки (рис. 3.6, а).
Здесь погрешность базирования возникает за счет того, что раз-
личные заготовки одной партии имеют отклонения по размеру
диаметра D в пределах установленного допуска. Максимальный
размер заготовки обозначим через £>ъ а минимальный — через £>2;
положение центра сечения заготовки соответственно обозначим
через О' и О", а диаметр фрезы — через D3.
При выполнении размера /ix погрешность базирования выра-
жается разностью положений точек А' и А ", принадлежащих заго-
товке, с предельными отклонениями по диаметру D, т. е.
Efti = О А' - О А".
Опустив перпендикуляры О'В и О"С, соответственно равные DJ2
и Z)2/2, из геометрических соотношений получим
О А’ = 00' + О'А' =	4- О'А' =	—— + Л ,
1	. а 1	ч2 . а 1	’
sm-	^sin- J
где а — угол призмы.
34

Аналогично можно определить и
ОА" =	—-----И Л •
Л I Ct	I
Vin Т	J
Обозначив допуск на размер диаметра заготовки через 8D)
получим
eft*~ 2	. [а
\smT
будем иметь
= бд 1
2

По аналогии для размеров h2 и h3
1У
Z . (Л	I	X/ . ъо
V” ~2 J	sm т
Из приведенных выражений видно, что погрешность базирования
зависит от угла призмы. G его увеличением можно уменьшить эту
погрешность.
При базировании цилиндрической заготовки 1 на угольнике
для обработки шпоночного паза фрезой 2 (рис. 3.6, б) погрешности
базирования по размерам I и т будут равны нулю (AZ = 0, Д/и =
= 0). В случае базирования цилиндрической заготовки 1 в само-
центрирующих призмах или в цанговом патроне (рис. 3.6, в)
погрешность базирования при выполнении размера d равна нулю.
Погрешность базирования будет равна нулю для всех разме-
ров, определяющих взаимное положение поверхностей, обработан-
ных при одной установке заготовки. Она также равна нулю для
размеров тех поверхностей, которые в процессе их обработки одно-
временно служат направляющими технологическими базами для
инструмента (заготовки). Например, при развертывании, протя-
гивании, притирке отверстий поверхность, подвергающаяся обра-
ботке, является направляющей для . инструмента. То же имеет
место при бесцентровом шлифовании, об-
катке и других подобных видах обработки.
На рис. 3.7 показана установка заго-
товки 1 отверстием на цилиндрическую
жесткую оправку 2 для обработки фрезой
3 на размер А. В этом случае погрешность
базирования
ел =
где Д — величина предельного изменения
зазора.
Если жесткую оправку заменить раз-
жимной, то погрешность базирования при
выполнении размера А будет равна поло-
вине допуска на диаметр заготовки (Дд/2).
Рис. 3.7. Погрешность ба-
зирования при установке
заготовки на оправке
2*
35

Погрешность установки еу наряду с другими погрешностями
влияет на точность обрабатываемого размера. В погрешность
установки входят следующие составляющие: погрешность бази-
рования 8б, погрешность закрепления е3 и погрешность положения
заготовки, вызываемая неточностью приспособления, впр. При
анализе погрешности базирования следует учитывать также и
влияние на нее погрешности формы технологической базы заго-
товки.
Погрешность закрепления представляет собой разность пре-
дельных расстояний от измерительной базы до установленного на
размер инструмента в результате смещения обрабатываемых заго-
товок под действием сил закрепления. Сила закрепления должна
быть направлена против опорных элементов приспособления
и прижимать заготовку к ним.
Погрешность положения заготовки возникает в силу неточ-
ности изготовления самого приспособления, износа его опорных
элементов и неточности установки на станке.
Учитывая изложенные положения, погрешность установки
можно выразить зависимостью
8у = V8б Ч~ ез 8пр-
Таким образом, использование постоянных баз для различных
операций обработки снижает погрешности базирования, так как
каждая смена установочной базы вносит новые погрешности, зави-
сящие от неточностей взаимного расположения баз.
Глава 4
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
4.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТОЧНОСТИ
Одним из параметров, обеспечивающих высокое качество и на-
дежность машин, является точность их изготовления. Точность
характеризует геометрические параметры машин, сборочных еди-
ниц, деталей и их элементов. Кроме того, точность характеризует
единообразие качественных показателей машин, таких, как мощ-
ность, производительность, развиваемое давление, КПД, упругие
свойства и др. Более точно изготовленные машины имеют более
узкое поле разброса этих показателей и более высокие эксплуата-
ционные качества. Повышение точности изготовления деталей
машины позволяет повысить не только рабочие скорости этих
деталей, но и удельные нагрузки, воспринимаемые ими.
Точность изготовления (обработки) деталей в машиностроении
является относительным понятием, так как точность всякой реаль-.
ной детали оценивается степенью соответствия этой детали идеаль-
ной. Точность реальной детали можно оценить по ее составляю-
36

с.
в
Рис. 4.1. Сочетание поверхностей де-
тали
щим, которые приводятся на
чертеже детали: точности фор-
мы, точности размеров отдель-
ных участков, точности взаим-
ного расположения поверхно-
стей, образующих контур де-
тали. Точность изготовления
детали зависит от комплекса
технологических процессов,
применяемых в данном производстве. Всякий технологический
процесс изготовления детали неизбежно вносит те или иные
погрешности, поэтому получить абсолютно точную деталь практи-
чески невозможно.
Повышение точности изготовления первичных заготовок позво-
ляет снизить припуски на обработку, что определяет структуру
процесса обработки, снижает его стоимость и объем сборочных
работ. Часть размеров детали должна быть выполнена с гаранти-
рованной точностью (в пределах заданных допусков), а остальные
размеры выполняются без заданных чертежом пределов отклоне-
ний («свободные размеры»). При изготовлении детали на свобод-
ные размеры устанавливаются технологические допуски.
На рис. 4.1 представлена деталь, имеющая цилиндрическую А,
коническую Б и шаровую В поверхности. Точность формы этих
поверхностей характеризуется степенью соответствия цилиндру,
конусу и шару, а точность размеров каждого участка поверх-
ности — степенью соответствия действительных размеров задан-
ным. Точность взаимного расположения поверхностей в рассма-
триваемом случае может характеризоваться величиной несрос-
ности участков, в других случаях — их параллельностью, пер-
пендикулярностью, концентричностью и др.
На точность формы влияют вид рабочих движений станка,
профиль и установка режущего инструмента, точность копирных
устройств на станке. Например, поверхности А, Б л В могут быть
обработаны последовательно с применением различных инстру-
ментов или же обработаны одновременно с применением одного
фасонного инструмента. При раздельной обработке точность формы
поверхности А зависит от точности перемещения режущей кромки
проходного резца относительно оси вращения. При обработке
поверхности Б точность формы зависит от точности установки
фасонного резца относительно оси вращения, а при обработке
этой поверхности по копиру — от точности изготовления послед-
него. На точность поверхности В оказывает влияние точность
формы режущего инструмента.
Точность размера определяется точностью установки режущего
инструмента на размер (настройкой), длиной прохода и размерами
самого инструмента (мерного или профильного).
Точность взаимного расположения поверхностей определяется
различными факторами технологического процесса, а в рассма-
37

триваемом случае — точностью относительных перемещений ин-
струментов. При обработке детали в несколько операций точность
взаимного расположения поверхностей зависит от ошибок уста-
новки этой детали на различных операциях.
При обработке детали сложной формы (как на рис. 4.1) можно
одновременно обработать все поверхности (Л, Б и В) одним фасон-
ным инструментом; в этом случае точность взаимного расположе-
ния поверхностей определится точностью инструмента.
Точность формы детали имеет важное значение при работе со-
пряженных поверхностей. Поэтому при изготовлении точных дета-
лей допустимое отклонение формы задается в более жестких пре-
делах, чем точность размера. Предельные отклонения формы для
плоских и цилиндрических поверхностей установлены ГОСТом.
Точность формы поверхности, как правило, выше точности взаим-
ного расположения поверхностей, а эта точность выше точности
размеров, связывающих поверхности.
Шероховатость обработанной поверхности является фактором,
взаимосвязанным с точностью обработки; ее рассмотрение выне-
сено в самостоятельную главу.
4.2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ
ОБРАБОТКИ
На точность обработки влияет ряд факторов, присущих самому
процессу обработки. К ним могут быть отнесены: неточность и из-
нос станка, неточность и износ приспособлений и инструментов,
погрешности установки детали на станке, нежесткость системы
СПИД, температурные деформации, остаточные напряжения обра-
батываемой детали, копирование погрешностей предшествующей
обработки, неточность средств и методов измерения, неточность
наладки станка и др. Степень влияния указанных факторов на
точность обработки различна в зависимости от характера выполняе-
мой обработки и типа производства. Рассмотрим их более подробно.
Неточность и износ станка. Известно, что металлообрабаты-
вающие станки изготовляют с определенной точностью, регламен-
тированной ГОСТом, т. е. каждый станок имеет точность установки
и перемещений рабочих органов, отличающуюся от идеальной
в кинематической схеме. Так, по данным ГОСТа, радиальное бие-
ние шпинделей токарных и фрезерных станков допускается в пре-
делах 0,01—0,015 мм, торцовое биение — 0,01—0,02 мм; непрямо-
линейность и непараллельность направляющих станин токарных
станков на длине 1000 мм допускается в пределах 0,02 мм, непарал-
лельность осей шпинделей токарных станков направлению движе-
ния кареток на длине 300 мм в вертикальной плоскости 0,02—
0,03 мм, а в горизонтальной плоскости 0,01—0,015 мм. Следова-
тельно, неточность кинематической схемы металлорежущего
станка переносится на обрабатываемую деталь. При нагружении
38

станка усилиями резания неточность кинематической схемы воз-
растает за счет односторонней выборки зазоров в соединениях.
Станок при эксплуатации изнашивается по поверхностям тре-
ния, что также отражается на его точности, причем погрешности
одного и того^же элемента станка|по-разному влияют на точность
обработки взависимости оттого, как установлен режущий инстру-
мент. Так, при установке резца на токарном станке в горизонталь-
ной плоскости непрямолинейность направляющих в вертикальной
плоскости мало влияет на точность токарной обработки, а непря-
молинейность в горизонтальной плоскости непосредственно копи-
руется на обрабатываемую поверхность.
Неточность и износ приспособлений. Приспособления изго-
товляются с учетом точности изготовления детали. При точности
обработки детали по 6—9-му квалитету допуски на точные размеры
приспособления устанавливают в пределах 1/2—1/3 допуска на
соответствующие размеры детали. При более грубой обработке
детали (ниже 9-го квалитета) точность размеров приспособления
устанавливается в пределах 1/5—1/10 допуска на соответствую-
щие размеры детали. Таким образом, при изготовлении приспосо-
бления вносится определенная погрешность, влияющая на точ-
ность обработки. В процессе работы имеет место изнашивание
отдельных деталей приспособлений, что дополняет погрешность
обработки на данном приспособлении.
Неточность и износ инструмента. Инструмент изготовляется
с высокой точностью, но режущий инструмент значительно изна-
шивается в процессе его работы. Обычно точность обработки
связана с точностью изготовления режущего инструмента, регла-
ментированной ГОСТом. Точность изготовления инструмента
существенно сказывается на точности обработки при работе мер-
ным или профильным инструментом, так как эти инструменты
копируют свои размеры и профиль в теле обрабатываемой заго-
товки.
Инструмент изнашивается как по передней, так и по задней
грани режущей кромки. Износ резца по передней грани сущест-
венно влияет на шероховатость обработанной поверхности и сни-
жает прочность инструмента, но на точность обработки он влияет
меньше, чем износ по задней грани. Износ инструмента характе-
ризуется укорочением его в нормальном направлении к обрабаты-
ваемой поверхности, что ведет к изменению размера и формы по-
следней. Наибольшее влияние на изнашивание инструмента ока-
зывает скорость резания и в меньшей степени — подача и глубина
резания. Кроме того, на изнашивание инструмента влияет его
конструкция, в частности величина заднего угла а.
Износ резца пропорционален пути, пройденному лезвием ин-
струмента в теле обрабатываемой заготовки, и зависит от мате-
риала инструмента, обрабатываемой заготовки, геометрии инстру-
мента и режима резания. Размерный износ режущего инструмента
можно компенсировать периодической подналадкой станка за
39

Рис. 4.2. Влияние усилия закрепления на точность обработки:
а — после закрепления; б — после обработки; в — после раскрепления
время стойкости инструментов, допускающих корректировку
настроечного размера (резцы, цековки, фрезы и др.). Компенса-
ция износа мерного (жесткого) и профильного инструмента чаще
всего осуществляется заменой инструмента на станке. Износ
абразивного инструмента компенсируется правкой алмазным ин-
струментом (карандаши, ролики, пластины и др.) и подачей абра-
зивного инструмента на размер обработки, что у современных
конструкций станков осуществляется полуавтоматически или
автоматически.
Погрешность установки заготовки на станке. Перед тем как
начать обработку заготовки, ее следует правильно скоординиро-
вать относительно режущего инструмента и в этом положении
зафиксировать на время выполнения операции. Фиксацию можно
осуществить с помощью зажимного устройства. Усилие закрепле-
ния заготовки может воздействовать на нее в целом и может ее
деформировать или сместить относительно режущего инструмента.
Все эти явления отражаются на точности обработки заготовки.
При обработке нежесткой заготовки деформации при закреплении
ее играют большую роль. Как видно из рис. 4.2, а, при закреплении
такой заготовки усилия, передаваемые от кулачков патрона,
деформируют ее. После расточки внутренней поверхности до задан-
ного диаметра наружная поверхность остается деформированной
(рис. 4.2, б). При снятии такой заготовки после окончания обра-
ботки наружный ее контур примет первоначальную цилиндриче-
скую форму, а внутренняя поверхность — форму, показанную
на рис. 4.2, а. Таким образом, усилие для закрепления заготовки,
особенно на чистовых операциях, необходимо задавать из условия
обеспечения заданной точности обработки.
Нежесткость системы СПИД. Рассматривая металлообрабаты-
вающий станок, приспособление и инструмент, следует учитывать,
что детали, образующие кинематическую схему обработки, имеют
ряд посадок с гарантированными зазорами, и воздействие сил реза-
ния на систему этих деталей может вызвать отжатие последних
за счет односторонней выборки зазоров и упругое деформирование
всей системы СПИД.
40

На систему СПИД действует сила резания Р, которая может
быть представлена в виде трех составляющих Рх, Ру и Рг, направ-
ленных соответственно по осям X, Y и Z, с началом координат О,
расположенным в вершине режущей кромки резца. Основное
влияние на точность обработки оказывает составляющая Ру,
так как она направлена по нормали к обрабатываемой поверх-
ности. Влияние Рг на деформацию системы СПИД незначительно,
а Рх, направленная параллельно оси обтачиваемой заготовки,
почти не вызывает деформации.
Упругая деформация системы СПИД под воздействием сил
резания приводит к погрешности обработки заготовок. .
Под жесткостью системы СПИД подразумевается способность
ее обеспечивать постоянство величин перемещений режущих
кромок инструментов относительно установочной поверхности
в процессе выполнения операции, т. е. оказывать сопротивление
действию сил резания, стремящихся деформировать ее. Жест-
кость упругой системы СПИД выражается отношением силы реза-
ния, направленной нормально к обрабатываемой поверхности,
к смещению режущей кромки инструмента в направлении действия
этой силы. Воздействие силы Р на систему СПИД вызывает отжа-
тие лезвия режущего инструмента от обрабатываемой поверх-
ности. Эти взаимные смещения имеют линейную зависимость от
составляющей Ру силы резания:
Ру = .У1,
где у — взаимное смещение инструмента и обрабатываемой по-
верхности; / — коэффициент жесткости (или жесткость) системы.
Отсюда жесткость системы СПИД / = Pyfy Н/мм. Податли-
вость системы обратна жесткости и измеряется в мм/Н. Податли-
вость
и = 1000// = 1000у/Ру.
Для~обеспечения более точной обработки заготовок следует
уменьшать взаимное смещение у до нуля, тогда жесткость системы
СПИД будет стремиться к бесконечности. Как правило, жесткость
станка определяется в динамике при наиболее невыгодном поло-
жении, т. е. в случае наибольшей податливости. В’основу динами-
ческого метода исследования жесткости металлорежущих станков
положена зависимость составляющей силы резания Ру от глубины
резания t и подачи з:
Д - = Ср tXpyspv
• у
При перемещении инструмента относительно обрабатываемой
поверхности перемещаются точка контакта и точка приложения
составляющей силы резания Ру. Если для точек контакта подат-
ливость системы и сила Ру постоянны, то может быть только откло-
нение от заданного размера. Если же податливость системы пере-
менна, то имеет место отклонение от заданной формы заготовки.
Характерные примеры таких отклонений показаны на рис. 4.3.
' 41

Рис. 4.3. Влияние жесткости системы СПИД на точность формы детали:
а — нежесткая передняя бабка; б — нежесткая задняя бабка; в — нежесткая передняя и
задняя бабки; г — нежесткая деталь
Рис. 4.4. Схема к определению жесткости станка
Кроме того, недостаточная жесткость системы СПИД влияет
на появление вибраций, вызывающих снижение производитель-
ности и качества обработки. Таким образом, увеличение жест-
кости системы СПИД способствует повышению точности обработки
и производительности. Для определения жесткости системы СПИД
целесообразно сначала определить по отдельности жесткости
заготовки, приспособления, инструментов, станка и т. д. Поль-
зуясь полученными частными результатами, можно определить
жесткость всей системы.
Рассмотрим жесткость токарного станка (рис. 4.4). Взаимное
смещение суппорта и вала усуп = Ру//суп. Если принять вал абсо-
лютно жестким, то смещение центра передней бабки уп. б =
=	аналогично для задней бабки у3. б = Р/(2/3.б).
Из трапеции, построенной на векторах отжатия бабок, получим
и - х ( рУ I ру\-ру ( х I 1 \
Уб	2 \2/п. б + 2/3. б/ 4 к/п.б^/з.бЛ
В целом для токарного станка
//ст=_^ + АСГ + .ЛЛ.
/суп 4 \ /п. б /з. б /
Вместе с тем жесткость станка имеет выражение
/ст = Ру1Ус,Т ИЛИ Z/CT = Pylj^T
Приравнивая два выражения, полученные для г/ст, получим
-4 = Л + -ЧгД- + 4-У
/ст /суп '	4 \ /п. 6	/з. 6 )
Если принять для станка с высотой центров 300 мм /п. б =
= 100 кН/мм, /з.б = 50 кН/мм и /суп = 100 Н/мм, то при при-
ложении силы резания в середине вала будем иметь
тЬ = Т^о + Т (тао + -50 ) или = 57 кН/мм-
42

Если изменить место приложения нагрузки на станок, напри-
мер расположить резец у задней бабки, то
1	1,1	1	1,1
— = -----Н--- ИЛИ — =Т7^ + ё7Г,
/ст /суп /з. б /ст 100	50
откуда /ет = 33,33 кН/мм,
Учитывая, что деформация токарного резца мало влияет на
точность обработки, систему СПИД можно рассматривать в этом
случае как систему станок — заготовка. Если известна жесткость
заготовки и станка, то при приложении нагрузки в середине вала
можно определить жесткость системы:
//дет “	> Уст “ ~ ’ У “	’ //сист = //дет	//ст ~ Ру ( 1	I ;	>
/дет	/ст	/	'/дет /ст /
1 1.1
откуда ----= -----р — .
/сист /дет /ст
При /дет<= 32 кН/мм и /ст = 57 кН/мм имеем =-^5-+-X,
/сист & О/
откуда /сист = 20,4 кН/мм.
При обработке нежестких деталей следует использовать воз-
можности по повышению их жесткости: применение дополнитель-
ных опор, воспринимающих усилия резания, искусственное уве-
личение жесткости заготовки на время ее обработки и др. Деталь
типа вала считается нежесткой, если отношение ее длины к диа-
метру более 10. При обработке таких деталей применяют допол-
нительные опоры — люнеты. При недостаточной жесткости ин-
струмента принимаются меры по созданию дополнительных опор
в виде направляющих втулок для сверл, разверток или направля-
ющих штанг для инструмента при обработке на револьверных
станках и др.
Для повышения точности обработки проводят мероприятия,
повышающие жесткость системы СПИД. К ним могут быть отне-
сены: повышение собственной жесткости элементов системы
СПИД; повышение контактной жесткости в сопряжениях отдель-
ных элементов СПИД; повышение жесткости закрепления обра-
батываемой заготовки; введение дополнительных опор для обра-
батываемых заготовок.
Температурные деформации. Существенное влияние^на точ-
ность обработки оказывают температурные деформации, которые
возникают в обрабатываемой заготовке, режущем инструменте
и станке вследствие нагрева их теплотой, выделяемой в зоне реза-
ния и возникающей в результате трения подвижных частей станка.
Кроме того, температурные деформации могут появиться при
изменении теплового режима цеха. При нагревании элементов
системы СПИД температурные деформации достигают значения
допусков 6—9-го квалитета точности. Особое значение эти дефор-
мации имеют при чистовой обработке. Так, при работе токарного
станка (высота центров 300 мм) в течение первого часа или полу-
43

тора часов температура передней бабки может подняться на 16 6С,
что приводит к деформации ее элементов (передний центр станка
может переместиться вперед на 0,01 мм и вверх на 0,03 мм). Эти
деформации изменяют обрабатываемый размер заготовки в попе-
речном сечении. Кроме того, шпиндель станка смещает свой перед-
ний торец на 0,1 мм по направлению к задней бабке. В случае
предварительно настроенной операции это смещение скажется
на точности обработки.
При длительной работе станка на определенных режимах
наступает тепловое равновесие системы, поэтому обработку точных
размеров у заготовок целесообразно производить после того, как
станок введен в стабильный тепловой режим. По некоторым экс-
периментальным данным, на поверхности быстрорежущих резцов
в зоне резания развивается температура до 700—800 °C. По мере
удаления от зоны резания температура этих резцов резко сни-
жается. Кроме того, на тепловыделение влияет износ режущей
кромки резца. По усредненным данным, удлинение резца за счет
тепловых деформаций достигает 30—50 мкм. Интенсификация ре-
жимов резания и повышение физико-механических свойств обра-
батываемой заготовки способствуют увеличению температурных
деформаций резцов.
Температурные деформации имеют место при всех методах меха-
нической обработки, но применение охлаждающих жидкостей
значительно снижает их. Один из методов борьбы с температур-
ными деформациям^ — снижение перепада температур в зоне
обработки. Этого можно достичь: 1) равномерным распределением
тепла по поверхности обработки (многорезцовая обработка);
2) снижением усилий резания и тепловыделения при отделочной
обработке за счет расчленения обработки на черновую, получи-
стовую и чистовую; 3) применением обильного охлаждения заго-
товки смазывающе-охлаждающей жидкостью, струей воздуха или
специальными теплоотводящими устройствами; 4) повышением
скорости резания, что улучшает отвод тепла стружкой, и рядом
других мероприятий.
Остаточные напряжения обрабатываемой заготовки. Остаточ-
ные напряжения у заготовки находятся в равновесии и внешне
не проявляются. Снятие определенной части напряженного ме-
талла (припуска), разрезка заготовки, термообработка и ряд дру-
гих технологических приемов нарушают это равновесие. Происхо-
дит деформация заготовки и перераспределение остаточных напря-
жений, после чего снова наступает равновесие. Эти напряжения
возникают в результате поверхностного наклепа, поверхностного
упрочнения (при термообработке), сварки, пайки, термического
или механического торможения при остывании отливок и поковок,
структурных превращений, механической обработки и др. В неко-
торых' случаях при изготовлении детали преднамеренно создают
остаточные напряжения на ее поверхнссти для повышения уста-
лостной прочности.
44

Остаточные напряжения особенно велики в отливках и поков-
ках сложной конфигурации. Эти напряжения возникают в резуль-
тате торможения усадки материала при остывании литой или кова-
ной заготовки. Торможение может быть механическое и термиче- -
ское. Механическое торможение наблюдается при остывании горя-
чей заготовки, когда ее свободному сокращению препятствуют
стенки литейной формы, пресс-формы, штампа и т. д. Термическое
торможение имеет место при различной скорости остывания сте-
нок заготовки, имеющей разные сечения. Температура тонких
и толстых стенок заготовки может различаться при переходе
металла из пластического в упругое состояние. Такой переход
для чугунных отливок происходит при температуре 620 °C. Тон-
кие стенки быстрее охлаждаются и затвердевают,. чем толстые,
поэтому когда толстые стенки переходят из пластического в упру-
гое состояние, то свободному сокращению их препятствуют ранее
остывшие тонкие стенки заготовки. Вследствие такого торможения
часть стенок оказывается сжатой, а часть растянутой. Остаточные
напряжения могут достичь значений, которые приводят к образова-
нию трещин, особенно в местах перехода от тонких стенок к более
толстым.
Ряд мероприятий позволяет снизить или полностью снять оста-
точные напряжения у заготовок. Механическое торможение формы
может быть устранено разрушением формы отливки при переходе
ее из пластического в упругое состояние. При литье в постоян-
ные формы заготовку следует извлекать до проявления усадки.
При изготовлении отливок используют различные устройства для
выравнивания температуры их остывания. В промышленности
применяют некоторые способы, снижающие остаточные напряже-
ния у заготовок: естественное и искусственное старение, обсту-
кивание заготовки, пропускание через нее переменного тока
и др.
Копирование погрешностей предшествующей обработки. Дефор-
мация и смещение элементов системы СПИД вызываются силой
резания Ру, направленной нормально к обрабатываемой поверх-
ности. При снятии неравномерного припуска с поверхности сила
резания переменна, а следовательно, переменно^ смещение систе-
мы СПИД, что способствует образованию погрешности формы обра-
батываемой поверхности. Следовательно, происходит копирова-
ние исходной погрешности обработки. Влияние исходных погреш-
ностей на точность обработки может быть устранено частично или
полностью за счет повышенного припуска для увеличения числа
проходов. Это влияние может быть снижено применением адаптив-
ного управления станками. В этом случае повышение точности
обработки достигается путем автоматического управления ходом
технологического процесса с помощью корригирующих устройств
и систем активного контроля, которые позволяют стабилизировать
деформации и силы резания с учетом всех факторов, влияющих
на уровень режимов резания.
45

Рис. F4.5r Погрешность
предшествующей обра-
ботки
Чем ближе форма заготовки к форме де-
тали, тем равномернее снимаемый слой ме-
талла и сила резания и при постоянной
жесткости системы меньше погрешность
обработки. В зависимости от исходной по-
грешности заготовки погрешность обработ-
ки может быть определена из приведенных
ниже соотношений. Так, при заготовке,
имеющей неправильную форму (рис. 4.5),
глубина резания в процессе обработки
изменяется от t± (наибольшей) до /2 (наи-
меньшей). Погрешность заготовки
13аг	^2*
При снятии резцом повышенного припуска tr система имеет
наибольшее отжатие уъ а при снятии меньшего припуска —
наименьшее отжатие у2. Обозначая соответственно силы резания
через Ру, и РУг, а жесткости через /х и /2, получим:
у\ = РуЛъ У2 = Pyjii-
Если нормальная (радиальная при токарной обработке) со-
ставляющая силы резания может быть выражена формулой
Ру = CPtXpysypy
и жесткость системы может быть принята постоянной, то
- Pjr -	= С~т ’’’ =
Повышение точности от исходной характеризуется отношением
погрешности заготовки к погрешности детали после обработки
Азаг/А дет = j' J {ppyS	.
Эта формула устанавливает связь между заданной погрешностью
обработки Адет, неточностью заготовки Дзаг, жесткостью системы /,
свойствами обрабатываемого материала Ср^ и подачей s. Как
видно, на повышение точности обработки, т.' е. на исправляющую
способность операции, прямое влияние оказывает жесткость
системы / и обратное влияние Сру и sp«. Это позволяет сделать
вывод, что лучшей исправляющей способности операции можно
достичь уменьшением подачи.
Неточность средств и методов измерения. В процессе обра-
ботки измеряют вновь образованные размеры поверхностей детали,
причем измерение осуществляется относительно основных кон-
структорских баз. Результат измерения не точно совпадает с дей-
ствительным размером ввиду погрешности измерения. При обыч-
ных измерениях деталей считается допустимой погрешность в пре-
делах 1/5—1/10 допуска, установленного на измеряемый размер.
46

Таким образом, на результат измерения обработанного размера
влияет не только погрешность обработки, но и погрешность изме-
рения.
Наличие погрешности измерения вынуждает сужать поле
допуска для непосредственной обработки, так как допустимое
отклонение размера по чертежу должно включать погрешность
обработки и погрешность измерения; если величина последней
Дизм, а поле допуска размера обработанной детали 6 при номи-
нале А, то допуск на обработку составит о— Дизм = Добр. Исходя
из изложенного, рекомендуется выбирать средства измерения
с таким расчетом, чтобы погрешность измерения не превышала
установленные пределы.
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
Точность механической обработки может быть исследована с по-
мощью различных методов. Как уже указывалось, понятие «точ-
ность» включает точность формы, размера и взаимного расположе-
ния обрабатываемых поверхностей. Исследование погрешностей
обработки указывает на наличие трех видов этих погрешностей:
постоянные, закономерно изменяющиеся и случайные. Постоянные
погрешности и погрешности, закономерно изменяющиеся, имеют
общее название — систематические погрешности.
Если погрешность одинакова для всех деталей, входящих в ис-
следуемую партию, то она называется постоянной. Такая погреш-
ность образуется под действием постоянного фактора на протяже-
нии обработки всей партии деталей. У постоянной погрешности
поле рассеяния равно нулю (рис. 4.6, а).
Если в ходе обработки партии деталей имеется закономер-
ность изменения погрешности, то такая погрешность называется
закономерно изменяющейся. При ее наличии у исследуемой пар-
тии деталей форма кривой распределения зависит от закона изме-
нения суммарного действия факторов, вызывающих, эту погреш-
ность.
Рис. 4.6. Распределение погрешностей обработки:
а — постоянных; б — по закону равной вероятности; в — по закону возрастающей вероят-
ности; г — по закону Симпсона
47

Рис. 4.7. Двухвершинная кривая
распределения
На рис. 4.6,6—г показаны кри-
вые распределения (теоретические
законы) при закономерном измене-
нии действия факторов; на
рис. 4.6, б — при равномерном воз-
растании их действия (закон рав-
ной вероятности), на рис. 4.6, в —
при замедленном возрастании
(закон равномерно возрастающей
вероятности) и на рис. 4.6, г —
при замедленном их возрастании
до точки перегиба и далее — при
ускоренном возрастании (распределение по треугольнику — закон
Симпсона).
Если при обработке партии деталей закономерность изменения
погрешности отсутствует, то такая погрешность называется слу-
чайной. Ее появление у какой-либо детали исследуемой партии,
величину и направление невозможно заранее определить. Эта
погрешность возникает под действием одного или нескольких
случайных факторов, которые сами изменяются случайно, или же
под влиянием большого числа однородных переменных факторов,
даже если каждый из них был не случайным. Кривая распределе-
ния случайной погрешности является кривой нормального рас-
пределения.
Практически ни одна из рассмотренных погрешностей не про-
является в чистом виде, поэтому уравнения кривых распределе-
ния простейших закономерно изменяющихся погрешностей опи-
сываются сложными математическими кривыми.
Постоянная погрешность 8 смещает центр группирования
размеров, оставаясь в середине поля рассеяния. Величина 8
прежде всего зависит от -точности установки инструмента на
размер. Закономерно изменяющиеся погрешности чаще всего по-
являются за счет износа режущего инструмента. В ходе обработки
эта погрешность увеличивает поле рассеяния и закономерно изме-
няет величину 8. Погрешность за счет износа режущего инстру-
мента может быть определена и компенсирована встречным сме-
щением инструмента при установке его на размер.
Каждая часть партии деталей, обработанная при одной уста-
новке инструмента, имеет свой центр группирования и соответ-
ственно свое значение 8. На рис. 4.7 показана кривая распределе-
ния, полученная при двух установках инструмента. Построение
кривой дает представление о действительной погрешности обра-
ботки партии деталей, а форма и положение кривой — о домини-
рующих производственных погрешностях, что позволяет по воз-
можности устранить их. Для построения кривой распределения
число обработанных деталей принимается 50—100 шт. Экспери-
ментально установлено, что автоматическое получение размеров
обеспечивает куполообразную кривую распределения, которую
4§

можно считать совпадающей с кривой нормального распре-
деления.
Точность формы имеет важное значение при работе сопряжен-
ных пар механизмов машин. Так, количественная оценка откло-
нений формы исследуемой цилиндрической поверхности произво-
дится по овальности и гранности. Погрешности формы цилиндри-
ческой поверхности исследуют кругломерами завода «Калибр»
или фирмы Тейлор-Гобсон, запись производится в полярных коор-
динатах при увеличении в 50—10 000 раз. На рис. 4.8 приведена
запись отклонений формы цилиндрической поверхности в попереч-
ном сечении, с помощью которой можно оценить исследуемую
поверхность.
Очевидно, что погрешности, вносимые обработкой на станке,
способствуют изменению текущего размера цилиндрической по-
верхности, т. е. размера, изменяющегося в процессе обработки
и выражаемого в виде функции определенного аргумента.
Изменение текущего размера есть изменение радиус-вектора де-
тали — расстояния от точки действительного контура до теорети-
ческой оси вращения. Следовательно, ошибка формы есть функция
координаты, определяющей положение точки при ее движении
по траектории. Изменение действительного радиуса сечения рас-
сматривается как периодическая функция угла поворота в поляр-
Рис. 4.8. Круглограмма цилиндрической поверхности
49

ных координатах с периодом 2л, которую можно представить
в виде тригонометрического ряда Фурье
п
АЯ = ^ + У1 (ап cos nep + bn sin mp),
п—\
где ап, Ьп — коэффициенты разложения функции по косинусам
и синусам аргумента; п — число гармоник; <р — текущий угол
радиус-вектора.
Применение рядов Фурье обосновано периодичностью процесса
обработки на металлорежущих станках по определенному замкну-
тому циклу. Амплитуда гармоник может быть вычислена по фор-
муле Ап = V а„ + bn, фазовые углы гармоник определяются
из выражения <pn = arJbn.
Рассмотрим геометрическое значение членов ряда для профиля
поперечного сечения. Член разложения а0/2 является постоянной
величиной для данного сечения и не зависит ни от угла, ни от фазы.
Он представляет собой погрешность собственно размера, возни-
кающую в результате неточной настройки режущего инструмента
на размер.
Первый член разложения (при п = 1) cos <р + br sin <р
характеризует эксцентриситет, т. е. величину смещения центра
реального контура профиля относительно полюса полярной си-
стемы координат.
- Второй член разложения (при п = 2) а2 cos 2<р + &2 sin 2<р
характеризует ошибку формы поперечного сечения — овальность.
Поскольку этот член разложения является функцией погрешности
радиуса, а кривая, выражающая его, имеет за период 2л два мак-
симума и два минимума, то очевидно, что овальность равна уче-
тверенной амплитуде Дов = 4А2.
Третий член разложения (при п = 3) as cos 3<p + bs sin 3<p,
выражающий ошибку формы, имеет три максимума, является гар-
моникой третьего порядка с периодом 2л/3 и характеризует трех-
гранность.
Последующие чл'ены разложения при п = 4, 5, 6 представляют
собой соответственно четырех-, пяти- и шестигранность. Величина
соответствующей гранности определяется ее двойной амплиту-
дой. В общем виде эта зависимость описывается выражением
о = 2А„.
Совокупность ошибок выраженных членами ряда Фурье со
второго по шестой, определяет ошибку формы. Последующие зна-
чения погрешности формы (семи-, восьмигранность и т. д.) очень
малы и по своим значениям приближаются к высоте микронеров-
ностей обработанной поверхности.
Определяя ошибки формы сечений цилиндрических поверхно-
стей до и после обработки, можно установить причинную зави-
симость погрешностей формы от параметров процесса.
50

Статистический метод исследования. Материалы анализа влия-
ния отдельных факторов на действительную погрешность обра-
ботки позволяют ее предсказывать, т. е. определять ожидаемую
погрешность обработки. Статистический метод дает возможность
оценивать влияние всей совокупности факторов, действующих
в данной операции. Выводы о погрешности обработки делают
исходя из результатов измерения размеров, получившихся после
выполнения исследуемой операции. Достоинством этого метода
является возможность замены специальных экспериментов по опре-
делению точности обработки наблюдейиями непосредственно на
производстве. Необходимо лишь регламентировать условия опе-
рации и пользоваться законом больших чисел, на основе которого'
делают вывод при цсяких статистических исследованиях. Согласно
этому закону, при увеличении числа наблюдений над однородными
явлениями частость (относительная частота) появления какого-
либо события в прошлом приближается к вероятности его появле-
ния в будущем. Статистический метод оценки точности приме-
няется в условиях производства большого количества одинаковых
деталей.
Закон нормального распределения. Представление о погреш-
ности обработки также дает кривая нормального распределения
(рис. 4.9). Для построения кривой число измерений исследуемого
размера (число деталей) рекомендуется брать равным 50. При
этом погрешность расчетного параметра о будет ±10%. Если
число измерений снизить до 25, то эта погрешность возрастет
до ±15%. Точность измерения должна быть не ниже 0,1 допуска
исследуемого размера. Измерив у выбранных заготовок исследуе-
Рис. 4.9. Построение практической кривой распределения
51

Рис. 4.10. Параметры кривой нормального распределения
мый размер*после обработки на рассматриваемой операции, нахо-
дят предельные его значения хшах и xmln, которые определяют
величину поля рассеяния размеров. Это поле разделяют на неко-
торое число k — 7-И 1 равных интервалов и в выбранном мас-
штабе откладывают их по оси абсцисс. Подсчитывают количе-
ство т размеров (деталей) в каждом интервале (mlt т2, т3,...,
trik), которое называют также частотой. Выбирают масштаб по оси
ординат и из середины каждого интервала откладывают соответ-
ствующую частоту в виде отрезка. Соединяя концы отрезков, полу-
чают лоМаную линию, называемую полигоном распределения.
Вместо количества размеров т в каждом интервале по оси
ординат можно откладывать отношение этого числа к общему
числу деталей п в исследуемой партии; это отношение называется
относительной частотой, или частостью.
Чем больше деталей в исследуемой партии, тем ближе ломаная
подходит к плавной кривой, которая изображает закон распреде-
ления размеров. Площадь, охватываемая кривой в соответствую-
щем масштабе, представляет собой число измеренных размеров,
т. е. число деталей в исследуемой партии (/n1+/n2 + ... mk =
= п). Количество деталей в каждом интервале соответствует
величине заштрихованных прямоугольников. На рассматриваемой
кривой видно не только распределение размеров (деталей) в поле
рассеяния, но и их распределение в поле допуска на заданный
размер.
Кривая распределения характеризуется некоторыми парамет-
рами (рис. 4.10).
1.	Поле рассеяния размеров <в, определяемое по полученному
полигону распределения размеров или по предельным значениям
размеров хшах и хт1п.
52

2.	Центр группирования отклонений, положение которого
в поле рассеяния соответствует, среднему значению действитель-
ных размеров:
(п \
X Xi/n\,
где~хср — среднее арифметическое из производственных измере-
ний; п— число измерений; xt — значение текущего измерения.
Не зная характера распределения, мы вынуждены считать
*ср — С^тах "Ь ^min)/2,
что будет правильным только при совпадении центра группирова-
ния с серединой поля рассеяния, т. е. для симметричных кривых.
3.	Абсолютная несимметрия представляющая собой смеще-
ние центра группирования от середины поля рассеяния:
“ -^ср (Лтах
4.	Среднеквадратичное отклонение размеров от центра груп-
пирования (от хср) 
Значение величин, входящих в формулу, приведено выше.
Среднеквадратичное отклонение о позволяет более правильно
оценивать влияние условий операции на рассеяние размеров,
чем величина поля рассеяния со, определяемая непосредственно
из измерений. Рассматривая пример, приведенный на рис. 4.11,
можно установить, что поле со х у кривой 1 больше поля со2 у кри-
вой 2Г Однако считать это признаком большей нестабильности
условий первой операции будет неправильно. Хотя со х > <о2,
но количество размеров, лежащих вблизи центра группирования,
в первом случае намного больше, чем во втором (04 < о2). Кроме
того, среднеквадратичным отклонением широко пользуются при
переходе от практических кривых к законам распределения.
Практические кривые полу-
чаются в виде ломаных ли-
ний, имеющих не вполне пра-
вильную форму. Использо-
вать их для вывода общих
закономерностей затрудни-
тельно. Поэтому практиче-
ские кривые заменяют под-
ходящими теоретическими
кривыми, изображающими
вполне определенные законы
распределения, задаваемые
математическими уравне-
ниями.
Рис. 4.11. Оценка точности обработки по
шип
53

Рис. 4.12. Теоретическая кривая
нормального распределения
Дания отклонений в этот
|7 В уравнениях теоретических кри-
вых у = f (х) отклонение служит ар-
гументом, а его функция у представ-
ляет собой вероятность получения
такого отклонения. Для удобства
сопоставления практической кривой
с теоретической обе кривые строят
в одном масштабе. При этом вся пло-
щадь, охватываемая кривой, чис-
ленно равна единице (100% деталей).
Часть этой площади, соответствую-
щая некоторому интервалу отклоне-
ний, измеряет частость (а при пере-
ходе от практической кривой к закону
распределения — вероятность) попа-
интервал. Величина среднеквадратич-
ного отклонения о является единственным параметром, определя-
ющим форму кривой закона нормального распределения (кривой
Гаусса), к которой иногда очень близко подходят практиче-
ские кривые (рис. 4.12).
Уравнение этой кривой в координатах с началом в центре
группирования имеет вид
1	: 2а2
У ~ К2л е
где е — основание натуральных логарифмов.
Кривая асимптотически приближается к оси абсцисс. Она
имеет две точки перегиба — на расстояниях +о и —о от центра
группирования. При таком законе распределения 25% всех дета-
лей партии находятся в интервале х = ±0,3<у; 50% —в интер-
вале х = ±0,7о; 75% —в интервале х = ± 1,1а и 99,73% —
в интервале х = ±3о. Считая, что все поле рассеяния находится
в интервале ±3о (так как ошибка составляет всего лишь 0,27%),
принимают со = хшах — xmln = 6о. Значения интегралов для
отдельных участков кривой приведены в таблицах.
Если поместить кривую распределения в систему координат,
началом которой служит точка нулевого рассеяния, она будет
кривой распределения размеров. Если же в качестве нулевого
принять среднее значение хср заданного размера, то значения
абсциссы представят собой значения погрешности обработки,
а закон распределения размеров будет законом распределения
погрешностей обработки деталей, входящих в партию.
Зная характер распределения, можно упростить исследование
точности выполняемой операции. Подсчитав для обработанных
деталей величину о, можно, минуя построение практической кри-
вой, определить величину поля рассеяния со = 6о. Это упрощает
решение различных задач, связанных с ожидаемой точностью
54

обработки. Например, определение возможности применения дан-
ного метода обработки при заданной точности обрабатываемого
размера; определение допустимой погрешности установки инстру-
мента на размер при наладке операции и др.
С помощью заранее подсчитанных значений интегралов для
участков кривых нормального распределения упрощается опре-
деление вероятного процента брака деталей, когда метод обработки
не гарантирует заданную точность, и решение других задач ана-
лиза точности. Исследование точности обработки с помощью кри-
вых распределения позволяет составить нормативы точности (вели-
чины полей рассеяния ® = 6о), которую можно ожидать от раз-
личных методов обработки. Особое значение эти нормативы при-
обретают в тех случаях, когда точность обработки зависит от
производственных погрешностей, которые невозможно учесть
аналитическим расчетом.
Закон распределения существенно положительных величин.
Существенно положительной величиной в машиностроении назы-
вают параметры качества продукции, которые выражаются поло-
жительными числами (например, биение, эксцентриситет, непарал-
лельность, неперпендикулярность и др.). Они характеризуют
погрешность формы изделия. На эти величины устанавливается
лишь верхняя граница допуска, так как с уменьшением их повы-
шается качество продукции. Распределение существенно поло-
жительных величин не подчиняется закону нормального распре-
деления. Это объясняется тем, что производственный процесс
направлен на получение правильных размеров, которым соот-
ветствуют нулевые значения существенно положительных вели-
чин. Для них' типична правосторонняя асимметрия кривых рас-
пределения, представленных на рис. 4.13. Асимметрия опытных
кривых распределения существенно положительных величин
хорошо известна в практике статистического контроля.
На рис. 4.13 представлено семейство кривых распределения
существенно положительных величин при различных значениях
их параметров (рассеянии W и
закона распределения при неко-
торых значениях параметров
представляет собой половину
кривой нормального распреде-
ления 1. При смещении кривой
в положительном направлении
оси W рассеяние уменьшается.
В частном случае значений па-
раметров кривой распределения
существенно положительных ве-
личин кривые 2 и 3 удовлетво-
ряют закону Максвелла. При
дальнейшем сдвиге по оси W
кривая становится более снимет -
55

ричной и приближается по форме к кривой нормального распреде-
ления 4, а при последующем сдвиге она увеличивает асимметрию.
Практическая кривая распределения строится по результатам
измерений исследуемого размера обработанной партии деталей,
в соответствии с методикой. В результате построения кривых рас-
пределения (действительной и теоретической) можно определить
точность исследуемого процесса. Дополнительной характери-
стикой служит величина вероятного и фактического брака (в про-
центах).
Метод точечных диаграмм применяется для статистического
регулирования технологических процессов. При этом методе ре-
зультаты обработки всей партии заготовок представляются гра-
фически. По оси абсцисс откладывают номера последовательно
обрабатываемых заготовок (или групп заготовок), а по оси орди-
нат — результаты их измерений. Точечную диаграмму можно
строить не только для одной партии деталей, но и для нескольких
последовательно обрабатываемых партий.
На рис. 4.14; а показана точечная диаграмма, где в каждой
группе принято по четыре детали. Разброс точек характеризует
рассеяние размеров по вертикали. На рис. 4.14, б вместо каждых
четырех точек, расположенных по одной вертикали, нанесена одна
точка, соответствующая среднему арифметическому значению
размера. Рассеяние таких групповых средних размеров меньше,
чем рассеяние размеров отдельных деталей. Если распределение
в пределах всей партии следует закону Гаусса со среднеквадратич,-
ным отклонением о, то распределение средних размеров следует
тому же закону со средним квадратичным, равным о///п, где т —
Рис. 4.14. Точечные диаграммы:
а — дифференциальная; б — укрупненная
56

количество деталей в группе. На диаграмме рис. 4.14, б более
отчетливо видно влияние доминирующего фактора — износа
инструмента, а также изменейие размера за счет поднастройки
станка. ,
Особенность метода точечных диаграмм заключается в том, что
контролируется сам процесс в ходе производства. При этом отме-
чаются отклонения от правильного его течения и своевременно
принимаются меры для устранения этих отклонений.
Из потока продукции через 1—2 ч в зависимости от стабиль-
ности процесса отбираются пробы по 3—10 заготовок, обработан-
ных в данный момент, и измеряются универсальным измеритель-
ным инструментом. Результаты обрабатываются и наносятся на
график в виде точек (рис. 4.14, б). На такой диаграмме нанесены
прямые Тв и Тн, ограничивающие поле допуска, и две другие
прямые Рв и Ра, называемые контрольными, которые характери-
зуют поле рассеяния групповых средних размеров (контроль-
ные пределы). Расчет границ регулирования производится по
ГОСТ 15893—77. Точки, соответствующие отдельным групповым
пробам, должны располагаться внутри поля, ограниченного пря-
мыми Рв и Рн. Если точка приблизилась к контрольной прямой,
необходимо произвести поднастройку станка. На рис. 4.14, б
показано, что подналадка станка произведена с некоторым
запозданием — в моменты В1г В2 и В3 вместо моментов
Лх, А 2»
На контрольные диаграммы можно наносить не только группо-
вые средние значения размеров, но и другие параметры, характе-
ризующие процесс, например величину поля рассеяния, которая
может быть определена для. каждой группы по предельным зна-
чениям исследуемого размера. Имеется тенденция механизации
статистического контроля за счет внедрения приборов, измеряю-
щих исследуемые размеры у заготовок и фиксирующих результаты
измерения на контрольных картах.
4.4.	МЕТОДЫ НАСТРОЙКИ ИНСТРУМЕНТОВ
НА РАЗМЕР ОБРАБОТКИ
Точность обработки на металлорежущих станках можно обеспе-
чить методами 1) промеров и пробных проходов, 2) предваритель-
ной настройки станка с применением мерных инструментов и при-
способлений, 3) автоматического контроля и подналадки инстру-
мента (станка).
При первом методе рабочий после каждого прохода устанавли-
вает инструмент на размер, обрабатывает небольшой участок заго-
товки, полученный размер измеряет универсальным инструмен-
том, корректирует положение инструмента и затем обрабатывает
всю поверхность. При точных работах инструмент устанавливают
на размер после нескольких пробных проходов. Корректируя
ошибки предшествующих проходов и увеличивая число проходов,
57

можно обеспечить высокую точность. Этот метод применяется в еди-
ничном и мелкосерийном производстве.
Второй метод позволяет на основании предварительных расче-
тов точности обработки установить инструмент и приспособления
так, чтобы не допустить брака деталей. Однако при этом необхо-
димо периодически останавливать станок для поднастройки. Работа
на настроенных станках широко применяется в массовом и круп-
носерийном производстве.
Третий метод предусматривает автоматическое получение
заданной точности обработки. В наладку станка встраивают изме-
рительное и регулирующее устройства (автоподналадчик), кото-
рые обеспечивают автоматический контроль заготовки и подна-
ладку инструмента (станка) в процессе обработки в случае выхода
размера заготовки за установленные границы. Метод эффективно
применяется при автоматизации обработки.
Установка инструмента при статической настройке при нерабо-
тающем станке не обеспечивает высокой точности обработки, так
как под действием сил резания и других сил возникают деформации
всей упругой системы СПИД и изменяется температурный режим
системы. Вследствие этого размеры, получаемые в процессе обра-
ботки, не совпадают с ожидаемыми после статической настройки.
Это вызывает необходимость корректировки настройки в процессе
обработки пробных заготовок.
Процесс настройки на размер состоит в том, чтобы обеспечить
совпадение середины поля рассеяния с серединой поля допуска.
Перемещая инструмент или регулируя упоры, можно компенси-
ровать имеющиеся систематические погрешности. Нельзя вести
настройку по одной пробной заготовке, если даже эта заготовка
находится в пределах допуска. В самых неблагоприятных случаях
она может иметь размеры, соответствующие границам этого поля
допуска, и тогда остальные заготовки обрабатываемой партии
получат размеры либо меньше, либо больше размера пробной заго-
товки. Если вместо одной пробной заготовки взять несколько, то
точность настройки повысится.
Значение б/(6<т), равное отношению допуска к величине поля
рассеяния, условимся называть коэффициентом запаса точности
ф. При ф = 1 (б = 6о) вероятность работы без брака равна нулю.
В данном случае работа без брака возможна лишь тогда, когда
кривая распределения займет идеально симметричное положение
относительно поля допуска, т. е. когда ошибка настройки инстру-
мента будет равна нулю, чего практически достичь невозможно.
При ф > 1 (б > 6<у) работа без брака возможна. Вероятность
такой работы зависит от значения ф и от числа пробных заготовок.
Очевидно, что чем больше ф, тем легче настроить станок на работу
без брака. Рекомендуется брать число пробных заготовок от двух
до восьми. Дальнейшее увеличение числа пробных заготовок
малоэффективно.
58

4.5.	СУММАРНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Эта погрешность представляет собой поле рассеяния выполняе-
мого размера в результате воздействия на технологический про-
цесс различных факторов. Суммирование погрешностей обра-
ботки осуществляется в зависимости от вида погрешностей (систе-
матические или случайные). Систематические погрешности сумми-
руются с учетом их знака (алгебраическое суммирование). Напри-
мер, можно сопоставить износ резца и температурные его деформа-
ции вследствие нагревания в процессе снятия стружки. Эти по-
грешности могут взаимно перекрывать друг друга.
Систематические и случайные погрешности суммируются ариф-
метически. При расчете суммарной погрешности систематические
и случайные погрешности суммируются с учетом менее выгодных
вариантов, т. е. 'когда они имеют один знак. Независимые случай-
ные погрешности подчиняются закону нормального распределе-
ния. Эти погрешности суммируются по правилу квадратного корня
А =	4" Аг + Аз + • • • + Ат,
где А — суммарная погрешность; Аь А2, А3,...,	—составляю-
щие погрешности.
Если составляющие погрешности подчиняются симметричному
закону распределения, то суммарная погрешность
А = Г (^i Ai)2 + (Ъ А2)2 + ... + (^ Ат)2,
где klt k2, k3i ..., km — коэффициенты, зависящие от вида кри-
вых распределения составляющих погрешностей.
Если все составляющие погрешности подчиняются одному за-
кону распределения, то kr = k2 = k3 = ... = k, следовательно,
Д = k	ц_ д|	... 4~	.
При нормальном распределении k = 1. Отступление от закона
нормального распределения вызывает изменение k в пределах
1,0—1,73. При анализе точности обработки на настроенных стан-
ках k = 1,2.
4.6.	ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Эта точность назначается исходя из служебного назначения де-
тали. Повышение точности изготовления способствует повышению
надежности и долговечности машины, однако чрезмерное завыше-
ние точности приводит к увеличению производственных затрат
и мало повышает эксплуатационные качества машины. При повы-
шении точности обработки возрастает трудоемкость и стоимость
изготовления машины; более точная обработка требует более высо-
кой квалификации рабочих и дорогостоящего оборудования.
Заданная точность может быть обеспечена различными техноло-
гическими методами с различной экономической эффективностью.
59

Так, высококвалифицированный токарь при чистовом точении
может обеспечить 6-й квалитет точности, однако это будет неэко-
номичным, поскольку такую точность можно обеспечить шлифова-
нием при меньшей трудоемкости и стоимости.
Следует отметить, что экономическая точность чистовой токар-
ной обработки на предварительно настроенном станке находится
в пределах 7—8-го квалитета, а экономическая точность шлифова-
ния — в пределах 6-го квалитета. Экономическую точность обра-
ботки по 4—5-м квалитетам могут обеспечить тонкое шлифование,
притирка и другие доводочные методы. Для каждого метода обра-
ботки экономическая точность ниже максимальной технологически
достижимой точности. Как правило, работа с достижимой точ-
ностью является неэкономичной.
Средние значения экономической точности различных методов
обработки приведены в справочной литературе по обработке ме-
таллов. Экономическая точность обработки изменяется с разви-
тием техники, прогресс технологии обработки способствует сни-
жению затрат для обеспечения заданной точности.
Глава 5
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Качество поверхности деталей машин предопределяется геометри-
ческими характеристиками поверхности и физико-механическими
свойствами поверхностного слоя.
5.1.	ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПОВЕРХНОСТИ
К геометрическим характеристикам обработанной поверхности
относятся ее шероховатость, форма, волнистость й направление
неровностей при обработке резанием. Шероховатость и. форма по-
верхности характеризуют строение ее в продольном и поперечном
направлениях. Разделение на шероховатость и форму вызвано
различием причин их появления, а также удобствами их измере-
ния. Волнистость поверхности занимает промежуточное положе-
ние между шероховатостью и отклонениями ее формы.
На рис. 5.1. показана схема реальной поверхности. Ее шерохо-
ватость характеризуется отношением L3/h^ < 50/ волнистость —
отношением = 504-1000 и отклонения формы (овальность,
конусность, бочкообразность и др.) — отношением Ljhx > 1000.
Высота неровностей шероховатости и волнистости поверхности
изменяется от долей микрометра до 1 мм и более. При оценке шеро-
ховатости учитывают не только высоту и форму неровностей, но
и их направление.
60

Рис. 5.1. Схема реальной поверхности
Рис. 5.2. Шаг и высота шероховатости:
А — поперечной (h,-, L,); Б — продольной <Лг; Ls)
Шероховатость поверхности. Реальная поверхность всегда
шероховата, она имеет неровности независимо от способа ее полу-
чения. Это объясняется, во-первых, самой природой физической
поверхности, обусловливаемой дискретным, атомно-молекулярным
строением твердого тела. Характер молекулярной шероховатости
определяется формой и взаимным расположением атомов. Во-вто-
рых, после механической обработки резанием на поверхности
всегда остаются следы воздействия режущей кромки инструмента
в виде выступов и впадин различной формы и размеров.
Шероховатость образуется в направлении как главного рабо-
чего движения, осуществляющего резание, так и движения подачи.
В результате создаются поперечная и продольная шероховатости.
Поперечная шероховатость характеризуется неровностями в на-
правлении подачи, а продольная—в направлении скорости реза-
ния (рис. 5.2). Форма, размер и расположение неровностей зависят
от способа обработки резанием. Применяя тот или иной способ
обработки, можно изменять характер и направление неровностей.
Оценка шероховатости производится в направлении её наиболь-
шего значения; обычно поперечная шероховатость в 2—3 раза
превышает продольную.
На шероховатость поверхности влияют упругая и пластическая
деформации в поверхностном слое, режимы резания, жесткость
технологической упругой системы СПИД, форма и состояние ре-
жущей части инструмента, трение инструмента по обработанной
поверхности и род обрабатываемого материала.
Изучению процесса образования шероховатости посвящен ряд
работ, в которых раскрыт его механизм и установлено влияние
на шероховатость отдельных факторов. Сильно влияют на шеро-
ховатость скорость резания и величина подачи, причем влияние
скорости резания проявляется наиболее сложно.
На рис. 5.3 приведена зависимость Rz = f (у) при точении
различных конструкционных сталей. Кривая 1 характерна для
сталей перлито-ферритного класса, кривая 2 — для нержавеющих
и жаропрочных сталей аустенитного класса, кривая 3 — для лег-
коплавких металлов и сплавов. Характер кривой 3 объясняется
тем, что при достижении некоторой скорости резания температура
повышается настолько, что обрабатываемый материал сильно раз-
61

Рис. 5.4. Влияние величины подачи
поверхности от скорости резания
на шероховатость поверхности
мягчается и даже оплавляется. Поэтому шероховатость обрабо-
танной поверхности с дальнейшим повышением скорости резания
увеличивается. Кривая 4 характерна для металлов, при обработке
которых на передней поверхности инструмента нароста не обра-
зуется. При обработке конструкционных углеродистых сталей,
например, марок 30 и 40, образование устойчивого нароста на
инструменте происходит в диапазоне скоростей резания v = 204-
40 м/мин. Дальнейшее повышение v приводит к уменьшению
нароста и снижению шероховатости. Минимальная шерохова-
тость имеет место при v > 70 м/мин.
При обработке на высоких скоростях хрупких материалов
(например, чугуна) снижение шероховатости поверхности объяс-
няется уменьшением откалывания части металла при образовании
элемента стружки.
Влияние величины подачи на шероховатость поверхности выра-
жается кривой, представленной на рис. 5.4. Как видно, с увеличе-
нием подачи шероховатость поверхности увеличивается. При
малых подачах (s = 0,01 -*• 0,1 мм/об) оказывает влияние затор-
моженный слой, образующийся на передней поверхности инстру-
мента. С уменьшением подачи до s < 0,01 мм/об шероховатость
не уменьшается и даже увеличивается, что объясняется упругими
отжатиями.
Влияние глубины резания на шероховатость незначительно;
практически оно может не учитываться и задаваться исходя из
припуска.
Геометрические параметры режущего инструмента оказывают
влияние на шероховатость. Изменение переднего угла у от 0 до
+ 20° в небольшой степени влияет на шероховатость обработанной
поверхности, так как величина его на переходной режущей кромке
. при этом изменяется мало. Задний угол а оказывает более значи-
тельное влияние на шероховатость, так как по мере износа инстру-
мента усиливается трение задней поверхности инструмента по
обработанной поверхности. Так, при точении шероховатость по-
верхности повышается на 50%, при развертывании отверстий —
на 20%. Главный угол в плане <р влияет на высоту остаточных
выступов профиля, определяемых расчетом. Эти выступы возра-
62

стают с увеличением угла <р, особенно в зоне больших подач.
Радиус при вершине режущего инструмента влияет на высоту
и форму шероховатости. Увеличение радиуса при вершине умень-
шает высоту шероховатости.
При шлифовании образование шероховатости поверхности
зависит от тех же факторов, что и при обработке металлическим
инструментом. При режимах шлифования, когда образование
шероховатости происходит без значительных тепловых явлений
и пластических деформаций в поверхностном слое, преобладаю-
щим фактором в формировании шероховатости может быть зер-
нистость абразивного круга. Зерно прорезает канавку, и геометрия
шероховатости поверхности непосредственно связана с формой
и размером зерна.
Другим важным фактором в формировании шероховатости
поверхности является подача, с увеличением которой шерохова-
тость повышается. Оказывает влияние на шероховатость и глубина
шлифования. В диапазоне глубин 0,005—0,02 мм наблюдается
интенсивный рост шероховатости; при средних и больших глу-
бинах (более 0,02 мм) происходит сравнительно медленный рост
шероховатости.
Существенное влияние на шероховатость обработанной по-
верхности и на волнистость оказывает жесткость технологической
упругой системы СПИД.
При резании возникают силы резания и силы трения, под дей-
ствием которых режущая кромка инструмента периодически изме-
няет свое положение по нормали к обрабатываемой поверхности.
Эти перемещения вызываются вначале зазорами в стыках, а затем
деформацией детали, входящей в систему СПИД. Если устанавли-
вается равновесие между силами резания и их моментами с одной
стороны и силами сопротивления и создаваемыми ими моментами —
с другой, то указанные перемещения прекращаются. При плавном
изменении их с малой частотой процесс резания устойчив, а шеро-
ховатость и волнистость не выходят за допустимые пределы. При
высокой частоте колебаний сил резко изменяются форма и размеры
шероховатости, при относительно невысокой частоте колебаний
на обработанной поверхности появляется волнистость.
Шероховатость поверхности, как одна из основных характе-
ристик качества последней, оценивается по ГОСТ 2789—73, кото-
рый основан на параметрах шероховатости (рис. 5.5): среднем
арифметическом отклонении профиля Ra, высоте неровностей
профиля по десяти точкам Rz, наибольшей высоте неровностей
7?тах, среднем шаге неровностей Stn по вершинам и относительной
опорной длине профиля tp (р — значение уровня сечения про-
филя). Для оценки шероховатости может быть выбран один или
несколько параметров, обычно Ra или Rz, в зависимости от базо-
вой длины /. Например, при I = 8 мм Rz = 320; 160; 80 мкм, при
I = 2,5 мм Rz = 40; 20 мкм, при I = 0,8 мм Ra = 2,5; 1,25;
0,63 мкм, при I = 0,25 мм Ra = 0,32; 0,16; 0,08; 0,04 мкм, прй
63

I = 0,08 мм Ra = 0,1; 0,05 мкм. За базовую длину I принята длина
базовой линии, используемой для выделения неровностей, харак-
теризующих шероховатость поверхности, и для количественного
определения параметров.
Ниже даны определения некоторых параметров шерохова-
тости поверхности.
Среднее арифметическое отклонение
профиля Ra — среднее арифметическое абсолютных значе-
ний отклонений профиля в пределах базовой длины:
i
Ra = 4 j 1У (*)1 dx<
' о
где I — базовая длина.
Высота неровностей профиля Rz — сумма
средних арифметических отклонений точек пяти наибольших мини-
мумов (Ht min) и пяти наибольших максимумов (Я(- max) профиля
в пределах базовой длины:
5	5
J (Hi max] — 2 Wi minl
i=l	t=l
Наибольшая высота неровностей про-
филя 7?тах — расстояние между линией выступов и линией
впадин профиля в пределах базовой длины.
Средний шаг неровностей Sm — среднее
арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах
базовой длины.
Средний шаг. неровностей по верши-
нам S — среднее арифметическое значение шага неровностей
профиля по вершинам в пределах базовой длины.
Средняя линия проф ил я т — базовая линия,
имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что
в пределах базовой длины среднеквадратичное отклонение профиля
по этой линии минимально.
ГОСТ 2.309—73 регламентирует обозначения направления не-
ровности поверхности. За направление неровностей принят услов-
& — у
64

Таблица 5.1
Направление неровностей	Обозначение
Параллельное	• \/==
Пер пенди ку л яр ное	...,
Перекрещивающееся	Ух.
Произвольное	Ум
Кругообразное	Ус >
Радиальное	
ный рисунок, образованный нормальными проекциями экстре-
мальных точек неровностей поверхности на среднюю поверх-
ность. Предусмотрено шесть типов направлений неровностей с их
условным обозначением (табл. 5.1). Эти обозначения указывают
на рабочем чертеже при необходимости. Наиболее часто встре-
чается на практике произвольное направление неровностей.
Шероховатость поверхности оценивают качественно или количе-
ственно. Качественную оценку производят сравнением с образ-
цами шероховатости. Этот способ прост и удобен в цеховых усло-
виях. Образцы изготовляют их тех же материалов, что и контро-
лируемые детали, и обрабатывают теми же методами. Образцами
могут быть и продукционные детали. Глазомерная оценка шерохо-
ватости субъективна и может привести к значительным погрешно-
стям, поэтому для сравнительной (качественной) оценки шерохо-
ватости применяют пневматические приборы сравнения. Они
основаны на измерении расхода воздуха, проходящего по каналам
вдоль поверхности. Наконечник прибора прижимают к проверяе-
мой поверхности и по расходу воздуха (по шкале манометра при-
бора) судят о величине шероховатости. Применяют также рефлек-
томеры, действие которых основано на использовании отражатель-
ной способности проверяемой поверхности. Лучи от источника,
отраженные от проверяемой поверхности, падают на фотоэле-
мент, в котором возникает микроток. Последний усиливается
в усилителе и направляется на измерительное устройство — галь-
ванометр.
Количественная оценка шероховатости поверхности состоит
в определении высоты шероховатости по одному из параметров —
3 Гурин Ф. В. и др.	65

5
Ra или Rz при помощи приборов. Приборы разделяются на кон-
тактные и бесконтактные (оптические).
Контактные приборы для определения шероховатости разде-
ляются на профилографы и профилометры. На рис. 5.6 представ-
лена схема оптико-механического профилографа. Алмазная
игла 1, с которой связано зеркало 2, перемещается по контролируе-
мой поверхности. На зеркало падает луч света от лампы 9, направ-
ляемый через диафрагму 8 и линзу 6. Колебание иглы, «ощупы-
вающей» поверхность, изменяет направление луча, отраженного
от зеркала 2, и через систему зеркал 3—5 луч отбрасывается на
вращающийся барабан 7 со светочувствительной бумагой. После
проявления на бумаге остается профилограмма — след (фотоза-
пись) светового луча, очерчивающий в увеличенном масштабе ми-
кропрофиль поверхности при ощупывании его иглой.
Профилограмма играет важную роль при оценке опорной
длины профиля. В соответствии с ГОСТ 2789—73 за опорную длину
профиля Tjp принята сумма длин отрезков в пределах базовой
длины I, отсекаемых на заданном уровне в материале выступов
профиля Ь[ линией, эквидистантной средней линии профиля т
(см. рис. 5.5). Относительная опорная длина
профиля tp — отношение опорной длины профиля к базо-
вой длине.
Опорная длина профиля предопределяет износостойкость по-
верхности и, следовательно, работоспособность детали. Построе-
ние опорной длины профиля через определенные промежутки
времени работы детали позволяет установить связь между шерохо-
66

ватостью ее поверхности на
финишной операции и ше-
роховатостью, образу-
ющейся в процессе эксплу-
атации. На этой основе
можно установить вели-
чину И форму технологи- рис 5 7 Опорная кривая профиля
ческой шероховатости по-
верхности с максимальным приближением ее к эксплуатацион-
ной.
Опорную длину профиля строят следующим образом (рис. 5.7).
Проводят ряд линий, параллельных средней линии профиля т.
Сумма длин отрезков bit отсекаемых по этим линиям в материале
выступов, представляет собой опорную длину профиля. Если по
оси абсцисс откладывать эти отрезки, а по оси ординат глубину,
то получим координаты, определяющие положение опорной
длины профиля. Соединение этих точек даст опорную кривую
профиля.
По опорной кривой профиля поверхности можно судить об из-
носостойкости последней. Износостойкость поверхности опреде-
ляется в основном верхней частью ее профиля. В начальный пе-
риод работы детали происходит интенсивное смятие и разрушение
неровностей профиля поверхности по вершинам, в результате
чего опорная длина профиля увеличивается и износостойкость
поверхности повышается. Опорная кривая профиля при этом будет
иметь меньший наклон к горизонтальной оси.
Профилометры, предназначенные для количественной оценки
шероховатости поверхности, представляют собой электродинами-
ческие или индуктивные приборы. Наиболее современной кон-
струкцией профилометра является модель 283, выпускаемая заво-
дом «Калибр». Завод «Калибр» выпускает также точный профило-
граф-профилометр «Калибр-201». Колебания алмазной иглы при-
бора преобразуются индуктивным методом в измеряемое напря-
жение электрического тока. Прибор имеет шкалу, тарированную
по критерию Ra, а также устройство для записи профилограмм
на специальной бумаге.
Измерение шероховатости поверхности бесконтактным спосо-
бом производят с помощью оптических приборов акад. В. П. Лин-
ника. Одним из основных приборов для количественного опреде-
ления шероховатости поверхности является двойной микроскоп
МИС-11. Он предназначен для измерения шероховатости в преде-
лах от Rz = 80 мкм до Ra = 0,32 мкм по ГОСТ 2789—73. Для
оценки шероховатости Ra = 0,16	0,01 мкм используют интер-
ференционные микроскопы.
Форма поверхности. В отличие от шероховатости, которая
рассматривалась как погрешность формы малых участков поверх-
ности, отклонения формы поверхности являются единичными на
протяжении всей рассматриваемой поверхности. Большие по-
3*
67

грешности формы могут свести на нет все преимущества финишной
обработки сопрягаемых поверхностей, поэтому допустимые откло-
нения формы регламентируются в чертежах. Если в чертеже ука-
зания отсутствуют, то погрешность формы поверхности не должна
превышать 0,5 допуска на размер.
Причинами, вызывающими отклонение формы от заданной,
являются погрешности станка, деформация технологической си-
стемы СПИД, копирование погрешностей, полученных на пред-
шествующей обработке, форма и размер режущего инструмента.
К погрешностям станка относят торцовое и радиальное биения
шпинделя, непрямолинейность направляющих станины, неравно-
мерный износ направляющих, неперпендикулярность оси шпин-
деля к плоскости стола станка и непараллельность ее. Такие
погрешности вызывают конусность, бочкообразность, эллиптич-
ность, овальность детали в продольном и поперечном направ-
лениях.
Деформации упругой системы СПИД могут вызвать значи-
тельные погрешности формы, которые составляют до 90% общей
погрешности формы обрабатываемых деталей. В результате могут
иметь место бочкообразность, седлообразность, овальность и
другие погрешности формы детали. Отклонения формы, обус-
ловливаемые деформациями системы СПИД, можно .определять
расчетным путем.
Обычный способ измерения погрешностей формы в двух взаимно
перпендикулярных сечениях не дает полного представления о фор-
ме детали. Поэтому применяют специальные приборы, которые
позволяют исследовать и оценить состояние формы поверхности.
При помощи приборов производится непрерывная запись формы
поверхности в прямоугольных или в полярных координатах. За-
пись в прямоугольных координатах осуществляется в диаметраль-
ном сечении и по образующей. Прибор может быть настроен на
увеличение от 500 до 5000 раз. Время записи профилограммы зани-
мает около 1 мин. Приборы, записывающие форму в полярных ко-
ординатах (например, «Телиронд» фирмы Тейлор-Гобсон и др.),
обеспечивают увеличение от 50 до 10 000 раз. Запись формы цилин-
дрической поверхности в поперечном сечении позволяет устано-
вить погрешности формы детали.
Следует отметить универсальный прибор для измерения круг-
лости модели ВЕ-20А конструкции Вильнюсского филиала
ЭНИМС и завода «Станкоконструкция». Он основан на'радиальном
методе контроля и предназначен для проверки отклонений от пра-
вильной окружности любого перпендикулярного к оси сечения
наружных (размером до 250 мм) и внутренних (размером от 3 до
200 мм) поверхностей деталей тел вращения с высокой точностью.
На приборе установлен универсальный самописец модели 226 за-
вода «Калибр», при помощи которого результаты измерения запи-
сываются на диске или ленте из электротермической бумаги в по-
лярных или прямоугольных координатах.
68

Волнистость поверхности. Волнистость характеризуется высо-
той и шагом волны, которые обычно постоянны. Наиболее сильно
влияет на эксплуатационные свойства деталей высота волны,
поэтому она оценивается при большом увеличении (в 1000—
3000 раз и более). Для измерения высоты и шага волны исполь-
зуют профилографы со специальной пластинкой вместо опорного
шарика и с удлинением трассы до 125 мм или с удлиненной трас-
сой вместо обычной, а также интерференционные приборы.
Волнистость вызывается вибрациями, возникающими в про-
цессе обработки на станках при определенных условиях.
Направление неровностей после механической обработки реза-
нием. Высота, форма и угол наклона неровностей не определяют
полностью геометрию поверхности. Важной геометрической ха-
рактеристикой является направление неровностей после обра-
ботки резанием, которая сильно и по-разному влияет на износ
при одном и том же значении, шероховатости поверхности.
Исследованиями установлена необходимость выбора оптималь-
ной направленности неровностей поверхности для определенных
условий эксплуатации. Так, при хорошей смазке и легких усло-
виях работы рациональнее выбирать на обеих рабочих поверхно-
стях направление неровностей, совпадающее с направлением рабо-
чего движения. В этом случае, несмотря на большую фактическую
площадь соприкосновения, задиры поверхностей отсутствуют,
так как обильная смазка предохраняет их от схватывания.
При тяжелых условиях работы деталей, при отсутствии смазки
и большом давлении направления неровностей их поверхностей
должны пересекаться, так-как при параллельном направлении
неровностей легко происходит заедание.
Если неровности расположены под углом или перпендикулярно
к направлению рабочего движения, то износ увеличивается. Ха-
рактерно, что чем неоднороднее по высоте неровности на более
твердой трущейся поверхности, тем больше износ мягкой состав-
ляющей пары трения.
5.2.	ФОРМИРОВАНИЕ И СТРОЕНИЕ
ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
Обработка резанием сопровождается значительными силой реза-
ния и нагревом, вызывающими пластическую деформацию тонких
поверхностных слоев, расположенных под обработанной поверх-
ностью. Процессы, происходящие в поверхностных слоях, связаны
с наклепом и разупрочнением, и с повышением микротвердости
и образованием остаточных напряжений и оказывают решающее
влияние на эксплуатационные свойства деталей.
Наклеп поверхностного слоя характеризуется степенью
наклепа и глубиной наклепанного слоя. Степень наклепа пред-
ставляет собой отношение поверхностной твердости к твердости
исходного металла. Поверхностная твердость при механической
обработке в результате наклепа может повышаться в 2 раза и бо-
ев

лее. Глубина наклепанного слоя, в зависимости от метода обра-
ботки может изменяться от нескольких микрон до 1,0 мм и выше.
Так, при точении глубина этого слоя составляет 0,1—1,0 мм,
при протягивании — 0,01—0,05 мм и т. д. Склонность металла
к наклепу зависит от его исходного состояния и свойств, вязкие
и пластичные металлы получают при обработке резанием наиболь-
ший по глубине наклеп. С повышением твердости обрабатывае-
мого металла уменьшается объем металла, охваченного пласти-
ческой деформацией.
Скорость резания влияет на температуру пластической дефор-
мации и силу резания. При высоких температурах наряду с на-
клепом происходит разупрочнение, которое может частично или
полностью снять образовавшийся наклеп за счет восстановления
кристаллической решетки. Увеличение скорости резания повы-
шает температуру резания и ускоряет процесс разупрочнения, но
при этом уменьшается объем, охваченный пластической деформа-
цией, и сокращается ее продолжительность. Следовательно, при
очень высоких скоростях резания разупрочнение в значительно
меньшей степени снимает наклеп, чем при средних скоростях.
Степень и глубина наклепа поверхностного слоя являются
критериями качественной оценки пластической деформации. Суще-
ствует ряд методов для определения глубины и степени наклепа:
косых срезов, химического травления и электрополирования,
рентгеноскопии и др.
Метод косых срезов состоит в том, что исследуемую поверх-
ность срезают под очень малым углом (приблизительно 1°—2° 30'),
параллельно направлению штрихов обработки или перпендику-
лярно к ним. Пересекая поверхностные слои металла на большом
протяжении, плоскость косого сечения позволяет значительно
(в 30—50 раз) растянуть глубину наклепанного слоя. Чтобы заме-
рить микротвердость, косой срез доводят и травят.
Определение глубины наклепа химическим травлением или
электрополированием заключается в постепенном удалении
поверхностных слоев и периодическом измерении твердости по-
верхностей до выявления твердости исходного металла. Точность
этого метода не выше точности метода косых срезов, так как трудно
измерить точно высоту удаленного слоя в связи с неравномерностью
его стравливания и микротвердость поверхности после травления.
Более точным является метод рентгеноструктурного анализа.
На рентгенограммах искаженной кристаллической решетки по-
верхности наклеп выявляется в виде размытого кольца. По мере
стравливания наклепанных слоев интенсивность изображений
кольца возрастает, а ширина линий уменьшается.
Микротвердость, характеризующая наклеп, может быть опре-
делена вдавливанием или царапанием. Широкое применение
нашел метод вдавливания с помощью прибора ПМТ-3, при кото-
ром вдавливается алмазный наконечник с ромбическим основа-
нием, с углами между ребрами при вершине 130° и 172° 30'. Дав-
70

Рис. 5.8. Остаточные напряжения при обработке резанием стали 45 (а) и
18ХНМА (б)
ление на исследуемую поверхность составляет 0,2—5 Н в зависи-
мости от контролируемого металла.
В поверхностном слое возникают остаточные напряжения,
характер и распределение которых зависят от ряда факторов:
скорости резания и подачи, геометрии и затупления режущего
инструмента, а также от свойств обрабатываемого материала.
Наиболее сильно влияет на характер и величину остаточных
напряжений скорость резания. Установлено, что при обработке
металлическим инструментом с малыми скоростями резания в по-
верхностном слое действуют сжимающие напряжения, при. обра-
ботке с большими скоростями напряжения в разных слоях поверх-
ностного слоя имеют различный характер.
На рис. 5.8 схематично показаны эпюры остаточных напряже-
ний о по глубине h поверхностного слоя деталей из сталей 45 и
18ХНМА, обточенных твердосплавными резцами. При обработке
углеродистой стали 45 в тонких слоях поверхностного слоя соз-
даются остаточные растягивающие напряжения с переходом в сжи-
мающие. В большинстве случаев изменение знака остаточных на-
пряжений происходит на глубине 0,01—0,025 мм. В поверхност-
ном слое высоколегированной стали развиваются сжимающие
напряжения, тем более высокие, чем выше скорость v. Аналогич-
ная зависимость наблюдается при обработке жаропрочных спла-
вов.
5.3.	ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ
НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
ДЕТАЛЕЙ
Эксплуатационные свойства деталей находятся в прямой связи
с геометрическими характеристиками поверхности и свойствами
поверхностного слоя. Износ деталей в значительной степени за-
71

Рис, 5.9. Схема изменения шероховатости в период приработки в различных
условиях работы деталей
Рис. 5.10. Влияние волнистости поверхности на износ
висит от высоты и формы неровностей поверхности. Износоустой-
чивость детали определяется главным образом верхней частью
профиля шероховатости.
В начальный период работы в местах контакта развиваются
напряжения, часто превышающие напряжения предела текучести.
В результате происходит упругая и пластическая деформации
сжатия и сдвига вершин неровностей, приводящие к интенсивному
изнашиванию в период приработки и в некоторых случаях к схва-
тыванию трущихся поверхностей. Таким образом, в процессе
приработки шероховатость поверхности после механической
обработки (технологическая) деформируется и разрушается,
образуется новая (рабочая) шероховатость, отличающаяся по
форме и размерам от технологической. Направление неровностей
профиля приближается к направлению скольжения.
Окончание приработки характеризуется наступлением по-
стоянства скорости изнашивания, а установившаяся при этом
шероховатость является оптимальной в течение дальнейшего
периода работы. При изменении условий работы деталей (увеличе-
ние давления, скорости и др.) происходит дополнительная прира-
ботка; перевод в облегченные условия не сопровождается такой
приработкой.
Условия трения и изнашивания определяют характер разру-
шения шероховатости поверхности. Исследования зависимости
износа от шероховатости поверхности при очень больших удель-
ных давлениях и без смазки показали, что износ мало зависит
от шероховатости, имеется даже тенденция к увеличению износа
более гладких поверхностей. По мере облегчения условий работы
деталей износ все более начинает зависеть от шероховатости, уве-
личиваясь при более грубо обработанных поверхностях.
В различных условиях работы деталей (изменение скорости,
давления и др.) шероховатость ее поверхности изменяется по-раз-
ному. На рис. 5.9 представлена схема изменения шероховатости
поверхности по времени в различных условиях работы. Шерохо-
ватость, полученная после обработки, обозначена Ra. Ход кри-
72

вой 1 указывает, что происходит довольно интенсивное сглажива-
ние выступов неровностей в начальный период работы (прира-
ботки). Кривая 2 характеризует приработку при абразивном из-
носе. При повышении давления наблюдается выдавливание
смазки, и в процессе приработки шероховатость увеличивается,
что характеризуется кривой 3. Создание еще более тяжелых усло-
вий работы сопряженных деталей приводит к резкому возраста-
нию шероховатости поверхности, как это показано кривой 4.
В случаях заедания и задиров происходит разрушение шерохова-
тости и катастрофическое изнашивание, что соответствует кривой 5.
Погрешности формы и волнистость поверхности также увеличи-
вают износ деталей. Изнашивание на отдельных участках поверх-
ности протекает неравномерно: при бочкообразности сначала изна-
шиваются средние участки, при вогнутости — крайние участки
и т. д.
Влияние волнистости на износ показано на рис. 5.10. С уве-
личением высоты волны Нв износ увеличивается, причем между
ними существует линейная зависимость (сухое и пол у жид костное
трение). Шаг волны LB мало влияет на износ. Очевидно, что наи-
более строго надо регламентировать высоту волны Нв.
Направление неровностей и шероховатость поверхности по-раз-
ному влияют на износ при различных видах трения (рис. 5.11).
При сухом трении износ увеличивается во всех случаях с увели-
чением шероховатости, но наибольший износ имеет место при
направлении неровностей, перпендикулярном направлению рабо-
чего движения. При граничном (полужидкостном) трении и малой
шероховатости поверхности наибольший износ наблюдается при
параллельности неровностей направлению рабочего движения.
С увеличением шероховатости поверхности износ увеличивается
при перпендикулярности направления неровностей направлению
рабочего движения. При жидкостном трении отсутствует непо-
средственный контакт поверхностей, поэтому влияние шерохова-
тости сказывается лишь на-толщине несу-
щего слоя. Однако при большой высоте
неровностей поверхности износ увеличи-
вается при перпендикулярности направле-
ния неровностей направлению рабочего
движения. Следовательно, особенно важно
регламентировать направление неровно-
стей при сухом и граничном трении.
Необходимо выбирать такой метод об-
работки резанием, который дает наиболее
благоприятное с позиций износа направле-
ние неровностей. Так, коленчатые валы,
работающие при обильной смазке, должны
иметь направление неровностей поверхно-
сти, параллельное рабочему движению.
Таким образом, отделочные операции для
Шероховатость
Рис. 5.11. Влияние на-
правления неровностей и
шероховатости поверхно-
сти на изнрс
73

О
 -6
Рис. 5.12. Эпюры напряжений в цилиндри-
ческих образцах:
а, б — после обработки резанием; в, г — в про-
цессе эксплуатации; д, е — суммарные
-б
+6
О
-6
+6
о
-б
+б
трущихся поверхностей сле-
дует назначать исходя из ус-
ловий эксплуатации, а не
только из удобств обработки
резанием.
Относительное направле-
ние неровностей на сопря-
женных поверхностях влияет
на коэффициент трения. По-
верхности, у которых направ-
ления неровностей совпа-
дают, имеют наибольший
коэффициент трения (напри-
мер, шлифованная шейка и
вкладыш, обработанный тон-
ким растачиванием). Наи-
меньший коэффициент трения
достигается при расположе-
нии направления . неровно-
стей на сопряженных поверх-
ностях под углом или произ-
вольно (притирка, хонинго-
вание и др.).
Образование в поверхност-
ном слое детали наклепа пре-
пятствует росту имеющихся и возникновению новых усталостных
трещин. Этим можно объяснить заметное повышение усталостной
прочности деталей, подвергнутых дробеструйной обработке, накле-
пыванию шариком, обкатке роликами и другим операциям, созда-
ющим в поверхностном слое благоприятно направленные остаточ-
ные напряжения. Наклеп снижает пластичность трущихся поверх-
ностей, уменьшает схватывание металлов, что также способствует
уменьшению износа. Однако при большой степени наклепа износ
может увеличиться. Влияние наклепа на износ сильнее прояв-
ляется у металлов, склонных к наклепу.
Управляя процессом резания, можно получить,такое сочетание
остаточных напряжений и напряжений, возникающих в процессе
эксплуатации, которое благоприятно отразится на усталостной
прочности. Напряжения, полученные суммированием остаточных
и эксплуатационных напряжений, позволяют судить о целесооб-
разности выбранного метода обработки резанием. На рис. 5.12
представлены эпюры остаточных, эксплуатационных и суммарных
напряжений в цилиндрических образцах для случаев растяжения
и изгиба. Эпюры растягивающих напряжений, полученных при
изготовлении (рис. 5.12, а), и напряжений, возникающих в экс-
плуатации (рис. 5.12, в), суммируются в середине изделия, в зоне
вероятного разрушения (рис. 5.12, д). Следовательно, напряже-
ния, полученные в процессе обработки резанием, снижают проч-
74

ность вала. Для изделий, испытывающих изгиб, остаточные
(рис. 5.12, б) и эксплуатационные (рис. 5.12, г) напряже-
ния, суммируясь, создают в поверхностных слоях сжимающие
напряжения (рис. 5.12, в), что благоприятно влияет на долго-
вечность изделий.
Глава 6
ПРИПУСКИ НА ОБРАБОТКУ РЕЗАНИЕМ
6.1.	ПОНЯТИЕ О ПРИПУСКЕ
Заданные точность и качество поверхностей детали обеспечиваются
при обработке резанием последовательным удалением с ее заго-
товки слоя металла, называемого припуском на обра-
ботку. В ряде случаев при обработке резанием заготовок дета-
лей до 50 % их массы удаляется в стружку, не считая потерь металла
в заготовительных цехах. На автомобильных и тракторных заво-
дах отход металла в стружку составляет в среднем 20% для литых
и 30% для кованых деталей.
Увеличенные припуски вызывают дополнительную обработку
заготовок, повышают трудоемкость их изготовления, расход режу-
щего инструмента и металла, себестоимость деталей. Внедрение
обоснованных припусков на обработку резанием сокращает отходы
металла в стружку и снижает трудоемкость обработки. Уменьше-
ние припусков на обработку достигается применением методов
получения точных заготовок, например литья в корковые формы,
литья по выплавляемым моделям, штамповки в закрытых штам-
пах, горячего и холодного накатывания зубьев колес и др. Недо-
статочные припуски также нежелательны. Они не обеспечивают
при обработке резанием удаления дефектного поверхностного
слоя, получения необходимой точности и качества обработанных
поверхностей, увеличивают вероятность брака при обработке.
Следовательно, установление оптимальных припусков на обра-
ботку резанием является важной технико-экономической задачей.
Оптимальным будем называть такой припуск, который
обеспечивает получение высококачественной продукции с наимень-
шей себестоимостью.
При проектировании технологических процессов изготовления
деталей определяют промежуточные и общие припуски на обра-
ботку резанием. Промежуточным припуском назы-
вают слой металла, удаляемый при выполнении технологического
перехода обработки резанием. Он измеряется по нормали к обра-
ботанной поверхности и равен разности размеров, полученных
после предшествующего и после выполняемого переходов. Слой
металла, удаляемый при выполнении технологической операции,
называют операционным припуском. Он представ-
75

Рис. 6.1. Схема припусков на обработку
резанием:
а, б — наружных и внутренних поверхностей
тел вращения; в — одновременно обрабаты-
ваемых поверхностей; г — независимо обра-
батываемых противолежащих поверхностей
лйет собой сумму припусков
на отдельные переходы или
проходы при обработке реза-
нием поверхности на данной
операции. Общим при-
пуском называется слой
металла, удаляемый в про-
цессе обработки резанием с
рассматриваемой поверхно-
сти заготовки для получения
готовой детали. Определяется
общий припуск разностью
размеров исходной заготовки
и готовой детали (по какому-
либо размеру).
Если обрабатываются на-
ружные и внутренние цилин-
дрические (и конические)
поверхности вращения или
одновременно противолежа-
щие поверхности заготовки с одинаковыми припусками на
каждую поверхность, то такой припуск называется симметричным
(рис. 6.1, а—в). При обработке противолежащих поверхностей
независимо друг от друга припуск называется асимметричным
(рис. 6.1, г). Если одна из противолежащих поверхностей не обра-
батывается, то одностороннее расположение припуска является
частным случаем асимметричного припуска.
В соответствии со схемами на рис. 6.1, а—в можно записать
гн = (^1 — или 2zH = dj — d2;
zB = (d2 — di)/2 или 2zB = d2 —
z ~ (li— или 2z = /i — Z2.
Для случая асимметричного припуска (рис. 6.1, г)
Zj — — Z2; z2 ~ Z2— Z2,
где 2z„, 2zB, 2z, zx, z2 — припуски на выполняемые технологи-
ческие переходы; d1( lr — размеры, полученные на смежных
предшествующих технологических переходах; d2, Z2 — размеры,
получаемые на выполняемых технологических переходах. 1
Общий припуск z0 на обработку резанием определяется сум-
мированием промежуточных припусков всех технологических пере-
ходов процесса от исходной заготовки до готовой детали
2о == It? 2i>
i=l
где п — число технологических переходов.
76

На припуск задают допуск. Весьма важным мероприятием по-
строения технологического процесса является установление до-
пусков на промежуточные (операционные) размеры. Малый допуск
удорожает обработку резанием и может привести к браку из-за
оставшегося на обработанной поверхности дефектного слоя.
Большие допуски на операционные размеры усложняют наладку
станка на размер и работу на нем, так как в этом случае значи-
тельно изменяется глубина резания, что приводит к большим коле-
баниям размеров обработанных деталей.
6.2.	МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИПУСКОВ
Припуск на обработку резанием определяется опытно-статисти-
ческим и расчетно-аналитическим методами.
Опытно-статистический метод широко используется в машино-
строении. Припуск по этому методу устанавливается суммарно,
на полную обработку резанием поверхности заготовки, без учета
составляющих его элементов, с использованием опытных данных
припусков на обработку аналогичных деталей. В поточно-автома-
тизированном производстве нормативные таблицы припусков
используют при проектировании цехов и заводов. В остальных
случаях припуски определяют расчетом.
Расчетно-аналитический метод основан на анализе погреш-
ностей обработки резанием, присущих каждому способу обработки,
и закономерностей уменьшения производственных погрешностей
предшествующей обработки; на устранении погрешностей пред-
шествующей обработки и знании законов суммирования произ-
водственных погрешностей. Анализ погрешностей способов обра-
ботки дает возможность определить припуск, обеспечивающий
высокое качество обработки. Знание закономерности уменьшения
погрешностей предшествующей обработки позволяет рассчитать
погрешности в каждом технологическом переходе и величину
припуска для последующего перехода.
Погрешности предшествующей обработки резанием устраняют
снятием с обрабатываемой поверхности слоя металла, включаю-
щего погрешности размера, формы и взаимного расположения
элементарных поверхностей, а также дефектный поверхностный
слой. Глубина резания, при которой удаляются указанные по-
грешности и дефектный слой, обеспечивает более устойчивый про-
цесс резания и высокое качество обработки.
На основе изучения причин, вызывающих появление производ-
ственных погрешностей обработки резанием, устанавливаются
законы их суммирования. Эти вопросы рассмотрены в гл. 4. Опре-
деление действительной суммарной погрешности дает возможность
установить для последующей обработки резанием припуск (слой
металла), величина которого позволяет устранить эти погрешности.
Точность заготовок характеризуется погрешностью их разме-
ров и формы, высотой неровностей поверхности, глубиной дефект-
77

ного слоя и отклонением от заданного положения обрабатываемой
поверхности'. Отклонение от заданного размера должно находиться
в пределах поля допуска на размер. Погрешности формы (эллип-
тичность, конусность, вогнутость, выпуклость и др.) должны быть
также в пределах поля допуска на размер или составлять часть
допуска на размер, что оговаривается в чертеже детали. Таким
образом, отклонение от заданного размера и погрешность формы
компенсируются допуском 8а на заданный размер предшествую-
щего технологического перехода. Неровности поверхности заго-
товки высотой На, которая принимается равной высоте неровно-
стей профиля и дефектный слой глубиной Ti_lt полученные
на предшествующем технологическом переходе, должны быть уда-
лены на выполняемом переходе и, таким образом, являются со-
ставляющими припуска на выполняемый технологический пере-
ход.
При обработке резанием заготовок деталей из серого чугуна
лезвийным инструментом на первом технологическом переходе
дефектный поверхностный слой (корка) удаляется полностью,
что повышает стойкость инструмента. С заготовок-поковок обез-
углероженный слой удаляется также на первом технологическом
переходе обработки резанием. Поверхностный слой после обра-
ботки характеризуется наклепом (упрочнением), который на по-
следующем переходе полностью удалять не следует. Удаляется
лишь верхняя часть с нарушенной структурой.
На рис. 6.2 показана схема поверхностного слоя наружной
поверхности после обработки резанием. Удаляемая часть дефект-
ного поверхностного слоя обозначена А, а неудаляемая его часть—
Б (наклеп и переходная зона); слой В — исходная структура;
Rz^ — высота неровностей поверхности и 7\_i — дефектный
поверхностный слой после предшествующей обработки. Величины
RZi_x и Ти1 известны, при расчете припусков их выбирают из
таблиц справочников.
Пространственные отклонения — непараллельность, непер-
пендикулярность, несоосность наружных и внутренних поверх^
Рис. 6.2. Схема поверх-
ностного слоя после обра-
ботки резанием:
А — удаляемая часть де-
фектного слоя; Б — неуда-
ляемая часть дефектного
слоя; В — исходная струк-
тура
ностей и др. — имеют самостоятельное
значение и не связаны с допуском на раз-
мер элементарной поверхности. При рас-
чете припусков на обработку эти отклоне-
ния учитываются в виде слагаемого. На-
пример, при растачивании отверстия во
втулке, установленной в трехкулачковом
патроне наружной поверхностью, послед-
няя является базой. Предварительно обра-
зованное отверстие диаметром d0 будет
иметь смещение относительно наружной
поверхности втулки, которое обозначим ра.
Диаметр отверстия после растачивания
с учетом компенсации указанной погреш-
78

ности ра будет dr = d0 + 2ра. Таким образом,
составляющая припуска на выполняемый тех-
нологический переход — растачивание отвер-
стия, компенсирующая отклонение обрабаты-
ваемой внутренней поверхности относительно
базовой наружной поверхности, составляет 2ра.
При определении промежуточного припуска
на обработку резанием учитывают также по-
грешность установа еу на выполняемом техно-
логическом переходе, которая слагается из по-
грешностей базирования еб и погрешности
закрепления е3. Погрешность установа харак-
теризуется смещением обрабатываемой поверх-
ности от номинального положения, Погреш-
Рис. 6.3. Базирова-
ние с зазором на
жесткой оправке
ность базирования при расчете припуска определяется суммарным
смещением обрабатываемой поверхности вследствие несовпадения
установочной и измерительной баз и наличия зазоров между ус-
тановочной базой и установочными элементами приспособления.
Поясним это на примере обработки наружной поверхности
заготовки при базировании ее с зазором на жесткой оправке с за-
креплением по торцу (рис. 6.3). Погрешность базирования пред-
ставляет собой разность между наибольшим и наименьшим пре-
дельными отклонениями поверхности на данном технологическом
переходе обработанной партии заготовок на налаженном станке.
На схеме смещение 2Агаах заготовки показано в одну сторону;
погрешность базирования (зазор)
2еб =ч 2 Дтах или еб = Ат1п + -у +
где Amin — гарантированный наименьший зазор; 60 —верхнее
предельное отклонение отверстия заготовки; 60п — нижнее пре-
дельное отклонение диаметра оправки.
Для компенсации погрешности базирования 8б необходимо
удалить слой металла, равный удвоенной величине наибольшего
зазора:
2еб = 2Д min + 60 + боп-
Погрешность закрепления 83 определяется расчетным путем
и зависит от схемы установки и силы зажима.
Пространственные отклонения ра и погрешность установа 8у
являются векторными величинами и выбираются также по таб-
лицам из справочников. Таким образом можно определить мини-
мальные промежуточные припуски по технологическим переходам
от готовой детали до исходной заготовки.
Припуск на диаметр для поверхностей вращения
min = 2	+ Тi-i) 4- р|-1 4“ eyi •
79

$за.г. нб
$заг. номт
^заг.нц
^загН
При обработке наружных и внутрен-
них поверхностей вращения пространст-
<5аг/2 - венные отклонения pz_j и погрешность
Sj^/z установа eyZ могут принимать любое угло-
вое положение, которое заранее преду-
смотреть невозможно. Как случайные
величины они суммируются по правилу
квадратного корня.
Припуск на противолежащие поверх-
ности, обрабатываемые параллельно,
2zz max = 2 [(7?ZZ_1 + Тz_j) (р(•_! + 8yZ)].
Припуск на сторону при обработке про-
тиволежащих поверхностей независимо
друг от друга (асимметричный припуск)
zi- min —	+ Т <-1) + (Pi-1 + eyi)-
При обработке плоскостей направления
векторов pz_j и 8yZ совпадают и они сум-
мируются арифметически.
Иногда отдельные составляющие при-
пуска исключаются, например при обра-
ботке отверстий инструментом с плава-
ющими режущими элементами (разверт-
ками, расточными пластинами), при
протягивании отверстий с использованием шаровой опоры. Сме-
щение и увод оси в этом случае не исправляются, но погрешности
установа не возникает. Тогда формула для расчета припуска при-
нимает вид
Вт.н& (Вт. ном),
Вт. нм
5т/2
•% нб ($д. ндн)
$д.нм.
^ш-л mig
2щ.л. max
тп ах
$д/2
zT-mln
Z-thom
zr.max
Рис. 6.4. Схема распо-
ложения припусков и до-
пусков на обработку на-
ружной цилиндрической
поверхности
2о mln
2z; min = 2 (/?£/_] + Т г-д).
Определив промежуточные (операционные) припуски, можно
подсчитать предельные размеры обрабатываемых заготовок по
всем технологическим переходам. Промежуточные (операционные)
припуски, поля допусков и предельные размеры обрабатываемой
заготовки нагляднее изображать графически. На рис. 6.4 показана
схема их расположения на разных стадиях обработки резанием
вала. Схема включает обтачивание цилиндрической поверхности
с припуском на шлифование и шлифование ее в размер по чертежу.
Исходными для построения схемы являются наибольший и наи-
меньший предельные размеры готовой детали. Допуск на изго-
товление детали 6а = Пд. нб — £)д. нм. Такая же схема принята
для расчета промежуточных и общего припусков на обработку
резанием заготовки.
Отложив минимальный припуск на операцию шлифования
2ШЛ тш от наименьшего предельного размера детали 1>д. нм,
получим наименьший предельный размер заготовки после точе-
ния DTi нм. Прибавив к этому размеру минимальный припуск
80

на точение zTmin, получим наименьший предельный размер заго-
товки £>3. нм. Наибольший предельный размер заготовки £)3.нб
получим, если к ее наименьшему предельному размеру D3. нм
прибавим допуск на изготовление заготовки б3.
Таким образом можно определить припуски и промежуточные
размеры на шлифование цилиндрической поверхности вала (после
обтачивания):
— Г) ____/Э
rnin ^т.нм ^д. нм»
2^шл max 2гшл min 6Т дд.
Допуск на припуск
$z шл 2 (^шл щах ^шл mln)4
Промежуточные размеры
^т. нб = нм 4“ 2гшл mjn 4“ 6Т, DTt им =,£)дл нм -[- 2?шЛ min«
Припуск на обтачивание цилиндрической поверхности вала
2?т. mln ““ ^з. нм ^т. нм» 2гт. щах = 2<ZT mln 4“ ^з
Предельные диаметры (размеры) заготовки
£>з. нб = нм 4“ 2гт min 4“ ^8»
7)	— D _9?
^з. нм ^т. им! min»
Из. ном = Пт. нм + 2гт. min 4"
где S3 — плюсовая часть допуска на заготовку; 63 — минусовая
часть допуска на заготовку. Допуски на заготовки по ГОСТу
даются двусторонними.
Расчетно-аналитический метод определения припусков при-
меним при обработке резанием методом автоматического полу-
чения размеров на налаженных станках и обработке резанием заго-
товок методом индивидуального получения размеров. Различие
состоит в том, что во втором случае погрешность установа еу
заменяется погрешностью выверки заготовки, значение которой
выбирается из справочников в зависимости от метода выверки.
Глава 7
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
7.1.	ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Развитие техники требует непрерывного совершенствования кон-
струкций машин, направленного на повышение экономичности и
удобства их эксплуатации. Под технологичностью конструкции
следует понимать совокупность свойств конструкции изделия,
проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств,
материалов и времени, которые имеют место при технической под-
81

готовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте из-
делия. Эти показатели технологичности оцениваются в сравнении
с существующими показателями однотипных конструкций изделий
того же назначения. Таким образом, технологичная конструкция
наряду с высокими эксплуатационными качествами должна обе-
спечить минимальные трудоемкость, материалоемкость и себе-
стоимость изделия.
Отработка конструкции изделия на технологичность представ-
ляет собой комплекс мероприятий по обеспечению необходимого
уровня технологичности конструкции изделия по установленным
показателям. Эта отработка является непрерывным процессом,
который начинается с первых этапов^конструирования изделия
и продолжается в период подготовки производства и последую-
щего выпуска. На первых стадиях проектирования отработку на
технологичность ведут конструкторы с участием технологов, а на
следующих этапах включаются работники производства и ОТ К.
Таким образом, отработка конструкции на технологичность про-
изводится за счет отдельных мероприятий, направленных на более
полное использование конструкторских и технологических возмож-
ностей, а также на повышение технико-экономических показате-
лей производства.
При проектировании машин следует учитывать, что развитие
техники производства требует изменения уровня технологичности
конструкций. Если, например, деталь обрабатывалась на поточной
линии и конструкция ее считалась технологичной, то при пере-
воде ее с поточной на автоматическую линию обработки конструк-
ция этой детали должна быть снова отработана на технологич-
ность применительно к новым условиям обработки. При конструи-
ровании изделия для массового выпуска решаются две основные
задачи: 1) удовлетворение всем техническим требованиям, обеспе-
чивающим нормальное функционирование изделия, и 2) удовлетво-
рение требованиям технологии производства.
Существуют следующие виды технологичности конструкции:
1) производственная, определяемая применительно к изготовлению
изделия; 2) эксплуатационная, определяемая применительно к вы-
полнению технического обслуживания и ремонта изделия; 3) при
техническом обслуживании — эксплуатационная технологичность
конструкции, определяемая применительно к подготовке и обслу-
живанию изделия соответственно при функционировании, транс-
портировании и хранении; 4) ремонтная, определяемая удобством
и простотой ремонта.
Конструктивная отработка изделия включает следующие виды
работ: 1) упрощение компоновки изделия; 2) расчленение кон-
струкции изделия на отдельные части для удобства монтажа и регу-
лировки изделия; 3) обеспечение возможности параллельной
сборки отдельных сборочных единиц изделия; 4) сокращение ко-
личества наименований деталей, входящих в изделие; 5) приме-
нение деталей, имеющих более простую форму; 6) максимальную
82

унификацию применяемых материалов с учетом обеспечения вы-
сокой надежности работы изделия, применение технологичных за-
готовок деталей; 7) выбор конструкторских баз и простановку
размеров с учетом процесса изготовления деталей; 8) установле-
ние рациональной шероховатости поверхностей обрабатываемых
деталей, а также допусков на размеры, обеспечивающих эконо-
мически целесообразную форму взаимозаменяемости; 9) установ-
ление монтажных зазоров и натягов, обеспечивающих нормаль-
ное функционирование изделия; 10) стандартизацию и унифика-
цию деталей и их элементов, сборочных единиц, агрегатов, при-
боров и т. д., что повышает серийность и упрощает производствен-
ный процесс; 11) обеспечение регулируемости конструкций, опре-
деляемое удобством регулирования, 12) обеспечение контролепри-
годности; 13) обеспечение инструментальной доступности кон-
струкции, которая создает свободный доступ инструмента к ее
поверхностям при изготовлении, техническом обслуживании и ре-
монте.
Технологическая отработка конструкции включает: 1) преем-
ственность освоенных в производстве конструктивных типовых ре-
шений, соответствующих современным требованиям; 2) примене-
ние современных высокопроизводительных автоматизированных и
наиболее рациональных технологических процессов обработки
и сборки применительно к заданному выпуску изделий; 3) обеспе-
чение заданной точности и качества изготовления изделия; 4) обе-
спечение минимального расхода материалов на изготовление из-
делия; 5) применение рациональных методов и средств контроля
точности и качества изделий.
Эксплуатационная отработка включает обеспечение: эксплуа-
тационной надежности и ремонтопригодности изделия, удобства
обслуживания в процессе эксплуатации, снижения трудоемкости
и стоимости работ при эксплуатации, минимальной массы
изделия.
При выполнении работы по повышению технологичности кон-
струкции машины, механизма, сборочной единицы или детали
необходимо учитывать следующие основные положения.
1.	Создание технологичной конструкции изделия должно спо-
собствовать применению высокопроизводительных экономически
обоснованных технологических процессов обработки и сборки.
Применение таких процессов требует больших затрат и экономи-
чески выгодно только при крупном выпуске изделий устоявшейся
конструкции. Таким образом, конструкция изделия, вполне тех-
нологичная для одного.типа производства, может оказаться не-
технологичной для другого. При переходе от меньшегр выпуска
к большему, как правило, конструкция подвергается значительным
изменениям, а иногда и коренной переработке.
Оценку технологичности конструкции производят по базовому
показателю, который представляет собой показатель технологич-
ности конструкции, принятый за исходный при сравнительной
83

Оценке. Оптимальные значения базовых показателей указываются
в техническом задании на разработку изделия.
2.	При отработке конструкции на технологичность необходимо
рассматривать все изделие в целом, так как повышение техноло-
гичности отдельных деталей не даст должных результатов.
В достижении поставленных задач значительную роль играют
конструктивная преемственность с унификацией изделия. Многие
конструкции одного и того же назначения, которые могли бы
различаться только особенностями некоторых частей или деталей,
неоправданно осуществлены совершенно различно. Нахождение
общих признаков в таких конструкциях в процессе их проекти-
рования и перенесение их с одной конструкции на другую, с су-
ществующей на проектируемую, позволяет установить конструк-
тивную связь между машинами не только одинакового, но и раз-
личного назначения. Указанное направление представляет кон-
структивную преемственность в создании машин.
Таким образом, под конструктивной преемственностью следует
понимать такое направление в конструировании машин, при ко-
тором тождественные или различные по назначению машины,
являясь разновидностью одной из конструкций, принятой за ос-
нову, образуют конструктивно нормализованный ряд машин. Кон-
струировать заново нужно только те элементы машины, изменения
которых диктуются новыми техническими требованиями. В неко-
торых случаях конструкции машин, удовлетворяющие новым тех-
ническим условиям, могут быть получены за счет одного лишь
изменения сочетания сборочных единиц или деталей существую-
щей машины. Это направление в отработке конструкции повы-
шает эффективность производства и сокращает сроки его подго-
товки к выпуску новой машины.
7.2.	ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Согласно ГОСТ 14.201—73 отработка на технологичность направ-
лена на повышение производительности труда, сокращение затрат
и сокращение времени на проектирование, технологическую под-
готовку производства, изгЪтовление, техническое обслуживание и
ремонт изделия при обеспечении его необходимого качества.
Технологичность конструкции оценивают посредством системы
показателей, которая включает: основные показатели; дополни-
тельные показатели — технико-экономические и технические; уро-
вень технологичности конструкции по трудоемкости и по себе-
стоимости изготовления.
К основным показателям технологичности относятся трудоем-
кость изготовления изделия и технологическая себестоимость —
себестоимость изделия, определяемая суммой затрат на осуществле-
ние технологических процессов изготовления изделия без учета
покупных изделий. В технологическую себестоимость входят, на-
пример, стоимость материалов, заработная плата производствен-
ен

ных рабочих с начислениями и расходы Иа ЗйёргИю Ил И ее Носи-
тели, потребляемые оборудованием, стоимость технического обслу-
живания, ремонта и амортизации оборудования, инструмента и
приспособлений, смазочных, охлаждающих и обтирочных мате-
риалов.
К технико-экономическим показателям относятся относитель-
ная и удельная трудоемкости, относительная и удельная себе-
стоимости и др.
К техническим показателям относятся коэффициенты: 1) уни-
фикации изделия — отношение количества унифицированных сбо-
рочных единиц изделия и его унифицированных деталей, не во-
шедших в состав сборочных единиц, к общему количеству соот-
ветственных составных частей изделия без учета стандартных
крепежных деталей; 2) стандартизации изделия; 3) применения
типовых технологических процессов; 4) использования материа-
лов; 5) точности обработки; 6) шероховатости поверхности и др.
Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изго-
товления — отношение достигнутой трудоемкости изготовления
изделия к базовому показателю трудоемкости изготовления.
Уровень технологичности конструкции по себестоимости изго-
товления — отношение достигнутой технологической себестоимо-
сти изготовления изделия к базовому показателю технологиче-
ской себестоимости.
Отработку изделия на технологичность конструкции можно
оценить сравнением двух или нескольких вариантов конструкции
до и после отработки на технологичность. Наиболее совершенным
показателем технологичности конструкции является стоимость
изготовления изделия, поскольку прочие показатели не могут
дать полной характеристики технологичности конструкции.
В связи с тем, что основная заработная плата является функ-
цией трудоемкости изготовления' изделия, трудоемкость изготов-
ления является одним из основных показателей технологичности
конструкции. Общая трудоемкость изготовления каждой детали
складывается из трудоемкости изготовления заготовки, механиче-
ской, термической обработки покрытий и т. д. Общая трудоем- ’
кость изготовления изделия включает трудоемкость изготовления
каждой его детали, а также трудоемкость сборки, отделки и испы-
тания готового изделия. Трудоемкости механической обработки
и сборки находятся в стабильной зависимости для однотипных
изделий и имеют между собой определенное соотношение. Меха-
ническая обработка и сборка характеризуются не только трудо-
емкостью, но и простотой формы деталей и доступностью при'
сборке и монтаже изделия, которые являются качественными
характеристиками технологичности конструкции.
Если оценка технологичности конструкции по основным пока-
зателям не дает полного представления об исследуемом* изделии,
то сравнение ведется дополнительно по вспомогательным показа-
телям оценки на технологичность.
85

Материалоемкость указывает на рациональный расход мате-
риалов, потребных для изготовления отдельных деталей и изде-
лия в целом.
7.3.	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ конструкции
ИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЙ СБОРКИ
Технологичность сборочной единицы — совокупность свойств кон-
струкции сборочной единицы, проявляемых в возможности опти-
мальных затрат труда, средств, материалов и времени при техни-
ческой подготовке ее производства, изготовлении, эксплуатации
и ремонте, а также обеспечении технологичности изделия, в состав
которого она входит.
При отработке конструкции необходимо стремиться к мини-
мальному количеству деталей в сборочной единице. Этого можно
достичь выбором наиболее простой схемы сборочной единицы или
механизма и объединением нескольких деталей в одну, более
технологичную. Технологичная конструкция изделия должна
обеспечить независимую и параллельную сборку без пригонки
отдельных деталей и агрегатов. Это решается за счет более удач-
ной разбивки изделия на самостоятельные сборочные единицы
и агрегаты.
Технологичная конструкция сборочных единиц и агрегатов,
сокращает цикл сборки; вносит более четкую специализацию
в сборочные операции, что повышает качество работы; сокращает
трудоемкость сборки и снижает требуемую квалификацию сбор-
щиков.
Сборка должна быть простой, а места сборки должны быть
доступными. Простота сборки характеризуется обычными прие-
мами соединения деталей, не требующими специальной техноло-
гической оснастки.
Удобства в сборке можно достичь рядом конструктивных прие-
мов, которые приводятся ниже. Сборка может быть упрощена,
если в конструкции сопрягаемых и запрессовываемых деталей
предусмотрены фаски или заходная часть. Фаски целесообразно
предусматривать и у резьбовых поверхностей, так как это улуч-
шает условия работы резьбового инструмента и собираемость
резьбового соединения.
Если деталь при сборке устанавливается на разные установоч-
ные поверхности, как указано на рис. 7.1, то желательно посадку
вести не одновременно по поверхностям d и D (рис. 7.1, а), а по-
следовательно, как показано на рис. 7.1,6. Если при сборке
производится соединение деталей с неподвижной посадкой, то
желательно, чтобы перемещение деталей по участкам с неподвиж-
ной посадкой было минимальным.
При сборке в серийном и массовом производстве не следует
допускать механической обработки по доделке отдельных деталей
или совместной доделке сопрягаемых деталей. Технологичность
86

Рис. 7.1. Монтаж ступенчатого валика с корпусом:
- а — нетехнологично; б — технологично
конструкции с позиций сборки должна отвечать принятому
типу производства. При сборке необходимо стремиться к макси-
мальному количеству полностью взаимозаменяемых соединений.
Это упрощает процесс сборки и ремонт машины. Конструкцией
должны быть предусмотрены монтажные зазоры и натяги в пре-
делах экономической целесообразности. Слишком жесткие тре-
бования усложняют сборку и обработку резанием, а расширение
допусков может привести к снижению эксплуатационных пока-
зателей машины. Оптимально решить этот вопрос можно с по-
мощью размерного анализа. По результатам последнего часто
приходится вносить конструктивные изменения в сборочную еди-
ницу и в машину, изменять систему простановки размеров и
допуски, вводить компенсаторы, проводить ряд других меро-
приятий.
Технологичность конструкции с позиций сборки характери-
зуется рациональным выбором элементов конструкции сборочных
единиц. Например, взаимное фиксирование деталей при установке
их на плоскость может быть осуществлено за счет выступа на
одной детали и паза на другой, при помощи шпонки, цилиндриче-
скими и коническими штифтами,'посадочными болтами, простав-
ными втулками и др. Фиксирование деталей посредством выступа
на одной и паза на другой представлено на рис. 7.2, а. Анализи-
руя эту конструкцию, можно заключить, что с позиций сборки
Рис. 7.2. Фиксирование деталей при сборке:
а — нетехнологично; б — технологично
87

Рис. 7.3. Соедине-
ние деталей с по-
мощью проставных
втулок
она вполне технологична, но вызывает затруд-
нения при обработке паза и выступа у этих де-
талей. Трудно также достичь прилегания по-
верхностей а и Ь. При фиксировании деталей
шпонкой (рис. 7.2, б) механическая обработка
упрощается, так как пазы можно обработать
мерным инструментом, а шпонку по торцам —
шлифовать. Каждый из способов имеет свои не-
достатки, и применение их должно увязываться
с размером и конструктивной формой соединя-
емых деталей, типом производства и рядом дру-
гих факторов. При крупносерийном и массовом
производстве соединение шпонкой более прием-
лемо, хотя там и появляется дополнительная
деталь.
Взаимное фиксирование деталей штифтами
является довольно простым способом, но при
сборке - требуется развертывать совместное отверстие под штифт
у соединяемых деталей. Этот вид соединения снижает технологич-
ность сборки, но благодаря простоте часто применяется. Соедине-
ние коническими штифтами более надежно фиксирует детали, но
обработка таких штифтов и конических отверстий сложнее, чем
при установке на цилиндрические штифты. Установка на штифты
не может, быть рекомендована, если соедийяемые детали передают
значительные усилия.
Взаимное фиксирование посадочными болтами имеет преиму-
щество перед рассмотренными способами в том, что здесь объеди-
няется фиксирование и закрепление деталей. Соединение деталей
проставными втулками показано на рис. 7.3. Этот способ фикси-
рования более сложный, чем фиксирование болтами, но может
быть рекомендован при действии на детали больших усилий.
Технологичность конструкции фиксирующих элементов при
посадке деталей на вал можно проследить на приводимых ниже
примерах. Фиксирование от осевого перемещения гайками пока-
зано на рис. 7.4, а. Анализируя эту конструкцию, можно отме-
тить значительную сложность крепления, так как требуется изго-
товить резьбовую поверхность на валу и три детали крепежа.
Значительно проще такое крепление осуществляется пружинным
кольцом, как показано на рис. 2.4, б, но в случае больших осе-
вых усилий такой вариант крепления не может быть рекомендо-
ван. Кроме этих случаев, детали от осевого перемещения крепят
на валу установочным кольцом со штифтом; установочным вин-
том, входящим в канавку вала; шайбой и разводным штифтом;
концевыми шайбами; специальным концевым винтом и др.
Рассмотрим крепление концевыми шайбами и специальным
концевым винтом, поскольку остальные варианты крепления не
требуют особых пояснений. Применение концевой шайбы (рис. 7.5)
резко усложняет конструкцию, однако этот способ находит при-

Рис. 7.4. Фиксирование деталей на валу от осевого смещения:
а — нетехнологично; б — технологично
меление, когда шайба выполняет роль ограничивающего элемента
при монтаже деталей и нельзя применить другой вариант крепле-
ния. Крепление специальным винтом сложно тем, что требует
изготовления специальных деталей, поэтому его можно рекомен-
довать только в особых случаях.
Фиксирование от поворота при установке деталей на вал осу-
ществляется установочным винтом, коническим штифтом, уста-
новкой детали на деталь квадратного сечения или на валик с лы-
сками,|_посадкой детали на конус, призматическими и круглыми
шпонками, шлицевым соединением.
Фиксирование установочным винтом рекомендуется только
в том случае, если соединение передает незначительные усилия.
Фиксирование установкой детали на деталь квадратного сечения
или с помощью лысок на валу считается нетехнологичным из-за
усложнения обработки вала квадратного сечения, а также из-за
низкой точности монтажа. Такое фиксирование применяется-
только в случае, если деталь часто снимается с валика. Установка
детали на конус сложна, поскольку подгонка конусов в детали
и на валу требует точных методов обра-
ботки. Этот способ может быть рекомен-
дован только тогда, когда требуется
точное беззазорное соединение.
Соединение призматическими шпон-
ками довольно распространено, но
более технологичным является фикси-
рование на сегментной шпонке, так как
проще изготовить под нее паз. Фикси-
рование круглой шпонкой нетехноло-
гично, поскольку затруднено изготов-
ление отверстия под шпонку в двух
соединяемых деталях. Такой способ
Рис. 7.5. Фиксирование дета-
ли на валу концевой шайбой
может быть приемлемым только в осо-
бых случаях, например при фиксирова-
89

нии детали на валу под определенным углом. Следует избегать
применения длинных шпонок, так как подгонка такого соедине-
ния трудоемка. Более технологично заменить длинную шпонку
несколькими короткими. Не рекомендуется ставить две шпонки
под углом, —это усложняет процесс их подгонки. Более техноло-
гично располагать шпонки на одной образующей.
Фиксирование шлицевыми соединениями является технологич-
ным способом, оно обеспечивает надежность соединения, обра-
ботку же шлицев на валах и у присоединяемых деталей выпол-
няют, как правило, высокопроизводительными методами. Шли-
цевые соединения с посадкой по внутреннему диаметру целесооб-
разно применять только в том случае, когда возможно шлифовать
шлицевое отверстие детали. Более технологично соединение по на-
ружному диаметру, поскольку точная обработка наружного диа-
метра шлицевого соединения как у детали, так и у вала имеет
небольшую трудоемкость.
Установка и крепление втулок в корпусных деталях осуще-
ствляются установочным радиальным винтом, установочным вин-
том в торец, цилиндрическим штифтом, установкой втулки в разъ-
емном корпусе, запрессовкой втулок и др. Первые три способа
считаются неудобными в связи с затруднительной обработкой
совмещенных отверстий. Разъемные втулки (подшипники сколь-
жения) рекомендуется применять только в отдельных случаях,
как, например, при установке коленчатого вала и подобных ему
деталей. Этот способ связан с затруднительной обработкой точ-
ного отверстия в половинах детали или корпуса. Запрессовка
втулок является высококачественным и технологичным способом
и находит широкое применение в конструкциях машин и техно-
логической оснастки.
Фиксирование гаек и болтов осуществляется контргайками,
разводными шплинтами, пружинными шайбами, отгибными шай-
бами, специальными гайками.
Фиксирование контргайками связано с изготовлением допол-
нительной детали, однако этот метод удобен при частой разборке
сборочной единицы. Его можно применять, когда стопорящие
гайки находятся на конце вала, и не рекомендуется применять при
значительных вибрациях вала, так как возможно отвинчивание
гаек. При фиксировании разводными шплинтами с корончатыми
или простыми гайками требуется предварительное сверление
болта. Этот метод распространен, хотя И’связан с затратой допол-
нительной работы. Фиксация пружинными ’ шайбами является
распространенным и надежным способом, особенно приемлемым
при частых разборках соединений. Фиксирование отгибными
шайбами более надежно, чем пружинными шайбами. Отгибные
шайбы изготовляют штамповкой по массовой технологии. Стопо-
рение специальными фрикционными гайками удобно, но изготов-
ление таких самотормозящих гаек требует дополнительных
затрат.
90

Установка и фиксирование подшипников качения в корпусных
деталях осуществляются по уступу в отверстии корпуса, пружин-
ными кольцами, литым или штампованным фланцем, гайкой.
Фиксирование подшипников по уступу в расточенном отвер-
стии (рис. 7.6, а) удобно, с позиций монтажа, но нетехнологично
с позиций обработки резанием. Более технологично фиксирование
пружинным кольцоЯ' (рис. 7.6, б) или двумя пружинными коль-
цами (рис. 7.6, в). Фиксирование фланцем' (рис. 7.7, а) является
сложным и дорогим. Этот метод применяется при больших на-
грузках на фланец подшипника. Крепление подшипников по торцу
гайкой (рис. 7.7, б) может применяться при установке подшип-
ников малого диаметра. Этот метод нетехнологичен, требует до-
полнительных деталей и трудоемок. Регулировка подшипников
при установке их в корпус осуществляется прокладками, гайкой
(рис. 7.7, б), нажимным винтом с шайбой. Наиболее простой
метод — регулирование прокладками.
Монтаж валов на подшипниках качения осуществляется не-
сколькими методами: жесткой установкой обоих подшипников,
распором наружных колец у обоих подшипников, жесткой уста-
новкой только одного подшипника. Жесткое крепление обоих
подшипников нетехнологично (рис. 7.8, а) и применяется в исклю-
чительных случаях, так как обеспечить нормальную работу под-
шипников при указанной их установке сложно. На рис. 7.8, б
представлена конструкция изделия при установке подшипников
с распором наружных колец. Этот метод применяется преимуще-
ственно в тех случаях, когда требуется ограничить осевой люфт
вала. Технологичным методом является такая установка вала,
когда один подшипник жестко
зафиксирован, а другой мо-
жет перемещаться в осевом
направлении (рис. 7.8, в).
При монтаже валов на
конических подшипниках
возможны два варианта:
Рис. 7.6. Фиксирование подшипников в расточенном отверстии:
а — по упору; б — пружинным кольцом; в — двумя пружинными кольцами
Рис. 7.7. Фиксирование подшипников по торцу на валу:
а фланцем; б — гайкой
91

Рис. 7.8. Монтаж валов на подшип-
никах качения:
а — нетехнологично; б — имеет ограни-
ченное применение; в — технологично
когда вращается вал и когда вращается корпус. В этих вариантах
наружные или внутренние кольца устанавливают по одной из
переходных посадок, а парные им кольца — по скользящей по-
садке. Натяг подшипников регулируют перемещением колец.
При монтаже валов на упорных шарикоподшипниках необхо-
димо предусматривать независимую установку радиального и
опорного подшипников, что
Рис. 7.9. Монтаж вала на упорных
шарикоподшипниках:
а — технологично; б — нетехнологично
92
обеспечивает нормальную работу
шариков подшипника (рис. 7.9, а).
Совершенно нетехнологичным яв-
ляется вариант, представленный
на рис. 7.9, б, так как обеспечить
правильную работу сборочной еди-
ницы при жестком центрировании
обоих подшипников по валу и по
корпусу затруднительно.
При проектировании машин
особое внимание должно быть обра-
щено на технологичность конст-
рукции регулировочных устройств
зацепления червячных и кониче-
ских зубчатых пар. Во всех слу-
чаях изготовления червячного или

конического зубчатого зацепления нецелесообразно обеспечение
точности зацепления за счет точности обработки резанием. Как
правило, зацепление таких пар регулируется в процессе монтажа,
что более технологично. При монтаже червячных и зубчатых
конических пар регулировка зазора зацепления осуществля-
ется регулировочными прокладками или же регулировочной
втулкой.
7.4.	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИСХОДЯ
ИЗ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
Если деталь подвергается обработке резанием, то технологичность
ее конструкции должна обеспечить применение рациональной за-
готовки, форма и размеры которой приближались бы к форме и
размерам готовой детали. Под технологичностью заготовки сле-
дует понимать совокупность ее свойств, проявляемых в возмож-
ности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени
при ее изготовлении, а также обеспечении технологичности изго-
товляемой из нее детали или неразъемной сборочной единицы.
Форма детали должна быть по возможности простой, чтобы не тре-
бовалось изготовлять специальные инструменты сложной кон-
струкции или разрабатывать специальные процессы для обработки
этой детали.
Технологичность конструкции детали — это совокупность
свойств конструкции, проявляемых в возможности оптимальных
затрат труда, средств, материала и времени при технической под-
готовке ее производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте,
и обеспечение технологичности сборочной единицы, в состав кото-
рой она входит. Технологичная конструкция детали предполагает
рациональную простановку размеров, допусков и шероховатости
обрабатываемых поверхностей. Она должна иметь минимальную
трудоемкость изготовления.
Минимальная по трудоемкости и высококачественная обра-
ботка детали, помимо указанных требований, должна обеспечи-
ваться за счет хорошей обрабатываемости материала. Например,
детали из низкоуглеродистых сталей (с содержанием С до 0,3%)
невозможно обработать с малой шероховатостью поверхности;
такие детали плохо шлифуются, и шероховатость Ra обработан-
ной поверхности обычно не менее 2,5 мкм. Если детали изготов-
ляют из более твердых материалов, то они могут быть обработаны
более чисто. Детали из металлов и металлических сплавов твер-
достью до HRC 45 могут быть обработаны современным лезвийным
инструментом, а детали с твердостью выше HRC 45, как правило,
обрабатывают абразивным инструментом. Абразивная обработка
малопроизводительна, хотя и обеспечивает высокую точность.
Детали из алюминиевых сплавов перед механической обработкой
следует подвергать закалке и старению.
93

Таблица 7.1
Конструкция
нетехно-	техно-
логичная	логичная
Обоснования рекомендаций
Зубья колес с выступающей ступицей нельзя
нарезать одновременно из-за отсутствия на-
дежной опоры и увеличения рабочего хода
инструмента
Нарезка шлицев в глухом отверстии затруд-
нительна. При сквозном отверстии возможно
нарезать шлицы протяжкой
Желательно применять пазы и прорези, об-
рабатываемые дисковыми фрезами, так как об-
работка пальцевыми фрезами менее произво-
дительна
Наиболее точная ступень отверстия должна
быть сквозной
Расположение соосных цилиндрических от-
верстий следует располагать по убывающим
в одном направлении диаметрам
Не следует центрировать детали по резьбе (а),
сопрягать по двум цилиндрическим пояскам (б)
и сопрягать с глухой резьбой (в), что затруд-
няет обработку и монтаж
Возможность обработки нескольких отвер-
стий при одной установке и упрощение кон-
струкции приспособления
94

Конструкция
Продолжение табл. 7Л
нетехно-
логичная
техно-
логичная
Обоснования рекомендаций
Поверхности на одной стороне детали жела-
тельно располагать в одной плоскости, что
позволит вести обработку за одну установку
детали на станке
Для обработки двух глухих отверстий (а)
требуется две операции, для обработки сквоз-
ного отверстия (б) — одна операция
Помимо указанного, технологичность заготовки может быть
повышена за счет сокращения количества обрабатываемых по-
верхностей. Замена нескольких деталей одной литой заготовкой
в некоторых случаях может повысить технологичность конструк-
ции. При конструировании деталей из проката, литых и горяче-
штампованных заготовок следует оставлять без последующей
обработки неответственные поверхности. Деталь с фасонной по-
верхностью считается технологичной тогда, когда эта поверх-
ность может быть получена в заготовке без дальнейшей обработки.
Иногда незначительное изменение конструкции детали позволяет
изготовить ее из профильного проката, что резко снижает метал-
лоемкость и трудоемкость обработки. При проектировании дета-
лей трубчатой формы необходимо максимально использовать су-
ществующий сортамент бесшовных труб, что повысит рентабель-
ность их изготовления. Заготовки, получаемые литьем под дав-
лением, требуют незначительной обработки и отличаются высо-
ким коэффициентом использования металла. Этот вид заготовок
имеет высокую технологичность.
Требования, предъявляемые к технологичности формы детали,
должны максимально учитывать использование производитель-
ных методов обработки. Основными требованиями являются:
упрощение формы обрабатываемых поверхностей детали; удобное
для обработки резанием расположение плоских поверхностей;
максимальная согласованность формы и размеров обрабатываемых
поверхностей с нормальным инструментом; доступность обработки
и измерения поверхностей детали, а также обеспечение выхода
инструмента и обработки поверхностей на проход; обеспечение
надежной технологической базы; равномерное распределение
массы во избежание возможных вибраций при обтачивании на
высоких скоростях.
В табл. 7.1 приведены примеры улучшения технологичности
конструкции деталей, подвергающихся обработке резанием.
95

7.5.	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
Литье является рациональным методом, позволяющим выполнять
самые сложные конструктивные формы деталей, подбирать мате-
риалы оптимальных характеристик и обеспечивать минимальную
массу детали. Отработка на технологичность литой детали вклю-
чает использование передовых методов литья, определение пло-
скости разъема модели с учетом имеющихся выступов или при-
ливов на поверхности детали, выбор базовых поверхностей при
отливке с учетом технологических баз для обработки резанием,
устранение резких перепадов в толщине стенок и мест скопления
металла и ряд других задач.
Литейные металлы и сплавы должны иметь высокую жидко-
текучесть для лучшего заполнения формы и обеспечивать тре-
буемые физико-механические свойства детали. При отработке
литых деталей на технологичность следует избегать применения
дорогостоящих легированных сталей и чугунов, а также меди и
медных сплавов, заменяя их более дешевыми и недефицитными.
При разработке конструкции литой детали необходимо обеспечить
плоский разъем модели, что упрощает применение машинной
формовки. Внутренние стенки отливки должны быть тоньше внеш-
них, поскольку последние быстрее остывают. Необходимо избе-
гать скоплений материала на пересечении стенок, выступах или
приливах, так как они способствуют образованию усадочных
раковин.
7.6.	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
ПРИ ДРУГИХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ
При отработке на технологичность горячештампованной детали
необходимо предусмотреть свободное удаление отштампованной
заготовки из штампа в плоскости, перпендикулярной плоскости
его разъема. Плоскость разъема может быть прямо- или криво-
линейной в зависимости от формы детали.
Холодноштампованные детали обрабатывают с помощью вы-
рубки или пробивки, гибки, вытяжки, холодной объемной штам-
повки, холодного выдавливания и т. д. Точность деталей, штам-
пуемых вытяжкой, достигает 8-го квалитета. Отработка холодно-
штампованных деталей на технологичность включает: обеспечение
наиболее приемлемой формы детали с целью упрощения процесса
штамповки, снижение расхода металла, снижение трудоемкости
и стоимости изготовления; подбор материала детали по физико-
механическим свойствам и размерам, обеспечивающего высоко-
качественную вытяжку; простановку размеров на чертеже детали
с учетом выбора технологических баз и др.
У деталей, подвергающихся термообработке, не должно быть
резких переходов, скопления металла, подрезок, длинных пазов,
так как это приводит к образованию очагов остаточных напряже-
96

ний, а следовательно, к короблению детали и возможности обра-
зования трещин.
Технологичность конструкций сварных деталей в значительной
степени зависит от поведения материала при местном нагреве
до температуры плавления. При этом изменяются физико-меха-
нические свойства металла в связи со структурными изменениями,
фазовыми превращениями и изменением размера зерна. При сварке
в околошовных зонах появляются высокие остаточные напряже-
ния, которые вызывают коробление детали и способствуют появ-
лению трещин. На образование трещин в околошовных зонах
в некоторой степени влияют конструктивные факторы сваривае-
мых деталей: толщина последних, вид сварки, размеры и рас-
положение сварных швов, жесткость крепления деталей при
сварке и др.
При отработке на технологичность сварных деталей необхо-
димо обеспечить свободный доступ к местам сварки; допуски на
размеры свариваемых деталей, гарантирующие собираемость этих
деталей без дополнительной подгонки; простановку размеров
основных деталей с учетом усадки металла; минимальные металло-
и трудоемкость; расположение швов с учетом снижения дефор-
мации.
I
7.7.	ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ ПЛАСТМАСС
При разработке конструкций деталей из пластмасс следует избе-
гать поднутрений, затрудняющих извлечение деталей из пресс-
форм. Наличие поднутрений вызывает необходимость применения
разъемных матриц, боковых съемных знаков и других устройств,
резко повышающих стоимость изготовления и эксплуатации
пресс-формы.
Детали из пластмасс не должны иметь острых углов и кромок.
Их следует заменять плавными скруглениями, что облегчит тече-
ние материала в пресс-форме, повысит прочность детали и устра-
нит опасность возникновения трещин. Не допускаются резкие
переходы в сечениях детали, так как они могут вызвать коробле-
ние, а в некоторых случаях и образование трещин из-за неравно-
мерной усадки. Конструктивные формы детали должны быть
выбраны такими, чтобы линия разъема пресс-формы занимала
положение, облегчающее удаление облоя.
При изготовлении пластмассовых деталей с арматурой следует
избегать одностороннего расположения арматуры, так как это
ведет к короблению и трещинам в пластмассе. Не рекомендуется
армировать тонкостенные детали из пластмасс, поскольку коэф-
фициент линейного теплового расширения некоторых видов пласт-
масс в 10 раз больше, чем у металлической арматуры, что может
привести к растрескиванию детали. Это имеет особое значение
4 Гурин Ф. В. и др.
97

для деталей, работающих при значительных перепадах темпе-
ратуры.
Если конструкцией детали предусмотрены ребра жесткости,
то их следует располагать по направлению, совпадающему с на-
правлением прессования. Открытые торцы деталей следует уси-
ливать буртиками по всему периметру торца, — это предохра-
няет деталь от возможного растрескивания.
Глава 8
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ
8.1.	ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Для достижения заданных формы, размера, взаимного располо-
жения поверхностей, шероховатости поверхностей и физико-ме-
ханических свойств детали в современном машиностроении при-
меняют различные методы обработки: резание лезвийным и абра-
зивным инструментами, поверхностное пластическое деформиро-
вание, электрофизические, электрохимические, тепловые и дру-
гие методы. При обработке заготовки припуск.снимается частями,
на различных операциях, с постепенным уменьшением величины
операционного припуска по мере приближения размера обраба-
тываемой поверхности к заданному размеру по чертежу. В этой
связи обработка заготовки может быть нескольких видов: обди-
рочная, черновая, получистовая, чистовая, тонкая, отделочная.
Ниже приводятся некоторые характеристики этих видов в порядке
последовательности их использования.
Обдирка. Применяется для крупных поковок и отливок 16—
18-го квалитета точности. Она уменьшает погрешности формы и
пространственных отклонений грубых заготовок. Обдиркой до-
стигается точность 15—16-го квалитета, а шероховатость поверх-
ности Ra более 100 мкм.
Черновая обработка. Используется для заготовок, подверг-
шихся обдирке, а также штампованных заготовок 2—3-й группы
точности и для отливок 15-го квалитета точности. Черновая обра-
ботка выполняется в большом диапазоне точности 12—16-го ква-
литета. Шероховатость поверхности — в пределах значений Ra =
= 100 — 25 мкм.
Получистовая обработка. Этот вид обработки назначается
для заготовок, у которых при черновой обработке не снят весь
припуск. Кроме того, его назначают для заготовок, к точности
которых предъявляются повышенные требования, что вызывает
необходимость уменьшения операционных припусков и увеличе-
ния количества операций обработки (вводится получистовая об-
работка). Точность этого вида обработки 11—12-й квалитет, ше-
роховатость поверхности Ra = 50 — 12,5 мкм.
98

Чистовая обработка. Применяется как окончательный вид
обработки для тех заготовок, заданная точность которых уклады-
вается в точность, достигаемую чистовой обработкой. Она при-
меняется в виде разовой обработки заготовок, полученных точ-
ными методами (высокоточным литьем, точной штамповкой и др.).
Операция чистовой обработки может быть также включена в тех-
нологический процесс как промежуточная под последующую тон-
кую или отделочную обработку. Точность чистовой обработки 8—
11-й квалитет, а шероховатость поверхности Ra = 12,5—2,5 мкм.
Тонкая обработка. Это один из видов обработки, окончательно
формирующих высокую точность поверхностей заготовки. Выпол-
няется при весьма малых значениях операционного припуска и
весьма малых подачах, что обеспечивает высокую точность. Шеро-
ховатость поверхности обработанной заготовки из стали Ra =
= 2,5 -4-0,63 мкм.
Отделочная (финишная) обработка. Применяется в основном
для7 получения заданной шероховатости поверхности заготовки.
На точность заготовки влияния почти не оказывает. Выполняется,
как правило, в пределах допуска предшествующей обработки.
Отделочная обработка при различных методах и обрабатываемых
материалах обеспечивает получение шероховатости поверхности
Ra = 0,63-4-0,16 мкм.
Ниже приведены сведения о наиболее распространенных мето-
дах обработки, в основном окончательной, которые формируют
точность и качество поверхности заготовок деталей. Эти методы
могут быть представлены следующими группами: обработка лез-
вийными и абразивными инструментами, обработка поверхностным
пластическим деформированием, электрофизическая и электро-
химическая обработка.
Обработка лезвийными и абразивными инструментами в сово-
купности представляет собой обработку заготовок резанием и
является наиболее распространенной в современном- машино-
строении. Целесообразно рассмотреть эти методы в виде самостоя-
тельных разновидностей, так как современным лезвийным инстру-
ментом в большинстве случаев можно выполнять экономически
обоснованную обработку металлов с твердостью до HRC 45,
а абразивными инструментами более целесообразно вести обра-
ботку материалов высокой твердости. В отдельных случаях лез-
вийными инструментами из синтетического сверхтвердого мате-
риала обрабатывают заготовки с твердостью выше HRC 45.
8.2.	ОБРАБОТКА ЛЕЗВИЙНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
Рассматривается на примерах наиболее распространенных про-
цессов чистовой и тонкой обработки, таких, как тонкое точение,
тонкое фрезерование, тонкое развертывание, чистовое протягива-
ние, шевингование. Процесс шевингования подробно изложен
в гл. 16.
4*	99

Тонкое точение (растачивание и обтачивание) обеспечивает
высокую точность при незначительной шероховатости поверхно-
стей обрабатываемых заготовок. Сущность тонкого растачивания
или обтачивания заключается в снятии стружки очень малого
сечения при высоких скоростях резания. Скорость резания при
тонком точении находится в пределах 100—1000 м/мин в зависи-
мости от обрабатываемого материала. Для, чугунных заготовок
она составляет 100—150 м/мин, для стальных 150—250 м/мин,
а для заготовок из цветных сплавов до 1000 м/мин и выше. Подача
при обработке устанавливается для предварительного прохода
0,15 мм/об, а для окончательного прохода 0,01 мм/об. Соот-
ветственно и глубину резания принимают 0,2—0,3 и 0,05—
0,01 мм.
Малые сечения снимаемой стружки сопровождаются незначи-
тельными силой'резания и нагревом заготовки. При таких усло-
виях исключается получение значительного деформированного
слоя на обрабатываемой поверхности, а также не требуется боль-
ших усилий для закрепления заготовки. Малые силы резания
не вызывают значительного упругого отжатия системы СПИД,
которое могло бы повлиять на точность обработки. Вследствие
указанных особенностей тонкое точение устойчиво обеспечивает
6—8-й квалитет точности, а при обработке заготовок из цветных
металлов Ихсплавов точность достигает 5—6-го квалитета. Шеро-
ховатость обработанной поверхности у заготовок из черных ме-
таллов достигает Ra = 2,5-*-0,63 мкм, а при обработке цветных
сплавов её можно снизить до Ra — 0,32—0,16 мкм.
Тонкое растачивание широко применяется для обработки точ-
ных отверстий под подшипники качения и скольжения, отверстия
у коробок передач, задних мостов, отверстий у шатунов, цилин-
дров двигателей и компрессоров и т. д. Тонкое обтачивание имеет
несколько меньшее распространение, оно применяется при об-
работке таких деталей, как поршни автотракторных двигате-
лей и др.
Тонкое точение часто применяется перед такими операциями,
как хонингование, суперфиниш, полирование и осуществляется
на специальных высокооборотных (10—15 тыс. об/мин) станках
высокой точности и жесткости (радиальное биение шпинделя
не больше 0,005 мм). Система СПИД не должна иметь вибраций.
Для тонкого точения используются станки одношпиндельные и
многошпиндельные, одно-, двух- и трехсторонние с различным
расположением шпинделей. Все вращающиеся детали станков
должны быть точно отбалансированы. Подача гидравлическая.
Резцы оснащены твердыми сплавами, алмазом, эльбором и дру-
гими режущими материалами с высокой износоустойчивостью.
Тонкое фрезерование осуществляется преимущественно тор-
цовыми фрезами при обработке плоских поверхностей заготовок.
Торцовые фрезы используют для обработки открытых плоских
поверхностей. Фрезу устанавливают с уклоном примерно 0,0001,
100

чтобы не допустить контакта не участвующих в резании зубьев
с обработанной поверхностью. При тонком фрезеровании с обра-
батываемой поверхности снимается припуск 0,2—0,5 мм. Точ-
ность фрезерования достигает 0,02—0,04 мм отклонения от пло-
скостности на 1 м длины. Шероховатость поверхности находится
в пределах Ra= 2,5-нО,63 мкм.
Тонкое развертывание отверстий отличается от обычного раз-
вертывания высокой точностью и малой шероховатостью обрабо-
танной поверхности, однако развертывание не исправляет поло-
жения оси обрабатываемого отверстия, так как нормально рабо-
тающая развертка направляется обрабатываемой поверхностью и
снимает симметричный припуск по всему контуру отверстия.
Тонкое развертывание обеспечивает точность 5—7-го квалитета,
шероховатость поверхности Ra = 1,25—0,63 мкм. Этот метод
сравнительно дорог и вызывает затруднения в производстве.
При изготовлении развертки для тонкого развертывания допуск
на диаметр развертки принимают равным 0,6 допуска 5-го квали-
тета точности. Снятие малых припусков при тонком разверты-
вании требует постоянного поддержания режущей кромки раз-
вертки, в противном случае ухудшаются шероховатость обрабо-
танного отверстия и его точность.
Сравнение тонкого развертывания с другими его видами, кото-
рые чаще выполняются после сверления и зенкерования отверстия
либо после чернового и чистового растачивания, показывает:
предварительное развертывание — точность 8—9-го квалитета,
шероховатость Ra = 2,5 мкм; чистовое развертывание — точ-
ность 6—7-го квалитета, шероховатость Ra = 1,25 мкм; тонкое
развертывание — точность 5-го квалитета, шероховатость Ra =
= 0,63 мкм.
Протягиванием обрабатывают внутренние и наружные поверх-
ности заготовок. Внутренним протягиванием обрабатывают сквоз-
ные отверстия различного сечения: круглые, квадратные, много-
гранные, шлицевые, всевозможные пазы в отверстиях заготовок.
Наружное протягивание применяют при обработке плоскостей,
фасонных поверхностей, зубьев и др.
Протягивание гладких цилиндрических отверстий обеспечи-
вает точность 6—9-го квалитета и шероховатость поверхности
Ra = 2,5н-0,63 мкм. При чистовом протягивании отверстий
подъем на зуб не превышает 0,02—0,04 мм. Протягивание является
высокопроизводительным методом и имеет широкое распростра-
нение в серийном и массовом производстве. При партии заготовок
100 шт., у которых требуется обработать цилиндрические отвер-
стия, ' экономически оправдывается применение протягивания
вместо обычной обработки (сверления, зенкерования, разверты-.
вания). Протягивание наружных поверхностей обеспечивает точ-
ность 11-го квалитета. Оно производится на станках горизон-
тальных и вертикальных, универсальных и специальных авто-
матах и полуавтоматах.
101

Прошивание — аналогичный вид обработки с протягиванием,
' но относительно более коротким инструментом (прошивкой), ко-
торый проталкивают через обрабатываемое отверстие в заготовке
с помощью пресса. Это вид окончательной обработки отверстий
любой формы, обеспечивающий 6-й квалитет точности и шеро-
ховатость поверхности Ra = 1,25—0,63 мкм.
8.3.	обработка абразивными инструментами
Рассматриваются следующие процессы: шлифование, хонингова-
ние, притирка, полирование, суперфиниш и микрофиниш.
Шлифование в машиностроении распространено как метод
предварительной и окончательной обработки цилиндрических,
плоских и фасонных поверхностей по 5—7-му квалитету точности
с шероховатостью обработанной поверхности Ra = 1,25-?-0,08 мкм.
Обработка осуществляется на шлифовальных станках различных
типов: кругло- и плоскошлифовальных, бесцентровых наружно-
и внутришлифовальных.
Обдирочное шлифование представляет собой гру-
бый вид шлифования, который в большинстве случаев исполь-
зуется для получения базовых поверхностей у заготовок, изго-
товленных отливкой или горячей штамповкой. Обдиркой снимают
значительные припуски (1 мм и более), поэтому при обдирке чаще
применяют сегментные круги высокой зернистости (80—125), что
обеспечивает довольно высокий съем припуска, хотя шерохова-
тость поверхности достигает Ra — 2,5—1,25 мкм. В дополнение
к этому сегментные круги имеют большую площадь контакта
с обрабатываемой поверхностью, что также повышает производи-
тельность обработки.
Размерное шлифование в серийном и массовом
производстве может выполняться в одну или две операции в за-
висимости от величины снимаемого припуска и требований к обра-
батываемой поверхности. В одну операцию обработку ведут при
снятии припуска 0,2—0,6 мм на диаметр, в две операции — при
снятии припуска 0,6—0,8 мм на диаметр. При особо высоких
требованиях к обрабатываемой поверхности применяют тонкое
шлифование, где съем припуска ограничивается 0,04—0,08 мм
на диаметр.
Таким образом, при шлифовании можно рассматривать опера-
ции предварительного, окончательного и (при необходимости)
тонкого шлифования. Для обеспечения эффективности операций
существенное значение имеет подбор шлифовальных кругов.
Выбор зернистости круга определяется требованиями, предъяв-
ляемыми к качеству обрабатываемой поверхности и эффектив-
ности технологического процесса. При шлифовании кругами
с более крупным размером зерна удельный расход круга умень-
шается, а производительность увеличивается, но качество по-
верхности снижается.
102

Ориентировочно можно определить границы использования
кругов по зернистости для различных операций шлифования.
Предварительное шлифование выполняется кругами зернистостью
40—80, что обеспечивает шероховатость поверхности Ra — 1,25-*-
ч-0,63 мкм. Окончательное шлифование — кругами зернистостью
12—40 (Ra = 0,63-5-0,16 мкм) и тонкое шлифование — кругами
зернистостью 6—10 (Ra = 0,08 мкм). Выбор других параметров
шлифовальных кругов зависит от физико-механических свойств
обрабатываемых заготовок.
Наряду с абразивными кругами, оснащенными традиционными
абразивными зернами, находят широкое распространение алмаз-
ные и эльборовые круги, изготовляемые на металлических и орга-
нических связках. У этих кругов режущие зерна располагаются
по периферии круга слоем толщиной 1,5—2,5 мм. Круги на метал-
лических связках рекомендуются для предварительной обработки
твердых сплавов, стекла, керамики и других подобных материа-
лов, круги на органической связке — для тонкого шлифования
заготовок из хрупких и высокопрочных материалов.
Тонкое шлифование отличается от других видов
шлифования снятием малых припусков — до 0,005 мм на ход
стола или на один оборот обрабатываемой заготовки. Скорость
резания при тонком шлифовании 30—40 м/с, а скорость изделия
10—20 м/мин. В процессе обработки после прекращения попереч-
ной подачи дают 5—10 проходов круга по обрабатываемой по-
верхности. Тонкое шлифование обеспечивает точность обработки
цилиндрических, плоских и фасонных поверхностей по 5—6-му ква-
литету при исходной точности 6—8 квалитета.
При тонком шлифовании в значительной степени исправляется
погрешность формы обрабатываемой поверхности. Так, исходная
погрешность 30—50 мкм после тонкого шлифования снижается
до 10 мкм. Достижимая исправляющая способность тонкого шли-
фования 2,5—5 мкм. При обработке тонким шлифованием шеро-
ховатость поверхности снижается примерно на три класса по
ГОСТ 2789—73.
При круглом наружном тонком шлифовании широко приме-
няют абразивные круги 24А40СМ1—С2, так как эти круги меньше
засаливаются в работе, чем мелкозернистые. Тонкое шлифование
в значительной степени применяется при обработке наружных
поверхностей вращения или плоских поверхностей; для высоко-
точной обработки отверстий применяют другие, более экономич-
ные методы (тонкое точение, тонкое развертывание, хонингова-
ние и др.). Особое внимание уделяется балансировке и правке
абразивного круга. Хороших результатов можно достичь с по-
мощью статической балансировки в динамическом режиме (на
скоростях, близких к эксплуатационным) с использованием стро-
боскопического устройства.
Правкой шлифовального круга восстанавливают его режущую
способность, форму и микропрофиль рабочей поверхности. Правка
103

осуществляется зерном алмаза, закрепленным Ь специальной
оправке, алмазным карандашом, алмазным роликом или алмаз-
ной пластиной. В условиях крупносерийного и массового произ-
водства правка кругов осуществляется автоматически. Попереч-
ная подача при алмазной правке круга составляет 0,005—
0,01 мм/дв. ход.
Процесс тонкого шлифования требует обильной подачи охла-
ждающей жидкости, хорошо профильтрованной, чтобы исключить
попадание частиц абразива и стружки в зону обработки. В усло-
виях крупносерийного и массового производства тонкое шлифо-
вание осуществляется по полуавтоматическому и автоматическому
циклам.
Хонингование — это процесс чистовой обработки отверстий
абразивными брусками. Он обеспечивает получение высокой точ-
ности формы отверстия, незначительной шероховатости и малого
деформированного слоя обрабатываемой поверхности. Однако хо-
нингование не исправляет положения оси отверстия, в связи
с чем этому процессу должна предшествовать обработка, обеспе-
чивающая требуемую точность расположения оси.
Процесс хонингования осуществляется с помощью специальной
головки (хона) с равномерно раздвигающимися в радиальном на-
правлении абразивными брусками. Головка вместе с брусками
имеет возвратно-поступательное и вращательное движения, в ре-
зультате чего на обрабатываемой поверхности образуется сетка
мелких следов абразивных зерен, которая способствует удержа-
нию смазки при образовании пар трения в механизмах машин.
Хонингованием обрабатывают цилиндры автомобильных и трак-
торных двигателей, отверстия'в блоках цилиндров под вкладыши
коренных подшипников коленчатых валов, отверстия под пиноли
задних бабок станков, цилиндры компрессоров и многие другие
детали. Обработке подвергаются сквозные и глухие отверстия.
При обработке глухих отверстий необходимо предусматривать
канавку для выхода хонингования брусков.
Современный уровень развития хонингования позволяет вести
обработку отверстий диаметром от 6 до 500 мм и более при длине
этих отверстий от значений, меньших диаметра до 1 м и более.
При обработке отверстий небольших диаметров хонингование,
эффективнее шлифования. Бруски хона имеют значительно боль-
шее (до 400 раз) количество абразивных зерен, одновременно
участвующих в процессе резания, в сравнении с их количеством
в шлифовальном круге, что обеспечивает высокую производитель-
ность, хотя окружная скорость хона ниже, чем шлифовального
круга, примерно в 60 раз. Обработка хоном длинных отверстий
не вызывает особых затруднений, в то время как шлифовальный
круг, закрепленный консольно, резко снижает жесткость системы
СПИД, производительность и точность процесса. Кроме того,
хонингование осуществляется при малых давлениях брусков на
обрабатываемую поверхность — 0,2—1,5 МПа (2—15 кгс/см2) и
104-

низкой температуре в зоне резания
(50—150° С), что гарантирует не-
значительный деформированный
слой.
Конструкция хона показана на
рис. 8.1. В корпусе 1 по окружно-
сти расположены четыре державки
2 с наклеенными на них абразив-
ными брусками 3. Державки уста-
новлены на подаватели 4, которые
опираются на две конусные поверх-
ности 5 центрального стержня.
Шток 6, связанный с гидросисте-
мой станка, осуществляет необхо-
димое осевое перемещение цент-
рального стержня и его конусных
поверхностей, чем обеспечивается
радиальное перемещение брусков 3
для осуществления подачи при
хонинговании.
Чтобы избежать ненужного
контакта брусков с обрабатывае-
мой поверхностью при вводе и вы-
воде хона из отверстия, нд кор-
пусе хона расположены четыре
направляющие планки 7 по диа-
метру Dlt на 0,5 мм меньшему диа-
метра обрабатываемого отверстия.-
Державки 2 брусков и подаватель
4 удерживаются в контакте с ко-
нусными поверхностями 5 двумя
охватывающими спиральными пру-
жинами 8.
Усилия подачи от гидросистемы
станка действуют только на раз-
жим брусков; при снятии этого
усилия конусные поверхности 5
при помощи пружины 9 перемеща-
ются в верхнее исходное положе-
ние. В это время пружины 8 в свою
очередь возвращают в исходное
положение бруски хона.
Длину брусков рекомендуется
принимать в пределах 0,5—0,75
Рис. 8.1. Хонинговальная головка
длины обрабатываемого отверстия.
При хонинговании точных отверстий, длина которых меньше диа-
метра (кольца, втулки и др.), длину абразивных брусков прини-
мают в пределах 1,0—1,2 длины отверстия. Число брусков берут
105

Рис. 8.2. Схема к
установлению дли-
ны хода брусков
хона
применяют при
из расчета получения наибольшего количества
одновременно работающих абразивных зерен
при хонинговании. Брусков может быть 2, 3, 4,
5, 6 и т. д.; для мелких отверстий изготовляют
хоны даже с одним бруском.
Точность формы обрабатываемого отверстия
в осевом сечении обеспечивается величиной
выхода /в брусков из отверстия заготовки; эта
величина задается в пределах 1/3—1/4 длины
бруска I (рис. 8.2).
Крепление хона в шпинделе станка бывает
жестким и шарнирным. Шарнирное крепление
хонинговании сравнительно тяжелых (вместе с
приспособлением) деталей, жесткое крепление — при хонингова-
нии малоустойчивых и малогабаритных деталей небольшой массы.
При шарнирном креплении хона деталь крепится жестко на столе
станка, а при жестком креплении хона должна иметь «плавающее»
перемещение в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя станка.
Такое разделение установки детали и хона ведет к повышению
точности обработки.
Процесс осуществляется на специальных одношпиндельных и
многошпиндельных станках, вертикальных и горизонтальных.
Некоторые хонинговальные станки имеют осциллирующие устрой-
ства на шпинделе с амплитудой от 0 до 12 мм и числом двойных
колебаний от 350 до 650 в минуту. Эти устройства сообщают
дополнительные осциллирующие движения хону, что повышает
эффективность обработки при ограниченных скоростях возвратно-
поступательного движения хона из-за возрастающих инерцион-
ных усилий, особенно при малой длине обработки. В условиях
крупносерийного и массового производства станки работают
по полуавтоматическому и автоматическому циклу. Контроль
размерной точности производят с помощью устройств активного
контроля. Станки легко встраиваются в автоматические линии.
Операция хонингования выполняется в следующей последова-
тельности: хон вводят в обрабатываемое отверстие, после чего
включают вращательное и возвратно-поступательное движения,
и бруски подаются на разжим до касания с обрабатываемой по-
верхностью; производится съем припуска при радиальной подаче
брусков под постоянным давлением или ступенчатой подачей
до полной обработки отверстия. В некоторых случаях в конце
цикла обработки снижают давление на бруски, что повышает
качество и точность обработки.
Припуск на хонингование устанавливают в зависимости от
исходной погрешности обработки, физико-механических свойств
материала заготовки, требований к обработке и размеров обраба-
тываемой поверхности. В связи с тем, что предшествующая хо-
нингованию обработка может выполняться развертыванием, про-
тягиванием, чистовым растачиванием, тонким растачиванием,
106

шлифованием и др., погрешности предшествующей обработки
по своему значению будут различны и расчетный припуск на
хонингование также будет иметь различную величину (0,08—
0,005 мм на диаметр).
Если снимаемый припуск превышает 0,04 мм на диаметр и
требуется обеспечить шероховатость поверхности не выше Ra =
= 0,32 мкм, то рекомендуется обработку вести в две операции:
предварительную и окончательную. На предварительной опера-
ции снимают большую часть припуска (75—80%) крупнозерни-
стыми брусками, на окончательной операции применяют мелко-
зернистые бруски и снимают припуск 0,01—0,015 мм на
диаметр.
Бруски рекомендуется использовать с абразивным зерном
электрокорунда (Э9А) или карбида кремния (КЗ), в основном
на керамической или бакелитовой связке. Зернистость брусков
принимают 8—3 и М28—М20 и др.
При назначении режима резания окружную скорость хона
устанавливают в следующих пределах: для заготовок из чугуна
60—75 м/мин, из стали 45—60 м/мин, из цветных сплавов 70—
90 м/мин. Скорость возвратно-поступательного движения при-
нимают 10—20 м/мин.
Точность обработки хонингованием 4—6-й квалитет, а шеро-
ховатость обработанной поверхности Ra = 0,16 4-0,04 мкм. Хонин-
гование выполняют при обильной подаче в зону обработки охла-
ждающей жидкости (керосин, смесь керосина с парафином, спе-
циальная смазывающе-охлаждающая жидкость).
В промышленности широко распространено хонингование ал-
мазными брусками и внедряется хонингование эльборовыми бру-
сками. Алмазное хонингование имеет ряд преимуществ перед
хонингованием абразивными брусками: большую износоустойчи-
вость алмазных брусков (в 150—200 раз) в сравнении с абразив-
ными, что обеспечивает стабильность и надежность настройки
на станке, высокую эффективность исправления исходных по-
грешностей обработки, более форсированные режимы. При алмаз-
ном хонинговании точность формы отверстия повышается в 10 раз,
а шероховатость поверхности снижается на 2—4 класса. Это ука-
зывает на возможность дальнейшего расширения использования
алмазного хонингования при обработке отверстий с более высо-
кой исходной погрешностью.
Снимаемый припуск при алмазном хонинговании принимается
в следующих пределах: у стальных заготовок 0,12—0,005 мм на
диаметр, у чугунных заготовок 0,2—0,005 мм на диаметр.
В зависимости от условий и требований к обработке приме-
няют бруски с синтетическим алмазным зерном АСР 200/160,
обеспечивающие шероховатость поверхности Ra = 2,5 1,25 мкм
с зерном; АСМ 28/20, обеспечивающие шероховатость Ra =
= 0,16-5-0,08 мкм, и бруски других характеристик. Окружная
скорость алмазного хона 70—100 м/мин (для отверстий диаметром
107

80—100 мм), возвратно-поступательная скорость 18—22 м/мий
при длине хода от 150 мм и более.
Внедрение алмазного хонингования повышает производитель-
ность процесса, точность и качество обрабатываемых поверхно-
стей заготовок деталей. Весьма важное значение алмазное хонин-
гование имеет при включении этой обработки в автоматическую
линию.
Притирка является одним из самых точных методов обра-
ботки — по 5-му квалитету и выше. При обработке цилиндриче-
ских поверхностей можно получить точность по диаметру до 1 мкм,
а при тонкой доводке плоскопараллельных плиток — до 0,05 мкм.
Шероховатость обработанной поверхности достигает величины
ниже = 0,1 мкм. Притирка осуществляется свободными абра-
зивными зернами, которые в смеси со связующей жидкостью на-
носятся на рабочую поверхность притира, производящего обра-
ботку поверхности. В связи с тем, что притирка выполняется
со снятием незначительных припусков, поверхность заготовки
должна быть предварительно обработана по б-iyiy квалитету точ-
ности и с шероховатостью не грубее Ra = 1,25-s-0,32 мкм.
, Притиркой можно обрабатывать цилиндрические, конические,
плоские и фасонные поверхности. В зависимости от снимаемого
припуска притирка выполняется в одну, две, а в некоторых слу-
чаях и в три операции. При предварительной притирке снимают
припуск в пределах 0,02—0,005 мм на две стороны, а при оконча-
тельной — припуск менее 0,005 мм. Предварительная обработка
выполняется более крупным абразивным зерном, что повышает
производительность операции; окончательная обработка выпол-
няется более тонко, что обеспечивает качество и точность поверх-
ности. Притирке свойственна высокая исправляющая способ-
ность погрешностей предшествующей обработки, а при соответ-
ствующем подборе абразивных зерен она снижает шероховатость
поверхности на 2—4 класса.
Операции притирки могут выполняться вручную и на станках
в зависимости от типа производства. Скорость притира при руч-
ной притирке 2,6 м/мин, & при механической — от 10 до 30 м/мин
и выше. При более высоких требованиях к обработке необходимо
снижать скорость притирки. Давление инструмента на обрабаты-
ваемую поверхность устанавливают в зависимости от выполняемой
операции: при предварительной притирке 0,2—0,4 МПа (2—
4 кгс/см2), а при окончательной 0,1—0,15 МПа (1—1,5 кгс/см2).
Имеют место следующие разновидности этого процесса: при-
тирка твердыми абразивными зернами, шаржирующимися в по-
верхность притира; притирка мягкими нешаржирующимися абра-
зивными зернами; притирка с помощью химически активных паст.
Притирка твердыми абразивными зернами (электрокорунд,
наждак, карбид кремния, карбид бора, алмазная пыль, стеклян-
ная пыль и др.) обеспечивает снятие припуска в одну, две или
более операции. В этом случае материал притира должен быть
108

мягче материала обрабатываемой заготовки. Абразивные зерна,
попадая между поверхностями притира и поверхностью заготовки,
щаржируются в притир и, будучи в нем закрепленными, снимают
тончайшие стружки с обрабатываемой поверхности. Затупив-
шиеся зерна вываливаются из притира, но шаржирование проис-
ходит непрерывно в процессе всей обработки, что и поддерживает
режущую способность притира. Для предварительной доводки
используют абразивы зернистостью 16—10, а для чистовой —
абразивы 8-М14.
I Притирка мягкими абразивными зернами (крокус, венская
известь, трепел, окись хрома и др.) осуществляется за счет исти-
рания обрабатываемой поверхности этими зернами. В этом случае
притиры изготовляют тверже материала обрабатываемой заго-
товки. В некоторых случаях твердые притиры дополнительно
покрывают износостойким хромом, что снижает их износ и повы-
шает стабильность обработки.
Обработка с помощью химически активных паст ГОИ в значи-
тельной степени интенсифицирует процесс притирки. Поскольку
в состав пасты ГОИ наряду с мягкими абразивными зернами вхо-
дят кислоты (стеариновая и олеиновая), которые размягчают вер-
шины гребешков микронеровностей на обрабатываемой поверх-
ности, то снятие припуска осуществляется за счет истирания раз-
мягченного слоя, а основной металл не подвергается царапанию.
Этот вид притирки обеспечивает очень высокую точность, малую
шероховатость поверхности при значительно меньших затратах
времени. В этом случае притирка превращается в химико-меха-
нический процесс.
В качестве связующей среды при притирке применяют мине-
ральное масло, расщепленный жир, керосин и др., которые выби-
рают в зависимости от характеристики материала заготовки и тре-
бований к обработке. При обработке твердым абразивным зерном
применяют притиры, изготовленные из чугуна, бронзы, красной
меди, мягкой стали, свинца, сурьмы и др., на поверхности кото-
рых могут шаржироваться абразивные зерна. При обработке
мягкими абразивными зернами применяют притиры из закален-
ной стали, стекла и других твердых материалов.
Суперфиниширование является процессом абразивной обра-
ботки заготовок деталей, осуществляемым, с помощью абразив-
ных брусков. Бруски прижимаются к обрабатываемой поверх-
ности с малым давлением 0,05—0,3 МПа (0,5—3,0 кгс/см2) и,
совершая осциллирующие движения, срезают гребешки микро-
неровностей, снижая шероховатость обрабатываемой поверхности
до заданной. В этом процессе весьма важную роль играет смазы-
вающе-охлаждающая жидкость, в качестве которой чаще приме-
няют смесь керосина с 10—20% веретенного или турбинного
масла.
Когда бруски вводятся в контакт с обрабатываемой поверх-
ностью, они опираются по самым высоким гребешкам микронеров-
109

ностей. Находясь под определенным давлением, бруски начинают
интенсивно срезать вершины этих гребешков, и по мере углубле-
ния в металл количество контактирующих выступов увеличи-
вается, а следовательно, увеличивается и площадь контакта бру-
сков с обрабатываемой поверхностью, что ведет к снижению дав-
ления и съема металла. С увеличением площади контакта давление
может снижаться до такого уровня, когда абразивные зерна будут
не в состоянии пробить пленку сцазывающе-охлаждающей жидко-
сти, бруски как бы «всплывают», и процесс царапания обрабаты-
ваемой поверхности прекращается.
Для операции суперфиниширования припуск на обработку
не задается, и она выполняется в пределах допуска на размер пред-
шествующей обработки. Поэтому процесс не оказывает влияния
на точность обрабатываемой поверхности и применяется на заклю-
чительном этапе обработки.
В связи с тем, что для каждой ответственной поверхности
детали определяется соответствующее значение шероховатости,
при суперфинишировании приходится регулировать глубину съема
гребешков микронеровностей, чтобы обеспечить заданную шеро-
ховатость. Поэтому для каждой операции суперфиниширования
в зависимости от условий устанавливается продолжительность
обработки, по истечении которой станок автоматически отклю-
чается. За счет правильного подбора абразивных брусков и ре-
жима обработки процесс обеспечивает шероховатость Ra = 0,2 -*-
-*-0,025 мкм, что значительно увеличивает опорную поверхность
микропрофиля (с 15—20 до 80—90%), при глубине деформиро-
ванного слоя не больше 2—3 мкм.
Исходя из особенностей суперфиниша, его применяют после
окончательной размерной обработки заготовки (шлифования, тон-
кого точения и др.). Суперфинишированию подвергают детали
различной конфигурации и из различных материалов, включая
пластмассы. Обработка может выполняться в одну или в две опе-
рации. В две операции обработку производят в тех случаях,
когда заготовка имеет шероховатость обрабатываемой поверх-
ности, отличающуюся на 2—3 класса и больше от требуемой
по чертежу детали., При выполнении обработки рекомендуются
бруски К36 и К37 для чугуна и ЭА9 для стали. Зернистость
брусков — от 10 до М14. Предварительное суперфиниширование
выполняется более крупнозернистыми брусками, а окончатель-
ное — мелкозернистыми (М28—М14).
Ы	На рис. 8.3 представлена схема
jy суперфиниширования наружной ци-
—Пл!1	' I	линдрической поверхности, на кото-
r-pJTp______и-? (х ) рой показано расположение обраба-
____------J тываемой заготовки и брусков в про-
I——J-!-----	цессе выполнения операции. Окруж-
Рис. 8.3. Схема суперфиниширо- НУЮ скорость заготовки пвр устанав-
вания	ливают в зависимости от скорости
по

колебательного движения
брусков 1>кол в соотношениях
увр=(2-4) укол в начале
цикла и рвр = (8-16) укол в
конце цикла. Скорость коле-
бательного движения прини-
мается в пределах 5—7 м/мин.
Если длина брусков I меньше
длины обрабатываемой по-
верхности L, то появляется
необходимость допол нитель -
ного осевого перемещения за-
готовки уос со скоростью
1 —1,5 м/мин.
За последнее время наблю-
дается внедрение алмазного
суперфиниширования в маши-
ностроении. Алмазные бруски
на металлических и органи-
ческих связках значительно
интенсифицируют процесс.
Производительность опера-
ции возрастает в 1,5—2 раза
за счет повышения давления
на 30—50% в сравнении с
давлением при абразивном
суперфинишировании.
Микрофиниширование применяется для окончательной обра-
ботки высокоточных поверхностей заготовок. Снятие припуска
осуществляется осциллирующими брусками по схеме, подобной
суперфинишированию (см. рис. 8.3). Однако микрофинишировд-
ние является прецизионным процессом, так как наряду с незна-
чительной шероховатостью поверхности он обеспечивает и высо-
кую точность обработки за счет снятия припуска. Обработка
может выполняться в одну или несколько операций.
На рис. 8.4 показана схема головки для микрофиниширования
наружной цилиндрической поверхности. Головка обеспечивает
силовое замыкание трех брусков, охватывающих заготовку, и
доводит обработку поверхности до микронной точности. Верхняя
державка с бруском имеет принудительное радиальное переме-
щение от гидропривода, а две другие державки с брусками —
синхронное перемещение с верхней державкой через шестеренно-
реечный механизм, находящийся в корпусе головки. Процесс
имеет высокую исправляющую способность, что достигается вы-
соким давлением брусков на обрабатываемую поверхность и
использованием алмазных брусков. По рекомендации фирмы
Тиленхауз микрофиниширование можно вести непосредственно
после чистового обтачивания поверхности.
111

Высокие точность и качество обработки микрофинишированием
позволяют в некоторых случаях упразднить селективную сборку,
заменив ее сборкой с полной взаимозаменяемостью. Микрофини-
шированием можно обрабатывать всевозможные поверхности за-
готовок: цилиндрические, плоские, фасонные и др. Предлагаемые
станки для микрофиниширования изготовляются как специаль-
ные, так и агрегатные с высокой степенью автоматизации. Микро-
финиширование является сравнительно новым процессом, но его
уже эффективно используют некоторые автостроительные заводы
для обработки шеек коленчатых валов, сателлитов дифферен-
циалов и др.
Полирование является процессом, который выполняется с по-
мощью свободных абразивных зерен и направлен на достижение
заданной шероховатости обрабатываемой поверхности. Обработку
производят мягкими полировальными кругами из войлока, бязи,
фетра, ремня и других материалов. На рабочую поверхность круга
наносится полировальная паста или подается струя абразивной
жидкости, которые, будучи введенными во взаимодействие с обра-
батываемой поверхностью, снимают с нее определенный припуск.
Наличие мягкого инструмента (полировального круга) не обеспе-
чивает равномерного снятия припуска, вследствие чего этот про-
цесс не может улучшить геометрическую точность обрабатываемой
поверхности. Заданную шероховатость поверхности получают
за счет использования абразивных порошков различной зерни-
стости. Полирование может выполняться в одну или несколько
операций. В последнем случае сначала снимают припуск более
крупным абразивным порошком, а затем более мелким.
Полирование может выполняться после различных операций
механической обработки: шлифования, точения, строгания, хо-
лодной штамповки, вальцовки и др. Полированием достигают
шероховатости поверхности Ra = 0,032-5-0,012 мкм, а при исполь-
зовании химически активных паст получают зеркальную поверх-
ность. Абразивными материалами при полировании служат элек-
трокорунд, окись железа,' наждак, окись хрома, карбид кремния
и др. Выбор абразивного порошка производится в зависимости
от обрабатываемого материала. Состав абразивной пасты для
полирования черных металлов (в %): воск 25, сало 4, парафин 25,
керосин 4, окись железа 42. При полировании цветных сплавов
вместо окиси железа берут окись хрома.
Полирование выполняется на станках с ручным и механиче-
ским удержанием и подачей заготовки и на станках-автоматах.
Обработка абразивными лентами применяется в качестве за-
вершающей операции при обработке различных поверхностей,
Существует значительное количество конструкций станков-авто-
матов для различных операций, выполняемых с помощью абра-
зивной ленты. В основном этот процесс относится к полированию,
так как абразивная лента прижимается к обрабатываемой поверх-
ности либо за счет собственного натяжения, либо с помощью ре-
112

зицовых, кожаных, фетровых или войлочных роликов, что не га-
рантирует снятия определенного размера припуска. При поли-
ровании лентой точно обработанных деталей операция должна
быть кратковременной, со снятием припуска на диаметр не более
0,005 мм во избежание нарушения размера предшествующей
обработки. При обработке грубых деталей, где требуется малая
шероховатость поверхности, операция может быть более дли-
тельной, со снятием значительного припуска. При полировании
точно обработанных поверхностей можно снизить шероховатость
на один класс. Подбор зернистости абразива на ленте произво-
дится в соответствии с требованиями к обработке. Черные ме-
таллы обрабатывают абразивной лентой со скоростью 20—40 м/с,
а цветные — со скоростью 40—45 м/с.
Абразивная лента изготовляется на полотняной или бумажной
основе. Для обработки ответственных деталей применяют алмаз-
ную ленту. Производительность процесса зависит от силы’ натя-
жения ленты или от контактного усилия ролика, прижимающего
ленту к обрабатываемой поверхности, а также от зернистости
абразива и скорости относительного перемещения ленты и обра-
батываемой поверхности.
8.4.	ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТНЫМ
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Такая обработка осуществляется без снятия стружки с заготовки.
Пластическое деформирование поверхностей выполняется с за-
данной точностью и шероховатостью. Основными наиболее рас-
пространенными процессами пластического деформирования- яв-
ляются калибрование, обкатывание и раскатывание, алмазное
выглаживание, наклепывание инструментами центробежно-удар-
ного действия.
Калиброванием обрабатывают преимущественно отверстия раз-
личной формы у заготовок с помощью калибрующих оправок
(дорнов) или шариков, которые проталкиваются (на прессах)
через обрабатываемое отверстие с установленным натягом.
При большой длине отверстия обработку поверхностно-пластиче-
ским деформированием можно выполнять с помощью калибрую-
щих (выглаживающих) протяжек на протяжных станках. Основ-
ным параметром оценки процесса является натяг, который соз-
дается превышением размера калибрующего инструмента над
размером отверстия, подлежащего калиброванию.
Калибрование может выполняться с различным натягом —
большим или малым. При малом натяге зона пластической дефор-
мации распространяется на малую глубину, снижается шерохо-
ватость обработанной поверхности, уменьшается погрешность
формы и разброс размеров отверстий на 30—35%. Такое калибро-
вание целесообразно вести при обработке толстостенных заготовок,
у которых отношение толщины стенки к радиусу калибруемого
113

отверстия больше 0,5. При калибровании с большими натягами
зона пластической деформации может распространиться на всю
толщину стенки заготовки. С таким натягом калибруют гладкие
цилиндры и втулки, у которых отношение толщины стенки к ра-
диусу калибруемого отверстия не больше 0,2. В этом случае уве-
личивается диаметр обрабатываемого отверстия, наружный диа-
метр и длина детали, т. е. снижается точность калибрования.
Натяг задается в зависимости от диаметра обрабатываемого от-
верстия и физико-механических свойств материала заготовки.
Примерные величины натяга при диаметре обработки 10—120 мм
следующие: 0,03—0,88 мм для стальных заготовок, 0,05—0,2 мм
для чугунных, 0,03—0,35 мм для заготовок из цветных металлов
и сплавов.
Калибрующие инструменты изготовляют преимущественно из
твердых сплавов ВК8 или ВК15М.
Калибрование заготовок из стали и цветных сплавов выпол-
няется при обильном охлаждении на скоростях 5—10 м/мин для
стальных заготовок, 2—6 м/мин для заготовок из цветных сплавов
и 5—12 м/мин—для чугунных. В качестве смазывающе-охла-
ждающей жидкости принимают керосин, сульфофрезол и специаль-
ные смазки в зависимости от обрабатываемого материала.
Точность калибрования в значительной степени зависит от
жесткости "заготовки. Тонкостенные заготовки могут быть обра-
ботаны по 8—6-му квалитету точности, а толстостенные — по
6—5-му квалитету. В большинстве случаев диаметр калибрую-
щего инструмента приходится доводить опытным путем с учетом
условий выполнения операции. Точность калибрования сни-
жается при увеличении натяга.
Шероховатость поверхности после калибрования зависит от
жесткости и материала обрабатываемой заготовки, физико-меха-
нических свойств калибрующего инструмента, смазывающе-охла-
ждающей жидкости и скорости относительного перемещения
инструмента и заготовки. Калиброванием можно снизить шеро-
ховатость на 2—4 класса. Так, при обработке отверстий у толсто-
стенных стальных заготовок, предварительно обработанных рас-
тачиванием или развертыванием, шероховатость изменяется
с Ra = 2,5-н 1,25 до Ra = 1,254-0,16 мкм.
Операции калибрования могут выполняться в один или не-
сколько проходов инструментов. Однако многократное поверх-
ностное деформирование может вызвать перенапряжения в по-
верхностных слоях материала, сопровождаемое его шелушением.
Обкатывание и раскатывание представляет собой процесс
пластического деформирования микронеровностей на обрабаты-
ваемой поверхности заготовки с помощью специальных инстру-
ментов (обкатников, раскатников), у которых рабочими элемен-
тами являются ролики или шарики высокой твердости. В резуль-
тате пластического деформирования снижается шероховатость
поверхности и изменяются ее физико-механические свойства,
114

в частности увеличивается микротвердость и возникают остаточ-
ные напряжения сжатия, т. е. происходит наклеп (упрочнение)
поверхностных слоев металла. Этот вид обработки значительно
повышает качество обрабатываемой поверхности, однако процесс
обкатывания и раскатывания мало пригоден для заготовок, под-
вергающихся в дальнейшем термической обработке, так как упроч-
ненная поверхность после термообработки приходит в исходное
состояние.
В связи с тем, что процесс обкатывания и раскатывания осу-
ществляется только в границах гребешков микронеровностей по-
верхности, он слабо (на 5—10%) повышает точность обработки.
Практически установлено, что этот процесс можно эффективно
использовать для тех поверхностей, которые предварительно
были обработаны по 6—10-му квалитету точности.
Шероховатость поверхности при обкатывании и раскатывании
снижается в среднем на 1—2 класса. Так, при исходной шерохо-
ватости поверхности Ra = 2,5 +1,25 мкм после рассматриваемого
процесса можно получить шероховатость Ra = 1,25-^0,35 мкм.
Скорость обкатывания и раскатывания принимается в зависимости
от условий обработки в пределах 30—150 м/мин. Давление ин-
струмента на обрабатываемую поверхность принимают в зави-
симости от размеров и физико-механических свойств заготовки
в пределах от нескольких килограммов до нескольких тонн.
Подача инструмента при обкатывании и раскатывании устанавли-
вается в зависимости от конструкции инструмента и требований
к шероховатости поверхности. Так, при обработке заготовки
роликами подачу принимают равной 0,3 ширины этого ролика.
Натяг инструмента принимается в пределах 0,03—0,3 мм в зави-
симости от исходной и требуемой шероховатости поверхности.
Смазывающе-охлаждающей жидкостью может быть машинное
масло, 50%-ная смесь машинного масла и керосина, сульфо-
фрезол и др.
Обкатывание и раскатывание желательно выполнять за один
проход инструмента, чтобы избежать возможного перенаклепа.
Этот процесс можно выполнять на универсальных и специальных
станках.
Алмазное выглаживание сопровождается смятием гребешков
микронеровностей и появлением наклепа на обрабатываемой по-
верхности вследствие скольжения по ней алмазного инструмента
под определенным давлением. Поверхности, обработанные алмаз-
ным выглаживанием, обладают высокой износоустойчивостью при
образовании пар трения и высокой усталостной прочностью.
Особо важно значение этого процесса при изготовлении подвиж-
ных пар гидроуплотнений. В этом случае металлическая деталь
гидроуплотнения не подвергается традиционной термической об-
работке для повышения твердости, поскольку необходимая твер-
дость поверхности обеспечивается алмазным выглаживанием сы-
рой заготовки.
115

Рис. 8.5. Державка для алмазного
Алмазный инструмент пред-
ставляет собой кристаллический
алмаз 4 (рис. 8.5), закрепленный
в специальной державке 1 и от-
шлифованный по сфере с ради-
усом 0,6—4,0 мм. Наличие у дер-
жавки пружинящих устройств 2
обеспечивает постоянство уси-
лия нагружения при выглажи-
вании поверхности. Отклонения
выглаживания	в положении алмазного инстру-
мента при выглаживании фикси-
руется индикаторной головкой 3. На точность обработки алмазное
выглаживание влияет слабо. Шероховатость поверхности в резуль-
тате процесса может снизиться на 2—3 класса с доведением ее
до Ra = 0,164-0,025 мкм. На качество поверхности в основном
влияют усилие выглаживания и подача. Микротвердость поверх-
ности повышается на 50—60%.
Скорость алмазного выглаживания принимается в зависимости
от материала обрабатываемой заготовки. Так, для цветных спла-
вов и мягких сталей она принимается в пределах 10—80 м/мин,
для закаленных сталей 200—250 м/мин.
Алмазным выглаживанием обрабатывают заготовки из черных
и цветных металлов, предварительно обработанных шлифованием,
тонким точением и другими методами, обеспечивающими задан-
ную точность. Выглаживание можно выполнять на универсаль-
ных и специальных станках.
Наклепывание инструментами центробежно-ударного действия
снижает шероховатость обрабатываемой поверхности на 1—
2 класса и повышает твердость на 30—80% с образованием на
поверхности напряжений сжатия до 400—800 МПа (40—г
80 кгс/мм2).
Сущность процесса заключается в том, что шарики или ро-
лики, помещенные в радиальные пазы быстро вращающегося диска
(рис. 8.6), наносят многочисленные удары по обрабатываемой по-
верхности и тем деформируют ее на определенную глубину.
Шарики могут смещаться в радиальном направлении и после на-
несения удара отскакивают от поверхности заготовки. Существен-
ную роль в этом процессе имеет натяг
инструмента h. При большем значении
h эффективность наклепа возрастает,
но при этом увеличивается шерохова-
тость обработанной поверхности.
Этим способом можно обрабатывать
поверхности вращения, плоские и фа-
сонные поверхности заготовок из чер-
ных и цветных металлов и их сплавов.
В качестве предварительной обработки
Рис. 8.6. Схема наклепыва-
ния поверхности шариками
116

под Наклепывание может быть шлифование, чистовое точение
и др., дающие шероховатость в пределах Ra = 5,0-s-0,63 мкм.
Скорость при центробежно-ударном наклепывании устанавли-
вают в зависимости от материала обрабатываемой заготовки и его
физико-механических свойств. Окружная скорость сепаратора
(диска) составляет 8—40 м/с, заготовки — 0,5—1,5 м/с, натяг
инструмента принимается в пределах 0,01—0,025 мм, подача ин-
струмента — в пределах 0,02—0,2 мм/об. При наклепывании
в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости применяется
смесь керосина и машинного масла.
8.5.	ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ *
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Эти виды обработки занимают важное место в современной про-
мышленности. В машиностроении находят применение электро-
механическая, электрохимическая, ультразвуковая, электрофи-
зикотермическая обработка, обработка дуговой плазменной струей,
термическая и термохимическая. Учитывая значимость и распро-
странение в автотракторной промышленности, рассмотрим более
подробно электроискровую, электроимпульсную, анодно-механи-
ческую, ультразвуковую и светолучевую (лазерную) обработку.
Электроискровая обработка металлов основана на разрушении
их действием импульсного электрического разряда, возникающего
при прохождении электрического тока. Разрушение и удаление
металла происходит в результате концентрированного тепловы-
деления, плавящего и испаряющего металл и сопровождающегося
значительным механическим ударным воздействием в результате
разложения жидкой среды в зоне обработки.
Электроды при обработке разделены межэлектродным проме-
жутком (5—100 мкМ), необходимым для возникновения разряда
(рис. 8.7). Процесс осуществляется в жидкой среде — керосине,
маловязком минеральном масле и др. Жидкая среда должна иметь
нейтральна к материалу
незначительную вязкость и химически
заготовки. Обрабатываемую заготовку
подключают к положительному, а эле-
ктрод-инструмент к отрицательному по-
люсу генератора импульсов. Электрод-
инструмент может иметь различные виды
движений: поступательное, вращатель-
ное и поступательное, вибрационно-по-
ступательное. При искровом разряде
термическое воздействие (при стальном
аноде — до температуры 2450° С) огра-
ничивается микроучастками площадью
0,05—1,0 мм2 с глубиной поражения
0,005—0,3 мм. При этих условиях иск-
лючается общее прогревание заготовки.
Рис. 8.7. Схема электро-
искровой обработки
117

Точность обработки достигает 7—5-го квалитета при съеме
припуска в несколько операций. Предварительная обработка
ведется на грубых электрических режимах (высокая энергия
импульса, малая частота), что обеспечивает высокий съем при-
пуска с низкой точностью обработки и значительной шерохова-
тостью поверхности. Окончательная обработка выполняется на
мягких режимах [малая энергия импульса, высокая их частота
(0,001 с и менее) ], что повышает точность и качество поверхности.
Точность обработки также зависит от условий, в которых она
производится, и от скорости и способа удаления продуктов эрозии
из зоны обработки, так как оторвавшиеся частицы металла могут
попадать в зазор s (рис. 8.7) и вызывать дополнительные им-
пульсы, увеличивающие этот зазор и снижающие точность обра-
ботки по диаметру D. Наиболее эффективным мероприятием
в этом случае является прокачка жидкости с продуктами эрозии
из зоны обработки через полый обрабатывающий электрод.
Шероховатость поверхности определяется мощностью разряда:
чем интенсивнее разряд, тем большая образуется лунка и тем
больше шероховатость поверхности. Достижимая шероховатость
при этом методе Ra = 1,25 4- 0,63 мкм. Большая энергия импульса
(более 0,8 Дж) обеспечивает высокую производительность, но
грубую поверхность (Ra — 80-г-25 мкм), а малая энергия импульса
(0,01 Дж) дает малый съем металла, но обеспечивает шерохова-
тость поверхности до Ra = 0,4 мкм.
На поверхности анода происходят глубокие структурные и
химические превращения. Образующаяся ударная волна распро-
страняется от центра взрыва в толщу металла, деформируя кри-
сталлы. В результате обработки образуется упрочненный поверх-
ностный слой, повышающий износостойкость и коррозионную
устойчивость поверхности.
Электроискровым методом можно обрабатывать все токопро-
водящие материалы любой твердости. Этот процесс позволяет
вести обработку отверстий различных сечений, щелей или про-
резей размером 0,15—0,3 мм, а также производить затачивание
и упрочнение инструментов, шлифование и др.	,
Производительность процесса
уа = kEn,
где Ya — количество материала, выброшенного из анода, г/с
или см^с; Е — энергия единичного импульса, Дж; п — число
импульсов в 1 с; А — коэффициент, зависящий от физико-механи-
ческих свойств электрода и материала заготовки, а также от со-
става среды и длительности импульса.
Электрод-инструменты можно изготовлять из алюминия, гра-
фита, медно-графитовых сплавов МГ-2, МГ-4 и др. Большое рас-
пространение имеют электроды следующего состава (в %): медь 85,
графит 2,5, алюминий 2,5, цемент 10. Такую шихту разводят
118

водой, а затем подпрессовывают и просушивают при темпера-
туре 50—80° С.
Станки для электроискровой обработки используются преиму-
щественно универсальные, чтобы, заменяя электрод-инструмент,
обрабатывать поверхности* различной формы.
Электроимпульсная обработка отличается от электроискровой
большими длительностью и мощностью импульсного разряда и
некоторым отличием его формирования. Увеличение мощности
разряда позволяет повысить производительность процесса, на-
пример, при обработке стальных заготовок, до 20-103 мм3/мин,
в то время как электроискровая на современном оборудовании
дает 600 мм3/мин. Этим методом можно обрабатывать сложные
фасонные поверхности заготовок с точностью 0,03—0,05 мм и
отверстия с точностью 0,01—0,02 мм. Качество обработанной по-
верхности зависит от электрических режимов и условий выпол-
нения операции. При грубом режиме обработки микронеровности
достигают 0,3—1,5 мм, а глубина распространения деформиро-
ванного слоя 0,2—0,4 мм. При мягком чистовом режиме можно
получить шероховатость обрабатываемой поверхности Ra = 5,04-
1,25 мкм.
Метод имеет широкое распространение в автотракторной про-
мышленности при изготовлении и ремонте пресс-форм для литья
под давлением, штампов горячей штамповки и др.
Анодно-механическая обработка металлов осуществляется теп-
ловым и химическим воздействием электрического тока между
электродами, погруженными в жидкую рабочую среду 3 (рис. 8.8).
Заготовка 1 соединяется с положительным полюсом (анод), а ин-
струмент 4 — с отрицательным (катод). На рабочей поверхности
имеются пазы 2, способствующие удалению продуктов эрозии
из зоны обработки. Под воздействием электрического тока и
рабочей среды на поверхности анода образуется пленка, электриче-
ское сопротивление которой значительно выше сопротивления слоя
рабочей жидкости. Эта пленка препятствует непосредственному
контакту инструмента с обрабатываемой заготовкой. При отно-
сительном перемещении инструмента (или заготовки) под опре-
деленным давлением он соприкасается с наиболее высокими вы-
ступами микронеровностей поверхности заготовки, где и происхо-
дит постепенное истирание анодной пленки. Последняя утоняется,
электрическое сопротивление в местах
истирания падает, и весь ток проходит
через эти утоненные участки. При зна-
чительной плотности тока (несколько
десятков ампер на 1 см2) в местах его
прохождения выделяется тепло, оплав-
ляющее микровыступы поверхности за-
готовки. Оплавление происходит мгно-
венно, что исключает возможность
общего нагрева заготовки. После оплав-
Рис. 8.8. Схема анодно-меха-
нической обработки
119

ления на поверхности остаются лунки, которые заполняются
рабочей жидкостью, и там снова образуется анодная пленка.
В это время инструмент сближается с другими выступами микро-
неровностей, которые также оплавляются.
Анодно-механическая обработка характеризуется скоростью
съема металла и шероховатостью обработанной поверхности.
Ее применяют для черновых операций со снятием значительных
-припусков и для доводочных операций. В качестве рабочей жидко-
сти применяется жидкое стекло, разбавленное водой до плот-
ности 1360—1380 кг/м3.
Материал инструмента (катода) влияет на скорость съема ме-
талла и шероховатость поверхности. Инструменты (диски) изго-
товляют из красной меди, чугуна, стали, алюминия. Наиболее
эрозионноустойчивы диски из красной меди: их износ составляет
20—30% от объема снятого сплава ВК8, диски из алюминия
имеют износ при тех же условиях обработки до 110%.
Напряжение генератора обычно составляет 14—28 А. При на-
пряжении ниже 12 В анодная пленка не образуется, тепловое
воздействие тока прекращается, съем металла становится незна-
чительным и продолжается только за счет химического растворе-
ния поверхностного слоя заготовки; шероховатость обработанной
поверхности при этом оказывается незначительной. При напря-
жении, большем 30 В, в зоне обработки одновременно оплавляется
множество гребешков микронеровностей поверхности, которые
заполняют межэлектродный промежуток, что может вызвать
замыкание и прекращение процесса съема металла.
Давление инструмента на обрабатываемую поверхность при-
нимается в пределах 0,05—0,15 МПа (0,5—1,5 кгс/см2), окруж-
ная скорость диска — в пределах 8—18 м/с.
При анодно-механической обработке высокая точность и малая
шероховатость поверхности обеспечиваются применением различ-
ных режимов обработки: предварительного, окончательного и
доводочного. Режимы обработки для сплава ВК8 приведены
в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Показатель	Режим		
	Предва- рительный	Оконча- тельный	Доводоч- ный
Сила тока, А Напряжение, В Скорость съема, мм3/мин Шероховатость поверхности Ra, мкм	40—70 18^24 200—300 25—3,2	20—30 18—24 60—80 8,0—1,25	4—10 15—20 2-5 1,25—0,32
Анодно-механическим методом обрабатывают материалы, ко-
торые затруднительно обрабатывать резанием: твердые сплавы,
жаропрочные и нержавеющие стали, высоколегированные стали
120

и др. Наряду с обработкой поверхностей заготовок метод приме-
няется для отрезки материалов, заточки инструментов и твердо-
сплавных штампов.
Ультразвуковая обработка представляет собой механический
процесс, в котором режущим элементом служат взвешенные
в жидкости абразивные зерна, получающие энергию от источника
колебаний ультразвуковой частоты. Источником может быть один
из излучателей: магнитострикционный, пьезоэлектрический и др.
Большое распространение имеют магнитострикционные вибра-
торы, которые создаются на основе магнитострикции таких мате-
риалов, как никель, нержавеющая сталь, пермаллой, пермендюр.
Магнитострикция заключается в изменении размеров тел, выпол-
ненных из этих материалов, под действием электрического или
магнитного поля.
Магнитострикционный вибратор схематично представлен на
рис. 8.9. Он имеет никелевую трубку, помещенную в катушку и
закрепленную одним концом на корпусе вибратора. Если катушку
подключить к генератору переменного тока соответствующей
ультразвуковой частоты, то с этой же частотой будет изменяться
и размер трубки. При появлении магнитного поля трубка умень-
шает свою длину, при исчезновении этого поля принимает исход-
ное положение. Поскольку один конец трубки закреплен,
другой ее конец будет иметь возвратно-поступательное пере-
мещение (колебание) в осевом направлении с ультразвуковой
частотой.
На нижнем конце трубки закрепляют наконечник, который
является инструментом. Если вибрирующий с ультразвуковой
частотой наконечник опустить в воду, насыщенную взвешенными
абразивными зернами (рис. 8.9, а), то он будет сообщать зернам 5
ускорение, в тысячи раз превышающее ускорение силы тяжести,
и в ультразвуковом поле появится высокое давление. От вибри-
рующего наконечника образуется фонтан пузырьков, который
Рис. 8.9. Схемы безразмерной (а) и размерной (б) ультразвуковой обработки:
1 — силовой агрегат; 2 — магнитострикционный элемент; 3 — рабочий инструмент вибра?
тора; 4 — профилирующий наконечник инструмента; 5 — обрабатываемая заготовка;
121

показывает границы и характеризует интенсивность ультразву-
кового поля.
Ультразвуковая обработка бывает двух видов: свободнона-
правленным абразивом (рис. -8.9, а) и размерная (рис. 8.9, б).
В первом случае источник энергии удален от заготовки и обра-
ботка происходит за счет кинетической энергии абразивных зерен
(частота 40—45 кГц), которые, сталкиваясь с обрабатываемой
поверхностью, снимают с нее стружку царапанием.
Во втором случае источником энергии служит торец инстру-
мента, вибрирующего с ультразвуковой частотой, под который
непрерывно поступает суспензия абразива в воде или масле.
Под воздействием ультразвуковых колебаний (частота 15—30 кГц)
в жидкости возникают кавитационные явления, вследствие чего
абразивные зерна с большой скоростью и силой ударяют в обра-
батываемую поверхность и производят необходимую работу.
Скорость обработки зависит от частоты и амплитуды колебаний
(10—100 мкм), твердости и размера абразивных зерен. Инструмент
имеет форму, соответствующую зеркальному изображению за-
данной по чертежу детали, изготовляется он из стали 40, 45, 50,
40Х, 65Г и др.
Для ультразвуковой обработки используют абразивные зерна
карбида бора, карбида кремния, алмазный порошок и др. Несу-
щей жидкостью может быть вода или масло низкой вязкости.
Обработка свободно направленным абразивным зерном приме-
няется при снятии заусенцев у деталей, притуплении острых
кромок, матовой полировке, очистке и др. Размерная обработка
используется при изготовлении рабочих профилей твердосплав-
ного инструмента, фильер, матриц из твердых сплавов, деталей
из стекла, кварца, титана, фарфора, керамики, алмазов, камней,
сталей высокой твердости. Точность обработки зависит от точ-
ности изготовления и интенсивности изнашивания инструмента,
зернистости и качества абразива. Сквозные отверстия можно
обрабатывать с точностью 0,01—0,02 мм, глухие — менее точно.
Шероховатость обработанной поверхности зависит от величины
абразивных зерен и состава несущей жидкости и достигает =
= 0,634-0,16 мкм. Более твердые материалы обрабатываются
с меньшей шероховатостью.
Производительность при обработке отверстий некруглой формы
в сравнении с обычным методом. обработки выше в 10—20 раз,
а при обработке круглых отверстий — в 2—3 раза.
Светолучевая обработка, называемая обработкой лучом лазера
или лучом оптического квантового генератора, интенсивно вне-
дряется в технологические процессы. Обработка материалов осу-
ществляется концентрированной тепловой энергией, возникающей
в результате сосредоточения специально сформированного свето-
вого пучка на обрабатываемом участке заготовки. Преимуще-
ствами этой обработки являются легкость фокусирования и точ-
ность направления луча; возможность работы в атмосфере любого
122

состава, в вакууме и защитной среде; отсутствие обрабатываю-
щего инструмента; легкость автоматизации; отсутствие механи-
ческих воздействий на обрабатываемую поверхность и структур-
ных и химических изменений материала в зоне обработки. Одно-
временно следует указать на низкий КПД генераторов; недоста-
точность воспроизводства заданного режима; затрудненность по-
лучения импульсов большой длительности (свыше 10 в 1 с) и более
высокой частоты.
В большинстве случаев применение светолучевой обработки
основано на явлениях, возникающих при взаимодействии электро-
магнитной энергии светового луча с обрабатываемой заготовкой.
С помощью этого вида обработки можно прошивать, сверлить,
вырезать по контуру, вести сварку и выполнять ряд других опе-
раций. Установки для прошивки отверстий и изготовления фильер
имеют мощность 0,5—3,0 кВт и обеспечивают диаметр обрабаты-
ваемой зоны в пределах 2—10 мкм; точность установки 2—10 мкм.
Установки для сварки изготовляются мощностью 0,5—5,0 кВт
и обеспечивают минимальное фокусное пятно 0,01—0,05 мм.
Высокая точность и производительность светолучевой обра-
ботки делают ее перспективной для использования в машино-
строительной технологии.
Глава 9
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
РЕЗАНИЕМ
9.1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В машиностроении используют три способа установки обрабаты-
ваемой заготовки на станке: индивидуальной выверкой по по-
верхности, выверкой по рискам разметки, установка в приспо-
соблении.
Приспособлением называют орудие производства для установки
предмета труда (обрабатываемой заготовки) при выполнении тех-
нологической операции или ее обеспечении.
Применение приспособлений обеспечивает: а) устранение раз-
метки заготовок перед обработкой резанием и их выверки на
станке; б) повышение производительности труда за счет сокра-
щения вспомогательного времени, связанного с установкой заго-
товки и выверкой ее положения на станке, а также за счет уве-
личения числа одновременно обрабатываемых заготовок либо
одновременно работающих режущих инструментов, или повыше-
ния режимов резания; в) повышение точности обработки в ре-
зультате автоматического придания необходимого положения об-
рабатываемой заготовке и правильного расположения режущего
инструмента; г) частичную или полную автоматизацию станка
123

и, следовательно, организацию многостаночного обслуживания;
д) снижение затрат на контроль; е) облегчение труда рабочих-
станочников и возможность использования рабочих более низкой
квалификации.
Приспособления, применяемые в процессе изготовления дета-
лей, можно разделить на три основные группы: универсальные,
специальные и вспомогательные.'
Универсальные приспособления используют для установки и
закрепления разных по форме и габаритным размерам заготовок,
обрабатываемых на различных металлорежущих станках. К этой
группе приспособлений относятся станочные тиски, поворотные
столы, делительные устройства, люнеты, различные патроны,
планшайбы и т. д. Их изготовляют централизованно и постав-
ляют в готовом виде.
Специальные приспособления применяют для выполнения опре-
деленных технологических операций обработки резанием загото-
вок деталей одного типоразмера. Эти приспособления предназна-
чены для одноцелевого применения, когда технологические опе-
рации закреплены постоянно на рабочих местах.'
Освоение и выпуск новых машин требуют проектирования и
изготовления новых специальных приспособлений. В автомати-
ческих линиях находят применение приспособления-спутники.
Использование спутников несколько снижает точность обработки
из-за появления дополнительных погрешностей установки, однако
обработка резанием заготовки на каждой рабочей позиции в спут-
нике вместо стационарных приспособлений предопределяется кон-
структивными особенностями детали, например невозможностью
перемещения обрабатываемой заготовки транспортером и обеспе-
чения надежности установки и закрепления ее на рабочих пози- .
циях линии в стационарных приспособлениях. К недостатку при-
менения спутников в автоматических линиях следует отнести
также невозможность расчленения линии на участки с располо-
женными между ними накопителями.
Вспомогательные приспособления служат для установки режу-
щего инструмента на технологическом оборудовании (станке).
Выбор приспособления зависит от вида и масштаба производ-
ства, формы заготовок, точности их размеров и технических усло-
вий на изготовление деталей. В единичном и мелкосерийном произ-
водстве характерно применение универсальных приспособлений,
расширяющих технологические возможности металлорежущего
оборудования. В массовом и крупносерийном производстве ис-
пользуют специальные приспособления. Они обеспечивают ста-
бильно заданную точность обработки, способствуют быстрой и
надежной установке заготовки на обработку и строгой регламен-
тации длительности отдельных приемов, связанных с выполне-
нием технологических операций.
Приспособления, предназначенные для установки и закрепле-
ния обрабатываемой заготовки, относятся к технологическим.
124

9.2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Основными элементами и устройствами технологических приспо-
соблений являются опоры (установочные элементы), зажимные
устройства, силовые приводы, корпусы, вспомогательные детали
и делительные устройства, элементы для направления режущего
инструмента.
При конструировании технологических приспособлений необ-
ходимо учитывать ряд факторов, предопределяющих эффектив-
ность применения приспособлений, правильность положения и
закрепления обрабатываемой заготовки. К таким факторам отно-
сятся удобство и безопасность в работе, достаточная жесткость,
обеспечивающая заданную точность обработки резанием, высокая
производительность, простота изготовления, доступность для ре-
монта и смены изношенных деталей приспособления.
Опоры (установочные элементы) служат для придания пра-
вильного положения обрабатываемой заготовке в приспособлении.
Это достигается контактом базовых поверхностей заготовки с опо-
рами приспособления и последующим ее закреплением зажимным
устройством. При этом выполняются условия неотрывности базо-
вых поверхностей заготовки от опор приспособления, исключаю-
щие смещение заготовки относительно трех координатных осей
(сдвиг и вращение), т. е. лишение ее всех степеней свободы.
Количество и расположение опор должны быть согласованы
со схемой базирования, принятой в технологическом процессе
(операции). Если установка заготовок производится по не обра-
ботанным резанием поверхностям шероховатостью до Rz — 80 мкм,
то используют опоры с ограниченной контактной поверхностью,
что снижает погрешность установки. При установке заготовок
по обработанным резанием поверхностям, не подлежащим повтор-
ной обработке, следует использовать опоры с большей контактной
поверхностью. Во всех случаях опоры должны иметь высокую
жесткость.
Изготовляют опоры из стали Ст8 или 20 твердостью
HRC 55—60; шероховатость несущей поверхности Ra = 0,63 мкм.
В отдельных случаях поверхности опор, контактируемые
с обрабатываемой заготовкой, хромируют или наплавляют твер-
дым сплавом.
Основными установочными элементами являются постоянные
опоры, жестко связанные с корпусом приспособления. Их выпол-
няют (рис. 9.1) в виде опорных штырей (ГОСТ 12213—66) и опор-
ных пластин (ГОСТ 4743—68).
Опорные штыри со сферической (рис. 9.1, а) и насеченной
(рис. 9.1, б) головками применяют для установки заготовок в при-
способлении необработанными поверхностями. Это делает кон-
такт опоры с установочной поверхностью заготовки близким к то-;
чечному и придает большую устойчивость установке. Установка
125

Рис. 9.1. Постоянные опоры:
а—г — опорные штыри; д—е — опорные пластины
заготовки в приспособлении обработанными резанием поверхно-
стями . должна осуществляться на опорные штыри с плоской
(рис. 9.1, в) головкой. Использовать опорные штыри со сфериче-
ской головкой в этом случае не рекомендуется, так как точечный
контакт опоры с поверхностью заготовки приводит к быстрому
износу головки опорного штыря, что снижает точность обработки
резанием и оставляет вмятины на установочной поверхности.
Можно устанавливать опорные штыри в стальные закаленные
втулки, запрессованные в корпус приспособления (рис. 9.1, г).
Корпуса с переходными втулками позволяют быстро заменять
износившиеся опорные штыри без обработки отверстия корпуса
под новый опорный штырь. На штыри устанавливают заготовки
небольших и средних размеров.
Опорные пластины применяют двух видов: плоские и с наклон-
ными пазами (рис. 9.1,5, е). На пластины устанавливают заго-
товки относительно тяжелых и больших размеров с обработан-
ными резанием установочными поверхностями или при обработке
со значительными усилиями резания. Крепят пластины к корпусу
приспособления винтами с утопленной головкой.
Таким образом, выбор типа основных (постоянных) опор пред-
определяется габаритными размерами и видом установочных по-
верхностей обрабатываемых заготовок.
При установке заготовок в приспособлении по необработан-
ным поверхностям применяют в качестве основных также регули-
руемые винтовые опоры (ГОСТ 4084—68 и ГОСТ 4086—68), пока-
занные схематично на рис. 9.2. Большая жесткость и устойчи-
вость обрабатываемой заготовки в приспособлении достигается
применением вместе с основными опорами вспомогательных опор —
самоустанавливающихся и подводимых. На рис. 9.3, а показана
126

Рис. 9.2. Регулируемые винтовые
опоры
самоустанавливающаяся опора.
Установочная поверхность обра-
батываемой заготовки 1 контакти-
рует с опорой 2 плунжера 3 под
воздействием пружины 4. Плунжер
закрепляется в установочном поло-
жении промежуточным сухарем 5
при помощи винта 6. Скос на плун-
жере, равный 10°, ограничивает
его перемещение вверх, так как
система самотормозится. Стержень
7 предназначен для изменения расстояния от рукоятки до оси
плунжера.
На рис. 9.3, б показана подводимая клиновая опора, приме-
няемая для установки тяжелых заготовок деталей. Принцип ее
работы состоит в следующем. Перемещение опоры 2 вверх до ка-
сания ее с установочной поверхностью обрабатываемой заготовки 1
осуществляется через горизонтальный клин 9 нажатием от руки
рукоятки 8. Клин перемещается влево и поднимает плунжер 3
вверх с регулируемой по высоте опорой 2; затем, вращая ру-
коятку 8, плунжер закрепляют винтом 6. При перемещении
винта влево он конусным концом раздвигает шпонки 11 и фикси-
рует клин 9 в корпусе 10.
При обработке заготовок корпусных деталей малых и средних
размеров часто устанавливают их в приспособлении плоскостью
и двумя цилиндрическими отверстиями (с параллельными осями,
перпендикулярными этой плоскости) на два установочных пальца
приспособления. Если устанавливают заготовки тяжелых дета-
лей, то пальцы изготовляют выдвижными. Их вводят в базовые
отверстия обрабатываемой заготовки после установки ее на пло-
скость в приспособлении. Один из пальцев выполняется цилин-
дрической, а другой ромбической формы. Применение ромбиче-
ского пальца снижает влияние допуска межосевого расстояния
Рис. 9.3. Вспомогательные опоры:
а — самоустанавливающаяся; б — подводимая
127

Рис. 9.4. Схема к определению зазора
между базовым отверстием заготовки и
срезанным пальцем
отверстий заготовки на точность
ее установки в приспособлении.
Такая схема установки заго-
товки обеспечивает свободный
подход режущего инструмента
к обрабатываемой поверхности.
Сила зажима направлена пер-
пендикулярно к установочной
поверхности заготовки, что кон-
структивно упрощает зажимное
устройство приспособления.
При этом размеры установочной
поверхности заготовки должны превышать высоту последней или
быть сопоставимы с ней, что необходимо для обеспечения устойчи-
вости заготовки. Установочную поверхность обрабатывают по Rz =
= 40-г-2,5 мкм, а отверстия развертывают по 7—8-му квалитету
точности.
На рис. 9.4 дана схема к определению зазора между базовым
готверстием заготовки и пальцем ромбической формы (срезанным).
Необходимое положение заготовки в приспособлении опреде-
ляется цилиндрическим пальцем; ромбический палец ориентирует
заготовку в осевом направлении и предопределяет поворот ее во-
круг оси цилиндрического пальца. Расстояние I между осями
базовых отверстий регламентируется допуском 6. При установке
заготовок на цилиндрический и ромбический пальцы отверстия
их, в которых находится ромбический палец, будут смещаться и
занимать различные положения.
Наименьший радиальный зазор 6С. нм между срезанным паль-
цем и базовым отверстием заготовки определяется по формуле
Sc. нм = (По - d)/2,
где Do — наименьший диаметр базового отверстия обрабатывае-
мой заготовки; d — диаметр цилиндрической части срезанного
пальца.
Наибольший зазор 6С. нб между базовым отверстием обрабаты-
ваемой заготовки и срезанным пальцем определяется из треуголь-
ников OCD и OBD:
=	О^ = ^- + С(6с.пм +
, 6с. нм	.
'4	4 а1 4 ’
«в
с2
Я2 I	JO	I °C. НМ
~4 \- at dbC' нм -|	.
128

Величины а2/4 и 62 нм/4 малы, и их можно отбросить. Тогда
наибольший зазор а между базовым отверстием заготовки и сре-
занным пальцем (ромбическим)
4Z 6С.
где t — хорда цилиндрического участка срезанного пальца.
В практических расчетах величину t принимают: при d — 4-5-6 мм
t = d — 1, при d — 30-5-50 мм t = d — 12. С увеличением за-
зора а хорда t уменьшается, но при небольшой хорде происходит
быстрый износ пальцев и снижение точности установки обраба-
тываемых заготовок в приспособлении.
Возможность установки всех обрабатываемых заготовок на
установочные цилиндрический и срезанный пальцы определяется
уравнением вида
б0 + 6П с а -|- 6ц, нм с 6С. нм -|- 6ц, км,
где 60 — допуск на размер I между осями базовых отверстий
заготовок; 6„ — допуск на размер между осями установочных
пальцев; 6Ц. нм — наименьший зазор между базовым отверстием
заготовки и цилиндрическим пальцем.
Допуск на размер между осями базовых отверстий обрабаты-
ваемых заготовок должен быть больше, чем сумма зазоров между
отверстиями и обоими установочными пальцами. Хорда цилин-
дрического участка срезанного пальца
t 6С. нм d/(6o 4- 6П — 6ц, нм).
Возможный перекос (угол поворота) заготовки, установленной
базовыми отверстиями на цилиндрический и срезанный пальцы,
определяется из схемы на рис. 9.5:
О|О = ОО' = 6ц.кб/2; OiOJ = 6С. нб/2;
0'10 = (6ц. нб 6С. яб)/2.
Из треугольника 0'00(
tga==(6n.H6 + 6c.H6)/2/,
где а — угол поворота заготовки; 6Ц. нб— наибольший радиаль-
ный зазор между цилиндрическим пальцем и базовым отверстием
заготовки; 6С. нб — наибольший радиальный зазор между срезан-
ным пальцем и вторым базовым отверстием заготовки.
Из формулы следует, что с увеличением расстояния между ба-
зовыми отверстиями заготовки угол ее перекоса при установке
на установочные пальцы уменьшается; По этой причине при пря-
моугольной установочной поверхности заготовки базовые отвер-
стия располагают на концах ее диагонали (картер коробки пере-
дач, блок цилиндров и др.).
Установку заготовок по наружным цилиндрическим поверхно-
стям производят в призмах. Обработанные резанием поверхности
5 Гурин ф. в. и др.	129

Рис. 9.6. Призмы:
а — широкая; б — узкая
Рис. 9.5. Схема к определению угла поворота заготовки от ее среднего положения
устанавливают на широкие призмы (рис. 9.6, а), а черновые по-
верхности — на узкие призмы (рис. 9.6, б). Применение узких
призм уменьшает влияние погрешностей формы базовых поверх-
ностей, повышая этим устойчивость и точность установки загото-
вок. Рабочие (боковые) поверхности призм располагают обычно
под углом 90°. В некоторых случаях предусматривают самоуста-
навливающиеся и подводимые призмы как дополнительные опоры.
Призмы крепят к корпусу приспособления винтами и фиксируют
контрольными штифтами. Материалом для призм служит сталь 20,
цементируемая на глубину 0,8—1,2 мм. Твердость боковых по-
верхностей HRC 50—55. Призмы больших размеров изготовляют
из серого чугуна с привернутыми закаленными щеками (боко-
выми пластинами).
Тонкостенные заготовки (колец, втулок и т. д.) устанавливают
в самоцентрирующих патронах с двумя или тремя кулачками.
При установке заготовок по отверстиям применяют оправки и
пальцы. Дополнительной базой является торец заготовки, опреде-
ляющий ее положение по длине. Угловая ориентация заготовки
производится обычно по шпоночным канавкам, радиальным от-
верстиям и пр.
Оправки изготовляют жесткими и разжимными. Жесткие
оправки бывают коническими и цилиндрическими. Коническая
оправка не обеспечивает точного ориентирования заготовки по
длине, цилиндрическая оправка имеет буртик для ориентации
заготовки по длине. Разжимные оправки изготовляют с разжим-
ной гильзой, с внутренним конусом, с гидропластмассой. Послед-
ние обеспечивают точность центрирования до 5 мкм. Обработан-
ные резанием базовые отверстия заготовок должны соответство-
вать Н7—Н8.
Зажимные устройства приспособлений служат для зажима
заготовок и разжима после их обработки. Эти устройства обеспе-
чивают при зажиме заданное положение заготовки, приданное
ей при установке в приспособлении, и не допускают ее сдвиг,
поворот или вибрации при резании; они работают в основном
130

от механизированных приводов. Часто для правильной установки
и центрирования заготовки используют устройства, которые на-
зывают установочно-зажимными (цанговые зажимы, самоцентри-
рующие патроны и др.).
Зажимные устройства бывают простые и сложные. Простые
устройства,' называемые зажимами, состоят из одного элементар-
ного механизма. К ним относят винтовые, клиновые, эксцентри-
ковые и другие зажимы (цанги, разжимные оправки, мембранные
патроны). Следует отметить зажимные устройства для много-
местных приспособлений. Простейшим устройством является
оправка, на которую устанавливается пакет заготовок, закреп-
ляемый по торцовым плоскостям затяжкой гаек. Такие оправки
применяют при обработке резанием зубчатых колес — дисков,
поршневых колец. Передача зажимных сил в этом случае осуще-
ствляется последовательно.
Сложные зажимные устройства состоят из нескольких простых
устройств, соединенных вместе. К ним можно отнести зажимные
устройства для станков непрерывного действия и автоматические.
Первые применяют на вертикально-фрезерных, вертикально-шли-
фовальных и других многошпиндельных станках, когда установку
и снятие обработанной детали производят при вращении бара-
бана или стола. Тип зажимного устройства определяется соотно-
шением вспомогательного времени к основному. Если вспомога-
тельное время перекрывается основным, то можно применять
устройства различного типа.
Автоматические зажимные устройства устраняют ручной труд
при закреплении заготовок в приспособлении. Они приводятся
в действие механизмами подачи станка или силами резания. Напри-
мер, на мнбгошпиндельных сверлильных станках — пружинные
зажимы, на гидрокопировальных токарных полуавтоматах — по-
водковый патрон с двумя эксцентриковыми кулачками. Автомати-
зация зажимных устройств с силовыми узлами пневматического,
гидравлического, электрического и другого действия исключает
участие рабочего в обслуживании пусковых и выключающих
механизмов. Эти функции выполняют автоматические краны, зо-
лотники, путевые и конечные выключатели, связанные с меха-
низмами подачи станка, а в автоматах и полуавтоматах — рас-
пределительные механизмы. В автоматических приспособлениях,
помимо закрепления заготовки на обработку и открепления ее,
автоматизируются также установка и снятие заготовки после
обработки.
К зажимным устройствам предъявляется ряд требований: на-
дежность в работе, простота конструкции и удобство в обслужива-
нии, минимальная затрата сил и времени при закреплении и от-
креплении заготовок, равномерность закрепления заготовки без
смещения и порчи ее поверхностей. Силы резания в основном
должны восприниматься опорными элементами приспособления,
которые должны быть более жесткими, чем зажимные устройства.
5*	131

Поэтому точки приложения сил зажима должны быть располо-
жены так, чтобы исключить возможность появления опрокиды-
вающих сил и изгибающих моментов, обеспечивать наибольшую
жесткость и устойчивость крепления при минимальной деформа-
ции заготовки; от постоянства сил зажима зависит точность обра-
ботки.
Расчет сил зажима. Силы зажима определяют при
проектировании новых специальных приспособлений или при
использовании универсальных приспособлений с зажимными
устройствами, действующими с определенной силой. При проекти-
ровании специальных приспособлений расчет состоит в опреде-
лении величины сил, их направления и места приложения к обра-
батываемой заготовке. Величину и направление сил зажима опре-
деляют по усилиям резания и их моментам, действующим на
обрабатываемую заготовку при принятой схеме ее установки и
закрепления; расположение точек приложения сил зажима выби-
рают таким образом, чтобы не возникало опрокидывающих сил
и изгибающих моментов. При закреплении нежестких заготовок
точки приложения сил зажима располагают под опорами или
близко к ним; при закреплении жестких заготовок эти" точки
располагают между опорами.
При обработке резанием на заготовку действуют силы резания,
определяющие силы зажима и реакции опор. Задача решается
из условий равновесия заготовки под действием приложенных
к ней сил и моментов. Силы зажима должны быть достаточными,
чтобы исключить возможность смещения заготовки в приспособ-
лении. При использовании универсальных приспособлений расчет
сил зажима носит поверочный характер.
При расчете сил зажима учитывают упругие деформации.
В самотормозящихся зажимных устройствах (винтовых, клино-
вых, эксцейтриковых) независимо от вида привода (ручной, пнев-
матический, гидравлический) упругие деформации прямо про-
порциональны приложенным зажимным усилиям. В других за-
жимных устройствах, к которым относятся пневматические, ги-
дравлические и пневмогидравлические механизмы, осуществляется
прямое действие: при приложении нарастающей силы к зажи-
мающему элементу этих устройств, например к штоку пнев-
моцилиндра, шток перемещается только тогда, когда при-
ложенная сила превысит давление сжатого воздуха или масла
в гидроцилиндре на поршень, т. е. противодействующую
силу.
На рис. 9.7 изображены некоторые схемы для расчета сил
зажима при различном действии сил резания и их моментов на
обрабатываемую заготовку. В примере на рис. 9.7, а сила за-
жима Q и сила резания Pz действуют на опору 2 приспособления
в одном направлении, что требует минимальной силы зажима.
Такая схема характерна при цековании и фрезеровании бобышек
и т. д. На рис. 9.7, б показана схема, когда силы Q и Рг действуют
132

Рис. 9.7. Схемы действия сил зажима и резания при различной установке заго-
товки
на заготовку 1 в противоположных направлениях. Требуемая
сила зажима в этом случае
Q = kPz,
где k—коэффициент запаса; при чистовой обработке k= 1,4,
при черновой обработке k = 2,6.
На рис. 9.7, в показан пример, когда силы Q и Рг действуют
на обрабатываемую заготовку 1 во взаимно перпендикулярных
направлениях. Силе резания Рг противодействуют сила тре-
ния /\Q между верхней плоскостью заготовки и зажимными эле-
ментами и сила трения /2Q между нижней базовой плоскостью
заготовки и опорными штырями приспособления:
/1Q “И f%Q ~ kPzt
откуда Q = kPzl(f1 + f2);
здесь /1 и /2 — коэффициенты трения между заготовкой и зажим-
ными элементами и опорными штырями. Если принять = /2 =
= 0,1, сила зажима будет Q = 5APZ.
Эта схема имеет место, например, при фрезеровании замкну-
тых контуров, при маятниковом фрезеровании, когда подача ре-
жущего инструмента изменяется по направлению. Схему можно
применить при установке заготовки на. два пальца и перпенди-
кулярную им плоскость.
При установке заготовки цилиндрической поверхностью
в призме с углом а необходимо усилие закрепления Q (рис. 9.7, г).
Повороту заготовки вокруг своей оси противодействуют силы
трения на поверхностях контакта заготовки с установочными и
133

зажимными элементами приспособления. Пренебрегая трением
на торце заготовки, можно записать
kM^f&R + f&R^/sinty,
~ kM . а
откуда Q = -WT^sin1-.
Рассмотрим две схемы обработки резанием тел вращения.
На рис. 9.7, д заготовка, закрепленная в трехкулачковом па-
троне, подвергается действию составляющих Рг и Рх силы реза-
ния. Сила Рг создает момент резания Л4Р = PZR, стремящийся
повернуть обрабатываемую заготовку вокруг ее оси; сила Рх —
сместить обрабатываемую заготовку вдоль ее оси. Суммарная сила
зажима заготовки тремя кулачками патрона
Qs = hMKfR),
где R — радиус заготовки; f — коэффициент трения между по-
верхностями заготовки и кулачков патрона.
Сила зажима одним кулачком
QK ~ Qs/2,
где z — число кулачков патрона. '
Отсутствие осевого сдвига заготовки проверяется по формуле
Qs > kPjf.
Другая схема (рис. 9,7, е) предусматривает обработку заго-
товки, установленной на центрирующий жесткий палец приспо-
собления с прижимом торцовой плоскостью к трем опорным шты-
рям несколькими прихватами. При обработке резанием на заго-
товку действуют сдвигающий момент Л1кр и осевая сила Рх. Удер-
живается заготовка от смещения силами трения между поверхно-
стями заготовки и поверхностями установочных и зажимных эле-
ментов приспособления. Сила зажима
л  £Л4кр — fzPZR
hRi + NR ‘
При закреплении в цанговой оправке заготовка находится
в основном под действием силы резания Рг, создающей момент
резания 7ИР, которому противодействует момент трения Мтр ме-
жду установочной поверхностью цанги и обрабатываемой заго-
товкой. Суммарная сила зажима заготовки от всех лепестков
цанги
<22 = жр/(^) = ^гад/?), 
где R — радиус заготовки; Рл— радиус обработанной части
заготовки.
Момент от силы трения Л1тр = QsfR-
Расчетная сила зажима заготовки должна равняться фактиче-
ской силе зажима, развиваемой зажимным механизмом, или быть
134

9
Рис. 9.8. Винтовые зажимы:
а — с качающимся башмаком; б — винтовой прихват; в — откидной прихват
меньше ее. Фактическая сила зажима (?ф зависит от величины
исходной силы Q„ привода и передаточного отношения i = (2ф/(?и:
Фф =
Исходная сила Q„ развивается рабочим или механизирован-
ным приводом.
Винтовые зажимы широко используют в приспо-
соблениях с ручным закреплением заготовок, в приспособлениях
механизированного типа и в приспособлениях-спутниках на авто-
матических линиях. Применяют различные конструкции винто-
вых зажимов (рис. 9.8). Для устранения смятия и смещения заго-
товки на торце зажимного винта предусмотрен качающийся баш-
мак 1 (рис. 9.8, а). Сила, с которой зажимается заготовка, зависит
от длины плеча I рукоятки и приложенной к ней силы, формы
торца зажимного винта и вида резьбы. Кроме указанного, торец
винтового зажима может быть сферическим и плоским.
Если зажимной винт имеет сферический торец, то сила, при-
ложенная на конце рукоятки 2,
3Р = <Жр*ё(а + ф)Д>
135

где Л*ср — средний радиус резьбы; I — плечо рукоятки (ключа,
маховика); а — угол подъема резьбы;. <р — угол трения в резь-
бовой паре.
Сила зажима
Q3 = Qp^cptg(a + g>)).
Момент силы Qp, приложенной на рукоятке зажимного винта
со сферической головкой,
. Alp = QPZ = Q3Rcp tg (a + <p).
В случае плоского торца зажимного винта сила, приложенная
на конце рукоятки 2,
Сила зажима
Г) _ ________Ор/_______
Чз Rep tg (a + Ф) + 0,67/т'
Момент силы Qp, приложенной на рукоятке зажимного винта
с плоским торцом,
Мр = Qp/ = Q3 [Rcp tg (a + ф) + 0,67/г].
Сила, приложенная на рукоятке винтового зажима с башма-
ком на сферическом торце,
Qp = Q3 [#ср tg (а 4-ф) + Я etg-|-]//.
Сила зажима
л_________________________
Чэ —	о •
Rcptg (a 4- Ф) + fR etg -t-
Момент силы Qp, приложенной на рукоятке зажимного винта
с башмаком,
Мр = Qp/ = Q3 [Z?cptg (a 4- Ф) 4- fR etg 4] .
На рис. 9.8, б дан один из нормализованных винтовых при-
хватов и схема действия сил при зажиме обрабатываемой заго-
товки 9 этим прихватом. При зажиме заготовки винт 5 поворачи-
вают вправо; правый конец прихвата 6 поднимается, а левый 3
опускается и зажимает заготовку, установленную на опоры 8
приспособления. При установке заготовки пружина 7 поднимает
прихват, удерживаемый головкой 4.
Из равенства моментов сил относительно неподвижных опор
исходная сила Qp, развиваемая винтовым прихватом,
Qp ~ QslzKli*])’
тогда сила зажима
Q3 QpG^i^2>
136

где т] — КПД, учитывающий потери на трение между прижимным
рычагом и его опорой (обычно принимают т] = 0,95).
При = /2 и т) = 1 сила Qp = Q3,
На рис. 9.8, в изображен откидной прихват и схема действия
сил при зажиме им обрабатываемой заготовки. Зажим заготовки 9
производится навинчиванием гайки звездочки 13 на откидной
болт 14, вследствие чего зажим 11 и сухарь 12 закрепляют заго-
товку в приспособлении. Раскрепление заготовки осуществляют
свинчиванием с болта 14 звездочки 13, которая перестает давить
на зажим с сухарем, и заготовка освобождается. После этого
болт 14 поворачивают на оси 15 по часовой стрелке вниз, а за-
жим 11 поднимают, поворачивая его на оси 10', обработанную
заготовку снимают и устанавливают следующую.
Исходная сила Qp, развиваемая данным винтовым прихватом,
Qp = Q3l/(Lt\),
где Q3 — заданная сила зажима; L — расстояние от точки опоры
до точки приложения силы.
Сила зажима
Q3 = Qp/At|/Z.
Рис. 9.9. Схема действия сил
в клиновом зажиме
Приняв L — 21 и т) — 0,95, получим Qp = 0,5Q3 или 2QP = Q3.
Сравнивая рассмотренные конструкции винтовых прихватов,
можно сделать вывод о том, что прихват, изображенный на
рис. 9.8, б, использует для зажима заготовки всю приложенную
силу Qp, а прихват, показанный на рис. 9.8, в, зажимает заготовку
с силой Q3, в 2 раза большей, чем приложенная сила Qp.
Клиновые зажимы часто используют в качестве про-
межуточного звена в сложных зажимных механизмах. Их отли-
чает простота, компактность и легкость размещения в приспособ-
лении. Клиновый зажим (рис. 9.9) должен обладать самоторможе-
нием, что обеспечивает надежность
закрепления обрабатываемой заго-
товки. Благодаря односкосному кли-
ну увеличивается исходная сила QH
механизированного привода приспо-
собления. Шток привода, перемеща-
ясь, нажимает на клин и создает на
наклонной плоскости его вертикаль-
ную силу зажима Q3. Этой силе
противодействует нормальная сила
реакции Ры на наклонную пло-
скость клина и силы трения Т
на наклонную плоскость и 7\ на
горизонтальную (нижнюю) плоскость
клина, направленные в противопо-
ложную сторону действия исходной
<?илы QH.
147

При закреплении заготовки в приспособлении клин находится
в равновесии. Соотношение между исходной силой QH и силой
зажима без учета трения в направляющих подвижного звена,
перемещаемого наклонной плоскостью клина, находим из сле-
дующих соображений. Равнодействующую 7?и сил PN и Т раз-
ложим на составляющие силы Q3 и Ро; приняв условие равнове-
сия клина с трением на его наклонной и горизонтальной нижней
плоскостях, находим, что вертикальные силы зажима Q3 на них
взаимно уравновешиваются, а исходная сила Зи на штоке меха-
низированного привода уравновешивается силами Ро и 7\.
Тогда Зи = Л> + Л-
Из треугольников сил АБВ и ГДЕ
Ро = Q3 tg (а + <р); Л = Q3 tg фр
Подставив полученные зависимости в уравнение QH, получим
Зи = Зз [tg (а + ф) + tg ф!];
тогда сила зажима
— tg (а + ф) + tg <Pi ‘
Если принять, что трение имеет место только на* наклонной
плоскости клина, т. е. tg фх = 0, то
Зз = Зи/tg (а + ф),
где а — угол наклона поверхности клина; ф, tg ф — угол и коэф-
фициент трения скольжения на наклонной плоскости клина;
Ф1> tg <Pi — угол и коэффициент трения скольжения на горизон-
тальной нижней плоскости клина.
Отношение силы зажима Q3 к исходной силе Зи на штоке меха-
низированного привода называют- передаточным отношением сил
£ __ Q a   _____1_______
с — Qh — tg (а + ф) + tg фх'
Отношение перемещения sx по вертикали точки приложения
силы Зз к перемещению s по горизонтали точки приложения
силы Qa называют передаточным отношением перемещений сил
Зз И Зи
in = sx/s = tga.
Самоторможение клина при трении на двух поверхностях опре-
деляется неравенством а с ф + фх; приняв для упрощения ф =
= ф1 = ф', получим неравенство a с 2ф'.
Для сопряженных стальных поверхностёй — клина и заго-
товки — коэффициент трения f = tg ф' = 0,1, что соответствует
углу трения ф' = 5° 43'. Следовательно, самоторможение клина
при трении на двух его поверхностях будет при угле наклона
поверхности клина ас 11°.
138

Эк сцентриковые зажимы относятся к быстро-
действующим. Эксцентрики могут иметь рабочий профиль в виде
окружности, логарифмической или архимедовой спирали. Наибо-
лее простыми являются круглые эксцентрики в виде валиков или
дисков. При закреплении заготовки в приспособлении круглый
эксцентрик поворачивают на определенный угол вокруг оси, сме-
щенной на величину эксцентриситета, который должен быть
самотормозящим. Для этого угол подъема а эксцентрика в опре-
деленном его положении не должен превышать угол трения
ср (ср > а). Самоторможение эксцентриковых зажимов обеспечи-
вается отношением диаметра эксцентрика к его эксцентриситету,
которое равно 14—16.
Основные размеры эксцентриковых зажимов следует выбирать
по ГОСТ 9061—68. Круглые эксцентрики имеют диаметр D =
= 324-70 мм, а эксцентриситет I = 1,74-3,5 мм. Круглые эксцен-
трики изготовляют из стали 20Х, цементируют на глубину
0 8—1,2 мм и закаливают до твердости HRC 55—60.
Силовые приводы для зажима заготовок в приспособлении.
В технологических приспособлениях ручные зажимы все чаще
заменяют механизированными (силовыми), которые повышают
производительность труда, сокращая время установки и снятия
обработанной заготовки и облегчают условия труда. Кроме того,
применение механизированных силовых приводов устраняет не-
стабильность зажима заготовок.
Пневматические приводы нашли широкое при-
менение в виде пневмоцилиндров или пневмокамер. Пневмоцилин-
дры имеют диаметры от 50 до 300 мм и бывают одно- и двусторон-
него действия. При одностороннем действии возврат поршня
в исходное положение производится пружиной. Используют
такие цилиндры в тех случаях, когда открепление обработанной
заготовки не требует больших усилий. При этом экономия сжа-
того воздуха составляет до 30%. В пневмоцилиндрах двусторон-
него действия обратный ход поршня осуществляется, как и рабо-
чий ход, сжатым воздухом.
Пневмоцилиндры выполняют неподвижными, вращающимися
и качающимися. Неподвижные или стационарные цилиндры уста-
навливают на столах станков — фрезерных, сверлильных и др.;
вращающиеся цилиндры — на токарных и револьверных станках.
На рис. 9.10 показан поршневой пневматический привод с вра-
щающимся цилиндром двустороннего действия. В крышке 1 кор-
пуса 2 пневмоцилиндра установлена жестко вращающаяся ось 11.
на которой имеется невращающийся приемник 10сжатого воздуха.
В воздухоприемник ввернуты штуцеры 8 и 7. Поршень 4 закреп-
лен на штоке 5 и имеет уплотнители 3 из маслостойкой резины.
В корпусе предусмотрены резиновые уплотнитель 6 и прокладки
между корпусом и крышкой, препятствующие утечке воздуха
из цилиндра в атмосферу. Утечке воздуха из приемника 10 пре-
пятствуют уплотнение 9 и воротник. Зажим детали происходит
139

Рис. 9.10. Поршневой пневматический привод двустороннего действия
при поступлении сжатого воздуха в правую полость цилиндра.
При откреплении заготовки воздух подается к штуцеру 8 и через
нижнее отверстие в оси 11 поступает в левую полость цилиндра.
Сила на штоке пневмоцилиндра двустороннего действия
л «О2
Q = P —
где р—давление воздуха на поршень; D—диаметр поршня;
г] — КПД, учитывающий потери в цилиндре.
При поступлении воздуха в полость со стороны штока диаме-
тром d расчетная формула имеет вид
Сила на штоке пневмоцилиндра одностороннего действия (тол-
кающего типа) уменьшается в конце рабочего хода на силу сжа-
тия пружины
Величина КПД зависит от диаметра D. Например, при D =
— 150-^-200 мм т] = 0,90-ь0,95; при меньших D КПД снижается
за счет роста относительной величины потерь на трение манжет
о стенки цилиндра. Для увеличения силы на штоке применяют
пневмоцилиндры с двумя-тремя поршнями, закрепленными на
одном штоке.
Диафрагменный силовой привод изготовляют в виде пневмо-
камеры одностороннего действия. Она состоит из двух стальных
140

штампованных или литых чугунных чашек (тарелок) с сжатой
между ними диафрагмой из многослойной ткани (бельтинга),
пропитанной и покрытой маслостойкой резиной. По сравнению
с пневмоцилиндрами камеры проще конструктивно и дешевле
в изготовлении, исключают утечку сжатого воздуха и выдержи-
вают очень большое число включений. Так, манжеты пневмоци-
линдров выдерживают не более 50 тыс. включений, пневмока-
меры — до 500 тыс. включений. Недостатком пневмокамер с пло-
ской диафрагмой является небольшой ход штока и нестабильность
усилия на штоке при его перемещении.
Основные размеры пневмокамер нормализованы. На рис. 9.11
показан нормализованный диафрагменный привод одностороннего
действия. Резинотканевая диафрагма 1, закрепленная между
двумя крышками 2, жестко связана со ’стальным опорным ди-
ском 3, установленным на штоке 4. Сжатый воздух поступает
в бесштоковую полость пневмокамеры, диафрагма 1 при этом
прогибается и перемещает диск и связанный с ним шток 4. Когда
воздух выпускается в атмосферу, система возвращается в исход-
ное положение под действием пружин 5 и 6.
Работу пневмокамеры определяют сила Q на штоке и длина
его рабочего хода. Сила Q зависит от отношения d/D и расстоя-
ния штока от своего исходного положения (d — диаметр опор-
ного диска, D — диаметр рабочей части диафрагмы). На прак-
тике принимают отношение d/D «0,7, длину хода штока
(0,22—0,3)0 для тарельчатых диафрагм и (0,16—0,2)0 для
плоских диафрагм.
Гидравлические силовые приводы. Преиму-
ществами гидравлических силовых приводов по сравнению с пнев-
моприводами являются высокое давление рабочей жидкости, что
создает большую силу зажима; обеспечение смазывания трущихся
деталей гидроцилиндра; меньшие
масса и габаритные размеры. Из
недостатков следует указать слож-
ность установки и большую стои-
мость гидроприводов.
Гидравлический силовой при-
вод является самостоятельной
установкой, состоящей из элек-
тродвигателя, рабочего гидроци-
линдра, насоса, бака, аппара-
туры управления и регулирования
и трубопроводов. Он может быть
индивидуальным (для одного
станка) или групповым (для не-
скольких станков). Сила Q на
штоке гидроцилиндра предопреде-
ляется давлением рабочей жидко-
сти (масла) и площадью поршня.
Рис. 9.11. Нормализованный диаф-
рагменный привод
141

Рис. 9.12. Схема пневмогидравлического привода
Для гидроцилиндров одностороннего толкающего действия
Для гидроцилиндров двустороннего действия:
при давлении масла на поршень в бесштоковой полости гидро-
цилиндра
Q = i^pr];
при давлении масла на~поршень со стороны штока
Q = ^(D2-d2)pr])
где D — диаметр поршня; р — давление масла на поршень; т| =
= 0,85 — КПД гидроцилиндра; — сопротивление пружины
при крайнем рабочем положении поршня; d — диаметр штока.
Пневмогидравлические силовые приводы
применяют в тех случаях, когда нужно развить большие усилия
зажима, не создавая громоздких силовых устройств. Иногда их
называют пневмоприводами с гидроусилителем.
Принцип действия пневмогидравлических силовых приводов
следующий (рис. 9.12). Из воздушной сети цеха воздух поступает
в бесштоковую полость пневмоцилиндра 1, и поршень 2 со што-
ком-плунжером 3 перемещается влево. Шток-плунжер давит на
масло в гидроцилиндре 4\ с увеличением давления масла пор-
шень 5 со штоком 6 перемещается влево, и шток посредством про-
межуточных звеньев оказывает воздействие на зажимные устрой-
ства приспособления. Давление масла в гидроцилиндре во столько
раз превышает давление воздуха в пневмоцилиндре, во сколько
раз площадь поршня пневмоцилиндра больше площади штока-
плунжера. При условии равновесия между давлением воздуха и
давлением масла, которое выражается равенством
142

давление масла рм в гидроцилиндре
рм = Рв (Dl/d2),
где рв — давление воздуха в пневмоцилиндре; £>п — диаметр
поршня пневмоцилиндра; d — диаметр штока-плунжера. Отно-
шение Dlld2 является коэффициентом усиления и принимается
равным 16—26.
Сила Q, создаваемая давлением масла на поршень гидроци-
линдра и передаваемая зажимным устройством приспособления,
Q = П nDu
х гм 4
Т).
Подставив выражение рм = рв (Dl/d~)  в формулу для Q,
получим
Приняв = —4^-Рв, получим
D2
п,
где Qi — сила на штоке пневмоцилиндра; DM — диаметр поршня
гидроцилиндра; т| = 0,8-ьО,85 — КПД пневмогидропривода.
Пневмогидравлические силовые приводы применяют в стацио-
нарных и вращающихся приспособлениях.
Корпусы, вспомогательные детали и делительные устройства.
На корпусе монтируют все остальные'элементы приспособления,
поэтому он является основной базовой деталью любого приспо-
собления. Расположение этих элементов в корпусе и их конструк-
ция предопределяются формой и габаритными размерами обра-
батываемых деталей и выполняемой обработкой. Как и другие
элементы приспособления, корпус должен быть простым и деше-
вым в изготовлении. Кроме того, он должен быть жестким, проч-
ным и устойчивым. Силы зажима и резания через обрабатываемую
деталь передаются корпусу. Он не должен деформироваться и
вибрировать при ее обработке, должен обеспечивать быструю
установку и снятие обрабатываемых деталей, иметь хороший
доступ для очистки от стружки, быть удобным для установки
на станке и для обслуживания.
Заготовки для корпусов приспособлений могут быть литыми
из серого чугуна; сварными из стальных плит, листов и сортовых
профильных материалов (угольников, швеллеров и др.); кова-
ными из стали; сварно-литыми; сборными из отдельных стандар-
тизованных или нормализованных деталей, собранных при по-
мощи винтов.
143

В автомобильной и тракторной промышленности корпусы при-
способлений средних и крупных размеров изготовляют обычно
литыми или сварными. Литьем можно получить сложные корпусы
с большой жесткостью. К сварным корпусам для повышения
жесткости приваривают ребра.
В приспособлениях для обработки небольших деталей простой
формы используют стальные кованые корпусы.
Наиболее распространенными вспомогательными деталями при-
способлений являются ручки, опорные ножки корпусов, шпонки
для ускорения установки приспособления на станке, выталкива-
тели обработанных деталей, установы (упоры), применяемые при
наладке станка. На эти вспомогательные детали имеются стан-
дарты и нормали, согласно которым они должны конструиро-
ваться.
Для фиксации в определенном положении поворотной части
приспособления, в которой закреплена обрабатываемая деталь,
используются делительные устройства, состоящие из делитель-
ного диска, закрепленного на поворотной части приспособления,
и фиксатора. Конструкции фиксаторов различны, но наиболее
распространены быстродействующие фиксаторы, заскакивающие
в гнездо под действием пружины.
Элементы для направления режущего инструмента. При обра-
ботке отверстий сверлами, развертками, зенкерами, а также при
растачивании отверстий резцами, установленными в борштанге,
или резцовыми головками применяют приспособления с направ-
ляющими, называемые кондукторами. Втулки кондукторов бы-
вают постоянными, сменными, быстросменными и специальными.
Постоянные кондукторные втулки запрессовывают в корпус
приспособления-кондуктора и применяют обычно для направле-
ния сверл и зенкеров.
Сменные втулки вставляются в запрессованные в корпус при-
способления постоянные втулки и закрепляются винтом.
При обработке одного и того же отверстия в детали при одном
ее закреплении иногда применяют разные инструменты (например ,-
зенкер и развертку). В этом случае используют быстросменные
кондукторные втулки.
Допуски на диаметр отверстия втулок для сверления и зенке-
рования соответствуют посадке /7, для развертывания — по-
садке gf> системы вала. Если точность расположения оси отвер-
стия 0,05 мм и выше, допуск на диаметр отверстия для прохода
сверл принимают по посадке Л6, а для чистового развертывания —
по посадке g6. При этом необходимо предупреждать чрезмерное
нагревание инструмента.
Расстояние от нижнего торца втулок до поверхности обраба-
тываемой детали принимают 0,3—1,0 диаметра отверстия втулки;
при обработке хрупких материалов берут меньшее расстояние,
при обработке вязких — большее.
144

9.3. МЕТОДИКА КОНСТРУИРОВАНИЯ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
При проектировании технологического процесса намечают прин-
ципиальные схемы конструкций специальных приспособлений.
В чертеже наладки на операцию деталь размещают соответственно
ее положению в приспособлении при обработке на станке.
Конструирование станочного приспособления целесообразно
начинать с изучения рабочих чертежей детали и заготовки, тех-
нологического процесса и чертежа наладки на операцию, для ко-
торой проектируется приспособление станка, после чего опреде-
ляют тип и размер установочных элементов, их количество и
взаимное положение. Затем устанавливают место приложения сил
зажима и определяют величину их по силам резания, которые
известны из технологического процесса.
Исходя из времени на зажим и разжим заготовки, ее конфигу-
рации и точности, а также места приложения и величины силы
зажима, устанавливаются тип зажимного устройства и его основ-
ные размеры. После этого выбирают тип и размеры деталей для
направления и контроля положения режущего инструмента,
а также выявляют необходимые вспомогательные устройства.
При конструировании приспособления и выборе отдельных его
элементов максимально используют имеющиеся нормали и стан-
дарты.
.Проектирование приспособления начинается с нанесения на
лист контуров заготовки, которые показывают условными ли-
ниями. В зависимости от сложности схемы приспособления вы-
черчивают несколько проекций заготовки.
Проектирование общего вида приспособления осуществляют
методом последовательного нанесения отдельных его элементов
вокруг контура заготовки: установочных элементов (опор), за-
жимных устройств, деталей для направления инструмента и вспо-
могательных устройств. Затем определяют контуры корпуса
приспособления.
Общий вид приспособлений вычерчивают в масштабе 1 : 1
с проставлением нумерации деталей, а в спецификации указывают
ГОСТы, нормали, материал, количество деталей и термообработку.
При конструировании приспособления рассчитывают силы зажима
(в зависимости от силы резания), погрешность установки, а для
механизированных приводов — основные размеры силового при-
вода. На общем виде спроектированного приспособления про-
ставляют его габаритные размеры и размеры, определяющие точ-
ность приспособления и являющиеся основными (контрольными)
при его сборке и контроле. Для кондукторов основными разме-
рами будут диаметры кондукторных втулок и расстояния между
их осями, расстояния от этих осей до базовых поверхностей обра-
батываемой заготовки, посадки основных сопрягаемых деталей
кондуктора.
145

Глава 10
ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
10.1.	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Разработка технологического процесса обработки резанием заго-
товок является комплексной задачей, для решения которой в кон-
кретных условиях нужно найти оптимальный вариант превра-
щения заготовки в готовую деталь, обеспечив при этом заданное
качество и точность согласно техническим условиям. Для разра-
ботки технологического процесса обработки резанием заготовок
необходимы следующие исходные данные и материалы: рабочий
чертеж детали и чертеж сборочной единицы, в которую входит
деталь; рабочий чертеж заготовки; программа выпуска деталей;
условия осуществления разработанного технологического про-
цесса (действующее производство, перспективный процесс и др.);
ГОСТы и нормали на режущий и измерительный инструменты;
нормали и альбомы приспособлений; типовые процессы изготов-
ления деталей; технологические характеристики оборудования;
руководящие материалы, нормативы и справочная литература
(по расчету припусков, выбору режимов резания и др.).
Разработка технологического процесса изготовления детали
осуществляется в определенной последовательности. Ее начинают
с изучения и критического анализа рабочего чертежа детали и
сборочного чертежа сборочной единицы, в которую входит дан-
ная деталь. Изучаются служебное назначение детали и условия
ее работы в сборочной единице. В случае выявления ошибок (не-
правильная простановка размеров и их точности,- ошибочные
требования к шероховатости, поверхности, форме и т. п.) они
должны быть исправлены.
Метод получения заготовки, предопределяемый материалом
детали и программой выпуска, выбирается технологом заготови-
тельного цеха (литейного, кузнечного и др.). Построение и выбор
варианта технологии механической обработки зависят от вида
заготовки.
Технологический процесс расчленяется на черновые, чистовые
и отделочные операции. Операция формируется таким образом,
чтобы трудоемкость каждой из них была равной или кратной такту
выпуска изделия (промежутку времени, через который периоди-
чески происходит выпуск изделия). С целью повышения коэффи-
циента использования оборудования следует стремиться к тому,
чтобы станкоемкость операции (фактическая или расчетная заня-
тость станка) была равна или кратна такту.
146

Технологический процесс включает одно-, многопереходные и
многопозиционные операции. Для однопереходной операции ха-
рактерна обработка одной поверхности у одной или нескольких
деталей одним или несколькими одинаковыми режущими инстру-
ментами (например, сверление отверстия одновременно с двух
сторон, обтачивание цилиндрической поверхности вала несколь-
кими резцами, фрезерование торца валиков в многоместном при-
способлении и др.).
Многопереходная операция характеризуется обработкой не-
скольких поверхностей у одной или нескольких деталей одним
или несколькими инструментами либо нескольких деталей раз-
ными инструментами (обработка на токарно-револьверных стан-
ках, обтачивание на гидрокопировальных полуавтоматах и т. п.).
Сюда же можно отнести многопозиционные операции, базирую-
щиеся на использовании многопозиционных или агрегатных стан-
ков. При формировании операции важно учитывать возможности
многостаночного обслуживания или совмещения профессий. Сле-
дует выбирать высокопроизводительное оборудование (полуавто-
маты, автоматы, автоматические линии), которое дает возмож-
ность вести обработку с максимальной концентрацией операций
и совмещать во времени выполнение позиций и переходов. Для чер-
новых операций, связанных со снятием наибольших припусков
на обработку, следует использовать станки, не отличающиеся
высокой точностью, но обеспечивающие высокую производитель-
ность. Для чистовых операций используют станки, обладающие
более высокой точностью, а для отделочных — прецизионные
станки.
Существенное влияние на структуру технологического про-
цесса оказывают условия его использования на действующем
производстве и на вновь проектируемом заводе. В условиях дей-
ствующего производства при разработке технологического про-
цесса учитывается наличие свободного оборудования и загрузка
действующего. В этом случае проектирование процесса на уве-
личенный выпуск деталей должно происходить не простым умно-
жением числа единиц оборудования на коэффициент увеличения
выпуска, а путем технологических ш организационных решений,
обеспечивающих увеличенный выпуск деталей. При разработке
технологического процесса для нового завода оборудование вы-
бирают из условий наиболее экономичного изготовления
деталей.
Таким образом, при проектировании технологической опера-
ции необходимо иметь следующие данные: маршрут обработки за-
готовки, схему ее базирования и закрепления, точность обработки
и шероховатость поверхностей, получаемых на рассматриваемой
технологической операции, точность и шероховатость поверхно-
стей, обработанных на предшествующих операциях, припуск на
обработку. Если технологическая операция проектируется на
обработку в поточной линии, то необходимо, кроме того, знать
147

темп работы. Намеченная ранее операция (маршрутом) уточняется
по содержанию: устанавливают последовательность и возмож-
ность совмещения переходов^ окончательно выбирают оборудова-
ние и технологическую оснастку, рассчитывают режимы резания
и нормы времени, устанавливают наладочные размеры и состав-
ляют схему наладки. Возможные варианты технологической опе-
рации (два-три варианта) сравнивают по производительности и
себестоимости с соблюдением технико-экономического принципа
проектирования. При проектировании технологической операции
следует стремиться к сокращению штучного времени. При исполь-
зовании поточной линии штучное время необходимо увязать
с ее производительностью.
Сокращение нормы времени достигается совмещением несколь-
ких технологических переходов. Основное время снижается за счет
использования высокопроизводительных и комбинированных ре-
жущих инструментов, повышения режимов резания и уменьше-
ния припусков на обработку, а также за счет уменьшения числа
технологических переходов и рабочих ходов при обработке по-
верхностей. Вспомогательное время сокращается в результате
уменьшения времени на установку и снятие обработанных заго-
товок за счет использования быстродействующих приспособлений,
уменьшения времени вспомогательных ходов.
Проектирование технологической операции должно сопро-
вождаться расчетами режимов резания, ожидаемой точности обра-
ботки резанием с учетом жесткости системы СПИД, величин ра-
бочих и вспомогательных ходов и т. п.
Режимы резания существенно влияют на точность и качество
обработанной поверхности, производительность и себестоимость
обработки. Для одноинструментной обработки резанием характе-
рен следующий порядок назначения режимов резания: сначала
определяют глубину резания, затем подачу и после нее скорость
резания. Глубина резания определяется припуском на обработку
и возможностью удаления его за один рабочий ход. Если обра-
ботку производят на предварительно налаженном станке, то глу-
бина резания предопределяется ранее рассчитанным припуском
на обработку данной поверхности. При обработке за. несколько
рабочих ходов глубину резания устанавливают наибольшей с соот-
ветствующим уменьшением числа рабочих ходов. При этом для
обеспечения заданной точности и шероховатости поверхности
глубину резания на последних рабочих ходах уменьшают.
Подачу назначают максимально допустимой. При черновой
обработке ограничивающим фактором является прочность сла-
бого звена технологической системы (обрабатываемая заготовка,
режущий инструмент, отдельный элемент станка). При чистовой
и отделочной обработке резанием подачу устанавливают в зави-
симости от точности обработки и шероховатости поверхности.
Ее рассчитывают или выбирают по нормативам, но с обязатель-
ным согласованием с паспортными данными станка.
148

По принятым глубине и подаче резания определяют танген-
циальную составляющую силы резания и момент резания, а затем
рассчитывают силу зажима заготовки (необходимую для кон-
струирования приспособления), мощность и расходуемую энер-
гию. В расчетах силы закрепления принимают максимальную
глубину резания, а при расчете расходуемой энергии — глубину
резания, подсчитанную по среднему промежуточному припуску
(при обработке партии заготовок это значение будет наиболее
вероятным).
Скорость резания определяют по формулам или выбирают
по нормативным данным, исходя из условий выполнения данного
технологического перехода. Обычно расчет скорости резания
производят в зависимости от стойкости режущего инструмента
v = CjTm,
где Cv — постоянная для данных условий обработки с учетом глу-
бины. резания, подачи и материала, заготовки; Т — стойкость
режущего инструмента, мин; m — показатель относительной стой-
кости (m < 1).
Подсчитав скорость резания, определяют частоту вращения
шпинделя (или число двойных ходов стола, ползуна). Полученные
значения согласовывают с паспортными данными станка и при
необходимости вносят коррективы в расчеты.
Особенность назначения режимов резания для многоинстру-
ментной обработки состоит в обеспечении согласованной работы
режущих инструментов, применяемых в данной технологической
операции. При этом необходимо учитывать особенности оборудо-
вания для выполнения этой операции. Например, на токарно-
револьверных станках, многорезцовых токарных полуавтоматах,
расточных станках характерна обработка комплектом режущих-
инструментов, закрепленным в одном или нескольких блоках
(суппортах, державках, борштангах), имеющих в каждом блоке
одинаковую подачу на один оборот шпинделя, но разную скорость
резания в зависимости от размеров обрабатываемой заготовки.
Глубину резания и подачу в этом случае назначают, как и для
одноинструментной обработки.
Для блока режущих инструментов выбирают наименьшую по-
дачу (лимитирующую), допускаемую механизмом подачи станка
или жесткостью обрабатываемой заготовки. В случае чистовой
обработки подача регламентируется шероховатостью обработан-
ной поверхности. Лимитирующими режущими инструментами
являются инструменты, обрабатывающие участки с наибольшим
диаметром и наибольшей длины. Выбранную подачу по нормати-
вам согласовывают с паспортными данными станка. Для лимити-
рующих инструментов определяют коэффициент времени резания
== ^рез/^р. х>
149

где /рсз — путь резания данного инструмента; /р>х— путь рабо-
чего хода инструментного блока.
Стойкость каждого инструмента наладки, на которую ведется
расчет скорости резания,
Т = ТА
где Т„ — условно-экономическая стойкость лимитирующих ре-
жущих инструментов данной йаладки при их равномерной за-
грузке, мин.
Условно-экономическую стойкость выбирают по нормативным
таблицам. В них учитываются материалы обрабатываемой заго-
товки и режущего инструмента, число инструментов в наладке,
их тип и размер.
По стойкости предположительно лимитирующих режущих ин-
струментов определяют по нормативным данным скорости реза-
ния v; наименьшая из них соответствует лимитирующему инстру-
менту. По этой скорости рассчитывают частоту вращения шпин-
деля п и корректируют по паспортным данным станка. Затем
- определяют суммарные момент и мощность резания. Их сопо-
ставляют также с паспортными данными станка при установленной
частоте вращения шпинделя и при необходимости корректируют,
соответственно изменив подачу и скорость резания.
На многошпиндельных сверлильных, расточных, продольно-
фрезерных станках комплект режущих инструментов, закреп-
ленных в блоке или головке, работает с разными скоростями,
но с единой минутной подачей. Продолжительность работы каж-
дого инструмента может быть различной в зависимости от раз-
меров обрабатываемых поверхностей. В этом случае глубину
резания назначают для каждого режущего инструмента наладки,
после чего по нормативам выбирают подачу на один оборот шпин-
деля s0. Далее выявляют лимитирующие по скорости резания ин-
струменты и по ним условно-экономическую стойкость Т факти-
чески лимитирующего режущего инструмента. Используя норма-
тивы по условно-экономической стойкости, находят скорость ре-
зания v для всех инструментов наладки. Для мерных чистовых
инструментов (например, разверток) скорость резания устанавли-
вают не по стойкости, а по заданной точности обработки и шеро-
ховатости обработанной поверхности. Затем определяют частоту
вращения инструментных шпинделей ми и минутную подачу ре-
жущего инструмента
SM $0Ии.
Наименьшую величину sM принимают для многошпиндельной
готовки, после чего корректируют частоту вращения инструмент-
ных шпинделей
Пик «„/Sq.
По пик рассчитывают фактические скорости резания
= лЛги,7100.0.
150

Установленные режимы резания позволяют определить сум-
марные осевую силу, момент и мощность резания. По этим вели-
чинам окончательно корректируют режимы резания в соответ-
ствии с паспортными данными станка.
Для автоматических линий и агрегатных станков скорость ре-
зания обычно назначают из условий, чтобы стойкость режущих
инструментов была равна не менее половины рабочей смены.
Затупившиеся инструменты меняют в обеденный перерыв и между
сменами без простоя оборудования, малонагруженные инстру-
менты меняют между рабочими сменами или через несколько
смен. Замена инструмента — принудительная, независимо от его
износа.
Разработанный технологический процесс оформляется техно-
логической документацией. В единой системе технологической
документации (ЕСТД) предусмотрен комплект технологических
документов; основные из них — маршрутная карта и карта тех-
нологического процесса. Маршрутная карта—технологический
документ, содержащий описание технологического процесса изго-
товления или ремонта изделия (включая контроль и перемещения)
по всем операциям в технологической последовательности с ука-
занием данных об оборудовании, оснастке, материальных и тру-
довых нормативах в соответствии q установленными формами.
Карта технологического процесса — технологический документ,
содержащий описание технологического процесса изготовления
или ремонта изделия (включая контроль и перемещения) по опе-
рациям одного вида работ, выполняемых в одном цехе в техноло-
гической последовательности с указанием данных о средствах
технологического оснащения, материальных и трудовых нор-
мативах.
В комплект технологических документов входят также опе-
рационная карта, карта эскизов, технологическая инструкция,
ведомость деталей (сборочных единиц) и другие документы. Опе-
рационная карта — технологический документ, содержащий опи-
сание технологической операции с указанием переходов, режимов
обработки и данных о средствах технологического оснащения.
Эти карты выполняют по всем операциям в условиях серийного и
массового производства и дополняют маршрутной картой. При вы-
полнении операций на станках с программным управлением со-
ставляют расчетно-технологическую карту с необходимыми дан-
ными по траектории движения режущего инструмента и элемен-
там работы, на основе которой разрабатывают управляющую
программу станка.
Карта эскизов — технологический документ, содержащий
эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполнения техноло-
гического процесса, операции или перехода изготовления или
ремонта. Для обработки резанием эти карты выполняют в виде
эскизов наладок (схемы установа заготовок с указанием получен-
ных размеров с допусками и шероховатостью обработанных
151

поверхностей). Таблицы и схемы размещают на свободном поле
карты эскиза справа от изображения или под ним.
Комплектовочная карта — технологический документ, содер-
жащий данные о деталях, сборочных единицах и материалах,
входящих в комплект собираемого изделия. Технологическая
инструкция — технологический документ, содержащий описание
приемов работы или технологических процессов изготовления
(включая контроль), правил эксплуатации средств технического
оснащения и др.
Строгое выполнение указаний технологической документации
обеспечивает технологическую дисциплину на предприятиях и
выпуск высококачественных изделий.
Проектирование технологического процесса сопровождается
разработкой технического задания на конструирование специаль-
ного оборудования, рабочих и контрольных приспособлений, ре-
жущего и измерительного инструмента.
10.2.	ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Технологический процесс обработки резанием может быть раз-
работан в двух-трех вариантах. Выбор наиболее эффективного
варианта производится по технико-экономическому сравнитель-
ному анализу.
Операция технологического процесса является его основным
расчетным элементом. Время, затрачиваемое на выполнение опе-
рации, называемое нормой времени, служит критерием целесооб-
разности построения операции для конкретных условий. Норма
времени /шт определяется по формуле
^ШТ == to. Т Ч” Ч- ^Об Ч-
где /о.т — основное технологическое время; tB — вспомогатель-
ное время; to6 — время технического и организационного обслу-
живания рабочего места; t„ — время перерывов на отдых и есте-
ственные надобности рабочего.
Основное технологическое время
to. т == Lpi/ s,
где Lp — расчетная длина обработки (длина резания, величина
врезания и перебега инструмента); s — подача, мм/мин; i — число
проходов.
Время технического и организационного обслуживания рабо-
чего места (смазка и чистка станка, удаление стружки со станка
и т. п.) нормируется в процентном отношении к оперативному
времени
ton = to. т Ч“ t^.
152

Время перерывов на отдых берется Также в процентах от one*
ративного времени. Тогда формула для нормы времени
*шт=(^.т+и(1
Величина, обратная норме времени, называется нормой выра-
ботки (в шт. в единицу времени):
Q = 1//шт.
Сменная норма выработки
Qcm = 60Т СМДШГ>
где Тсм — продолжительность рабочей смены, ч.
Норма времени и норма выработки являются основными кри-
териями оценки станочной операции и характеризуют производи-
тельность труда. Определив штучное время для разных вариантов
операции, можно сопоставить их по производительности.
В условиях обработки деталей партиями (крупносерийное
производство с периодически повторяющимися операциями, обра-
ботка на переналаживаемых групповых станочных линиях) нужно
учитывать затраты подготовительно-заключительного времени Тп, 3
(ознакомление рабочего с работой и чертежом, подготовка и на-
ладка оборудования и т. п.). Норма времени Тпарт на заданную
партию
Дтарт	“Н	з»
где /шт — норма времени; п — число деталей в партии; Тп. 3 —
подготовительно-заключительное время (не зависит от размера
партии).
По норме времени можно определить коэффициент основного
времени
*П = ^от/^шт*
Коэффициент основного времени может служить сравни-
тельной характеристикой вариантов аналогичных операций.
Для оценки различных методов он неприменим. Например, про-
тягивание является высокопроизводительным методом, а коэф-
фициент т] при протягивании отверстий ниже, чем при разверты-
вании. Это объясняется малой величиной основного времени при
протягивании.
Для характеристики процесса изготовления детали в целом
с учетом метода получения заготовки можно применить коэффи-
циент использования материала
Пм = р!Р,
где р — масса готовой детали; Р — масса заготовки.
Приведем некоторые практические данные о коэффициентах
использования металла. Чугунное литье в земляные формы при
153

машинной формовке по металлическим моделям: корпусных дета-
лей т]м = 0,84-0,9; втулок и гильз т]м = 0,54-0,6; небольших
шкивов и маховиков т]м — 0,74-0,9. Штамповка на молотах сталь-
ных рычагов и вилок г)м = 0,84-0,95; валов с фланцами и ступен-
чатых валов т]м = 0,74-0,85; зубчатых колес с обрабатываемым
зубом rjM = 0,354-0,55; гладких валиков с центральными отвер-
стиями т)м = 0,354-0,55.
Показателем правильного выбора оборудования является его
загрузка. Коэффициент загрузки
Лз = Ор. С/Оти с,
гДе Ор. с, Оп. с —расчетное и принятое число станков на опе-
рации.
Расчетное число станков определяется отношением
^р. с ===
где /шт — норма времени на выполнение операции; тл = F/N —
темп работы линии; F — годовой фонд времени работы оборудова-
ния; N — годовой выпуск деталей.
Тогда коэффициент загрузки
FOn.c •
Коэффициент загрузки линии
т
1
где т — число станков в линии.
Таким образом, т]3.л является средним значением коэффициен-
тов загрузки отдельных станков линии. Коэффициент загрузки
поточной линии должен быть в пределах 0,75—0,85.
Важным показателем при сопоставлении вариантов разрабо-
танного технологического процесса механической обработки дета-
лей является трудоемкость, которая определяется как сумма
штучных времен всех операций процесса:
то
1
где т0 — число операций в технологическом процессе.
Трудоемкость характеризует затраты живого труда в каждом
варианте технологического процесса, но не учитывает овеществлен-
ный труд в материалах и средствах производства. Характери-
стикой сопоставляемых вариантов технологического процесса по
суммарным затратам живого и овеществленного труда служит
себестоимость детали. Для сравнительного анализа можно поль-
зоваться цеховой себестоимостью детали.
154

Заработную плату станочника и цеховые накладные расходы
при определении себестоимости детали относят только к механиче-
ской обработке. Поэтому заработная плата Р3 в себестоимости
детали определяется суммированием заработных плат по опера-
циям
1
где /шт — штучное время (разное по операциям); — заработ-
ная плата в единицу времени (разная по операциям).
Определение цеховых накладных расходов, отнесенных к изго-
товленной детали, осложняется необходимостью калькуляции
цеховых расходов, связанных с определенными станками, на кото-
рых выполняются варианты технологического процесса.
Себестоимость детали, как основной критерий в совокупности
с другими технико-экономическими показателями, позволяет
выбрать оптимальный вариант технологического процесса меха-
нической обработки.
10.3.	ТИПИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Применение различных технологических процессов изготовления
одинаковых или близких по конфигурации и размерам деталей на
разных автомобильных и тракторных заводах приводит к тому,
что трудоемкость этих деталей существенно различна. Использо-
вание различного оборудования и технологической оснастки для
изготовления одинаковых деталей при их различном выпуске
вызывает различие в трудоемкости изготовления деталей.
Разработка и обоснование общих принципов проектирования
технологических процессов и разработка на базе классификации
деталей типовых процессов позволяют сократить разнообразие
последних и создавать оптимальные их варианты для различных
условий производства.
Общесоюзным классификатором все машиностроительные де-
тали разбиты на два класса. К первому классу отнесены детали
типа тел вращения (валы, втулки, диски, цилиндры и др.), ко вто-
рому — детали — не тела вращения (корпусные детали, рычаги,
плиты и др.). Каждый класс разделен на подклассы, затем на
группы и подгруппы с учетом конструктивных особенностей
деталей.
Под типизацией технологических процессов понимают созда-
ние процессов, охватывающих изготовление всех деталей данного
-класса и служащих базой для разработки оптимального технологи-
ческого процесса изготовления любой детали в различных произ-
водственных условиях.
155

На технологический процесс обработки детали влияет ряд
факторов: конструктивная особенность детали (размеры, форма,
точность обработки), величина выпуска и метод получения за-
готовки.
Размеры детали существенно влияют на характеристику обо-
рудования для ее изготовления и на характер самого технологиче-
ского процесса. Детали одинаковой формы, но имеющие значи-
тельную разницу в размерах, изготовляют по несходным техноло-
гическим процессам (например, коленчатый вал двигателя и ко-
ленчатый вал компрессора). Коренные и шатунные шейки колен-
чатого вала двигателя обтачивают на крупных специальных или
специализированных токарных станках, обработка тех же поверх-
ностей коленчатого вала компрессора производится на простых
токарных или многорезцовых станках, оснащенных приспособле-
ниями. Корпусные детали (например, блок цилиндров и корпус
водяного насоса) также изготовляют на разном оборудовании.
В условиях поточного производства различные поточные линии
(индивидуальные, спаренные, групповые) должны создаваться
для деталей одинаковых размеров и одного класса, имеющих сход-
ные технологические процессы обработки.
Форма детали во многом предопределяет процесс ее изготовле-
ния. Однако в некоторых случаях детали различной формы изго-
товляют по сходным технологическим процессам. Например, сту-
пенчатый вал и крестовина различаются по внешней форме, но
имеют сходные технологические процессы обработки: одни и те же
установочные базы и одинаковую последовательность операций.
После фрезерования и центрования торцов у ступенчатого вала,
а у крестовин — цапф производится черновое и чистовое обтачи-
вание двух сторон вала, а у крестовин — цапф. Отделочной
операцией в процессах обработки ступенчатого вала и кресто-
вины является шлифование шеек вала в центрах и бесцентровое —
цапф крестовины.
Сходные технологические процессы имеют корпусные детали,
кронштейны, стойки, хотя все они различаются внешней
формой.
Точность обработки оказывает влияние на технологический
процесс изготовления детали. Высокая точность поверхностей
детали обеспечивается введением в технологический процесс обра-
ботки без изменения последовательности основных операций допол-
нительных отделочных операций. Это, в свою очередь, вызывает
необходимость в станках высокой точности. В результате повы-
шается трудоемкость механической обработки.
Объем выпуска деталей предопределяет выбор оборудования
и в определенной степени влияет на технологический процесс.
Большой выпуск деталей обеспечивается за счет применения высо-
копроизводительного оборудования, специальных автоматизи-
рованных приспособлений и устройств и специального режущего
и измерительного инструмента.
156

Метод получения заготовки зависит от конструктивных осо-
бенностей детали и объема выпуска и оказывает решающее влия-
ние на процесс обработки резанием. При.разработке типовых тех-
нологических процессов для массового и крупносерийного про-
изводства не следует использовать методы получения грубых
заготовок (свободная ковка, ручная формовка и т. д.). Обработка
резанием заготовок с большими припусками резко повышает
трудоемкость и стоимость изготовления детали, расход металла
на деталь увеличивается в 2—3 раза.
10.4.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Применение электронных вычислительных машин (ЭВМ) позво-
ляет решать большие технологические задачи: проектировать
типовые технологические процессы изготовления стандартных
деталёй, разрабатывать нормативы для технологического проек-
тирования. С£помощью ЭВМ можно выбрать метод получения
заготовки, рассчитать припуск на обработку и точность обработки,
режимыТрезания и нормы времени и т. д. Поэтому проектирование
технологических процессов обработки резанием и сборки с по-
мощью ЭВМ является одной из основных технологических задач.
ЭВМ можно использовать и как средство автоматического управле-
ния комплексом технологического оборудования.
Проектированию технологического процесса на ЭВМ предше-
ствует разработка математической модели проектируемого про-
цесса в виде аналитических или экспериментальных зависимостей,
таблиц. Следует учитывать, что сложные явления невозможно
описать точными математическими формулами, поэтому их пред-
ставляют приближенными (аппроксимирующими) выражениями.
Наиболее сложной задачей является предварительная разра-
ботка алгоритма технологического проектирования и составления
программы ЭВМ. Алгоритмом называют систему операций, выпол-
няемых в определенном порядке для решения поставленной задачи.
Программа представляет собой описание алгоритма на определен-
ном языке. Программы перед вводом в ЭВМ кодируются на языке
машины и записываются на перфоленте. После этого программа
представляет собой совокупность команд, преобразуемых в ЭВМ
в управляющие сигналы.
Технологические маршруты обработки заготовок деталей раз-
рабатывают на основе типовых технологических процессов. Исход-
ными данными являются конструкция детали и технические усло-
вия на ее изготовление, вид заготовки, объем выпуска, данные об
оборудовании и технологической оснастке. При этом деталь отно-
сят к классу, группе или подгруппе в соответствии с общесоюзным
классификатором. Сначала кодируют исходную информацию, а за-
тем записывают ее на перфоленту, которая вводится в приемное
157

устройство ЭВМ. При кодировании операций указывают их код,
характеризующий операцию и выполняемые работы.'
Использование ЭВМ при проектировании технологических
процессов обработки резанием обеспечивает снижение трудоем-
кости в 10—15 раз и себестоимости, по сравнению с обычными
методами проектирования, в 2—4 раза. Себестоимость детали
в целом снижается на 50—70%.
Глава 11
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
11.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Автоматизацией технологических процессов называют комплекс
мероприятий по управлению и контролю технологических процес-
сов или технологического оборудования, осуществляющий рабочие
и вспомогательные процессы без участия рабочего. На базе про-
грессивных технологических процессов обработки резанием, кон-
троля и сборки автоматизация решает задачу создания принци-
пиально новой техники. Создаются такие методы обработки, кон-
струкции. и компоновки металлорежущего оборудования, которые
были бы невозможны при участии рабочего.
Автоматизация станков, заключающаяся в оснащении их
загрузочными и разгрузочными устройствами, приспособлениями
и механизмами, упрощающими и ускоряющими некоторые дей-
ствия рабочего, называется малой автоматизацией.
Механизация технологических процессов — частичная или
полная замена ручного труда машинным той части технологиче-
ского процесса, которая связана с изменением формы и качества
объекта при непосредственном участии рабочего в управлении
оборудованием и контроле за работой.
Развитие и внедрение автоматизации обеспечивает повышение
•производительности труда и качества выпускаемых изделий, со-
кращение числа производственных рабочих по сравнению с этими
показателями при неавтоматизированном производстве. Вместе
с тем повышается стоимость, ремонтосложность, усложняется
наладка и обслуживание оборудования. Однако экономический
эффект от внедрения автоматизации обеспечивает окупаемость
затрат на нее.
Важнейшим фактором успешного внедрения автоматизации
и механизации является надежность автоматизированного обо-
рудования.
Следует учитывать, что не каждый технологический процесс
пригоден в качестве исходного для создания автоматизированного
оборудования. Поэтому необходим анализ технологических процес-
158

сов поточно-автоматизированного производства и создание про-
цесса, который обеспечивал бы заданное качество и точность
изделий и высокую производительность труда.
11.2. ЭТАПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
На первом этапе автоматизация технологических процессов охва-
тила лишь отдельные операции обработки; сборку, контроль и упа-
ковку изделий производили вручную или при помощи средств
механизации. На этом этапе решалась задача автоматизации рабо-
чего цикла и создание автоматов и полуавтоматов. Под рабочим
циклом оборудования подразумевают время выполнения полных
рабочих и холостых ходов при обработке заготовки
Т’ц = Ч- ^х,
где tp — время рабочих ходов; /х — время холостых ходов.
При выполнении технологической операции рабочие ходы (пере-
мещения) осуществляются непосредственно при обработке реза-
нием (изменение состояния, формы и качества обрабатываемой
заготовки). Холостые ходы (вспомогательные перемещения) слу-
жат для подготовки рабочих ходов, но непосредственно не связаны
с обработкой. Например, подвод и отвод инструмента, загрузка
и закрепление заготовки на обработку, открепление обработанной
заготовки и т. д. Рабочий и холостой ходы могут совмещаться.
Любой станок самостоятельно выполняет рабочие ходы; если
он выполняет еще и холостые ходы, то такой станок является
автоматом. Автоматом называют самоуправляющийся станок,
который при выполнении технологического процесса производит
все рабочие и холостые ходы цикла обработки, кроме наладки
и подналадки.
Для графического изображения рабочего цикла широко
используют циклограммы, отражающие все перемещения меха-
низмов станка. Поясним это. После пуска станка происходит
загрузка и закрепление заготовки на обработку, включение, под-
вод режущего инструмента и т. д. (вспомогательные движения)
длительностью txl. Затем осуществляется обработка резанием
продолжительностью tp, после чего вновь следует вспомогательные
движения длительностью /х2 (отвод инструмента, выключение,
открепление и снятие обработанной заготовки и т. д.). При нор-
мальной работе станка (отсутствии отказа) снова следует загрузка
и закрепление заготовки^ включение и т. д. Одни и те же операции
повторяются через одинаковый интервал времени (рабочий цикл).
Для нашего случая Тц = /р + txl + tx2. За время рабочего
цикла станок выдает одну обработанную заготовку (деталь) или
порцию заготовок (деталей). Каждый механизм станка за время
рабочего цикла при обработке одной заготовки срабатывает, как
правило, один раз.
159

По степени автоматизации станки можно разделить на несколь-
ко групп.	I
Универсальные станки с ручным управ-
лением имеют ту особенность, что часть технологической
операции, связанная с изменением состояния, формы и качества
обрабатываемой заготовки, выполняется станком, а холостые ходы
и управление последовательностью элементов рабочего цикла —
рабочим с помощью кнопок, рукояток, маховиков, штурвалов и т. д.
Универсальные автоматы и полуавто-
маты в отличие от станков с ручным управлением характери-
зуются высокой производительностью и значительными возмож-
ностями многостаночного обслуживания. Высокая производитель-
ность обеспечивается благодаря использованию принципов сов-
мещения отдельных рабочих и холостых ходов. Например, в уни-
версальных многошпиндельных токарных автоматах последова-
тельного действия с горизонтальной осью обработка резанием
в различных позициях происходит одновременно, и тем самым
позиции совмещаются. Поэтому длительность холостых ходов
цикла будет равна не суммарной длительности обработки в пози-
циях, а времени наиболее продолжительной из них. Холостые
ходы совмещаются между собой (одновременный подвод и отвод
всех суппортов) и с рабочими ходами (подача и закрепление за-
готовки).
В случае переналадки автоматов и полуавтоматов (которая
занимает несколько часов) производительность их снижается,
так как мобильность их значительно ниже, чем неавтоматизирован-
ных станков. По этой причине универсальные автоматы и полуав-
томаты типичны для крупносерийного и массового производства.
Специализированные и специальные
автоматы и полуавтоматы используются только
в массовом производстве при изготовлении деталей, которые дли-
тельное время остаются неизменными. Специализированными
называют станки, которые можно переналадить на обработку узкой
группы однотипных деталей, специальными — станки, предна-
значенные для изготовления конкретной детали. Конструктивно
эта группа станков значительно проще универсального оборудова-
ния, так как сокращается количество целевых механизмов рабо-
чих ходов (суппорты одно- и многошпиндельных автоматов, сило-
вые головки и др.) и холостых ходов (механизмы загрузки, пово-
рота и фиксации, транспортирующие устройства и др.). Кроме
того, возможно применять оптимальные схемы обработки, а бла-
годаря высокой жесткости — повышать режимы резания. Все это
обеспечивает дальнейшее повышение производительности труда.
Специализированные и специальные автоматы и полуавтоматы
в большинстве не могут быть использованы при смене объекта
производства, хотя по состоянию они пригодны к работе.
Агрегатные станки. Отличительная особенность
этих станков состоит в том, что они компонуются из типовых меха-
160

йизмов и узлов. Станкостроительные заводы могут, комбинируя
унифицированные узлы, создавать агрегатные станки различного
технологического назначения. Наиболее распространены станки
для обработки резанием заготовок корпусных деталей, которые
при этом остаются неподвижными. На агрегатных станках выпол-
няют сверление, растачивание, нарезание резьбы, фрезерование
и другие технологические операции. Большинство узлов станков
сохраняет свое назначение и может применяться при обработке
заготовок других деталей: например, силовые головки, поворотные
- столы, направляющие головок и т. д. Нормализованные детали
в агрегатном станке составляют обычно 70—80%. Наличие унифи-
цированных узлов и механизмов дает возможность создавать раз-
. нообразные компоновки станков и автоматических линий с малым
количеством оригинальных элементов.
Агрегатные станки, как правило, не предусматривают перена-
ладки на обработку заготовок других деталей, поэтому они ре-
шают проблемы автоматизации, в первую очередь поточно-автома-
тизированного производства.
Станки с числовым программным уп-
равлением. Принципиальной особенностью станков с ЧПУ
является высокая мобильность и повышение степени автомати-
зации. Если в автоматах и полуавтоматах программоносителями
являются кулачки, копиры или упоры, то в станках с ЧПУ про-
грамма задается с помощью кодированной информации на магнит-
ной ленте, перфокарте, перфоленте; считывается и преобразуется
электронной системой;
Следует сказать, что любая автоматическая система управления
выполняет заранее запрограммированный комплекс операций по
обработке заготовки, составленный^ виде программы работы полу-
автомата, автомата, автоматической линии в соответствии с при-
нятым технологическим процессом. Числовое^программное управ-
ление основано на использовании чисел для задания программы
перемещений исполнительных органов станка в процессе обра-
ботки резанием.
Наиболее характерными являются многооперационные станки
с ЧПУ и автоматической заменой режущих инструментов, полу-
чившие название обрабатывающие^центры.
Высшей формой поточно-автоматизированного производства
на первом этапе автоматизации является создание поточных линий
из автоматов и полуавтоматов. Характерный признак их — авто-
матический рабочий цикл. Межстаночное транспортирование,
накопление заделов, удаление стружки и т. д. выполняются
вручную. В поточных линиях из полуавтоматов вручную выпол-
няется, кроме того, загрузка заготовок на обработку и снятие
обработанной заготовки.
Второй этап автоматизации характеризуется созданием авто-
матических линий, на которых выполняются разнообразные опе-
рации обработки резанием, контроля, сборки и т. д. Автоматиче-
6 Гурин Ф. В.и др.	161

ская линия представляет собой систему станков, расположенных
по технологическому процессу последовательно, и объединенных
средствами транспортировки и управления, автоматически вы-
полняющих технологические операции, кроме наладки и под-
наладки.
Пр принципу работы автоматические линии разделяют на син-
хронные — жесткие и несинхронные — гибкие.
В синхронной автоматической линии
обрабатываемые заготовки во время обработки передаются от
станка к станку (с позиции на позицию) без транспортирования
в магазины-накопители или бункера. Станки в линии связаны
жестким транспортом и образуют прямоточную линию (неветвя-
щуюся) или отдельные секции линии с ветвящимися потоками.
Такие линии могут состоять из одно- или многопозиционных
станков со сквозным или несквозным транспортом. Наибольшее
распространение получили линии со сквозным транспортом. Если
конструкция станков в линии не позволяет применить сквозное
транспортирование обрабатываемых заготовок, то используют
несквозной транспорт (верхний или фронтальный). Недостатком
его является сложность и необходимость иметь на каждой рабочей
позиции загрузочно-разгрузочное устройство.
В несинхронных автоматических ли-
ниях каждый станок имеет бункер или магазин-накопитель для
хранения обрабатываемых заготовок и автоматическое загрузочно-
разгрузочное устройство. Благодаря гибкой связи станки в линии
могут работать независимо. Линии строят прямоточным или ветвя-
щимся потоком из одно- или многопозиционных станков. Линии
с жесткой и жестко-гибкой связью создают либо с приспособле-
ниями-спутниками, либо без них.
По типу применяемого металлорежущего оборудования авто-
матические линии бывают из универсальных, агрегатных, специа-
лизированных и специальных станков.
Автоматические линии из универсаль-
ных станков-автоматов и полуавтома-
тов находят относительно большое применение в машинострое-
нии и преймущественно для обработки заготовок деталей типа
тел вращения. Такие линии создаются на базе поточных линий
оснащением их автооператорами (загрузка и выгрузка заготовок),
транспортерами (межстаночное транспортирование), подъемни-
ками, накопителями и другими целевыми механизмами, а основ-
ные механизмы остаются неизменными. К преимуществам такой
автоматизации относятся небольшие сроки проектирования, срав-
нительная простота и низкая стоимость. Поскольку линию создают
на базе действующего оборудования, многие механизмы которого
опробованы и проверены в работе, то этим обеспечивается ее высо-
кая надежность.
Широкое применение автоматические линии из универсаль-
ного оборудования получили в подшипниковой промышленности
162

(обработка подшипниковых колец), а также используются при
изготовлении деталей типа зубчатых колес.
Автоматические линии из агрегатных
станков получили широкое применение в крупносерийном
и массовом производстве. На них обрабатывают заготовки деталей
различных размеров и формы. Ллнии собирают из унифицирован-
ных узлов и механизмов (агрегатов), что значительно сокращает
время на проектирование и монтаж линии. В линиях унифициро-
ваны шаговые транспортеры, транспортеры отвода' стружки, пово-
ротные столы, кантователи, пульты управления; насосные стан-
ции нормализованы.
При обработке заготовок с хорошей устойчивостью их пере-
мещение осуществляют транспортерами от одного стационарного
приспособления к другому. Заготовки с малой базовой поверх-
ностью устанавливаются и закрепляются на загрузочной позиции
в приспособлениях-спутниках и вместе с ними перемещаются от
позиции к позиции. На каждой позиции спутник фиксируется
и зажимается. Использование спутников расширяет технологиче-
ские возможности автоматических линий, но одновременно увели-
чивает их стоимость, так как количество спутников соответствует
количеству обрабатываемых одновременно на линии заготовок.
Кроме того, снижается точность обработки, а также возникает
необходимость в транспортерах для возврата спутников в исход-
ное положение. Способ возврата спутников определяет до не-
которой степени конструктивные особенности автоматической
линии.
Автоматические линии из специализи-
рованных станков применяют также в крупносерий-
ном и массовом производстве. Эти линии состоят обычно из стан-
ков, выпускаемых серийно. Станки могут работать отдельно в по-
точных линиях, но конструктивно предусмотрена возможность
встраивания их в автоматические линии. Они предназначены
для обработки нескольких однотипных заготовок деталей и по-
этому спроектированы как специализированные.
Автоматические линии из специализированных станков при-
меняют для обработки заготовок деталей типа тел вращения, кото-
рые невозможно обработать на агрегатных станках (заготовки
с большим припуском, с фасонными поверхностями).
Автоматические линии из специальных
станков используют при изготовлении деталей, конструкции
которых стабильны в течение длительного времени. Отличительная
черта большинства автоматических линий из специальных стан-
ков состоит в том, что^они являются комплексными: охватывают
обработку резанием, контроль, сборку, смазку и упаковку.
Недостатком комплексных автоматических линий из специаль-
ных станков являются их высокая стоимость и длительные сроки
проектирования и освоения. Поэтому они эффективны при массо-
вом производстве однотипных изделий. На основе этих линий
6*	163

создаются более сложные автоматические системы — автоматиче-
ские цехи и заводы.
К автоматическим линиям из специальных станков относятся
роторные линии, собираемые из узлов и механизмов, конструкции
которых в большинстве случаев не нормализованы. Базой для
роторных линий служат роторные машины и роторные транспор-
тирующие устройства. Заготовки транспортируются от одной
рабочей позиции к другой вращающимися транспортными рото-
рами и обрабатываются в каждой рабочей позиции ротора при не-
прерывном его вращении. Режущие инструменты в роторных ма-
шинах расположены по окружности. Таким образом, обработка
резанием осуществляется при непрерывном движении заготовки
и режущего инструмента.
Достоинством роторных линий является то, что при парал-
лельной обработке заготовок в нескольких позициях роторной
машины ее ротор — единственный транспортный механизм. На
обычных автоматических линиях при параллельной обработке
требуется соответствующее число транспортных средств.
11.3. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
И НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Производительность автоматической линии, как и любого автома-
тизированного оборудования, определяется количеством годных
деталей, изготовленных в единицу времени. Если бы отсутствовали
затраты времени на холостые ходы инструментов /х, зажим и раз-
жим заготовок и межстаночное транспортирование их /тр, то
производительность линии определялась бы только длительностью
рабочих ходов /р. Такую производительность называют техно-
логической. Она означает количество деталей, обрабаты-
ваемых на линии (автомате) в единицу времени при условии бес-
перебойной работы (например, автоматические линии из бесцент-
рово-шлифовальных станков, работающих на проход; автоматы
непрерывного протягивания и т. д.). Технологическая произво-
дительность (шт/ч) QT '= 60/ tp.
При полном отсутствии простоев, когда работа автоматической
линии состоит в периодическом повторении рабочих и холостых
ходов в заданной последовательности, т. е. в периодическом повто-
рении рабочего цикла Тц, производительность линии называют
цикловой (теоретической). Длительность рабочего
цикла
Тц = /р + /х + /Тр
определяет цикловую производительность- автоматической линии
ец=бо/тц=бо(/Р+/х+/тр).
При непрерывном действии автоматической линии и автомата
tx = 0, и цикловая производительность равна технологической;
в остальных случаях она меньше.
164

После определенного времени непре-
рывной (безотказной) работы автоматиче-
ской линии ее останавливают для выпол-
нения ремонтных или профилактических
работ, связанных с обслуживанием инст-
рументов или механизмов станков. Таким
образом, производительность ее будет сни-
жаться за счет этих остановок, которые
Рис. 11.1. Схема баланса
производительности авто-
матической линии
называются внецикловыми простоями вре-
мени автоматической линии и автомата. К внецикловым простоям
относятся: смена, регулирование и подналадка инструмента £ /с.и;
ремонт и регулирование механизмов, замена изношенных дета-
лей и узлов 2 /об. Возможны простои по организационным при-
чинам, например, когда линия и автомат работоспособны, но
отсутствуют заготовки, электроэнергия и т. д.
При проектировании автоматических линий и станков-автома-
тов учитывают в первую очередь простои (внецикловые), связан-
ные с обслуживанием инструмента и механизмов. Производитель-
ность Qp с учетом внецикловых потерь называют расчетной
Qp = 60/(T4 + szc.a + 2/o6).
Производительность, подсчитанная с учетом всех простоев,
в том числе по различным организационным причинам 2 ^>рг>
называется фактической фф (шт/ч)
<2ф = 60/(Тц -ф- 2 4. и + S ^об 4~ S ^орг)-
С учетом перечисленных простоев можно составить баланс про-
изводительности автоматизированного оборудования (рис. 11.1),
воспользовавшись методом проф. Г. А. Шаумяна. Из схемы баланса
производительности видно, что фф < Qp <	< QT.
Эффективное использование автоматических линий обеспе-
чивается всемерным сокращением внецикловых простоев. Влияние
их на производительность оценивается с помощью коэффициентов.
Отношение Qp/Qu = т]т.и называют коэффициентом, технического
использования линии. Он зависит от продолжительности внеци-
кловых простоев по техническим причинам (2 /с. и и S ^>б)- Отно-
шение (?ф/Сц = т]ол называют коэффициентом общего использова-
ния линии; он показывает, какую часть фонда времени работает
линия. Коэффициент технического использования т]т.и зависит
от надежности линии в целом (от числа сборочных единиц и эле-
ментов, входящих в линию, надежности их, структуры и компо-
новки линии).
Под надежностью автоматических линий следует
понимать свойство линий выполнять заданные функции, сохраняя
свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответ-
ствующих заданным режимам и условиям использования. Надеж-
ность линий предопределяется их долговечностью, безотказностью
и' ремонтопригодностью (восстанавливаемостью).
165

Долговечность линий — важнейший фактор их надежности.
Надежность характеризуется свойством линии сохранять работо-
способность до наступления предельного состояния при опреде-
ленных режимах работы и условиях эксплуатации. При предель-
ном состоянии линии дальнейшая ее эксплуатация экономически
нецелесообразна.
Безотказность — свойство линии непрерывно сохранять рабо-
тоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации.
Количественно безотказность оценивается интенсивностью отказов,
наработкой на отказ и другими показателями. Наработка на от-
каз — среднее значение времени работы линии между двумя по-
следовательно возникшими отказами (остановами).
Ремонтопригодность — приспособленность линии к восстано-
влению исправности и поддержанию технического ресурса (преду-
преждение, обнаружение и устранение неисправностей и отказов).
Важнейшим критерием оценки долговечности принят техниче-
ский ресурс, равный суммарной наработке за весь срок службы.
Комплексными показателями надежности служат собственные
внецикловые простои (2 ^с. и + 2 А>б) и коэффициент технического
использования г]т. и. Они являются также важнейшими параме-
трами теории производительности.
11.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Транспортно-загрузочные механизмы автоматических линий
с жесткой связью строятся с использованием шаговых транспорте-
ров, загружателей и перегружателей и поворотных устройств.
В автоматических линиях с гибкой связью типовыми транспортно-
загрузочными механизмами являются транспортеры-подъемники,
транспортеры-распределители, автооператоры для загрузки заго-
товок на обработку и съема обработанных, отводящие транспор-
теры, лотковые системы. Характерной особенностью всех этих
устройств и механизмов, особенно автоматической загрузки
и съема, являются их встраиваемость и специализация. Они рабо-
тают в едином цикле с технологическим оборудованием и, следова-
тельно, конструктивно с ним связаны. Такая узкая специализа-
ция транспортно-загрузочных механизмов обусловливает не более
двух-трех степеней свободы с простейшими движениями.
В настоящее время находят применение транспортно-загрузоч-
ные устройства с большим числом степеней свободы (до шести и бо-
лее), конструктивно не связанные с технологическим оборудова-
нием (невстраиваемые) и автоматически управляемые по заданной
программе. Эти устройства получили название промышленных
роботов.
По сравнению со специализированными 'автоматическими уст-
ройствами автоматизация с применением роботов не требует дли-
тельных сроков ее внедрения и больших затрат при переводе ро-
бота на другую работу (благодаря его универсальности). Кроме
166

того, затраты на отладку роботов меньше, чем на отладку и регу-
лировку специализированных автоматических устройств, так как
отладка роботов производится не при внедрении, а при изготовле-
нии их на заводе; требуется лишь ручная наладка на заданную
программу.
Таким образом, промышленный робот представляет собой мно-
гоцелевое устройство, характеризующееся гибкостью и универ-
сальностью выполнения различных операций.
Робот состоит из следующих основных элементов — целевых
механизмов: манипуляционных устройств (манипуляторов), при-
водных устройств, системы управления, чувствительных элементов
и средств передвижения.
Манипуляционные . устройства (манипуля-
торы) являются исполнительными органами («руками») робота,
имеющими много степеней подвижности (на практике — от четы-
рех до семи).
Приводные устройства управляют движениями
механической руки робота. Сигналы на управляемое движение
в определенном шарнире руки формируются в системе управления.
Приводные устройства для управления движением руки часто
помещают непосредственно в шарнирах или на звеньях руки, околос
каждого шарнира. Применяется также компоновка всех приводов
в моторном блоке.
j... Система управления может быть с ЭВМ или без
нее и иметь несколько уровней при выполнении различных ручных
операций. Каждый уровень системы управления робота имеет
обратные связи, по которым передается информация о состоянии
и действии нижних уровней, а также свои внутренние обратные
связи, формирующиеся соответствующими датчиками информации
и устройствами ее обработки.
Первый нижний уровень системы управления состоит из при-
водных устройств и корректирующих механизмов, управляющих
непосредственно движением звеньев руки робота. Получив сигналы
от устройств второго уровня, они переводят их в механическое
движение, т. е. работают по принципу автоматических следящих
систем. 
На втором уровне системы управления робота формируются
сигналы управления. Здесь происходит распределение сигналов
по всем шарнирам руки для осуществления требуемого перемеще-
ния захвата в пространстве с целью выполнения определенной
элементарной операции (например, выбора траектории). Реали-
зуется второй уровень при помощи программного устройства,
ЭВМ и т. д.
На третьем уровне управления разрабатываются детали опе-
рации разложение на последовательные элементарные переме-
щения захвата, что обычно реализуется на ЭВМ, куда заклады-
вают некоторые комплексы правил. Сигнал о необходимости вы-
полнения каждого из элементов операции поступает из третьего
167

во второй уровень системы управле-
ния, где происходит распределение
сигнала на все степени подвижности
руки робота для выполнения каж-
дого элемента операции.
В системах с кнопочным и рукоя-
точным управлением на третьем уро-
вне находится человек-оператор, ко-
торый с помощью пульта управления
расчленяет сложную операцию на
элементы. После этого ЭВМ (или
более простой вычислитель) и авто-
матика распределяют сигналы по
степеням подвижности.
Четвертый уровень системы уп-
равления робота используется в слу-
поЗача цае, если заранее не получено сведе-
Рис. 11.2. Схема промышленного ний 0 выполняемой операции. Тогда,
робота «Униманн 1000»	исходя из окружающей неизвестной
и изменяющейся обстановки, робот
сам принимает решение о выполнении той или иной операции,
которое передается в третий уровень системы управления.
Чу jctb и тел ь ны е элементы робота являются
Важными факторами функционирования системы управления.
Они представляют собой соответствующие датчики информации,
играющие роль органов чувств и источников обратной связи си-
стемы управления. . Датчики дают информацию о состоянии
и изменении среды, в которой действует рука (руки) робота,
о положении и движении захвата руки и ее звеньев л т. д.
Таким образом,[чувствительные элементы действуют подобно ор-
ганам чувств [человека и дают необходимые сигналы в систему
управления.
Средства передвижения робота различны. Часто
используют рельсовую или безрельсовую тележку с автоматиче-
ским управлением либо телеуправлением, установку робота на
подвеску, передвигающуюся на роликах по потолочному или на-
стенному рельсу.
На рис. 11.2 показана схема промышленного робота «Униманн
1000», применяемого в металлорежущих станках и в качестве свя-
зующего звена между транспортными единицами. Он состоит из
подвижного основания со стойкой и механической руки с захватом.
Базируется робот на координатной системе с пятью осями, три
из которых основные (подъем, горизонтальное перемещение
и поворот руки) с шестью промежуточными позициями. Стан-
дартная конструкция может быть расширена до 16 позиций
на ось.
Привод — сервомотор с аналоговым замером пути. Робот
может иметь четыре различные взаимозаменяемые управляющие
168

системы: РТР — управление программированием точек; СР —
траекторное управление; AW — специальное управление для дуго-
вой сварки; МР — многоточечное управление.
11.5. УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ \
ОБОРУДОВАНИЕМ ОТ ЭВМ
Внедрение в производство станков с программным управлением
позволяет использовать ЭВМ не только для подготовки программ,
но и для управления станками. Применение числового управления
технологическим оборудованием вызвало глубокие изменения
в технологии и конструкции самих станков.
ЭВМ используются и как средства автоматического управле-
ния несколькими станками. Для этого разработаны специальные
ЭВМ; от одной ЭВМ может управляться до 250 станков (в зави-
симости от ее мощности). Для управления таким количеством стан-
ков одна центральная ЭВМ связана с ними через ряд промежуточ-
ных линий ЭВМ, каждая из которых управляет небольшой груп-
пой станков. Функции управления разделены между центральной
и промежуточной ЭВМ.
На рис. 11.3 изображена схема системы управления станками
от одной центральной электронной вычислительной машины
ЦЭВМ. Система накапливает программы в центральной памяти П,
которые распределяются по системам программного управления
СПУ через промежуточные ЭВМ, минуя считывающие устрой-
ства СУ, и передаются на станки С. Станки можно расположить
в разных местах, но каждая группа станков должна образовывать
единое целое. Следовательно, можно управлять группой станков,
производящих обработку резанием всех деталей одной сборочной
единицы.
Основным преимуществом такой системы следует считать
использование ЦЭВМ, позволяющей сочетать программное управ-
ление станками с общим управлением производством, что дает
возможность оперативно управлять станками в соответствии с по-
ступающими заказами и, следовательно, осуществлять коррекцию
программы. Это снижает время, затрачиваемое на проверку про-
грамм, их коррекцию и оптимизацию, в резуль-
тате чего снижается производственный цикл при
запуске нового изделия.
Применяют два способа управления стан-
ками от ЭВМ: прямое управление и система
ЭВМ—ЧПУ — способ, при котором ЭВМ свя-
зана со станками с ЧПУ. В системе прямого
управления станками имеется отдельное устрой-
ство — связующее звено между центральной
ЭВМ и станком. Система ЭВМ—ЧПУ имеет ЭВМ,
которая воспроизводит произвольные наборы
Рис. 1 Г.З. Схема
системы управле-
ния станками от
ЭВМ
169

входных данных. Эти системы широко применяют для управления
группами сверлильных станков, на которых обрабатываются разно-
образные детали. В ЭВМ вводится общее описание деталей,
и машина производит полное определение их геометрических пара-
метров. Основные преимущества такой системы — гибкость управ-
ления и простота программирования, включающая подготовку
программ ЭВМ. Например, для обработки цилиндрических по-
верхностей достаточно ввести в ЭВМ только радиус поверхности.
В машиностроении внедрякЗтся технологические комплексы
с управлением от ЭВМ. Автоматизированный технологический
комплекс представляет собой единую автоматизированную си-
стему, в которой объединен ряд автоматических линий, оснащен-
ных системами программного управления и управляемых от ЭВМ-
Использование автоматизированных технологических комплексов
повышает производительность труда при неизменном количестве
оборудования и точность обработки. Оборудование комплекса
связано общим транспортером. Благодаря этому сокращаются
занимаемая производственная площадь и межоперационные за-
делы, а также число обслуживающего персонала.
ЭВМ в системах управления автоматизированными технологи-
ческими комплексами управляют циклом, производят сбор дан-
ных о состоянии и работе отдельных агрегатов и линий и осу-
ществляют контроль за их работой. Благодаря ЭВМ перестройка
логической системы сводится к замене программы ЭВМ.

Раздел второй
КОМПЛЕКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРНЫХ
ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Глава 12
ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
12.1.	ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Корпусные детали автомобилей и тракторов служат для размеще-
ния в них отдельных сборочных единиц и деталей. Детали этого
класса характеризуются сложной формой. У них нет простых и на-
дежных поверхностей, которые могли бы служить базами при уста-
новке их в станочных приспособлениях для обработки, и поэтому
обработка и транспортирование корпусных деталей от станка
к станку происходят, как правило, в специальном приспособле-
нии-спутнике.
Технологическими базами при обработке часто используют
плоскость и два точных отверстия. Базы остаются неизменными
на протяжении всего технологического процесса обработки заго-
товки, 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) пло-
щадки с отверстиями на них и деталь обрабатывают от этих баз.
Для обработки корпусных деталей широко используют автома-
тические линии, на которых выполняются разнообразные механи-
ческие операции резанием — фрезерование, протягивание, свер-
ление, нарезание резьбы, растачивание, хонингование и др. Кроме
обработки резанием на автоматических линиях выполняют отдель-
ные сборочные операции (запрессовку втулок, затягивание болтов),
промывку, испытание и контроль.
Корпусные детали изготовляют главным образом в виде отли-
вок из серого и ковкого чугуна или из алюминиевых сплавов.
Находят применение также стальные штампосварные корпусные
детали (картер заднего моста малолитражного автомобиля, кор-
пус ведущего переднего моста грузового автомобиля, картер дви-
гателя ЗИЛ-131 и др.). Габаритные размеры и масса литых кор-
пусных деталей, материал и способ получения заготовки являются
важными характеристиками, предопределяющими толщину стенок
деталей.
171

Штампо-сварныё детали по сравнений е отливками из чугуйй
имеют меньшие габаритные размеры и массу, а также компактнее.
Отдельные части штампосварной детали могут быть изготовлены
из различных конструкционных материалов: наиболее нагружен-
ные по условиям работы — из высокопрочных легированных ста-
лей, менее нагруженные — из малолегированных или углероди-
стых сталей. В качестве частей штампосварных деталей могут быть
использованы сортовой и фасонный прокат, штампованные части
и отливки.
Конструктивные формы и размеры корпусных деталей автомо-
- билей и тракторов весьма разнообразны. Поэтому технологические
процессы их изготовления также различны. В качестве примера
рассмотрим изготовление некоторых деталей этого класса: кар-
тера заднего моста и картера коробки передач малолитражного
автомобиля.
12.2.	ВИДЫ КАРТЕРОВ ЗАДНИХ МОСТОВ
АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Конструктивные и технологические особенности картеров задних
мостов автомобилей и тракторов. Картеры задних мостов яв-
ляются сильно нагруженными узлами, соединенными из разнооб-
разных по материалу и форме деталей сваркой, прессовыми посад-
ками и т. п. В неразборных соединениях с литыми корпусами
и штампованными кожухами используют, например, трубы, цапфы,
кронштейны и другие детали. Перед сборкой картера заготовки
этих деталей обычно обрабатывают на металлорежущих станках,
а затем картер в сборе обрабатывают окончательно. В картере
заднего моста размещены ведущая и ведомая конические зубчатые
колеса главной передачи, дифференциал и полуоси, на цапфах
картера установлены ступицы колес, а на кожухах полуосей —
диски тормозов, опоры подвески и другие детали. Поэтому картер
должен иметь достаточную жесткость и изготовляться с высокой
' точностью.
В конструктивном решении картеры задних мостов бывают
цельнолитыми, штампосварными и комбинированными.
Цельнолитые картеры характеризуются высокой жесткостью
большими массой и габаритами. Такую конструкцию картера
применяют в автомобилях большой грузоподъемности, мощных
тягачах, колесных и гусеничных тракторах. Картеры автомобилей
большой грузоподъемности изготовляют из литейных сталей,
а кожухи полуосей — из стальных труб; картеры автомобилей
небольшой грузоподъемности и малых тракторов — из ковких
чугунов.
Заготовки цельнолитых картеров изготовляют литьем в сырые
песчаные формы, полученные машинной формовкой по металличе-
ским моделям. Точность отливок — 1-й класс по ГОСТ 2009—55.
Обработка резанием таких заготовок требует значительных затрат
172
У

йз-за больших припусков и громоздкости конструкции. Картеры
задних мостов колесных тракторов изготовляют двух видов: кар-
тер для механизмов заднего моста и коробки передач с внутренней
поперечной перегородкой и картер только для механизмов заднего
моста. Последний более технологичен: имеет меньшие габариты
и массу, лучшую доступность к обрабатываемым поверхностям.
Штампосварные картеры широко применяют в автомобилях
средней и малой грузоподъемности, а также в легковых мало-
литражных автомобилях. Эта конструкция выгодно отличается
от цельнолитых картеров малыми габаритами и массой, а также
более высоким коэффициентом использования металла. Основными
конструктивными недостатками их являются относительно малая
жесткость, более высокие трудоемкость изготовления и стоимость
исходного материала. Повышают жесткость штампосварного кар-
тера приваркой к нагруженным частям его ребер или дисков жест-
кости, косынок и др.
Штампосварной картер заднего моста автомобиля состоит
из двух отштампованных из листовой стали половин— балок
корытообразной формы, составляющих основу картера — кожух.
Толщина кожуха зависит от грузоподъемности автомобиля и на-
ходится в пределах 3,5—9,5 мм.
Комбинированные картеры используют в легковых автомоби-
лях среднего класса и грузовых автомобилях средней и большой
грузоподъемности. Центральной частью этой конструкции картера
является корпус главной передачи. Его изготовляют обычно в виде
отливки из ковкого чугуна. Для автомобилей и тягачей, работаю-
щих в тяжелых условиях, литой корпус главной передачи выпол-
няют из стали, а также цельнолитым со штампованной отъемной
крышкой или из двух половин, несущих подшипники коробки
дифференциала, с плоскостями разъема, перпендикулярными осям
полуосей. Обе конструкции картеров имеют рукава, в которые
запрессованы трубы кожухов полуосей.
Колесные тракторы имеют цельнолитой картер заднего моста -
с привернутыми к нему литыми кожухами полуосей.
Отливки корпусов главной передачи до сборки с кожухами
полуосей проходят полную обработку резанием. Кожухи изго-
товляют из стальной трубы, наружные концы осаживают на мень-
ший диаметр под сварку с цапфами. Цапфы выполняют или заодно
с фланцем тормозного диска, или же в виде дискообразных флан-
цев, которые насаживают на предварительно обработанные шейки
кожухов полуосей и закрепляют сваркой. После приварки к ко-
жухам полуосей опорных деталей подвески их обрабатывают реза-
нием окончательно.
Преимуществами комбинированных картеров являются ком-
пактность конструкции и возможность использования для отдель-
ных частей его разных конструкционных материалов. К недо-
статку следует отнести сравнительно малую жесткость из-за много-
численных соединений его частей, что приводит к необходимости
173

увеличивать толщину стенок и протяженность посадочных по-
верхностей.
Несмотря на различие в конструкциях картеров задних мостов,
требования к точности размеров, шероховатости основных сопря-
гаемых поверхностей и точности их взаимного расположения
можно представить в виде некоторых обобщенных данных:
точность обработки диаметров шеек цапф под подшипники
качения и сальников ступиц колес грузовых автомобилей по 6—
7-му квалитету, шероховатость этих поверхностей Ra = 1,25 мкм;
точность отверстий под подшипники в штампосварных и ком-
бинированных- картерах легковых автомобилей по 6—7, иногда
по 5-му квалитету, шероховатость поверхности Ra = 1,25 мкм;
точность отверстия корпуса главной передачи в центральной
части цельнолитых и штампосварных картеров грузовых автомо-
билей — 8—9-й квалитет (отверстия диаметром 300—400 мм обра-
батываются с точностью 0,1—0,15 мм);
точность большого отверстия в центральной части штампо-
сварных картеров легковых автомобилей Н14. В отличие от литого
в штампосварном картере центрирование корпуса главной пере-
дачи происходит не по посадочному пояску, а по координатным
отверстиям;
точность отверстий под посадку труб полуосей в цельнолитых
картерах, в рукавах комбинированных картеров под посадку
кожухов полуосей и центрующих выточек, в тракторных картерах
задних мостов под посадку отъемных кожухов полуосей соответ-
ствует 7—8-му квалитету, шероховатость поверхности Ra =
=2,5 мкм;
соосность наружных посадочных шеек кожухов полуосей
и отверстий под посадку труб полуосей 0,05 мм;
соосность отверстий под посадку труб 0,05 мм;
расстояние привалочной плоскости корпуса главной передачи
до оси полуосей выдерживается с точностью 0,2—0,3 мм;
непараллельность привалочной плоскости корпуса главной
передачи оси полуосей не должна превышать 0,1—0,15 мм на длине
300 мм.
12.3.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАРТЕРОВ ЗАДНИХ
МОСТОВ МАЛОЛИТРАЖНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Получение заготовок и механическая обработка резанием штампо-
сварных картеров осуществляются по сходным технологическим
схемам. Отличие состоит в комплексности процессов. Например,
на автомобильном заводе им. Ленинского комсомола сварка поло-
вин картера и приварка фланцев осуществляются на сварочных
автоматах, не встроенных в автоматические линии, а обработка
концов картера перед приваркой фланцев производится на дву-
стороннем расточном станке. На Волжском автомобильном заводе
174

Рис. 12.1. Штампосварной картер заднего моста автомобиля «Жигули»
для сварки и механической обработки резанием заготовок картеров
задних мостов используют комплекс автоматических и автомати-
зированных линий, который состоит из трех потоков. Каждый
поток включает четыре автоматические линии, три автоматизи-
рованные линии и автоматическую установку для проверки на
герметичность.
Комплекс линий для изготовления картеров задних мостов
автомобиля «Жигули». На рис. 12.1 показан картер автомобиля.
Он состоит из верхней и нижней половин, полученных методом
холодной штамповки из рулонной горячекатаной листовой стали
15КП (НВ 143) толщиной 3,5 ± 0,15 мм и сваренных между собой
двумя продольными швами. К концам картера, имеющим форму
труб (кожухи), приварены два стальных кованых фланца 1 из
стали 30 (НВ 179), в которых обработаны гнезда для установки
подшипников полуосей, сальников и четыре отверстия под болты
для пластин крепления подшипников полуосей и щитов тормозов.
Средняя часть картера расширена и имеет большое отверстие
с отбортованным фланцем 5 (привалочной плоскостью) для крепле-
ния картера главной передачи. С внутренней стороны фланец уси-
лен двумя приваренными к нему полукольцевыми накладками,
в которых имеется восемь резьбовых отверстий М8Х1.25. Сзади
центральное отверстие закрыто крышкой с маслоналивным отвер-
стием, закрываемым пробкой с самоуплотняющейся конической
резьбой. Маслосливное отверстие 6, расположенное в нижней
части среднего расширения картера, также закрыто пробкой,
а в верхней части имеет сапун.
К консольным частям верхней половины картера приварены
две подушки 2 для установки пружин подвески, кронштейны 3
для крепления верхних штанг подвески, скоба 4 крепления трубо-
провода гидравлического привода тормоза, кронштейн для рычага
привода регулятора давления задних тормозов и некоторые дру-
гие детали. В консольных частях нижней половины картера при-
варены кронштейны 7 крепления нижних штанг и амортизаторов
задней подвески.
Изготовление картера заднего моста начинают штамповкой
верхней и нижней половинок. Сварка половин картера с двух
сторон производится на первой 8-позиционной автоматической
линии продольными швами под флюсом с удалением грата. После
сварки заготовки передаются на 15-позиционную автоматическую
175

Рис. 12.2. Схема 15-позиционной автоматической линии для обработки резанием
заготовок картера заднего моста:
2 (С1), 5 (С2), 7 (СЗ), 12 и 13 (С4) — рабочие позиции
линию (рис. 12.2), которая состоит из четырех одно- и двусторон-
них горизонтальных и вертикальных агрегатных станков (С1,
С2, СЗ, С4) и механизма для маркировки.
Оновные технические данные линии
Производительность, шт./ч.....................................  60
Число:
станков.................................................... 4
силовых головок .......................................... 5
рабочих позиций .......................................... 5
поворотных станций ....................................... 1
электродвигателей ........................................  15
Общая мощность электродвигателей, кВт .......................... 60
Размеры линии, м ........................................... 12,5X6,2
Масса, т....................................................... 44,5
На линии производят: подрезание торцов, растачивание отвер-
стий и снятие фасок с двух сторон (горизонтальный двусторонний
агрегатный станок С1); зачистку продольного сварочного шва
(вертикальный фрезерный агрегатный станок С2); зачистку про-
дольного сварочного шва с другой стороны (вертикальный фрезер-
ный агрегатный станок СЗ); маркирование; растачивание отвер-
стия в средней части заготовки картера и снятие фаски (вертикаль-
ный .двухшпиндельный расточный агрегатный станок С4).
На третьей 9-позиционной автоматической линии осуществляют
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.
На автоматизированной 4-позиционной линии с подвесными
сварочными машинами производят доварку сварочных швов,
стыков и внутреннюю дуговую сварку усилителей-полуколец
в месте крепления картера главной передачи (редуктора заднего
моста). Детали транспортируются от позиции к позиции замкну-
тым приводным пластинчатым транспортером. После этого заго-
товки навешиваются на подвесной транспортер, с которого посту-
пают крышки на электродуговую сварку под флюсом с заготовкой
176

картера. Испытание на герметичность производится автоматиче-
ской пневматической установкой, после чего заготовки транспорти-
руются на линии очистки и окраски, а затем подаются подвесным
конвейером на гидравлические прессы (16 тс) для продольной
и поперечной правки.
Эти линии — две сварочные и одна механической обработки
резанием — соединяются между собой приводными цепными транс-
портерами-накопителями. Сварочные машины, прессы для правки,
контрольные посты и автоматическая установка для проверки
на герметичность соединены между собой подвесным конвейером.
Полная обработка резанием заготовки картера заднего моста.
Основными поверхностями картера заднего моста являются опор-
ная плоскость крепления картера редуктора заднего моста; отвер-
-стия под болты крепления редуктора заднего моста; отверстия
для крепления щитов задних тормозов; отверстия под подшипники
и сальники; опорные плоскости под подшипники и щиты задних
тормозов.
Техническими требованиями на обработку резанием картера
заднего моста являются: опорная (привалочная) плоскость крепле-
ния редуктора заднего моста должна иметь шероховатость не выше
Rz = 20 мкм; перекос и смещение резьбовых отверстий не более
0,08 мм; точность отверстий под подшипники: 0 72Zfb°,’oo5° мм,
сальника 0 45+°-06 мм, шероховатость поверхности Ra = 2,5 мкм.
Расстояние между опорными плоскостями подшипников 1208 ±
± 0,05 мм.
Полная обработка резанием заготовки картера в сборе (с при-
вареннымй фланцами, крышкой и усилителями) производится
на 29-позиционной автоматической линии, состоящей из верти-
кальных и горизонтальных двусторонних агрегатных станков.
Она имеет жесткую транспортную систему с 12-ю рабочими пози-
циями и тремя позициями,контроля. Схема базирования заготовки
картера на обработку и контроль показана на рис. 12.3. После
подъема заготовка при помощи колеблющихся, призм подводится
до упора в жесткие призмы. Затем она со стороны малого (квадрат-
ного) фланца перемещается толкателем вдоль оси до упора торца
круглого (большого) фланца в жесткий ограничитель (упор).
Зажим заготовки осуществляется восемью антивибрационными
независимыми упорами, а поджим — выдвижными упорами со
стороны крышки. После этого жесткие опоры отходят от опорного
торца заготовки (привалочной плоскости), и начинается обработка
резанием.
г Позиция 1 — загрузочная. Позиция 2 — подрезание опорного
торца (привалочной плоскости). Позиция 3 — свободная. Пози-
ция 4 — сверление восьми отверстий 0 6,8 мм под резьбу. Пози-
ция 5 — зенкование фасок в отверстиях. Позиция 6 — свободная.
Позиция 7 — нарезание резьбы в отверстиях. Позиция 8 — кон-
троль. Позиция 9 — свободная. Позиция 10 — сверление четырех
отверстий на проход 0 9,5 мм в малом (квадратном) фланце;
177

Рис. 12^. Схема базирования заготовки картера заднего моста для обработки
и контроля на 29-позиционной линии:
1 — зажимная колеблющаяся призма; 2 — жесткая призма; 3 — антивибрационные
независимые упоры; 4 — выдвижные упоры; 5 — жесткие упоры; 6 — полукольца жест-
кости
сверление четырех отверстий 0 12 мм на глубину 14 мм в большом
(круглом) фланце. Позиция 11—контроль наличия отверстий;
маркировка. Позиция 12 — свободная. Позиция 13 — зенкование
фасок в четырех отверстиях 0 9,5 мм в квадратном фланце; свер-
ление четырех отверстий на проход 0 10,4+°-12 мм в круглом
фланце. Позиция 14 — зенкерование четырех отверстий 0 9,5 мм;
контроль. Позиция 15 — свободная. Позиция 16 — зенкование
фасок в четырех отверстиях 0 9,5 мм с внутренней стороны торца
квадратного фланца. Позиция 17 — зенкерование четырех отвер-
стий в круглом фланце; зенкование фасок в четырех отверстиях
с внутренней стороны торца круглого фланца. Позиции 18 и 19 —
свободные. Позиция 20 — получистовое растачивание отверстия
0 44,3+°-2 мм под сальник и отверстия 0 71,3+°-2 мм под подшип-
ник в квадратном фланце; получистовое растачивание 0 44,3+°’2 мм
под сальник и отверстия 0 71,3+°’2 мм под подшипник в круглом
фланце. Позиция 21 — свободная. Позиция 22 — предваритель-
ное подрезание торца квадратного фланца, снятие фасок в отвер-
стиях под подшипник и сальник в квадратном фланце; предвари-
тельное подрезание торца круглого фланца, снятие фасок в отвер-
стиях под подшипник и сальник в круглом фланце. Позиция 23 —
свободная. Позиция 24 — чистовое подрезание торца квадратного
фланца; подрезание опорного торца под подшипник и протачива-
ние кольцевой канавки в квадратном фланце; окончательное сня-
тие фаски в отверстии под подшипник в квадратном фланце. Тон-
кое растачивание отверстия 0 72to°’oo5° мм под подшипник в квад-
ратном фланце с применением автоматической подналадки резца;
178

Рис. 12.5. Схема потоков
обработки резанием заго-
товок картера коробки пе-
редач:
/-/S-позиционная автома-
тическая линия; 2—29-пози-
ционная автоматическая ли-
ния; 3 — специальный гори-
зонтальный двухсторонний
семипозиционный фрезерно-
расточный автомат; 4 — агре-
гатный многошпиндельный
станок с трехпозиционным
поворотным столом
устанавливаются в одноместные приспособления-спутники и во
время обработки остаются неподвижными, а все движения совер-
шаются агрегатными головками. Удаление стружки производится
смывом струей смазывающе-охлаждающей жидкости. .
Заготовки базируются при помощи трех конических пальцев,
входящих в соответствующие технологические отверстия, располо-
женные на торцах. *Два пальца неподвижные, один подвижный.
Схема базирования заготовки показана на рис. 12.6. Технологиче-
ские отверстия обозначены А х, Л2, А3. Пальцы, вводимые в отвер-
стия Аг и Л2, ориентируют заготовку в поперечном направлении,
а ориентация в осевом направлении осуществляется перемещением
подвижной плиты до положения, когда ее конический палец вой-
дет в отверстие Л3 заготовки, а подвижный упор прижмет заго-
товку к неподвижному упору Вх. Для гашения вибраций преду-
смотрено четыре антивибрационных упора Бг, Б2, Б3, Б±, за счет
пружин происходит гашение колебаний заготовки, что повышает
точность обработки.
Спутники фиксируются на рабочих	U» Г"zl. е,
позициях по двум отверстиям, в кото- ।'ys
рые входят установочные штифты. [ W
К направляющим транспортера спутник
прижимается четырьмя прихватами, >в*
усилия на которые передаются от пнев-
моцилиндров.
Снятие обработанных деталей и уста-
новка новых заготовок для обработки
происходит в четырех позициях: 1 —
Рис. 12.6. Технологические
базы картера коробки пере-
дач, используемые для опре-
деления его положения
в спутниках на 18-позицион-
ной автоматической линии
181

Рис. 12.7. Схема. 29-позиционной автоматической линии:
С1—С7 рабочие позиции
подвод приспособлений-спутников; 2 —раскрепление обработанных
деталей; 3 — снятие оператором детали и установка новой заготов-
ки в приспособление-спутник; 4 — закрепление заготовки. На пози-
циях раскрепления обработанной детали и закрепления новой заго-
товки к приспособлениям-спутникам подходит гайковерт. С пози-
ции 5 начинается обработка заготовок. Фрезеруются плоскости
(нижняя и боковая) крепления крышки упора шариковых фиксато-
ров; обрабатываются отверстия под втулки фиксаторов; сверлятся
отверстия и нарезается резьба в отверстиях крепления крышки
фиксаторов, крепления нижней крышки и производится другая
обработка. После разгрузки и загрузки спутники поступают на
позицию закрепления заготовки, а после этого на позицию 5,
и цикл обработки повторяется.
С первой автоматической линии заготовки поступают на вто-
рую 29-позиционную автоматическую линию с жесткой транспорт-
ной системой (рис. 12.7). Линия состоит из семи специальных
многошпиндельных одно-двусторонних горизонтальных фрезер-
ных, сверлильных и расточных станков С1—С7 с 13 рабочими пози-
циями. На линии производится предварительное, фрезерование
переднего торца (со стороны картера сцепления) и заднего торца
крепления крышки картера КП, зенкерование и растачивание
отверстий под подшипники первичного и вторичного валов, под
задний и передний подшипники блока зубчатых колес, сверление
и нарезание резьбы в отверстиях на фланцах торцов и обработка
других отверстий. Транспортирование заготовок картера КП
с позиции на позицию осуществляется направляющим штанговым
шаговым возвратно-поступательным транспортером.
Основные технические данные линии
Производительность, шт./ч................................... 100
Число:
станков................................................... 7
силовых головок........................................  14
шпинделей............................................... 80
рабочих позиций......................................... 13
контрольных позиций...................................... 3
поворотных станций ...................................... 1
электродвигателей ...................................... 28
182

Общая мощность электродвигателей, кВт .....................  130
Размеры линии, м ........................................ 140X6,0
Масса, т.................................................... 79
Схема обработки. Позиция 1 — загрузочная. Позиции 2—5 —
свободные. Позиция 6 (станок С1) — предварительное фрезерова-
ние плоскостей крепления картера сцепления и задней крышки КП.
Позиция 7 — поворот заготовки. Позиция 8 — предварительное
зенкерование отверстий под подшипники первичного и вторичного
валов и промежуточного вала блока зубчатых колес. Позиция 9 —
получистовое зенкерование отверстий под подшипники. Зенке-
рование отверстий на позициях 8 и 9 выполняется на станке С2.
Позиция 10 — свободная. Позиция 11— сверление отверстий под
шток вилки переключения 1-й и 2-й передач (задний торец кар-
тера); сверление отверстий в переднем торце под резьбовые шпильки
крепления КП к картеру сцепления. Позиция 12 — досверливание
отверстий под шток; снятие фасок в отверстиях под резьбовые
шпильки. Обработка в позициях 11 и 12 осуществляется на стан-
ке СЗ. Позиция 13 — свободная. Позиция 14 — развертывание
отверстий под шток вилки переключения 1-й и 2-й передач; сверле-
ние остальных отверстий под резьбовые шпильки крепления КП
к картеру сцепления. Позиция 15 — снятие фасок в отверстиях
под резьбовые шпильки. Позиции 14 и 15 выполняются на стан-
ке С4. Позиция 16 — свободная. Позиция 17 — сверление отвер-
стий под шток вилки переключения передачи заднего хода; свер-
ление отверстий под резьбовые шпильки крепления задней крышки
к картеру. Зенкерование в отверстии под подшипник вторичного
вала (в заднем торце заготовки) гнезда под сальник. Позиция 18 —
сверление отверстий под шток вилки переключения 3-й и 4-й
передач; развертывание трех отверстий под винты крепления
стопорной пластины среднего подшипника вторичного вала, сня-
тие фаски; развертывание отверстий в переднем и заднем торцах
заготовки под полые штифты для центрирования картера КП с кар-
тером сцепления и задней крышки с картером КП. Позиции 17
и 18 выполняются на станке С5. Позиция 19 — продувка сжатым
воздухом и контроль. Позиция 20 — зенкование фасок, сверление
остальных отверстий под резьбовые шпильки крепления задней
крышки к картеру. Позиция 21 — развертывание отверстий под
шток вилки переключения 3-й и 4-й передач; нарезание резьбы
в отверстиях в переднем торце под шпильки крепления КП к кар-
теру сцепления. Обработка в позициях 20 и 21 производится
!на станке С6. Позиция 22 — свободная. Позиция 23 (станок С7) —
Нарезание резьбы в отверстиях под шпильки крепления задней
крышки к картеру КП. Позиция 24 (станок С7) — нарезание
резьбы в отверстиях на заднем торце под винты крепления сто-
порной пластины среднего подшипника вторичного вала. Пози-
ция 25 — продувка сжатым воздухом и контроль. Позиции 26,
27, 28 — свободные. Позиция 29 — разгрузочная.
183

После обработки на второй автоматической линии заготовки
картера КП транспортируются на специальный горизонтальный
двусторонний шестишпиндельный семипозиционный фрезерно-
расточный' станок с подвижным столом. Станок имеет три рабочие
позиции, две позиции блокировки приспособлений и позиции
автоматической загрузки и разгрузки: 1 и 2 — загрузочные; 3 —
тонкое растачивание отверстий под подшипники первичного и вто-
ричного валов и сальник первичного вала, снятие фаски; 4 —
тонкое растачивание отверстий под подшипники блока зубчатых
колес промежуточного вала и снятие фасок; 5 — чистовое фрезеро-
вание переднего торца крепления картера сцепления и заднего
торца крепления крышки КП; 6 и 7 — разгрузочные.
Развертывание отверстий под штоки вилок переключения пере-
дач и отверстий под втулки шариков и пружин фиксаторов про-
изводится на агрегатном станке, оснащенном многошпиндельными
сверлильными головками, с трехпозиционным поворотным столом.
Обработанные полностью картеры коробки передач поступают
на мойку и контроль, а затем по приводному рольгангу транспорти-
руются на автоматизированную линию сборки, где производят
за'вертывание шпилек и пробок, запрессовку втулок и полых
штифтов.
Глава 13
ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ТИПА КРУГЛЫХ
СТЕРЖНЕЙ
13.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Исходя из конструктивного подобия деталей типа круглых стерж-
ней, общая схема построения технологического процесса обра-
ботки заготовок этих деталей может быть представлена следую-
щим образом: а) изготовление первичной заготовки из прутка
или трубы, горячая штамповка или литье; б) базирование загото-
вок при обработке резанием по центровым отверстиям или по по-
верхностям шеек; в) токарная обработка с поворотом заготовки;
г) при обработке длинных валов предварительное обтачивание
или шлифование шеек под люнеты; д) обработка фасонных поверх-
ностей; е) обработка второстепенных поверхностей; ж) при необ-
ходимости — термообработка; з) шлифование после термообра-
ботки; и) балансировка; к) доводочная обработка.
Очевидно, предложенная схема построения технологического
процесса не полностью отражает конкретные процессы изготовле-
ния отдельных деталей рассматриваемого класса, однако имею-
щиеся отклонения носят частный 'характер и не нарушают общей
W4

схемы. Так, при обработке заготовок коленчатых, эксцентриковых
или кулачковых валов приходится смещать ось вращения заго-
товки при обработке шатунных шеек, кулачков или эксцентри-
ков. При изготовлении пустотелых валов технологический про-
цесс дополняется операциями, связанными с обработкой внутрен-
ней полости вала и т. д.
Рассмотрим особенности изготовления ступенчатых валов,
комплексный технологический процесс изготовления вторичного
вала коробки передач и особенности обработки кулачковых валов.
13.2.	ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
СТУПЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
Ступенчатые валы в основном изготовляют из конструкционных
и легированных сталей, так как к ним предъявляются высокие
требования по механической прочности, обрабатываемости, малой
чувствительности к концентрации внутренних напряжений. Сту-
пенчатые валы, как правило, подвергают термообработке с целью
повышения их износоустойчивости. Исходя из технических тре-
бований, предъявляемых к ступенчатым валам, их изготовляют
из сталей 35, 40, 45, 40Г, 50Г, 40Х и др.
Ступенчатые валы имеют несколько конструктивных разно-
видностей; к ним относятся валы без шлицев и зубчатых колес,
валы со шлицами, валы-шестерни без шлицев, валы-шестерни
цилиндрические со шлицами, валы-шестерни конические со шли-
цами. (
Заготовки ступенчатых валов получают отрезкой от горяче-
катаных или холоднотянутых нормальных прутков. Такого вида
заготовки применяют в основном в мелкосерийном и единичном
производстве, а также при изготовлении валов с небольшим пере-
падом в размерах ступеней по диаметру. В условиях крупносерий-
ного и массового производства, а также при изготовлении валов
сложной конфигурации, имеющих большое число ступеней со зна-
чительным перепадом по диаметру, заготовку целесообразно изго-
товлять ковкой, горячей штамповкой, из периодического проката,
обжатием на ротационно-ковочных машинах, электровысадкой
и др. Эти методы позволяют получать заготовки ступенчатых ва-
лов, по форме и размерам приближающиеся к готовой детали, что
снижает расход металла и трудоемкость механической обработки.
В крупносерийном и массовом производстве преобладают ме-
тоды изготовления заготовок ступенчатых валов с коэффициентом
использования металла 0,7 и выше. Штучная заготовка из прутка
может быть успешно заменена поковкой или штамповкой, если
коэффициент использования металла повышается больше чем
на 5% (необходимо учитывать и другие экономические показатели).
В зависимости от конструкции вала и масштаба производства
технологический процесс механической обработки может быть раз-
личен. Ниже приведен маршрут технологического процесса меха-
185

нической обработки для крупносерийного производства ступенча-
тых валов со шлицами.
Операция	Оборудование
Фрезерование торцов и зацентровка Токарная обработка Предварительное шлифование Фрезерование шлицев Фрезерование резьбы Термообработка (закалка) Окончательное шлифование поверх- ности Шлифование шлицев Контроль	Фрезерно-центральный полуавтомат Многорезцовый токарный полуав- томат	х Круглошлифовальный станок Шлицефрезерный станок Резьбофрезерный станок Нагревательная печь, закалочные ванны Круглошлифовальный станок Шлицешлифовальный станок
Во многих случаях за основные базы принимают поверхности
опорных шеек вала. Однако использовать их в качестве технологи-
ческих баз для обработки наружных поверхностей трудно.
Поэтому для значительного количества операций за технологиче-
ские базы принимают поверхности центровых отверстий, что
позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала
на единых базах с установкой его в центрах.
Наружные поверхности ступенчатых валов обтачивают на
токарных, токарно-копировальных, горизонтальных многорезцо-
вых станках и на вертикальных одно- и многошпиндельных авто-
матах.
В условиях серийного и массового производства широкое рас-
пространение имеет точение наружных поверхностей ступенчатых
валов на токарных станках с гидрокопировальным устройством.
При обработке валов в центрах для выдерживания размеров по
длине вала от постоянной базы следует применять плавающие
передние центры с упором торца заготовки в упорное кольцо.
Это исключает влияние погрешности зацентровки вала на точность
обработки.
В условиях серийного .производства имеют распространение
многорезцовые и токарно-копировальные станки, полуавтоматы
и автоматы. Однопроходные копировальная и многорезцовая
обработки жестких валов (отношение длины к диаметру наиболь-
шей ступени 10—15) обеспечивают точность по 9—11-му квали-
тету. Многорезцовая обработка может оказаться эффективнее
копировальной для валов, имеющих большую длину и диаметры
и большие перепады ступеней, так как.в продольном суппорте
можно установить большое число резцов.
Токарную обработку наружных поверхностей вала можно
выполнять по двум вариантам: 1) без разделения на черновую
186

и чистовую операции, за один
проход (при точных заготовках
с малыми припусками); 2) с раз-
делением на черновую и чисто-
вую операции. Чрезмерное уве-
личение сил резания может при-
вести к деформации обрабаты-
ваемого вала, а это вынуждает
снижать подачу при многорезцо-
вой обработке по сравнению с
подачей при обработке на гид-
рокопировальном станке. Кроме
того, применение большого ко-
личества резцов при обточке
вала вызывает повышение, вре-
мени технического обслужива-
ния. Поэтому в каждом конкрет-
ном случае окончательный вы-
бор метода обработки наружной
поверхности ступенчатого вала
должен основываться на резуль-
татах расчетов точности и эко-
номической целесообразности
обработки.
13.3.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ
ВТОРИЧНОГО ВАЛА
КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
АВТОМОБИЛЯ «ЖИГУЛИ 2101»
Конструктивно вторичный вал
коробки передач (КП) относится
к ступенчатым валам. Он имеет
форму вала с двусторонним
уменьшением диаметров при от-
ношений длины к диаметру 13,8,
что указывает на недостаточную
его жесткость. Это требует ввода
дополнительных опор при обра-
ботке заготовки вала на станках.
Вторичный вал (рис. 13.1) уста-
навливается на трех подшипни-
ках. Передний подшипник — иг
(0 19,280—19,267 мм),
установлен в расточке первичного вала. Средний подшипник —
шариковый радиально-упорный (0 30,000—29,979 мм); его вну-
тренняя обойма закреплена на валу при помощи пружинной шайбы
и стопорной пластины, что позволяет подшипнику воспринимать
от вала осевые нагрузки и передавать их на картер КП. С помощью
187

этого подшипника фиксируется осевое положение вторичного вала
в картере. Задний подшипник — шариковый, однорядный
(0 25,000—24,979 мм), установлен на выходе шлицевых
каравок.
' Непосредственно за задним подшипником на валу устанавли-
вается резиновый сальник, уплотняющий задний конец вала.
На переднем конце вала, где расположены три шлицевые канавки,
помещается ступица скользящей муфты синхронизатора 3-й и 4-й
передач. За этой ступицей устанавливается ведомая шестерня 3-й
передачи. Далее, за буртиком 0 52 мм устанавливается ведомая
шестерня второй передачи, после чего, на трех шлицевых канавках
устанавливается ступица скользящей муфты синхронизатора 2-й
и 1-й передач. Рядом с этим синхронизатором устанавливается
ведомая шестерня 1-й передачи. Другие конструктивные элементы
вторичного вала отмечены при описании технологического про-
цесса обработки.
Конструкция детали позволяет вести токарную обработку на
гидрокопировальных станках. Поперечные канавки на валу имеют
простую форму, что дает возможность их обрабатывать стандарт-
ными инструментами. К недостаткам технологичности конструкции
можно отнести регламентированное угловое расположение масля-
ных канавок, шлицевой поверхности и шпоночных пазов под
ступицы скользящих муфт, что требует угловой ориентации
заготовки при обработке ее на станках. Это затрудняет автома-
тизацию операции, удорожает наладку на станке и усложняет
оснастку.
Вторичный вал изготовляется из стали 20ХГНМ с термической
обработкой рабочих поверхностей и их противозадирной фосфати-
зацией.
Рис. 13,2. Исходная заготовка вторичного вала
188.

Первичная заготовка изготовляется, из прутка 0 34±0,2 мм
в отпущенном состоянии. Сталь имеет следующие механические
свойства: предел прочности при растяжении ав = 1400 *-1600 МПа,
предел текучести от = 950 МПа, относительное удлинение 6 =
= 7%, ударная вязкость ап = 60 МПа.
Предъявляются особые требования к прутковому материалу,
поступающему для изготовления вторичных валов КП: кривизна
прутков не более 2,5 мм на 1 м длины; длина прутков 4,5—6 м
должна быть кратной длине исходной заготовки; прутки должны
быть отрезаны чисто, без смятия концов; поставляемые прутки
должны быть упакованы.
К первичным заготовкам предъявляется ряд требований: до-
пустимая кривизна не более 1 мм; допустимые внешние дефекты
по глубине не более половины минимального припуска на сторону;
максимальная высота заусенцев по линии разъема штампов на
кованой части не более 1 мм; ковочные уклоны не более 0° 40';
торцовая поверхность буртика (со стороны длинного конца вала)
должна быть подготовлена в качестве черновой технологической
базы при обработке резанием.
Схема технологического процесса изготовления первичной
заготовки вторичного вала приведена ниже.
№ опе- рации	Содержание операции	Оборудование
1	Загрузить пачку прутков на ав- томатический стеллаж. Отрезать одновременно две заготовки дли- ной 513“ 1.0 мм каждая	Пресс-ножницы 3600 кН с ав- томатическим стеллажом «Фи- шер»
2	Загрузить отрезанные заготовки в нагреватель. Нагреть заготовки до температуры 1200—1250° С	Автоматический индукцион- ный нагреватель 850 кВт. Темп подачи 5 с
3	Штамповать заготовки (рис. 13.2) позиция 1 — высадка; позиция 2 — высадка повторная; позиция 3 — формообразование; позиция 4 — обрубка облоя	Четырехпозиционная механи- зированная ковочная машина «Националь» с автоматической подачей заготовок на позиции
4	Термическая обработка — изо- термический отжиг	Изотермическая печь непре- рывного действия «Штейн»
5	Загрузить заготовки на поддоны и произвести дробеметную очистку металлической дробью	Дробеметная установка не- прерывного действия
6	Правка заготовок	Пресс гидравлический 100 кН
Изготовленные, очищенные и проверенные заготовки пере-
даются в механический цех для дальнейшей обработки.
Схема технологического процесса обработки заготовки вторич-
ного вала КП приведена ниже.
189

№ опе-
рации
i
2
Содержание операции
Оборудование
4
5
6
7
8
9
Торцевать и центрировать заго-
товку с обеих сторон
Произвести ^толное обтачивание
со _ стороны главной 'передачи до
разделительного буртика посадок
шестерен 2-й и 3-й передач вклю-
чительно с буртиком
Выполнить: канавку выхода кру-
га шлифования места шестерни
спидометра; канавку выхода круга
шлифования места под центри-
рующее кольцо эластичной муфты;
канавку под пружинное стопорное
кольцо эластичной муфты
Произвести полное обтачивание
со стороны сцёпления~до“ раздели-^
тельного буртика между посадоч-
ными поверхностями шестерен 2-й
и 3-й передач, исключая этот бур-
тик. Окончательно обточить поса-
дочные поверхности шестерен 2-й
и 3-й передач
.Змпр„лшггь; канавки выхода
шлифовального круга для поса-
дочных поверхностей шестерен 2-й
и 3-й передач и мест под ступицы
скользящих муфт; канавки выхода
шлифовального круга при обра-
ботке места под шестерню 1-й пере-
дачи	г
.Править заготовки. Точность
правки сечения /—I (см. рис. 13.1)
0,05 мм, а по сечениям II—II,
III—III и IV—IV 0,1 мм
Обработать шлицевую поверх-
ность под муфту карданного вала
Накатать канавки для масла на
местах под шестерни 2-й и 3-й пе-
редач
Фрезеровать места под шпонки
стуШиц скользящих муфт (одно-
временно обрабатываются две де-
тали)
Пр ом ыть заготовки
"Фрезеровать место под шпонку
шестерни заднего хода. Сверлить
место под шарик спидометра (одно-
временно обрабатываются две де-
тали)
Торцовочно-центровочный ста-
нок с автоматическим загрузоч-
ным устройством
Копировально-токарный ста-
нок с автоматическим загрузоч-
ным устройством «Саломе»
Копировально-токарный ста-
нок с автоматическим загру-
зочным устройством «Саломе»
Пресс гидравлический 100 кН
Двухшпиндельный горизон-
тально-фрезерный станок с де-
лительной головкой и автомати-
ческим загрузочным устройством
«Хурт»
Накатной станок «Мишиган
ротофло» с -автоматическим за-
грузочным устройством «Миши-
ган»
Линия из трех соединенных
двухшпиндельных горизонталь-
но-фрезерных станков с дели-
тельными головками и автомати-
ческим загрузочным устройством
«Хурт»
Камерная моечная машина
Специальный агрегат с пово-
ротным столом САСС
190


№ опе-
рации
Седержажве ©жерацжж
Фберудевалие
X
11
12
13
14
15
16
17
18
,19
20
21
22'
' 23
?24
25
Z 26
Снять заусенцы на пазах шпо-
нок* ступиц скользящих муфт и на
пазу шпонки шестерни заднего
хода
Шлифовать места под шестерни
2-1? и 3-й передач для снятия из-
лишков накатки
Контроль качества обработки4/
Термическая обработка
Очистить центровые отверстия
у заготовок
Править заготовки вала
Произвести чистовое наружное.
шлифование места под втулку ше-
стерни 1-й передачи, места под
центральный подшипник и места
под шестерню заднего хода
Произвести полу чистовое наруж-
ное шлифование дорожки под ро-
лики.^чистовое наружное шлифо-
вание и обработку торЦОв"~мёста
"под шестерню 3-й передачи и места
под ступицу для муфты включения
3-й и 4-й передач
' Выполнить окончательное__на-
ружное шлифование и торцов места
под шестерню 2-й передачи и места
под ступицу скользящей муфты
включения l-fi'H^iJ передач<?*'(~
Обр аботать канав ® под стопор -
ное кольцо ступицы скользящей
муфты синхронизатора 3-й и 4-й
передач, канавку под стопорное
кольцо шестерни заднего хода
Шлифовать окончательно место
и торец под шестерню спидометра,
место под задний подшипник, место
под фланец эластичной муфты,
место под центрирующее кольцо
Окончательный контроль
Фосфатирование против заеда-
ния
Контроль твердости беговой до-
рожки роликов (выполняет контро-
лер ОТК) ..
Окончательно шлифовать^дорож-
ки под флики для первичного
вала
Полировать дорожку под ролики
Нарезать резьбу под гайку креп-
ления муфты карданного вала
Верстак
Круглошлифовальный двух-
камневый станок с автомати-
ческим загрузочным устройством
Стол
Термический цех
Станок для шлифования цен-
тровых отверстий
Пресс гидравлический 100 кН
Шлифовальные станки с кру-
гами под прямым углом, с авто-
матическим загрузочным устрой-
ством, соединенные между собой
Шлифовальные станки с кру-
гами под углом 30° с автома-
тическим загрузочным устрой-
ством, соединенные между собой
Шлифовальный! станок с кру-
гом под углом 309, с автомати-
ческой загрузкой и с присоеди-
нением к другим станкам
Круглошлифовальные станки
с алмазными роликами, с авто-
матическим загрузочным устрой-
ством, соединенные между собой
Торцешлифовальный станок
с кругом под углом 30°, с авто-
матической загрузкой и соедине-
нием с другими станками
Стол
Установка для фосфатирова-
ния
Прибор для измерения твер-
дости
Круглошлифовальный станок
с осциллирующим кругом и ав-
томатической загрузкой
Ленточный полировальный
станок с двумя шпинделями
Шлифовальный станок с про-
филированным кругом для на-
резания резьбы
191

Продолжение табл.
№ опе- рации	Содержание операции	Оборудование
27 28	Промыть заготовки Контролировать концентрич- ность и при необходимости произ- вести правку заготовки	Камерная моечная машина Пресс гидравлический 63 кН
По некоторым основным операциям технологического процесса
обработки вторичного вала приводятся схемы компоновки опера-
ций и дополнительные пояснения.
На рис. 13.3 показана схема обработки технологической базы
заготовки на первой операции. Заготовка базируется по черновым
базам на две самоцентрирующие призмы по диаметрам 35 и 34 мм.
Базирование осуществляется по торцу буртика 0 55 мм. Торцовка
заготовки с одновременным образованием центровых отверстий
производится с помощью специальных головок В и С. Скорость
резания сверла 23,2 м/мин, подача 49,2 мм/мин, скорость резания
пластины 89 м/мин.
На рис. 13.4 представлена схема снятия, припуска при гидро-
копирной токарной обработке заготовки (операция 2, стр. 190).
Заготовка устанавливается на центровые отверстия. Передний
центр подпружиненный; базирование осуществляется упором по
левому торцу заготовки. Передача крутящего момента произво-
дится с помощью самокомпенсирующих кулачков. Скорость реза-
ния для проходных резцов 135—166 м/мин, подача 560 мм/мин.
Рис. 13.3 Схема обработки технологической^базы:
1 — центровочные сверла; 2 — подрезные резцы
192

я
е
Продольное базирование
Пружинный центр
94,35 ±0,15
Верхняя
Л- —
Каретка нижняя левая
Нижняя
левая
Нижняя
правая
самокомпен-
сирутщими
кулачками
Рис. 13.4. Копирное обтачивание длинного конца вала:
A— G — резцы
306,72 + 0,25
217,2 ±0,075
197,5 ±0,1

со
Задний центр
Инстру-
Каретки менты
BCD
А
EFG
Рабочий цикл
инструмента
Быстрый под- _ Рабочий ход
вод и отвод
----Е
F----
---&
Каретка нижняя правая

Каретка, верхняя левая
Каретка верхняя правая
221,9±0,1 до поверхности продоль-
него базирования
Рабочий -цикл инструмента
Рис. 13.5. Копирное обтачивание короткого конца вала
Схема снятия припуска при токарной копирной обработке со
стороны сцепления (оп. 3) показана на рис. 13.5. Заготовка уста-
навливается в самоцентрирующий патрон обработанной поверх-
ностью 0 25,3 мм с продольным упором на торец 0 29,6 мм (см.
рис. 13.4). На схеме копирной обработки (рис. 13.5) представлена
работа каждой каретки станка. На верхней правой каретке осу-
ществляется автоматическая замена резцов G и F путем поворота
головки (как это указано стрелками) при переходе на другой ре-
жим обработки.
Правка заготовки (оп. 4) выполняется при установке ее на ко-
леблющиеся центры специального приспособления. Точность
194

правки в сечении I—I 0,05 мм, а в сечениях II—II, III—III
и IV—IV — 0,1 мм (см. рис. 13.1).
Операция 6 — накатка канавок для масла под шестерни 2-й
и 3-й передач на автомате «Рото-фло» с помощью накатных реек
производится при установке заготовки в центрах. Угловая ориен-
тация заготовки производится по боковым поверхностям шлицев.
Такое базирование необходимо в связи с особыми требованиями
взаимного углового расположения шлицевой поверхности под
муфту карданного вала, масляных канавок и шпоночных ка-
навок под ступицы ^скользящих муфт. Скорость накатной рейки
8,7 м/мин.
На рис. 13.6. показана схема установки заготовки при обра-
ботке канавок под шпонки ступиц скользящих муфт. Заготовка
устанавливается в центрах приспособления с угловой ориента-
цией по шлицевой поверхности. Недостаточная жесткость .заго-
товки требует применения специального противовибрационного
приспособления, которое захватывает заготовку по 0 30,3 мм.
Окружная скорость фрезы 44 м/мин.
При обработке заготовки на операции 9 производят ее установку
в центрах. Передний центр подпружинен; базирование осуще-
ствляется на торец буртика 0 55 мм со стороны сцепления. Для
фрезы устанавливается скорость резания 28 м/мин, а подача
64 мм/мин, для сверла соответственно 16 и 57 мм/мин.
Операция 16 — шлифование места под втулку шестерни 1-й
передачи (0 30,05 мм), места под центральный подшипник
(0 30,0 мм) и места под шестерню заднего хода (0 29,95 мм) —
выполняется при установке заготовки в центрах. Шлифование
производится широким кругом, профиль которого поддерживается
Рис. 13.6. Фрезерование канавок под шпонки
7*
195

Рис. 13.7. Шлифование дорожки под ролики и другие детали
автоматической алмазной правкой. В плоскости расположения
шпоночного паза под шестерню заднего хода допускается провал
по цилиндрической поверхности шлифования до 0,03 мм. Передача
крутящего момента производится поводком через шлицевую по-
верхность заготовки. В наладке используется поддерживающий
люнет. Окружная скорость шлифовального круга 36 м/с.
Шлифование со стороны короткого конца вала (оп. 17) произво-
дится двумя шлифовальными кругами, расположенными под
углом 30° (рис. 13.7). Базирование заготовки в продольном на-
правлении осуществляется автоматически по торцу буртика
0 55 мм. Автоматическая алмазная правка кругов осущест-
вляется по копирам. Шлифование производится с применением
поддерживающего люнета. Окружная скорость шлифовальных
кругов около 56 м/с.
При выполнении операции 18 шлифовальный круг установлен
под углом 30°. Заготовка устанавливается в центрах при базиро-
вании по-шлифованному торцу буртика 0 55 мм. В наладке ис-
пользуется поддерживающий люнет.
Обработка канавок шлифовальными кругами на операции
19 осуществляется при установке заготовки в центрах и при бази-
ровании по торцу буртика 0 55 мм. Профиль каждого шлифоваль-
ного круга поддерживается автоматической правкой алмазными
роликами. В наладке используется неподвижный люнет.
Выполнение операции 20 — окончательное шлифование поверх-
ностей — осуществляется двумя кругами, установленными под
углом 30°. Заготовка устанавливается в центрах с базированием
по торцу поверхности 0 29,5 мм.
После выполнения всех операций обработки вторичный вал
передается на операцию окончательного контроля, а затем на
сборку коробки передач.
196

13.4.	ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
КУЛАЧКОВЫХ ВАЛОВ
Кулачковые валы имеют широкое распространение в машино-
строении, где они используются в механизмах распределения
и управления процессами. Распределительный вал двигателя
внутреннего сгорания приводит в движение толкатели клапанов,
клапаны, масляный насос, распределитель зажигания и топливный
насос. Соответственно выполняемой функции в механизме газорас-
пределения конструкции распределительных валов имеют кулачки
сложного профиля, зубчатый венец, эксцентрик, опорные шейки
малого диаметра и сравнительно большую длину вала. Рас-
пределительные валы автотракторных двигателей являются
нежесткими деталями с соотношением длины к диаметру от
15 до 35.
Точность и качество изготовления распределительных валов
могут быть охарактеризованы некоторыми параметрами.
1.	Опорные шейки обрабатывают по 6-му квалитету точности
с шероховатостью поверхности Ra — 0,63 4- 0,32 мкм. Оваль-
ность и конусность шеек достигает 0,01 мм; относительное биение
опорных шеек не должно превышать 0,015—0,02 мм.
2.	Допустимая неперпендикулярность упорного торца шейки
к образующей не выше 0,02—0,03 мм, шероховатость его поверх-
ности Ra = 1,25 4- 0,8 мкм.
3.	Шероховатость рабочих поверхностей кулачков не выше
Ra = 0,63 4- 0,32 мкм.
4.	Отклонение оси симметрии кулачков относительно шпоноч-
ной канавки ведомой распределительной шестерни ± (30' 4- 1°30'),
отклонение профиля кулачка в пределах ±(14- 2°).
5.	Шероховатость поверхностей зубьев венца колеса масляного
насоса и распределителя Ra = 1,25 4- 0,8 мкм.
Распределительные валы автотракторных двигателей могут
быть разделены по их длине на три группы: до 500 мм, 500—1000 мм
и 1000—1500 мм. Валы изготовляют из углеродистой и легирован-
ной стали, легированного чугуна. Методы изготовления загото-
вок — горячая штамповка и литье в земляные или оболочковые
формы. Отштампованные распределительные валы отжигают или
нормализуют с целью снятия остаточных напряжений. В процессе
механической обработки стальные валы подвергают термообра-
ботке (закалке и отпуску) до твердости HRC 52—62 на глубину
2—5 мм, а на вершинах кулачков — на глубину до 10 мм. Распре-
делительные валы, отлитые из глобулярного чугуна, в процессе
механической обработки подвергают термообработке до твердости
Я£ё~&2-58.
\ Изготовление заготовок распределительных валов из глобу-
лярного чугуна литьем в оболочковые формы является прогрес-
сивным направлением в машиностроении. В табл. 13.1 приведены
некоторые данные, характеризующие этот метод.
197

Таблица 13.1
Параметр сравнения	Заготовка	
	штампо- ванная	литая
Кривизна вала, мм	1,5—2,5	0,6—1,0
Некруглость опорных шеек, мм	. 1,0—1,5	0,4—0,6
Допускаемая глубина внешних дефектов, мм	1,0—1,5	0,8—1,0
Припуски на обработку, мм	3—5	1,0—2,5
Уклоны в градусах	7	2
Квалитет точности заготовки	15—16	12
Литые распределительные валы имеют массу на 10—15%
меньше массы кованых валов. У распределительных валов обычно
обрабатывают торцы и центровые отверстия, опорные шейки и фла-
нец, отверстия во фланце и шпоночную канавку, кулачки, отделы-
вают шейки и кулачки, контролируют качество обработки.
Одной из особенностей обработки распределительных валов на
металлорежущих станках является недостаточная жесткость заго-
товок валов. Под влиянием усилий резания заготовка деформи-
руется, что вызывает биение или закручивание отдельных ее
поверхностей. В качестве мероприятий по повышению жесткости
при обработке нежестких валов могут быть установка дополни-
тельных опор, использование двусторонних приводов на станках,
увеличение количества операций и т. д.
- Обработка торцов, центровых отверстий, опорных шеек и флан-
ца вала в крупносерийном и массовом производстве выполняется
на автоматизированных станках и автоматических линиях.
Кулачки штампованных валов до термообработки обрабатывают
на специальных копировально-токарных и копировально-шлифо-
вальных станках. После термообработки кулачки шлифуют и по-
лируют. Кулачки литых валов до термообработки дважды шли-
фуют, а затем полируют.
Шлифование кулачков производится на копировальных стан-
ках, работающих по полуавтоматическому циклу. Время шлифова-
ния зависит в значительной степени от величины припусков.
Припуск на шлифование кулачков после термообработки дается
в пределах 0,25—0,5 мм. При шлифовании кулачков вал устанав-
ливают в цанговые зажимы шлифованными крайними опорными
шейками, средние опорные шейки устанавливают в гидрофици-
рованные люнеты. В угловом положении вал фиксируют по шпо-
ночному пазу или отверстию во фланце. Профиль кулачка шли-
фуется с поперечной подачей и в некоторых случаях производится
автоматическая запись осевого перемещения шлифовального
круга. Шлифование после термообработки осложняется возмож-
ностью появления прижогов и трещин на рабочей поверхности
кулачка. Чтобы избежать подобных явлений, следует снижать
припуск на чистовое шлифование.
198

Кулачки полируют абразивной лентой на станках с несколь-
кими полировальными головками, число которых обычно равно
числу кулачков. Полированием снимается слой металла 6—8 мкм
при вращении вала со скоростью 10—15 м/мин. На полировальных
станках деталь устанавливают в центрах с угловой фиксацией
по шпоночному пазу.
Профиль и расположение кулачков контролируют с помощью
компаратора сравнения проверяемой детали с эталонным валом.
Глава 14
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТИПА
ПОЛЫХ ЦИЛИНДРОВ
14.1.	КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРОВ
К данному типу относятся детали, конструктивной особенностью
которых является концентричное расположение цилиндрических
поверхностей. Детали имеют форму не только полого цилиндра,
но также цилиндрических тел вращения со сложной наружной
или внутренней поверхностью (тормозные барабаны, опорные
катки тракторов, чашки сателлитов дифференциала и др.). Для
заготовок таких деталей характерна обработка только основных
сопрягаемых поверхностей — цилиндрических наружных и внут-
ренних. Обработка производится обычно при вращающейся заго-
товке, однако иногда обработку основных поверхностей выпол-
няют вращающимся инструментом при неподвижной заготовке
(например, растачивание отверстий в катке опорном трактора).
Установочными базами при обработке служат один из торцов
заготовки и ее внутренняя или наружная цилиндрическая поверх-
ность. Заготовки сложных деталей базируют в некоторых случаях
по фасонной наружной поверхности. При последующей обработке
в качестве постоянных баз используют обработанные поверхности
(торец и цилиндрическую поверхность). Угловая фиксация заго-
товки обеспечивается одним из ее выступов или отверстием в торце.
Принципиальная технологическая схема обработки полых ци-
линдров (кроме мелких деталей — втулок и вкладышей) может
иметь такую последовательность: 1) черновое обтачивание наруж-
ных и растачивание внутренних поверхностей и их торцов с одной
стороны; 2) то же с другой стороны; 3) получистовое и чистовое
обтачивание наружных и растачивание внутренних поверхностей
и их торцов с одной стороны; 4) тб же с другой стороны; 5) фрезеро-
вание небольших плоскостей на выступе; 6) сверление, цекование,
развертывание, нарезание резьбы в мелких отверстиях, в высту-
пах и фланцах; 7) тонкая обработка цилиндрических, фасонных
и конических наружных и внутренних поверхностей.
199

Рассмотрим изготовление представителей этого типа деталей —
опорных катков балансирных кареток гусеничных тракторов
и ступиц колес автомобилей.
14.2.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПОРНЫХ КАТКОВ
ГУСЕНИЧНЫХ ТРАКТОРОВ
Получение заготовок. Опорные катки, являясь частью балансир-
ной каретки гусеничного трактора, работают в неблагоприятных
условиях. Они передают на почву массу остова трактора и воспри-
нимают толчки и удары, возникающие при работе трактора. Кроме
того, на их трущиеся поверхности попадают земля и влага. Боль-
шинство тракторов имеют двойные опорные катки (рис. 14.1),
форма обода которых определяется конструкцией гусеничной
цепа.
Заготовки двойных опорных катков получают штамповкой
из высококачественной марганцовистой стали 50Г. С’целью полу-
чения заготовки с прошитым центральным отверстием опорный
каток штампуют обычно не целиком, а раздельно, по половинам.
Половину заготовки высаживают из круглого проката на горизон-
тально-ковочной машине, обеспечивающей высокую производи-
тельность, малые потери металла и повышенную точность заго-
ловки. Затем следует нормализация и очистка заготовки от ока-
лины, контроль твердости и основных размеров. После этого зачи-
щают торцы на плоскошлифовальном обдирочном станке и свари-
вают половины катка на стыковой сварочной машине. Далее сни-
мают грат на круглошлифовальном обдирочном станке, и заго-
товки транспортируют в цех механической обработки резанием.
Механическая обработка резанием. Обработку резанием заго-
товок опорных катков производят преимущественно на автомати-
ческих линиях. Помимо подрезания торцов и растачивания цен-
трального отверстия, на автоматических линиях производят свер-
ление и нарезание резьбы в отверстиях на торцах. В качестве баз
при обработке служит центральное отверстие или наружная
поверхность заготовки. В зависимости от выбранной базы произво-
дят одновременную или последовательную обработку обоих тор-
цов катка. Поэтому автоматические линии разделяются на две
группы. На рис. 14.2 показана схема двухручьевой автоматической
линии 1Л48Н для полной обра-
ботки опорных катков трактора.
Базирование заготовок происхо-
дит по центральному отверстию,
обработанному по 7-му квалитету
точности вне линии на верти-
кальном восьмишпиндельном по-
луавтомате.
При таком базировании необ-
ходимо производить новую уста-
Рис. 14.1. Двойной опорный каток
гусеничного трактора
200

Рис. 14.2. Схема двухручьевой автоматической линии 1Л48Н для полной обра-
ботки двойных опорных катков:
С1 — С7 — станки; К — контрольные устройства
новку заготовки для обработки с обеих сторон. Поэтому линия
скомпонована с возвратом спутников 2 по рабочим позициям.
Спутники с заготовками проходят по первому ручью (правому),
где заготовки обрабатываются с одной стороны. Затем спутник
с помощью поворотного устройства 5, расположенного в конце
первого ручья, передается во второй ручей линии (левый) с одно-
временным поворотом на 180° вокруг вертикальной оси. В начале
второго ручья оператор с помощью электромеханических ключей 4
зажима и раскрепления производит раскрепление заготовок
в спутнике, снимает их со спутника на поворотные столики 6
и после поворота вручную их на 180° снова загружает в спутник
для обработки левого торца заготовки и отверстий в нем. Пере-
мещение спутников по линии осуществляется транспортером 3,
зажим заготовок в спутнике происходит автоматически с помощью
ключей 4.
Обработанные детали с двух сторон поступают в разгрузочный
механизм 7, где автоматически раскрепляются. Пройдя поворотное
устройство 8, спутник 2 поступает на загрузочную позицию 1
первого ручья, где оператор снимает обработанные детали и загру-
жает заготовки на обработку. Таким образом, линию обслуживают
два оператора.
Каждый ручей линии имеет семь станков. Обработка заготовок
производится с охлаждением эмульсией режущих инструментов.
Для удаления стружки предусмотрен шнековый транспортер.
На линии работают 14 силовых головок (по семь в каждом ручье)
со 144 шпинделями. Производительность линии 104 шт/ч при
100%-ной загрузке.
Обработка и транспортирование заготовок от станка к станку
осуществляются в двухместных приспособлениях-спутниках
(рис. 14.3). Они перемещаются по замкнутому кругу, возвращаясь
на загрузочную позицию с обработанными деталями. На загру-
зочной позиции линии оператор устанавливает вручную по две
заготовки на оправки 3. Срезанные пружинные штыри 5 входят
в специальные пазы заготовок и фиксируют их в угловом поло-
жении. Неподвижность штырей обеспечивается рукояткой 2.
При повороте рукоятки упор 1 подводится к ребордам катков,
2Q1

Рис. 14.3. Двухместный спутник на
линии 1Л48Н
являющимся осевыми базами
заготовок. Зафиксировав заго-
товки, оператор нажатием кноп-
ки включает два электромеха-
нических ключа, при помощи
которых расклиниваются оп-
равки 3. Посредством пары
винт—гайка вращательное дви-
жение зубчатых колес превра-
щается в поступательное движе-
ние ползунов 8. Рычаги 7, концы
которых входят в пазы ползу-
нов, поворачиваясь вокруг осей
6, другими концами перемещают
кулачки 4. Когда усилие зажима
достигает определенной вели-
чины, ток в цепи двигателя
электромеханического ключа
резко возрастает, срабатывает
реле и электродвигатель отклю-
чается от сети. Таким образом, зажим заготовок осуществляется
автоматически.
Далее головки электромеханических ключей поднимаются
гидроцилиндром и нажимают на конечные выключатели, которые
воздействуют на цепь пуска транспортера спутников. Спутник
расфиксируется и штанговым транспортером перемещается с загру-
зочной на первую рабочую позицию. На рабочей позиции вклю-
чается механизм фиксации, и два фиксатора (цилиндрический
и ромбический) входят во втулки приспособления-спутнйка,
Рис. 14.4. Приспособление для установки и зажима двух спутников
202

включается цилиндр зажима, и рычаги зажимают спутник при-
хватами в четырех точках. Затем начинается обработка заготовок.
После обработки спутник раскрепляется, расфиксируется и пере-
мещается транспортером к следующему станку.
Зажим двух спутников происходит в приспособлении (рис. 14.4).
Базой для приспособления служат нижние направляющие
планки 1, 4 и 8; направляющие планки 5 и 7 ограничивают
смещение спутника в боковом направлении. Ввиду того, что
в приспособлении зажимаются два спутника, по одному с каждой
стороны, то предусмотрено по два фиксатора — цилиндрический 9
и ромбический, которые, входя во втулки 10 каждого спутника,
фиксируют их, а затем зажимают одновременно при помощи
двух гидроцилиндров 6 через шарнирно-рычажную систему.
Зажим и отжим спутников контролируется реле давления, а воз-
можные дефекты фиксации и расфиксации их в приспособлении —
путевыми конечными выключателями. На корпусе приспособления
смонтированы ролики 8, которые поддерживают штангу 2 шагового
транспортера при ее перемещении.
Технологическая схема обработки резанием на линии 1Л48Н
следующая. На горизонтальном двухшпиндельном агрегатном
станке С1 (см. рис. 14.2) производится предварительное подреза-
ние торца. Инструмент — торцовый зенкер с пластинами из твер-
дого сплава. На станке С2 линии подрезается окончательно торец
и снимается фаска в отверстии. Станок — двухшпиндельный
горизонтальный с комбинированными головками. Суппорт с рез-
цедержавкой имеет поперечную подачу, а головки — ускорен-
ный подвод и отвод. На станке СЗ — горизонтальном шестнадцати-
шпиндельном сверлильном, производится засверливание восьми
отверстий. На станке С4 досверливаются восемь отверстий с одно-
кратным выводом сверл для освобождения от стружки. На станке
С5 зенкеруются восемь отверстий. На станке С6 линии происходит
зенкование фасок в шести отверстиях и развертывание двух отвер-
стий с точностью по 7-му квалитету. На станке С7 нарезается
резьба в шести отверстиях.
Контроль обрабатываемых заготовок. На каждом ручье авто-
матической линии имеется контрольное устройство для проверки
наличия и глубины отверстий в заготовке катка, чтобы исключить
поломки инструмента. Если, например, отверстия по каким-либо
причинам не были досверлены до конца или в них остались части
поломанных сверл, то при последующем нарезании резьбы это
повлечет поломку метчиков. На рис. 14.5 дано контрольное устрой-
ство для проверки наличия и глубины восьми отверстий после
выполнения их на станке С5. На сварной подставке смонтированы
салазки, по которым перемещается под действием гидроцилиндра 1
каретка 2. На ней расположена плита 3 с двумя контрольными
головками, которыми проверяют отверстия в заготовке. В корпусе 4
головки на опорах качения 10 свободно перемещается полая
скалка 11, а пружина 12, размещенная в ней, упирается в упор 9.
203

Рис. 14.5. Контрольное устройство линии 1Л48Н
На переднем торце скалки закреплена планка 13 с ромбическим
штырем 16, входящим во втулку 17; планка удерживает скалку
от проворота при ее перемещении. На планке смонтирован диск 14
с пробками (щупами) 15 диаметрами на 4 мм меньше диаметра
просверленных в заготовках отверстий. Упор 8 подпружинен
рычагом 6, благодаря чему держит в разомкнутом состоянии микро-
переключатель 5.
При контроле отверстий гидроцилиндр 1, получив команду от
командоаппарата линии, перемещает каретку 2 с головками впе-
ред. Пробки 15 входят в отверстия заготовок катка. Если отвер-
стия просверлены в заданных пределах, каретка доходит до упора,
после чего реле давления подает команду на отвод ее в исходное
положение. Если же пробки встретили препятствие, то полая
скалка 11 сожмет пружину 12 и отойдет назад, а пружина 7 ры-
чага 6 отведет пробки 15 от микропереключателя 5 и замкнет
его; автоматическая линия остановится. Наладчик обнаруживает
и устраняет причину остановки линии, после чего линия вклю-
чается.
После обработки заготовок катков с одной стороны они авто-
матически раскрепляются, их снимают с оправок, устанавливают
с поворотом на 180° в спутник и закрепляют на оправках. Обра-
ботка резанием заготовок с другой стороны аналогична рассмо-
тренной.
14.3.	ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
СТУПИЦЫ КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ
Ступица колеса (рис. 14.6) изготовляется из ковкого чугуна твер-
достью НВ < 163.
204

Рис. 14.6. Ступица колеса автомобиля:
1 — 19 — обрабатываемые поверхности
При обработке резанием должны быть выполнены с точностью
0,04 мм поверхности 5 и И под подшипники. Биение поверхности 3
относительно поверхности 11 и торца 12 не должно превышать
0,05 мм; относительно поверхностей 5 и 11 биение второго торца 3
должно быть не более 0,08 мм, торца 1—0,1 мм и торца 18—0,15 мм.
Основными поверхностями следует считать торцы 1, 3, 12, 18
и цилиндрические поверхности 5, 4, 8, 11.
Особый интерес представляет комплекс автоматических линий
на Московском автомобильном заводе им. Лихачева для изготовле-
ния ступиц и тормозных барабанов задних мостов грузовых авто-
мобилей. Комплекс (рис. 14.7) состоит из 11 автоматических линий,
в которых установлено 104 единицы оборудования. Часовая про-
изводительность комплекса при коэффициенте загрузки 0,75 со-
ставляет 145 ступиц, 180 тормозных барабанов, 120 ступиц в сборе
с тормозным барабаном. Годовой выпуск более 600 тыс. комплек-
тов. Управление комплексом производится при помощи ЭВМ.
До внедрения данного комплекса автоматических линий сту-
пицы и тормозные барабаны задних мостов обрабатывались на вер-
тикальных многошпиндельных токарных полуавтоматах после-
довательного и непрерывного действия, а сверление отверстий под
резьбу и нарезание резьбы производилось на многопозицион-
ных агрегатных станках. Заготовки загружались вручную или
кран-балками. Посадочные отверстия под подшипники обрабаты-
вались в два установа — раздельно, с поворотом обрабатываемой
заготовки ступицы, что не обеспечивало при обработке резанием
заданной точности размера и соосности посадочных отверстий под
подшипники.
Комплекс для обработки ступиц и тормозных барабанов имеет
пять участков автоматических линий (см. рис. 14.7): 1 —для то-
карной обработки ступиц, 2 — для прецизионной расточной обра-
ботки, 5 — для сверления отверстий в ступице, 11—для обра-
205

Рис. 14.7. Схема комплекса автоматических линий для изготовления ступиц и
тормозных барабанов
ботки тормозных барабанов и 12 — для обработки ступиц и тор-
мозных барабанов в сборе.
Черновая обработка поверхностей и посадочных мест под
подшипники в ступицах производится в три потока на участке 1
автоматических линий для токарной обработки. Участок оснащен
мощными и жесткими агрегатными станками, что позволяет ис-
пользовать (в отличие от старого технологического процесса)
высокопроизводительный комбинированный режущий инструмент.
Обработанные заготовки ступицы поступают на общий транспор-
тер и по нему в накопители 3. Из накопителей заготовки направ-
ляются на участок 2 для окончательного растачивания отверстий
под подшипники, и посадочной поверхности под тормозной бара-
бан. Обработка производится на двухшпиндельных алмазно-
расточных автоматах с вращением заготовки и с автоматической
подналадкой режущего инструмента.
Затем заготовки поступают в накопители 4 и далее на участок
автоматической линии 5 для сверления отверстий под резьбу и на-
резания резьбы. После этого заготовки поступают в агрегат мой-
ки 6 и на автоматическую установку 7 для балансировки. Ступицы
с раскатанными отверстиями под подшипники на ‘установке 8
поступают в накопитель 9, далее на автоматическую линию сборки
с тормозным барабаном; после сборки заготовки комплектом (сту-
пиц и тормозных барабанов в сборе) транспортируются в нако-
питель 10. Транспортирование и накопление межоперационных
заделов полностью автоматизированы.
206

Стружка черных металлов на автоматических линиях отво-
дится из рабочей зоны и транспортируется гидросмывом. Охла-
ждение имеет целью обеспечение высокой стойкости режущего
инструмента, смывание и транспортирование стружки и удаление
чугунной пыли, образующейся при обработке резанием.
Обработанные тормозные барабаны в сборе со ступицей авто-
матически навешиваются на подвесной конвейер и подаются на
сборку задних мостов.
Глава 15
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ДИСКОВ
И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ
ПЕРЕДАЧ И ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
15.1.	КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ ДЕТАЛЕЙ
Детали типа дисков находят широкое применение в автомобиле-
и тракторостроении. К ним относятся маховики, тормозные ба-
рабаны, диски сцепления, цилиндрические и конические зубча-
тые колеса, диски с гладким или шлицевым отверстием и другие
детали. Конструктивная особенность деталей этого типа состоит
в том, что все они имеют форму тела вращения, у которого диа-
метр превышает высоту (длину). Детали имеют центральное от-
верстие (цилиндрическое, коническое или шлицевое); у многих
деталей предусмотрены отверстия для крепления, расположен-
ные по окружности, концентричной центральному (посадочному)
отверстию.
Для обработки резанием заготовок рассматриваемых деталей
применяют одинаковые технологические схемы, причем основные
операции выполняются при вращении заготовки. Поскольку де-
тали имеют конструктивное различие, в типовую технологиче-
скую схему вносят изменения. Например, нарезание (или нака-
тывание) и отделку зубьев при обработке зубчатых колес. Коли-
чество чистовых и отделочных технологических операций зависит
от метода получения заготовок детали и технических условий на
изготовление детали.
Заготовки деталей типа дисков получают в виде поковок,
отливок из чугуна, стали и цветных сплавов, а также холодной
штамповкой из листа. В отдельных случаях штучные заготовки
получают из труб и прутков.
Технологическая схема обработки резанием заготовок дета-
лей типа дисков во многом сходна со схемой обработки заготовок
деталей типа полых цилиндров. Различие состоит в том, что
первые имеют малую длину, и главными обрабатываемыми по-
верхностями у них являются торцы, а также короткие цилиндри-
207

ческие и конические поверхности. На операциях обработки ре-
занием технологическими базами служат сначала один торец и
наружная или внутренняя цилиндрическая поверхность заго-
товки, 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 первых операциях.
Г Наиболее массовыми и характерными деталями типа дисков
являются зубчатые колеса. С повышением требований к надеж-
ности и долговечности автомобилей и тракторов возрастают и
требования к качеству зубчатых колес. По ряду геометрических
параметров их изготовляют с высокой точностью (6—5 степень)
и шероховатостью обработанной поверхности профиля зубьев
Ra < 0,32 мкм. Критерием качества колес являются также нормы
шума пары в зацеплении и контактная прочность их зубьев.
Материалом для изготовления зубчатых колес автомобилей и
тракторов служат стали 45 селект, 18ХГТ, 12Х2Н4А, 38ХС и др.
Рассмотрим изготовление двух наиболее характерных дета-
лей — цилиндрического коронного зубчатого колеса трактора и
конического ведомого зубчатого колеса главной пары автомобиля.
15.2.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО
КОРОННОГО КОЛЕСА МЕХАНИЗМА ОТБОРА МОЩНОСТИ
ТРАКТОРА
Получение заготовки. Заготовки большинства цилиндрических
зубчатых колес получают в виде поковок на кривошипных горя-
чештамповочных прессах, многопозиционных горячештамповоч-
ных автоматах, горизонтально-ковочных машинах и молотах.
На первом переходе исходные заготовки обычно осаживают, а
на последующих штампуют в закрытых штампах. После отжига
или нормализации заготовки подвергаются контролю по основ-
ным размерам, положению внешних поверхностей относительно
центрального отверстия и твердости.
На рис. 15.1 показано коронное зубчатое колесо, а на
рис. 15.2 — его заготовка.
Заготовки получают из стали 45 селект с содержанием С =
= 0,42-4-0,47% (ГОСТ 1050—74) штамповкой на кривошипном
горячештамповочном прессе (КГШП), оснащенном манипуля-
тором для укладки штучной заготовки (отрезанной пресс-нож-
ницами от прутка в нагретом состоянии) и удаления поковки из
рабочей зоны. Производительность пресс-ножниц (Р = 16 000 тс)
180 заготовок в час, КГШП (Р = 6300 тс) 9,5 тыс. т заготовок
в год при двухсменной работе.
Переходы штамповки заготовки коронного зубчатого колеса
и обрезки облоя изображены на рис. 15.3. Перед штамповкой на
кривошипном горячештамповочном прессе производят нагрев
исходной заготовки до ковочной температуры. Штамповку за-
208

Рис. 15.1. Коронное зубчатое колесо
механизма отбора мощности трак-
тора:
1 — 12 — поверхности, обрабатываемые
резанием
to
<£>

Рис. 15.2. Заготовка коронного зубчатого колеса
готовки производят в три перехода (рис. 15.3, а—обрезка
облоя на обрезном прессе осуществляется в два перехода (г—5):
сначала обрезается облой с фланца 1 заготовки, а затем проши-
вается отверстие 2.
Масса заготовки коронного зубчатого колеса Р3 = 44,6 кг,
масса детали Рд = 21,61 кг. Таким образом, коэффициент исполь-
зования металла равен 0,48.
Полученная поковка должна удовлетворять следующим
основным техническим условиям: 1) отвечать группе П по
Рис. 15.3. Переходы штамповки заготовки коронного зубчатого колеса и обрезки
облоя:
а — осадка; б — предварительная штамповка; в — окончательная штамповка; г —
обрезка облоя с фланца / заготовки; д — прошивание отверстия 2
210

ГОСТ 8479—70, НВ 156—
197; 2) точность изготовле-
ния повышенная — класс I
по ГОСТ 7505—74; 3) груп-
па стали Ml (ГОСТ 7505—
74); 4) степень сложности
поковки С3 по ГОСТ 7505—
74; 5) поверхность разъема
штампа плоская; 6) быть
очищенной от окалины;
7) не указанные штампо-
вочные уклоны 7°; 8) сме-
щение оси поверхности А
(см. рис. 15.2) относи-
тельно внешнего контура
не более 1,4 мм; 9) несоос-
ность прошиваемого отвер-
стия не более 1,6 мм; 10) ко-
робление фланца не более
0,8 мм; 11) радиальное бие-
ние поверхности 8 (см.
рис. 15.2) не более 0,8 мм;
12) загнутый заусенец от
прошивания отверстия не
более 10 мм; 13) торцовый
заусенец на поверхности
фланца не более 8 мм;
14) остальные техниче-
ские условия — по ГОСТ
8479—70.
Припуск на обработку
лежит в пределах 7—8 мм,
за исключением торцов за-
готовки, на обработку ко-
торых предусмотрен при-
пуск 5 и 7 мм (см. рис. 15.2).
Обработка резанием ко-
ронного зубчатого колеса
производится на автомати-
зированной линии (рис.
15.4), состоящей из токар-
ных многошпиндельных,
агрегатных и специальных
полуавтоматов. Транспор-
тирование заготовок от станка к станку при токарной обработке на
вертикальных многошпиндельных полуавтоматах производится
при помощи приводного конвейера 4. Каждый станок оборудован
коротким конвейером, имеющим (при необходимости) стрелочный
211

ОТсекаТель заготовок. Межоперационным транспортом между
двумя-тремя станками может служить кран-балка 6 с захватом
одной заготовки, предусмотренная для каждого рабочего.
Транспортирование заготовок между однотипными станками,
выполняющими одну или несколько операций, осуществляется
приводными замкнутыми подвесными конвейерами 3 со съемными
подвесками. Подвески с заготовками снимаются и навешиваются
на приводной конвейер съемно-навесными устройствами 1. За-
грузка и разгрузка станков происходит при помощи подъемни-
ков 2.
На финишном участке межоперационным транспортом слу-
жит монорельс, оборудованный тельферами с захватом для одной
заготовки. Для размещения межоперационного задела на уча-
стке имеются столы-стеллажи. Столы для контроля также обо-
рудованы съемно-навесными устройствами и подъемниками, при
помощи которых заготовки и обработанные детали снимаются
с конвейера, переносятся на контрольный стол и загружаются
в тару.
Станки на линии снабжены устройствами для удаления
стружки из зоны резания. От станков стружка отводится шнеко-
выми транспортерами 5, расположенными вдоль поточной ли-
нии обработки резанием. По этим транспортерам стружка пере-
мещается к магистральному пластинчатому транспортеру, а по
нему удаляется из цеха.
Обработка резанием производится инструментом, оснащен-
ным многогранными неперетачиваемыми твердосплавными пла-
стинами (токарные операции) и режущими инструментами из
быстрорежущей стали (зубопротягивание, зубодолбление, ше-
вингование зубьев, сверление крепежных отверстий во фланце).
В качестве смазочно-охлаждающих жидкостей используют эмуль-
сию (3—5 %-ной концентрации) водных растворов эмульсола
«Укринол 1» (точение, сверление, шлифование), масло МР-1 (обра-
ботка зубьев — протягивание, долбление и шевингование).
Мойка заготовок и обработанных деталей производится струй-
ным методом в моечных машинах проходного типа в растворе
(эмульсол 4—5%, сода до 10%, нитрит натрия 0,1—0,2%, фура-
цилин 0,003% при температуре не выше 80° С.
Технические условия на обработку резанием коронного зуб-
чатого колеса (см. рис. 15.1):
1.	Овальность и конусность поверхностей 7 и 12 не более
0,023 мм.
2.	Взаимное биение поверхностей 7 и 12 не более 0,08 мм.
3.	Относительно общей оси поверхностей 7 и 12\ а) радиаль-
ное биение поверхности 4 не более 0,16 мм; поверхностей 9 и 10
не более 0,3 мм; б) биение торца Б фланца (см. рис. 15.2) не бо-
лее 0,1 мм; в) биение торцов 8 и 11 (см. рис. 15.1) не более 0,06 мм.
4.	Смещение осей отверстий В от номинального расположения
не более 0,25 мм. Базовая — поверхность 4.
212

5.	При проверке зацеплений с эталонным зубчатым колесом
деталь устанавливать по поверхностям 7 и 12.
6.	На поверхностях 7 и 12 допускаются следы выхода дол-
бяка глубиной до 0,1 мм, равномерно расположенные по всей
окружности.
7.	Допускается изготовление коронного зубчатого колеса
сварным из двух половин. Сварной шов должен быть плотным
и прочным; трещины, раковины и другие дефекты не допускаются.
8.	Линейные размеры без указанных предельных отклоне-
ний выполняются по 15-му квалитету точности.
9.	Поверхности зубьев на участках сварной детали при
закалке ТВЧ на длине не менее 3 мм должны иметь твердость
HRC 50 по высоте не менее 5 мм от вершины зуба. Допускается
переходная зона от торцов 8 и 11 длиной не более 10 мм.
10.	Допускается на двух зубьях колебание измерительного
межосевого расстояния до 0,095 мм.
Операционные эскизы обработки заготовок коронного зубча-
того колеса на автоматизированной линии даны на рис. 15.5.
На них указаны базирование и закрепление заготовок. Техноло-
гическая схема обработки резанием следующая.
Рис. 15.5. Операционные эскизы обработки резанием
213

I операция (рис. 15.5, а, б). Станок — вертикально-
токарный шестишпиндельный полуавтомат мод. 1286-6. Позиция
1 — загрузочно-разгрузочная. Позиция 2 — черновое подре-
зание торца 6 (двумя резцами) и торцов А и Б фланца 3. Пози-
ция 3 — черновое растачивание базового отверстия 7 и черновое
обтачивание наружных поверхностей 5 и фланца 3. Позиция 4 —
получистовое подрезание торца 6 и торцов А и Б фланца 3. По-
зиция 5 — получистовое растачивание базового отверстия 7;
.черновое обтачивание поверхности 4 и получистовое обтачивание
наружной поверхности фланца 3. Позиция 6 — снятие наружной
фаски с торца 6 и фасок с фланца 3.
II операция (рис. 15.5, б). Станок — вертикально-то-
карный шестишпиндельный полуавтомат модели 1286-6. Пози-
ция 1 — загрузочно-разгрузочная. Позиция 2 — черновое под-
резание торца 1 и получистовое подрезание торца А фланца 3.
Позиция 3 — черновое растачивание отверстия 10 и базового от-
верстия 12; черновое обтачивание поверхности 2 и получистовое
обтачивание наружной поверхности фланца 3. Позиция 4 — по-
лучистовое растачивание отверстия 10, базового отверстия 12,
чистовое обтачивание поверхности 2 и наружной поверхности
фланца 3 со снятием наружной фаски с торца 1. Позиция 5 —.
получистовое растачивание отверстия 10 и базового отверстия 12.
Позиция 6 — получистовое подрезание торца 1 и торца А флан-
ца 3 со снятием фаски, снятие фаски с торца базового отвер-
стия 12.
III операция. Станок — вертикально-токарный восьми-
шпиндельный полуавтомат. Позиция 1 — загрузочно-разгрузоч-
ная. Позиция 2 — чистовое подрезание торцов 1 и 6, торцов А
и Б фланца 3 со снятием фаски с торца Б фланца. Позиция 3 —
получистовое растачивание отверстия 9 и базового отверстия 7,
получистовое обтачивание поверхности 5. Позиция 4 — полу-
чистовое растачивание отверстия 9 и базового отверстия 7, по-
лучистовое обтачивание поверхности 4. Позиция 5 — чистовое
растачивание отверстия 9 и базового отверстия 7. Позиция 6 —
чистовое подрезание торцов 1 и 6 и торцов А и Б фланца 3. По-
зиция 7 — протачивание технологической канавки на торце Б
фланца 3 для выхода шлифовального круга. Позиция 8 — сня-
тие наружной и внутренней фасок с торца 6.
IV операция. Станок — агрегатный полуавтомат спе-
циальный Минского завода автоматических линий. Растачивание
отверстия 9—10 в размер по чертежу и протачивание канавок.
Допускается биение относительно оси отверстия 9—10: поверх-
ности 4 не более 0,2 мм, торца Б фланца 3 не более 0,15 мм.
V операция (рис. 15.5, в). Станок — расточный спе-
циальный полуавтомат на базе мод. 2706 Одесского завода пре-
цизионных станков. Получистовое растачивание базового отвер-
стия 7; подрезание торца 6 с выдерживанием размера до торца Б
фланца 3. После обработки биение базовых отверстий 7 и 12 отно-
214

сительно оси поверхности 4 и торца Б фланца 3 не должно
превышать 0,2 мм.
VI операция (рис. 15.5, г). Станок — торцекругло-
шлифовальный полуавтомат мод. ЗТ161Е. Чистовое шлифова-
ние наружной поверхности 4 и торца Б фланца 3. Относительно
общей оси поверхностей базовых отверстий 7 и 12 допускается
биение: поверхности 4 не более 0,1 мм, торца Б фланца.3 не бо-
лее 0,07 мм.
VII операция. Контроль заготовок.
VIII операция. Станок — горизонтально-протяжной по-
луавтомат мод. 7Б58. Черновое нарезание зубьев протягиванием.
IX операция. Станок — зубодолбежный специальный
полуавтомат на базе модели 5В150П Клинского станкострои-
тельного завода. Чистовое нарезание зубьев долблением с при-
пуском под шевингование.
X операция. Мойка заготовок.
XI операция. Станок — шевинговальный полуавтомат
мод. 5717-С4. Окончательная обработка зубьев.
XII операция. Мойка заготовок.
XIII операция. Контроль параметров зубчатого венца
и шероховатости поверхностей зубьев. Контроль параметров
зубьев осуществляется на двухпрофильном приборе в начале
смены и каждый последующий час работы. Проверка шерохова-
тости боковых сторон зубьев производится по специальным образ-
цам шероховатости?
XIV операция. Термическая обработка. В термический
цех поступают заготовки без забоин и следов масла. Поверх-
ности зубьев на участках Б (см. рис. 15.1) закаливаются ТВЧ
по высоте не менее 5 мм от вершины зубьев. Допускается пере-
ходная зона от торцов зубьев 8 и 11 длиной не более 10 мм. Колеба-
ние измерительного межосевого расстояния (+0,36)-+—0,06) мм.
XV операция. Станок — алмазно-расточный специаль-
ный полуавтомат на базе мод. 2706. Окончательное растачива-
ние базового отверстия 12\ окончательное растачивание базо-
вого отверстия 7. Должно быть обеспечено: взаимное биение по-
верхностей 7 и 12 не более 0,08 мм; овальность и конусность по-
верхностей 7 и 12 не более 0,023 мм; колебание измерительного
межосевого расстояния за оборот колеса в пределах 0,22 мм.
XVI операция.. Станок — вертикально-сверлильный
специальный 18-шпиндельный полуавтомат на базе мод. 2Н150.
Сверление 18 отверстий В во фланце 3. Допускается смещение
оси отверстий В от номинального расположения не болеё
0,15 мм.
XVII операция. Станок — шлифовальный специальный
полуавтомат на базе мод. ЗП754Л. Шлифование окончательное
торца 11 зубьев с выдерживанием размера от торца Б фланца 3.
Допускается биение торца 11 зубьев относительно оси базовых
отверстий 7 и 12 в пределах 0,06 мм.
215

XVIII операция. Станок тот же, что и на предыдущей
операции. Шлифование торца 8 зубьев (см. рис. 15.1) с выдержи-
ванием размера до торца 11 зубьев. Биение торца 8 зубьев отно-
сительно оси базовых отверстий 7 и 12 не должно превышать
0,06 мм.
XIX операция. Станок — торцекруглошлифовальный
полуавтомат ЗТ161Е. Шлифование окончательное поверхности 4
и торца Б фланца не более 0,1 мм относительно оси базовых по-
верхностей 7 и 12.
XX операция. Слесарная.
XXI операция. Мойка.
XXII операция. Окончательный контроль.
15.3.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОНИЧЕСКОГО
ВЕДОМОГО ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
С ВИНТОВЫМИ ЗУБЬЯМИ ГЛАВНОЙ ПАРЫ
ЗАДНЕГО МОСТА АВТОМОБИЛЯ
Получение заготовки. Заготовку ведомого колеса (рис. 15.6)
обычно получают штамповкой на кривошипных горячештампо-
вочных прессах. Нагретую ТВЧ заготовку до температуры ковки
сначала осаживают в торец, затем производят формообразование
заготовки в закрытых штампах — предварительное и оконча-
тельное.
Наиболее прогрессивным является метод получения загото-
вок конических колес с винтовыми зубьями предварительной их
накаткой. В этом случае исключается черновое нарезание зубьев,
и, следовательно, уменьшается расход металла и снижается
трудоемкость. Кроме того, улучшается структура металла и
повышается его прочность. Перед горячим накатыванием зубьев
(взамен чернового нарезания) заготовку ведомого колеса, полу-
Рис. 15.6. Коническое зубчатое колесо с винтовыми зубьями;
1—11 — поверхности, обрабатываемые резанием
216

j
Рис. 15.7. Рабочая зона полуавто-
мата
ценную горячей штамповкой на
КГШП, обрабатывают резанием,
придав ей специальную форму.
Накатывание зубьев с подогревом
заготовок ТВЧ до температуры
1100—1150° С (материал — сталь
12ХН4А) производят на зубона-
катном станке-полуавтомате.
Схема рабочей зоны полуавто-
мата изображена на рис. 15.7. Горя-
чее накатывание конических колес
с винтовыми зубьями происходит
в такой последовательности. Обра-
ботанная резанием перед накаты-
ванием зубьев заготовка 1 устанав-
ливается в патрон, закрепляется и
включается вращение стола 2. Ин-
дуктор ТВЧ перемещается в зону обработки; после нагрева заготов-
ки до определенной температуры (зависящей от марки стали заго-
товки) индуктор отходит в исходное положение, а верхний суппорт 5
с вращающимся накатником 6 и коническим синхронизатором 4
быстро перемещается вниз до вхождения в зацепление верхнего
синхронизатора с нижним 3. При зацеплении синхронизаторов
ведущим элементом становится стол 2; накатник контактирует
с заготовкой, и начинается процесс накатывания зубьев.
При формообразовании зубьев инструмент-накатник 6 пере-
мещается по наклонным направляющим верхней станины до
упора, после чего происходит процесс обкатывания полученных
зубьев на заготовке, которое обеспечивает требуемую геоме-
трию зубьев и продолжается до остывания накатанных зубьев
до температуры 600° С. Затем накатник 6 отходит в исходное
положение, и вращение заготовки прекращается. По данным
объединения ЗИЛ, полный цикл образования зубьев, включая
напрев заготовки (—55 с), составляет около 3 мин.
(в конструкции инструмента-накатника имеются реборды 7,
формирующие торцовые поверхности зубьев заготовки. Накатники
изготовляют из стали ЗХ2В8, стойкость их от 1500 до 2500 шт.
Точность зубьев, полученных горячим накатыванием: биение
зубчатого венца 0,1—0,2 мм, наибольшая разность соседних
окружных шагов 0,02—0,04 мм. Припуск на чистовое нарезание
зубьев 0,4—0,7 мм на сторону зуба.
Внедрение горячего накатывания зубьев взамен чернового
нарезания, по данным ЗИЛа, повышает производительность
в 3—4 раза, дает экономию высоколегированной стали и повы-
шает долговечность зубчатых колес на 20—30%.
Обработка резанием. Технологическая схема обработки реза-
нием с накатыванием конического ведомого колеса главной пары
автомобиля ЗИЛ следующая:
217

I операция (в дальнейшем слово операция опущено).
Токарная обработка поверхностей с одной стороны на верти-
кально-токарном шестишпиндельном полуавтомате. Черновое и
чистовое растачивание отверстия П, подрезание торцов 8 и 1
и снятие фаски 10 (см. рис. 15.6).
II.	Токарная обработка поверхностей с другой стороны на
вертикально-токарном шестишпиндельном полуавтомате. Раста-
чивание конуса 3 и обтачивание конусов 4 и 6, растачивание от-
верстия 2, обтачивание радиуса г, снятие фаски 7 с торца 8, под-
резание торца /.
III.	Контроль.
IV.	Накатывание^винтовых зубьев с подогревом* ТВЧ на
зубонакатном полуавтомате.
V.	Контроль.
VI.	Термическая обработка: высокий отпуск, НВ 157—207.
VII.	Чистовая токарная обработка заготовки с двух сторон
на вертикально-токарном восьмишпиндельном полуавтомате.
VIII.	Контроль.
IX.	Сверление и цекование 12 отверстий 9 на специальном
сверлильном 24-шпиндельном полуавтомате.
X.	Шлифование торца 8 на карусельном плоскошлифоваль-
ном полуавтомате непрерывного действия.
XI.	Контроль.
XII.	Снятие фасок с накатанных зубьев на зубофасочном по-
луавтомате.
XIII.	Чистовое нарезание винтовых зубьев на зуборезном
полуавтомате.
XJV. Мойка заготовок в горячем содовом растворе.
XV.	Контроль колес по зазору, контакту и шуму на кон-
трольно-обкатном полуавтомате.
XVL	Термическая обработка: цементация и закалка в штам-
пах.
XVII.	Шлифование отверстия 11 на внутришлифовальном
станке.
XVIII.	Подбор зубчатых колес в пары и снятие заусенцев
на зубоконтрольном полуавтомате с бормашиной.
XIX.	Притирка зубчатых колес в парах на зубопритироч-
ном полуавтомате.
XX.	Мойка в керосине.
XXI.	Мойка в содовом растворе.
XXII.	Окончательный контроль на контрольно-обкатном
полуавтомате.
XXIII.	Омёдненйе зубчатых колес.
На первой операции (рис. 15.8) заготовка базируется по ко-
ническим поверхностям а и б, поэтому применяют зажимные
губки конической формы, соответствующей форме конусообраз-
ного колеса. На последующих операциях обработки резанием
базовыми поверхностями служат обработанное отверстие 11 и
218

опорный торец 8 (см. рис. 15.6).
Исключением является шлифова-
ние отверстия 11 после термиче-
ской обработки, когда за базовые
поверхности принимают боковые
поверхности 5 винтовых зубьев.
Это объясняется тем, что при
сборке редуктора заднего моста ус-
тановочными поверхностями дета-
ли являются отверстие 11 и то-
рец 8, и, следовательно, правиль-
ность зацепления зубьев будет
определяться - их положением
относительно этих установочных
поверхностей. В качестве базовых
Рис. 15.8. Схема наладки (I опера-
ция) обработки заготовок кониче-
ских колес с винтовым зубом на вер-
тикально-токарном шестишпиндель-
ном полуавтомате
поверхностей используются также
внутренняя цилиндрическая по-
верхность 2 и торец 1.
Боковые поверхности винто-
вых зубьев не шлифуют, поэтому
после шлифования базового отверстия 11 и опорного торца 8
конические колеса (ведущее и ведомое) подбирают и спаривают.
Подбор пар и зачистку заусенцев производят на7 полуавтоматах,
снабженных бормашиной (XVIII операция). Производительность
полуавтомата около 28 пар/ч. Пары сортируют на группы по ве-
личине смещения монтажного зазора. Для удобства выполнения
спаривания и притирки пары зубчатых колес главной передачи
поточные линии обработки резанием заготовок этих деталей рас-
положены рядом. Притирочные полуавтоматы встроены в поточ-
ную линию ведущего колеса — вала, не нарушая поточности
обработки и обеспечивая удобную передачу колес на операцию
притирки. При этом сохраняется общий такт работы обеих по-
точных линий.
15.4.	НАРЕЗАНИЕ И ОТДЕЛКА ЗУБЬЕВ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС
Цилиндрические колеса. В автомобиле- и тракторостроении
используются различные методы нарезания и отделки эвольвент-
ных зубьев цилиндрических колес.
Фрезерование зубьев червячными фре-
зами. Этот способ универсален, обеспечивает высокие точность
и производительность. Одной и той же фрезой могут быть наре-
заны цилиндрические колеса одного модуля с различным числом
прямых и винтовых зубьев. При нарезании прямых зубьев суп-
порт станка с закрепленной червячной фрезой должен быть по-
вернут^так,^чтобы ось фрезы была наклонена под углом винтовой
219

линии. При фрезеровании колес с винтовыми зубьями червяч-
ную фрезу устанавливают с учетом угла наклона винтовых ли-
ний витков фрезы и зуба колеса.
Червячные фрезы изготовляют одно- и двухзаходные. С уве-
личением заходности фрезы точность зубофрезерования сни-
жается. Однозаходные чистовые фрезы изготовляют четырех
классов: АА—для колес 7-й степени точности, А—для колес
8-й степени точности, В — для колес 9-й степени точности и С —
для колес 10-й степени точности.
Нарезание зубчатых колес средних модулей фрезами клас-
сов АА и А обеспечивает шероховатость поверхностей боковых
сторон зубьев от Ra = 2,5 мкм до Rz = 20 мкм.
Нарезание зубьев долбяками. Долбяк пред-
ставляет собой корригированное колесо с эвольвентными про-
филями зубьев того же модуля, что и нарезаемое колесо. Дол-
бяки применяют для нарезания колес с прямыми и винтовыми
наружными и внутренними зубьями. При нарезании прямых
зубьев используют прямозубые долбяки; для нарезания колес
с винтовыми зубьями применяют косозубый долбяк. В послед-
нем случае винтовое движение сообщается только долбяку от
специального винтового сменного копира, установленного в верх-
ней части шпинделя станка.
Чистовые долбяки изготовляют трех клессов: АА — для ко-
лес 6-й степени точности, А — для колес 7-й степени точности
и В — для колес 8-й степени точности.
Зубчатые колеса средних модулей 8-й степени точности обычно
нарезают в две операции—черновым и чистовым нарезанием
зубьев на разных станках. В серийном производстве нарезание
зубьев такой же степени точности производят за одну операцию.
Нешевингуемые_колеса 7-й степени точности нарезают долбяком
также в две операции, но чистовое нарезание зубьев производят
в два прохода. Под шевингование зубьев нарезают в один про-
ход — за один оборот заготовки в процессе нарезания. Шерохо-
ватость поверхности боковых сторон зубьев от Rz = 20 мкм до
Ra = 1,25 мкм. Зубодолбление производительнее зубофрезеро-
вания, если обработка производится за один проход.
На практике часто зубчатые колеса 7—8-й степени точности
изготовляют в две операции — черновым нарезанием червяч-
ными фрезами и чистовым нарезанием долбяками.
Зубчатые колеса с внутренним зацеплением, колеса-блоки
с венцами, расположенными друг от друга на расстоянии 3—
5 мм, что недостаточно для выхода червячной фрезы, обрабаты-
ются только долбяками.
Шевингование применяется для чистовой обработки
зубьев цилиндрических колес, твердость которых допускает
использование металлического или металлокерамического инстру-
мента. Широкое распространение получили дисковые шеверы,
которые изготовляют трех классов: А — для колес 6-й степени
220

Рис. 15.9. Схемы шевингования зубьев цилиндрических колес:
а — обычного; б — диагонального; в — тангенциального; 1 — шевер; 2 — обрабатывае-
мая заготовка
точности, В —для колес 7-й степени точности и С — для колес
8-й степени точности.
Шевер представляет собой закаленное зубчатое колесо, на
боковых поверхностях зубьев которого расположены режущие
кромки. Поскольку оси шевера и обрабатываемого колеса при
обычном (продольном) шевинговании перекрещиваются
(рис. 15.9, а), то при вращении их возникает скольжение профи-
лей, скорость которого будет являться скоростью резания. Эта
схема шевингования тождественна зацеплению зубьев винтовой
зубчатой передачи (с перекрещивающимися осями), где шевер
является ведущим колесом, а шевингуемое колесо — ведомым.
Кроме описанного применяют диагональное и тангенциальное
шевингование. При диагональном шевинговании (рис. 15.9, б)
ось зубчатого колеса расположена под углом 6К к направлению
движения стола станка. Точка А пересечения осей инструмента
и обрабатываемого колеса перемещается вдоль зубьев шевера и
колеса, что способствует более равномерному износу шевера,
чем при обычном шевинговании, и, следовательно, повышает
его стойкость. Кроме того, сокращается основное время за счет
уменьшения хода стола, который зависит от угла разворота 6К
колеса; чем больше этот угол, тем меньше основное время.
При 6К = 90° подача будет направлена перпендикулярно
оси обрабатываемой заготовки колеса (рис. 15.9, в). Эта схема
шевингования называется тангенциальной или диагонально-
поперечной. Осевое перемещение шевера и заготовки в этом слу-
чае отсутствует. Диагональное шевингование производительнее
обычного в 1,3—1,5 раза, а тангенциальное — в 2—2,5 раза.
Под шевингование зубья колес должны быть обработаны по
8-й степени точности. Шевингование обеспечивает 7—6-ю степень
точности. Шевингованием исправляется профиль и незначительно
окружной шаг и накопленная ошибка шага.
221

Шлифование зубьев колес применяют при их высокой
поверхностной твердости, когда’ исключается использование ме-
таллического инструмента. Основным недостатком этого метода
является низкая производительность. Шлифование' зубьев про-
изводится копированием или обкаткой. Более точным, но менее
производительным следует признать способ обкатки. Способ ко-
пирования (профиль шлифовального круга соответствует впадине
зубьев) обычно применяют для прямозубых зубчатых колес.
Заготовка колеса, установленная на оправке, после каждого
двойного хода шлифовального круга автоматически поворачи-
вается на один или несколько шагов зубьев, и цикл повторяется.
Припуск на сторону зуба 0,1—0,12 мм удаляется за 3—4 прохода
круга по каждой впадине. Точность шлифованных зубьев соот-
ветствует 6-й степени, а шероховатость боковых поверхностей
зубьев Ra = 1,25 мкм. Время шлифования одного зуба колеса
среднего модуля составляет 6—12 с. Колеса, шлифованные спо-
собом обкатки, имеют 5-ю степень точности и шероховатость бо-
ковых поверхностей зубьев Ra = 0,63 мкм.
Более производительным для колес средних и мелких моду-
лей является шлифование боковых сторон зубьев абразивным
червячным кругом. Шлифование происходит в несколько про-
ходов и по кинематике аналогично процессу нарезания зубьев
червячной фрезой. При каждом проходе заготовка перемещается
навстречу вращающемуся шлифовальному кругу. Шлифованные
боковые поверхности зубьев имеют точность 7—6-й степени.
Холодная прикатка зубьев. Этот метод отделки
зубьев применяют взамен шевингования цилиндрических колес
небольших модулей (до 3 мм). Схема прикатки зубьев на автомате
показана на рис. 15.10. Процесс осуществляется двумя зубча-
тыми накатниками. Двухъярусный магазин-накопитель 1 имеет
по 150 заготовок в каждом ярусе. В верхний ярус с 15-ю шты-
рями 6 загружаются прикатанные колеса, а в нижний на штыри 2
Рис. 15.10. Схема холодной прикатки зубьев на автомате
222

поступают заготовки после фрезерования зубьев. Между мага-
зином-накопителем и зоной обработки заготовок расположена
восьмипозиционная поворотная револьверная головка 9, Заго-
товки 10 направляются толкателем 12 на свободную позицию 11
головки, а толкатель 8 снимает обработанные детали 7 и уста-
навливает их на штыри верхнего яруса. Револьверная головка, ’
индексируя, подает заготовки в зону обработки. Подвижная
бабка, перемещаясь, вводит вращающийся накатник 5 в зацепле-
ние с вращающейся заготовкой 4, а затем продолжает его пере-
мещение к накатнику 5, закрепленному в неподвижной бабке.
При зацеплении накатников процесс прикатки осуществляется
с определенной силой. Межцентровое расстояние накатников по-
степенно уменьшается до получения требуемого размера зубьев
колеса. Шероховатость боковых поверхностей зубьев достигает
Ra = 0,32 мкм.
По-данным объединения ЗИЛ, холодная прикатка применима
и для зубчатых колес большого модуля. Производительность по
сравнению с зубошевингованием повышается в 4—5 раз.
Конические колеса. Нарезание конических колес с прямыми
зубьями 7—8-й степени точности производят в две операции:
черновое нарезание дисковыми модульными фрезами и чистовое
нарезание зубострогальными резцами. В одну операцию процесс
осуществляют круговой протяжкой.
В условиях .массового и крупносерийного производства чер-
новое нарезание зубьев колес производят на специальных зубо-
фрезерных полуавтоматах обычными дисковыми модульными фре-
зами или одной сборной фрезой большого диаметра одновременно
на трех заготовках. Фрезерование производится методом копи-
рования. Чистовое нарезание зубострогальными резцами про-
исходит на зубострогальных полуавтоматах методом обката
(огибания). Чистовое зубострогание обеспечивает 7-ю степень
точности и шероховатость, поверхности боковых сторон зубьев
20 > Rz > 2,5 мкм.
Основным методом нарезания колес с прямыми зубьями в авто-
тракторостроении является протягивание круговой протяжкой
(рис. 15.11, а). За один оборот протяжка 2 обрабатывает одну
впадину зуба заготовки 1. Режущие зубчатые блоки расположены
на периферии диска-корпуса последовательно для чернового 3
(блоки 1—И) и чистового 4 (блоки 13—16) нарезания зубьев.
Боковые режущие кромки блоков выполнены по дуге окруж-
ности одного радиуса, но имеют разные высоту и толщину. В про-
цессе обработки одной впадины заготовка остается неподвиж-
ной: поворот ее на один зуб для обработки следующей впадины
происходит во время подхода свободного от режущих блоков
сектора 5 протяжки. Отвод колеса производится после нареза-
ния всех зубьев. Время нарезания зуба 1,6—4 с.
При нарезании зуба протяжка, вращаясь с постоянной ча-
стотой, совершает, кроме того, возвратно:поступательное движе-
223

11
Рис. 15.11. Схемы чистового нарезания
прямых зубьев конических колес:
У//	а — круговым протягиванием; б — фрезе-
рованием двумя дисковыми фрезами мето-
дом обката
ние: в направлении А от вершины начального конуса к его осно-
ванию при черновом и в обратном направлении Б при чистовом
нарезании зубьев. Этот метод обеспечивает 7-ю степень точности
колес и шероховатость боковых поверхностей зубьев Rz —
= 20 мкм.
Высокопроизводительным методом является также нареза-
ние зубьев двумя дисковыми фрезами с торцовыми режущими
кромками методом обката (рис. 15.11, б). Производительность
метода несколько ниже кругового протягивания, но в 3—5 раз
выше зубострогания благодаря высокой скорости и отсутствию
холостых ходов.
Фрезерование зубьев производится на специальных полуавто-
матах. Боковые поверхности зубьев воображаемого плоского
производящего колеса описываются режущими лезвиями 6 и 7
дисковых фрез при их вращении вокруг своей оси. В процессе
резания люлька с закрепленными в ней фрезами качается вокруг
оси воображаемого производящего колеса. Заготовка 1 вращается
согласованно с качанием люльки. В результате этих движений
режущие кромки фрез, являющиеся зубом плоского производя-
щего колеса, занимают ряд последовательных положений относи-
тельно заготовки (обкат) и формируют впадину зуба. Отвод и
подвод заготовки в рабочее положение происходит за счет ее
возвратно-поступательного перемещения.
Конические колеса с винтовым зубом.
В авто- и тракторостроении нарезание винтовых зубьев колес
производят на специальных полуавтоматах методами копирова-
ния и обката резцовыми головками.
Для чернового нарезания винтовых зубьев применяют двух-
и трехсторонние резцовые головки. Двусторонние головки имеют
наружные и внутренние резцы, расположенные поочередно в па-
224

зах корпуса; используют их в основном при формировании зубьев
методом обката. Трехсторонние резцовые головки снабжены на-
ружными, внутренними и средними резцами и формируют винто-
вые зубья методом копирования. Эти головки производительнее,
чем двусторонние. Наружные и внутренние резцы обрабатывают
боковые стороны зуба и не касаются впадины, поэтому количе-
ство их по сравнению с двусторонними головками уменьшено на-
половину. Средние резцы образуют впадину, и количество их
равно половине общего числа резцов в головке. Высота средних
резцов выше наружных и внутренних резцов на 0,20—0,25 мм.
Чистовое нарезание винтовых зубьев на большом колесе пары
производится чистовыми двух- и трехсторонними резцовыми го-
ловками, которые изготовляют право- или леворежущими. Одно-
сторонние чистовые резцовые головки применяют для колес
с малым числом зубьев. Головка имеет только наружные или
только внутренние резцы. Односторонняя головка с наружными
резцами обрабатывает вогнутые стороны зубьев, а головка е вну-
тренними резцами — выпуклые стороны. После нарезания каж-
дой впадины между зубьями заготовка отводится автоматически
от резцовой головки и поворачивается на один шаг, а затем под-
водится к головке в рабочее положение для нарезания следующей
впадины между зубьями.
Конические колеса с винтовыми зубьями, обработанными
резцовыми головками, имеют 7—б-io степень точности; шерохо-
ватость боковых сторон зубьев зависит от метода, обработки:
после обката — от Rz = 20 мкм до Ra +2,5 мкм, после копиро-
вания 2,5 > Ra > 1,25 мкм. Припуск на чистовое нарезание
зубьев для модулей 3—10 мм — 0,5—1,0 мм на обе стороны зуба.
Время обработки впадины между зубьями составляет при черно-
вом нарезании методом копирования 17—35 с, при чистовом на-
резании методом обката 15—42 с.
Для чистового нарезания винтовых зубьев колес полуобкат-
ных передач применяют чистовые резцовые головки-протяжки.
На рис. 15.12, а показана головка, работающая методом копи-
рования, и схема протягивания. За один оборот головки обраба-
тывается впадина зуба. Головка имеет большую жесткость за
счет увеличения высоты корпуса 2; она снабжена внутренними
и наружными резцами с промежутком для деления. Угол между
резцами одинаков и равен 36°, благодаря чему в работе всегда
участвует внутренний или наружный резец. Первые два внутрен-
них и два наружных резца получистовые, последние две пары
резцов — чистовые. Радиальной регулировки резцы не имеют,
но их базовые размеры различны, ч'го обеспечивает изменение ра-
диуса расположения режущих кромок резцов. Каждый резец
устанавливается в определенный паз на корпусе головки. Резцы 1
имеют две опоры на корпус головки, а винты крепления
резцов расположены под углом 10° к опорной поверхности
головки.
х/г 8 Гурин Ф. В. и др.
225

Рис. 15.12. Протягивание винтовых зубьев конических колес:
а — резцовая головка-протяжка; б — схема протягивания; 1 — центр станка; 2 — резцо-
вая головка-протяжка; 3 — производящее колесо; 4 — ось резцовой головки-протяжки;
5 — заготовка
На рис. 15.12, б дана схема обработки винтовых зубьев. Про-
изводящим воображаемым колесом 3 здесь служит коническое
колесо с внутренними зубьями прямобочного профиля, роль
одного из которых выполняет резцовая головка-протяжка 2.
Форма зубьев производящего колеса определяет форму зубьев
нарезаемого колеса. Для осуществления конического производя-
щего колеса с внутренним зубом на зубопротяжном станке
имеются устройства для установки резцовой головки-протяжки
и заготовки в необходимое расчетное положение.
Отделка винтовых зубьев производится шлифованием, при-
каткой и притиркой.
Шлифование зубьев производят на .зубошлифовальных полу-
автоматах чашечным кругом. Окружная скорость круга, форма
боковых рабочих поверхностей которого тождественна форме
боковых сторон зубьев воображаемого колеса, лежит в пределах
25—35 м/с. Припуск под шлифование составляет 0,25—0,35 мм
на обе стороны зуба.
Прикатка зубьев применяется для незакаленных колес с ма-
лым числом зубьев (со 5—15) после чистового зубонарезания пе-
ред термической обработкой. Шлифованием боковых поверх-
ностей зубьев достигается шероховатость поверхностей Ra =
= 1,25-нб,63 мкм. Прикатывание осуществляется подпружинен-
ным закаленным зубчатым колесом. Основное время прикатки
0,7—1,0 мин.
Притирка винтовых зубьев более распространена, так как она
производительнее шлифования. Каждая боковая сторона зуба
притирается отдельно. Абразивной жидкостью является смесь
из порошка карбида кремния (или синтетического алмаза, эль-
бора) и густого масла. Основное время притирки одной стороны
зуба 1—3 мин.
226

15.5.	КОНТРОЛЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Контроль элементов зуба и зацепления зубчатых колес произво-
дят согласно ГОСТ. Приборы контроля можно разделить на три
группы: с записывающими устройствами (самописцами) для не-
прерывной записи погрешностей вдоль всего профиля зуба; для
контроля нескольких параметров (эвольвенты, направления
зуба, ошибки шага и радиального биения); с механическим при-
водом (измерение происходит автоматически, а установка и сня-
тие измерительного зубчатого колеса — вручную). На один обо-
рот измерительного колеса затрачивается в последнем случае
4—10 с.
Для контроля эвольвенты, направления зуба, ошибок шага
и радиального биения зубчатого венца применяется универсаль-
ный прибор с записывающим устройством. На приборе измеряют
прямозубые, косозубые, червячные и зубчатые колеса с внутрен-
ним зацеплением модулем до 12 мм и диаметром до 500 мм.
Для комплексной двухпрофильной проверки используют уни-
версальные приборы с индикатором или записывающим устрой-
ством. Проверяют изменение измерительного межцентрового рас-
стояния за один оборот колеса. Измеряемое и эталонное зубча-
тые колеса находятся в беззазорном зацеплении. Погрешности
проверяемого колеса изменяют межцентровое расстояние этих
колес, и при их взаимном вращении происходит перемещение
плавающей каретки прибора. С кареткой связано перо устрой-
ства, записывающего колебания межцентрового расстояния.
Устройство приводится во вращение от контролируемого колеса
через ременную передачу и диски трения.
Для измерения уровня шума используют контрольно-обкат-
ные станки, снабженные осциллографом, на экране которого ре-
гистрируются шумовые характеристики проверяемого зубчатого
колеса. Величина допустимого уровня шума ограничена верх-
ним и нижним пределами.
Окончательный контроль конических колес с винтовыми
зубьями (например, ведомого колеса главной пары заднего моста)
осуществляется на станках «Глиссон» в специальной кабине
с эталонным ведущим колесом на шум, пятно контакта и боковой
зазор.
15.6.	ОБРАБОТКА ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В автотракторостроении шлицевые соединения получили широ-
кое применение. В зависимости от способа центрирования (по
наружному или внутреннему диаметру, по боковым сторонам
шлицев) и формы шлицев (прямоугольные, эвольвентные и тре-
угольные) их изготовляют фрезерованием,, долблением, накаты-
ванием, а при высокой точности, кроме того, шлифуют.
Шлицевые отверстия во втулках обычно получают протяги-
ванием; при повышенной точности их дополнительно обрабаты-
227

вают зубодолблением (зубчатые колеса внутреннего зацепления).
При протягивании шлицевых отверстий часто применяют комби-
нированную и прогрессивную схемы резания.
Шлицы на валах, помимо фрезерования червячными шлице-
выми фрезами на зубофрезерных станках, получают также хо-
лодным накатыванием. Процесс выполняют методом ударного
пластического деформирования двумя роликами при непрерыв-
ном делении заготовки и ее прямолинейном поступательном пе-
ремещении. Вращающиеся головки со свободно вращающимися
в них роликами расположены под углом 180° с углом наклона 30'
относительно оси вращения заготовки. Шероховатость поверх-
ности шлицев соответствует Ra = 1,25-ь 0,63 мкм. Производи-
тельность процесса выше производительности шлиценарезания
в 4—5 раз.
При центрировании по внутреннему диаметру шлицев вала
обычно шлифуют дно впадины между шлицами и боковые их
стороны на шлицешлифовальных станках. Шлифование выпол-
няется за одну или две операции. Шлифование фасонным кру-
гом за одну операцию производительнее, но правка круга тре-
бует сложного устройства; шлифование за две операции по про-
изводительности ниже, но точность его выше. Припуск на шли-
фование на две стороны шлица составляет 0,15—0,20 мм.
Окончательный контроль шлицевых соединений осуществляют
калибрами, которые можно разделить на две основные группы:
1) элементные проходные и непроходные калибры-пробки и скобы,
служащие для контроля элементов шлицевого профиля (D, d,
b, s); 2) комплексные шлицевые проходные калибры-пробки
(для шлицевых отверстий) и кольца (для шлицев на валах), с по-
мощью которых проверяют расположение элементов профиля
шлицев.
Глава 16
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТИПА
НЕКРУГЛЫХ СТЕРЖНЕЙ (РЫЧАГИ)
16.1.	КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ РЫЧАГОВ
К этому типу деталей относят прямые и кривые стержни с не-
круглым поперечным сечением и длиной, превышающей размер
поперечного сечения более чем в 2 раза (балки передней оси, ша-
туны двигателей, вилки переключения коробок передач, коро-
мысла, поворотные кулачки и др.).Ц
Конструктивные формы рычагов разнообразны, и технологи-
ческие процессы изготовления отдельных типов их имеют свои
особенности, однако для всех деталей этого типа обрабатываемыми
228

поверхностями обычно являются площадки на концах стержня и
отверстия на этих площадках. В некоторых случаях, когда при
получении заготовки не обеспечиваются необходимые размеры,
производят обработку резанием стержня. Обработка рычагов
с точными параллельными отверстиями (например, шатунов)
наиболее трудоемка.
Черновыми технологическими базами при обработке загото-
вок рычагов обычно служат торцы основных отверстий и наруж-
ные контуры бобышек этих отверстий. При дальнейшей обработке
основные отверстия и их торцы используют в качестве постоян-
ных технологических баз. Обработка резанием осуществляется
при неподвижной заготовке.
Наиболее типичными деталями типа рычагов являются балки
переднего моста грузового автомобиля и поворотный кулак,
изготовление которых рассмотрим подробнее.
16.2.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ БАЛКИ ПЕРЕДНЕГО
МОСТА АВТОМОБИЛЯ
Управляемый передний мост грузового автомобиля имеет сталь-
' -ную балку (рис. 16.1) двутаврового сечения, жестко скрепленную
с передними рессорами. На концах балки, выполненных в виде
бобышек, шарнирно установлены при помощи шкворней пово-
ротные кулаки. Шкворни закреплены в балке клиновидными
штифтами.
В процессе эксплуатации балка переднего моста подвергается
большим нагрузкам: она несет на себе массу автомобиля, прихо-
дящуюся на передние колеса. Двутавровое сечение балки обеспе-
чивает высокое сопротивление изгибающим и ударным нагруз-
кам при малой металлоемкости. /Средняя часть балки занижена
относительно бобышек, чтобы ойустить раму и понизить центр
тяжести автомобиля. Балки изготовляют из стали 45, ЗОХ и др.
Основными обрабатываемыми резанием поверхностями яв-
ляются торцы двух бобышек /, наклоненных под углом 8Q к вер-
тикальной оси детали, два цилиндрических отверстия 2 для сто-
порных штифтов шкворня, два конических отверстия 3 для паль-
Рис. 16.1. Балка переднего моста грузового автомобиля с указанием мест обра-
ботки
8 Гурин Ф. В, и др.
229

цев телескопических амортизаторов, две площадки 4 под рессоры,
два отверстия 5 под шкворни, восемь сквозных отверстий 6 и
два глухих отверстия 7 в площадках под рессоры. При этом
должны быть выполнены следующие технические условия: 1) точ-
ность диаметра отверстия 5 под шкворень по 7-му квалитету,
шероховатость поверхности Ra = 1,25 мкм, 2) неперпендикуляр-
ность осей отверстия под шкворень и отверстия 2 под штифт
0,07 мм; 3) точность по высоте бобышки 1 по 7—9-му квалитету,
шероховатость поверхности Rz = 20 мкм; 4) неперпендикуляр-
ность торцов бобышки к оси отверстия под шкворень не более
0,12 мм; 5) точность диаметра отверстия под штифт по 11-му
квалитету, шероховатость поверхности Rz = 20 мкм; 6) отклоне-
ние угла наклона осей отверстий под шкворень в пределах ±15'.
Получение заготовок. Заготовку балки переднего моста полу-
чают из штанги прямоугольного сечения периодическим про-
катом на 3—5 заготовок, последующей резкой на штучные заго-
товки и штамповкой каждой на горячештамповочном молоте.
При значительной длине заготовки обрабатывают в такой после-
довательности: сначала нагретую заготовку с одного конца штам-
пуют в трехручьевом штампе (обжим, гибка и окончательная
штамповка), затем на прессе обрубают заусенцы, после этого за-
готовку нагревают с другого конца, штампуют ее другую поло-
вину и обрубают заусенцы. Потом заготовки сортируют по длине
при помощи шаблона и при необходимости производят растяжку
или посадку, для чего заготовку перед этим нагревают в сред-
ней части до температуры 900—1000° С.
Затем заготовки проходят 100%-ный контроль, подвергаются
нормализации и холодной правке, после этого их закаливают
при температуре 830—840° С, проверяют твердость и вторично
правят. Травление заготовок для выявления дефектов произво-
дят в травильном агрегате. Обнаруженные дефекты вырубают и
запиливают.
Заготовки балок для грузовых автомобилей средней и ма-
лой грузоподъемности штампуют целиком, а опорные площадки
под рессоры чеканят.
Полученная поковка должна удовлетворять следующим основ-
ным техническим условиям: 1) твердость по Бринеллю
НВ 240—285; 2) заусенцы на головках допускаются в пределах
до 1 мм,.на переходе от бобышек до подрессорной площадки —
до 3 мм и в остальных местах — до 2 мм; скрученность бобышек
не более 1 мм на 100 мм длины; 3) трещины, волосовины и зажимы
на обрабатываемых и необрабатываемых местах допускаются
глубиной не более 1,5 мм; 4) перекос опорных площадок под рес-
соры в горизонтальной плоскости не должен превышать 2 мм.
Обработка резанием. Заготовки балки переднего моста обра-
батывают на автоматических линиях. На рис. 16.2 показана схема
автоматической линии 1Л154 для обработки резанием заготовок
балки переднего моста грузового автомобиля ГАЗ. Линий состоит
230

Рис. 16.2. Схема автоматической линии 1Л154:
С1 — С11 — рабочие позиции; ТС — транспортер стружки; ТЗ — транспортер загрузоч-
ный; ПС — поворотный стол; ПТ — поперечный транспортер; КД — контрольный авто-
мат; ПУ — пульт управления; НС — накопитель-склад
из 11 станков, разделенных на три участка. Обрабатываемые за-
готовки с подвесного конвейера снимаются автоматическим устрой-
ством и устанавливаются на загрузочный транспортер ТЗ
(емкостью 10 заготовок) площадками вниз. Транспортер с хра-
повыми собачками подает заготовку в поворотный барабан, ко-
торый поворачивает ее на 180° вокруг продольной оси, и пере-
дает на первый участок линии. Здесь заготовка перемещается на
отчеканенных закраинах тыльной стороны площадок 4 (см.
рис. 16.1) транспортером с круглой поворотной штангой и жест-
кими штырями. До станка С2 (рис. 16.2) заготовки транспорти-
руются за бобышки, а после станка — за одно из обработанных
отверстий в площадках.
На станке С1, имеющем две фрезерные бабки, смонтирован-
ные на портале станка, фрезеруются площадки 4 (см. рис. 16.1)
под рессоры. Обрабатываемая заготовка закрепляется в приспо-
соблении, которое установлено на подвижном столе, перемещаю-
щемся перпендикулярно оси линии. На станке С2 производится
сверление восьми сквозных 6 и двух глухих 7 отверстий в пло-
щадках 4 под рессоры (силовая головка со шпиндельной короб-
кой, охватывающей обе площадки) и сверление двух отверстий 2
для стопорных штифтов шкворней и двух отверстий 3 для паль-
цев телескопических амортизаторов (две расположенные рядом
горизонтальные головки). На станке СЗ производится черновое
фрезерование торцов обеих бобышек 1. Компоновка станка СЗ
аналогична компоновке станка С1. На станке С4 цекуются отвер-
стия в площадках с развертыванием двух базовых (вертикальная
головка) отверстий 2 под стопорные штифты шкворней и отвер-
8*	231

стия 3 под пальцы амортизаторов (две горизонтальные головки).
Зенкерование отверстий 2 и 3 осуществляется на станке С5, а
их развертывание — на станке С6.
На этом заканчивается обработка на первом участке линии,
и заготовка транспортируется в поворотный барабан, который
поворачивает ее на 180° вокруг продольной оси, после чего за-
готовка поступает на поперечный транспортер ПТ (рис. 16.2) и
далее на поворотный стол ПС для поворота на 90° вокруг верти-
кальной оси.
На втором участке линии (С7, С8, С9) обработка начинается
сверлением отверстий 5 (см. рис. 16.1) под шкворни (станок С7).
После сверления следует зенкерование (станок С8) и разверты-
вание отверстий (станок С9). Заготовки устанавливаются по обра-
ботанным поверхностям площадок под рессоры и двум установоч-
ным отверстиям. В результате поперечной ориентации заготовки
на каждой позиции этих станков обрабатываются одновременно по
две заготовки.
На третьем участке (станки СЮ и СИ) после продувки и кон-
троля отверстий под шкворни производится цекование площадок
(станок СЮ) и чистовое фрезерование торцов бобышек (станок
СП). На станке СИ на вертикальных гранях его боковых станин
установлены под углом 8° к горизонтали направляющие плиты,
по которым перемещаются специальные фрезерные головки с на-
бором торцовых фрез на оправках.
На втором и третьем участках линии заготовки балки пере-
мещаются транспортерами с храповыми собачками.
Обработка на линии осуществляется с охлаждением, смазы-
вающе-охлаждающая жидкость (СОЖ) поступает от центробеж-
ного насоса подачей 30 м3/ч. На станке С7 (сверление отверстий
под шкворни) для лучшего охлаждения инструмента и удаления
стружки СОЖ подается через инструмент под повышенным дав-
лением посредством дополнительного шестеренного насоса.
Удаление стружки с линии производится транспортерами
стружки ТС (рис. 16.2). Вдоль первого участка линии преду-
смотрен один транспортер, а вдоль второго и третьего — два
параллельных транспортера. Кроме того, на станках С1 и СЗ
с поперечным перемещением столов имеются дополнительные
шнековые транспортеры для отвода стружки из-под рабочей зоны
станков в продольный транспортер.
На линии работают 26 силовых узлов с 68-ю шпинделями;
номинальная производительность линии 50 деталей в час.
16.3.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОВОРОТНЫХ КУЛАКОВ
ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Поворотные кулаки (левый и правый) являются связующими
звеньями передних колес автомобиля с балкой переднего моста.
При движении автомобиля кулаки несут большую динамическую
232

Рис. 16.3. Поворотный кулак грузового автомобиля
нагрузку. На рис. 16.3 представлен поворотный кулак грузо-
вого автомобиля. Он имеет хвостовик 1 с двумя цилиндрическими
шейками под подшипники ступицы переднего колеса, шейку 2
под втулку сальника ступицы и массивный фланец 3 с буртиком
для центрирования щита тормоза. К фланцу прикреплен щит
тормоза переднего колеса. Сверху и снизу фланец переходит
в две массивные головки 4 с цилиндрическими отверстиями 6
для прохода шкворня и коническими отверстиями 5 для крепле-
ния рычагов рулевых тяг. В отверстия 6 запрессованы бронзовые
втулки 7, в которых вращаются поворотные кулаки относительно
шкворней. Для смазки бронзовых втулок предусмотрены два
отверстия 8 с коническоц. резьбой под масленки.
Получение заготовок.! Заготовки кулаков получают штампов-
кой (способом выдавливания) на кривошипных горячештампо-
вочных прессах, материалом служит сталь ЗОХ и 40Х. Последо-
вательность получения поковок такая: отрезка штучной заго-
товки; нагрев до температуры ковки; штамповка в три перехода
(осадка, предварительная штамповка с выдавливанием хвосто-
вика вниз и двух головок наклонно вверх, окончательная штам-
повка); обрезка заусенцев в горячем состоянии; горячая правка
на кривошипном чеканочном прессе; подрезание концов хвосто-
вика в холодном состоянии заготовки. Затем заготовки проходят
термическую обработку. Твердость поковок НВ 240—280.
Обработка резанием. Заготовки поворотных кулаков обраба-
тывают на автоматических линиях. * Специфическим требова-
нием к обработке резанием, обусловленным конструктивной
особенностью кулаков, является обеспечение точного угла на-
клона оси хвостовика к оси отверстий под шкворень (9Q±8').
Обработка резанием заготовок включает обработку хвостовика,
233

головок и отверстий под шкворень и обработку мелких отверстий.
Вне автоматических линий фрезеруют торец хвостовика, центри-
руют торец (сверху) и фланец (снизу) на вертикально-фрезерно-
центровочном четырехпозиционном двустороннем шестишпин-
дельном с поворотным столом полуавтомате. В качестве баз при-
нимают необработанные шейки под подшипники и торец фланца.
Полученные центровые гнезда служат базами при обработке
хвостовика заготовки на токарном и шлифовальном участках
автоматической линии. При последующей обработке на автома-
тических линиях базами являются шлифованные шейки хвосто-
вика под подшипники и торец фланца; угловая ориентация заго-
товки происходит по одному из отверстий во фланце.
Обработкой резанием должны быть обеспечены: 1) перпен-
дикулярность торца фланца к оси хвостовика; 2) точность диа-
метров шеек под подшипники по 6-му квалитету; шероховатость
поверхности Ra = 1,25 мкм; 3) концентричность цилиндриче-
ских поверхностей шеек в пределах 0,01 мм; 4) соосность отвер-
стий под шкворень; отклонение угла наклона оси отверстий до-
пускается в пределах ±15'.
Для последовательной обработки отверстий в головках ле-
вого и правого кулаков применяют комплекс из двух автомати-
ческих линий ЛМ157 и ЛМ158. Их компоновка одинаковая: на
загрузочной позиции обрабатываемые заготовки по две устанав-
ливают в каждый спутник и закрепляют в нем с помощью элек-
тромеханических ключей. В конце линии расположена разгру-
зочная позиция, также оснащенная электромеханическими клю-
чами. К началу линии спутники возвращаются по обводному
транспортеру, расположенному параллельно линии.
Технические данные линий
ЛМ157 ЛМ158
Число:
рабочих позиций...................................  .	16	12
агрегатных станков..........................  .	12	11
силовых узлов (столов)............................. 19	18
шпинделей.......................................... 37	37
спутников.......................................... 28	24
контрольных автоматов............................... 2	—
моечных станций..................................... 2	.1
Общая мощность двигателей, кВт.......................... 145	141
Производительность при 100%-ной загрузке, шт./ч . . .	105	105
Производственная площадь, м2 ........................... 199	181
Автоматическая линия ЛМ157 (рис. 16.4) имеет 16 рабочих
позиций. Обработка осуществляется в такой последовательности.
Позиция 1 — загрузочная. Позиция 2 — сверление отверстий
под шкворни на 1/3 длины (станок С1). Позиция 3 — сверление
отверстий под шкворни на 2/3 длины (станок С2). Позиция 4 —
сверление отверстий под шкворни на всю длину (станок СЗ).
При сверлении отверстий на станках С1—СЗ применяются ци-
234

Рис. 16.4. Схема автоматической линии ЛМ157:
С1 — С12 — рабочие позиции; ПТС — привод транспортера стружки; ЦПУ — централь-
ный пульт управления; М.С1— МС2 — моечные станции; KJ — K2 — контрольные авто-
маты; ОТ — отводной транспортер
линдрические сверла разных диаметров в сторону уменьшения,
поэтому после обработки на первых трех станках линии отвер-
стия будут ступенчатыми.
Позиция 5 — черновое зенкерование отверстий под шкворни
(станок С4). Позиция 6 — чистовое зенкерование отверстий под
шкворни со снятием наружных фасок (станок С5). Позиция 7 —
снятие внутренних фасок (станок С6). Позиция 8 — фрезерова-
ние поверхностей ушков (станок С7). Позиция 9 — мойка загото-
вок (моечная станция MCI). Позиция 10 — контроль диаметра
отверстий под шкворни (контрольно-измерительный автомат К1).
Позиция- 11 — запрессовывание бронзовых втулок в отверстия
под шкворни (станок С8). Позиция 12 — раскатывание отверстий
в бронзовых втулках (станок С9). Позиция 13 — чистовое раста-
чивание отверстий в бронзовых втулках (станок СЮ). Позиция
14 — тонкое растачивание отверстий в бронзовых втулках (ста-
нок Cl 1). Позиция 15 — мойка заготовок (моечная станция МС2).
Позиция 16 — контроль окончательно обработанных отверстий
под шкворни (контрольно-измерительный автомат К2). Пози-
ция 17 — прошивание отверстий под шкворни (станок С12).
Позиция 18 — разгрузка обработанных на линии заготовок ле-
вого и правого кулаков.
Свободные спутники возвращаются по обводному транспор-
теру ОТ к началу линии, на загрузочную позицию, а заготовки
передаются на автоматическую линию ЛМ158 для дальнейшей их
обработки. Управление линией производится с центрального
пульта управления ЦПУ (рис. 16.4).
На автоматической линии ЛМ158 обрабатываются два кони-
ческих- отверстия для крепления рычагов рулевых тяг и два от-
верстия с конической резьбой под масленки. Как и на линии
ЛМ157, сверление отверстий под шкворни производят на трех
станках, отверстия для рычагов сверлятся на линии ЛМ158 также
на трех станках С1—СЗ. Затем отверстия на станках С4—С6
дважды зенкеруются (черновое и чистовое зенкерование) и раз-
вертываются на конус. После этого обрабатываются отверстия
под масленки — сверление (станок С7), зенкерование (станок
235

Рис. 16.5. Спутник для обработки поворотных кулаков на автоматических
линиях ЛМ157 и ЛМ158
С8), цекование со снятием фаски (станок С9) и нарезание резьбы
(станок СЮ). Пройдя мойку (моечная станция), заготовки посту-
пают на станок Cl 1, где раскатываются конические отверстия для
крепления рычагов рулевых тяг.
Спутник для установки и закрепления двух заготовок — ле-
вого и правого кулаков — на обработку показан на рис. 16.5.
Заготовки 3 устанавливают обработанными фланцами на опоры 5,
а шейками хвостовиков — во втулки 2 и фиксируют в угловом
положении по отверстию во фланце штифтом 4. Поворотом элек-
тромеханического ключа через ось 6 и коническую зубчатую пару
и двустороннего резьбового пальца 7 производят закрепление за-
готовки прихватами 1. Открепление обработанных заготовок осу-
ществляется также электромеханическими ключами поворотом
в обратную закреплению сторону. При вращении конической зуб-
чатой пары рычаг 9, связанный с парой посредством двусторон-
него резьбового пальца 7 и коромысел 8, поднимает стойки при-
хватов с одновременным их поворотом благодаря имеющемуся
на стойках наклонному пазу.
Глава 17
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КУЗОВОВ
И КАБИН АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
17.1.	ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДЕТАЛЯМ
И МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Детали и сборочные единицы оперения, агрегаты системы охлаж-
дения, агрегаты для очистки воздуха, масла и ряд других ответ-
ственных конструкций изготовляются холодной штамповкой из
листового проката или же штамповкой с последующим соедине-
нием деталей в сборочные единицы.
236

Холодноштампбванные детали имеют ряд преимуществ по
сравнению с деталями, изготовленными другими методами: ма-
лую массу при высокой прочности и жесткости, низкую трудоем-
кость изготовления и высокий коэффициент использования ме-
талла. При холодной штамповке применяют листовой прокат из
черных и цветных металлов и их сплавов. Штамповка плоских
деталей (без вытяжки) выполняется почти из любого материала,
но изготовление деталей глубокой вытяжкой возможно только
из металлов с высокой пластичностью. Основными показателями
пластичности являются относительное удлинение, поперечное
сужение, предел прочности, предел текучести, отношение предела
текучести к пределу прочности, твердость HRB. Для штамповки
глубокой вытяжкой лучше тот материал, у которого больше отно-
сительное удлинение, поперечное сужение и разность между пре-
делами прочности и текучести. Для такой штамповки рекомен-
дуется сталь твердостью HRB < 36—48.
Установлено, что хорошие результаты глубокой вытяжки дает
сталь с содержанием углерода 0,05—0,15%. Однако не всякая
низкоуглеродистая сталь обеспечивает качественную штамповку
заготовки с глубокой вытяжкой, деталей, требующих высоко-
качественной декоративной отделки. На качество поверхности
штампованной детали влияет величина зерна исходного металла.
Стали, обеспечивающие высокое качество штамповки, имеют
мелкозернистое строение. Определены оптимальные значения
зернистости для этой группы сталей:.для листа толщиной 0,8—
2,0 мм размер зерна 26—37 мкм, для листа 2,0—5,0 мм — 37—
52 мкм и для листа 5,0—6,0 мм— 70—80 мкм. Стали с более мел-
ким зерном имеют более низкую пластичность и повышенное пру-
жинение. Детали, изготовленные глубокой вытяжкой из сталей
с крупнозернистым строением, имеют шероховатую поверхность,
непригодную для тонкой декоративной отделки.
Для изготовления автомобильных деталей с весьма глубокой
вытяжкой и высокой степенью отделки поверхности применяют
листовую сталь, имеющую следующие характеристики: отношение
предела текучести к пределу прочности <гт/ов = 0,6; относитель-
ное удлинение 6 = 44%; твердость HRB = 38.
Качественная конструкционная тонколистовая сталь (холод-
но- и горячекатаная) имеет три группы: ВГ — для весьма глубо-
кой вытяжки, Г — для глубокой вытяжки и Н — для нормаль-
ной вытяжки. Группа ВГ включает марки стали от Ст0,5 до 20;
группа Г — от Ст08 до 35; группа Н — о.т Ст08 до 50. Холодно-
катаная сталь имеет большее относительное удлинение, чем
горячекатаная. Холоднокатаная листовая сталь, употребляемая
для изготовления облицовочных автомобильных деталей, имеет
жесткие допуски по толщине листа и высококачественную от-
делку поверхности. Так, холоднокатаные листы толщиной 0,2—
1,2 мм имеют допуски на толщину ± (0,034-0,09) мм, а горяче-
катаные листы толщиной 0,5—1,2 мм—допуски ± (0,05-5-0,11)
237

мм. По состоянию поверхности штампуемая сталь разделяется
на четыре группы: 1 — особо высокая отделка поверхности; 2 —
высокая отделка поверхности; 3 — повышенная отделка поверх-
ности; 4 — нормальная отделка поверхности.
Холоднокатаные листы стали 1-й группы на лицевой стороне
не могут иметь поверхностных дефектов; на стороне, противо-
положной лицевой, допускаются незначительные дефекты в виде
рябин или легких царапин в пределах 1/4 допуска на толщину
листа. На лицевой стороне холоднокатаных листов из стали 2-й
группы допускаются незначительные дефекты в виде рябин и
легких царапин в пределах 1/2 допуска на толщину листа. На
стороне, противоположной лицевой, допускается легкая рябизна,
мелкие поры и раковины, легкие царапины и отпечатки от вал-
ков в пределах 1/2 допуска на толщину листа. Холодно- и горя-
чекатаные листы из стали 3-й группы на лицевой стороне могут
иметь рябины, мелкие царапины, мелкие риски, отпечатки от
валков в пределах 1/2 допуска на толщину листа. На стороне,
противоположной лицевой, допускаются рябины, мелкие цара-
пины, мелкие риски, мелкие поры и раковины, отпечатки валков
в пределах допуска на толщину листа. Горячекатаные листы из
стали 4-й группы на обеих сторонах могут иметь дефекты, анало-
гичные дефектам листов 3-й группы, в пределах допуска на тол-
щину листа. Кроме того, на стороне, противоположной лицевой,
допускаются вдавлины, размером в тех же пределах.
Шероховатость поверхности холоднокатаной неполирован-
ной листовой стали достигает Ra = 1,25 мкм, а полированной
Ra = 0,32 мкм. Если при нормальных условиях штамповки из
листовой стали происходит разрыв листа или образуются тре-
щины, то эти явления могут иметь место по следующим причинам:
слишком крупнозернистая структура стали за счет неправильного
режима отжига; коррозия металла на поверхности, вызывающая
значительное трение, а следовательно, и торможение, ведущее
к разрыву листа; наличие встали плен, волосовин и посторонних
включений, резко снижающих прочность листа; наличие остаточ-
ных напряжений; неравномерная толщина листа и др.
Конструирование деталей большого габарита, изготовляемых
глубокой вытяжкой, целесообразно при установившемся про-
изводстве, когда его масштаб позволяет производить затраты на
изготовление дорогостоящей технологической оснастки. При ма-
лых масштабах производства крупногабаритные детали глубо-
кой вытяжки целесообразно расчленить на более мелкие, кото-
рые можно затем соединить в сборочные единицы сваркой или
клепкой. При малых масштабах выпуска штамповку целесообразно
выполнять на упрощенных и универсальных штампах.
В условиях поточно-массового производства существенную
роль играет снижение трудоемкости и металлоемкости конструк-
ции. Снижение трудоемкости, помимо рациональной формы де-
тали, достигается совмещением операций, применением много-
238

рядной штамповки, механизацией и автоматизацией процесса,
а также организацией поточных и автоматических линий штам-
повки. Например, внедрение автоматических линий для резки
заготовок из рулонной листовой стали толщиной до 2,5 мм заме-
няет тяжелые операции по резке листовой стали на гильотинных
ножницах и повышает точность получаемых заготовок*
Совмещение нескольких операций в одном штампе повышает
точность, сокращает трудоемкость штамповки и длительность тех-
нологического цикла, уменьшает количество штампов и число
единиц оборудования для изготовления детали, что, в свою оче-
редь, сокращает внутрицеховую транспортировку и упрощает
технологическое планирование. Механизация и автоматизация
процессов штамповки осуществляется применением пресс-авто-
матов, штампов-автоматов, специальных устройств, автоматизи-
рующих подачу материала в зону обработки и удаление деталей
со штампа, а также созданием автоматизированных и автомати-
ческих линий.
По сложности штамповки цилиндрические детали' являются
наиболее простыми; более сложны ступенчатые детали в виде тел
вращения и детали коробчатой формы и весьма сложны полые
детали пространственной формы, как, например, детали обли-
цовки автомобиля.
Отштампованные облицовочные детали кузова и кабины авто-
мобиля должны иметь высокое качество поверхности, так как
на них наносятся тонкие декоративные покрытия. Поэтому на
поверхностях этих деталей не допускаются волны, складки, вмя-
тины, царапины и другие дефекты. Деталям с глубокой вытяжкой
следует придавать по возможности упрощенную форму. Глубину
отдельных элементов конструкции следует назначать из условий
формообразования детали. Необходимо правильно установить
радиусы сопряжений на переходах между различными сечениями,
пользуясь нормативными данными.
17.2.	ШТАМПОВКА ДЕТАЛЕЙ ОБЛИЦОВКИ
АВТОМОБИЛЯ
В качестве примера ниже приведен технологический процесс
штамповки наружной панели двери автомобиля ЗИЛ-130. Изго-
товление этой детали относится к массовому производству.
Краткое содержание операции	Оборудование
Резать лист на карточки размером 950Х 1500 мм Произвести вытяжку с обрезкой угла и техно- логической надрезкой в оконном проеме Обрезать по контуру с вырезкой оконного проема и пробивкой фасонного отверстия диаметром 35 мм,	Автоматическая линия Пресс-штамп Пресс-штамп
239

Продолжение табл.
Краткое содержание операции	Оборудование
одного отверстия диаметром 7 мм, двух отверстий диаметром 6 мм Отбортовать оконный проем и кромки наруж- ного контура Расфланцевать оконный проем Пробить отверстие диаметром 6 мм и четыре от- верстия. 6Х 10 мм во фланце оконного проема Контроль: а) внешним осмотром; б) формы и раз- меров детали согласно чертежу	Пресс-штамп То же » Контрольное приспособ- ление, штангенциркуль
В качестве иллюстрации процесса штамповки ниже приведено
межоперационное состояние панели. Наружная панель штам-
пуется из стали Ст08 толщиной 0,9 мм.
Штампованная заготовка наружной панели двери автомобиля
ЗИЛ-130 показана на рис. 17.1, а; осуществлена вытяжка детали
на заданную глубину и произведена надрезка по контуру окон-
ного проема. На рис. 17.1, б показана наружная панель после
обрезки по контуру с вырезкой оконного проема и пробивки от-
верстий. Отбортовка оконного проема и кромки наружного кон-
тура показана на рис. 17.1, в, а отштампованная наружная па-
нель в готовом виде — на рис. 17.1, а.
Рис. 17.1. Межоперационное состояние наружной панели двери:
а — вытяжка; б ~ обрезка, пробивка и вырезка окна; в — отбортовка; г — отштампована
ная панель
240	f

17.3.	СВАРКА ДЕТАЛЕЙ АВТОТРАКТОРНЫХ
СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
При сборке отдельных деталей в сборочные единицы широко
применяется сварка, так как по сравнению с клепкой она уско-
ряет процесс сборки деталей в сборочные единицы, дает экономию
металла за счет устранения заклепок, накладок и других деталей,
необходимых при клепке. Применение сварки способствует облег-
чению конструкции за счет снижения толщины стенок соединяе-
мых деталей, применения специальных прокатных профилей:
Использование сварных конструкций при проектировании ма-
шин дает экономию металла по сравнению с клепаными до 20%,
а по сравнению с литыми — до 50%. Применение штампосварных
конструкций упрощает процесс производства и снижает припуски
на механическую обработку.
В условиях массового производства автомобилей и тракторов
применяют наиболее прогрессивные методы сварки. В автомо-
бильной промышленности применяется большое количество ли-
стовых материалов при изготовлении деталей, что способствует
использованию наиболее производительной контактной сварки.
При этом применяются сварочные машины, которые сваривают
за один цикл более 100 точек, а электроды используются на раз-
личных режимах. Машины работают в полуавтоматическом и
автоматическом циклах; в условиях массового производства воз-
можно применение автоматических сварочных линий.
Для повышения производительности сварочные машины обо-
рудуют всевозможными гидравлическими, пневматическими,
электрическими силовыми устройствами, механизирующими и
автоматизирующими процесс сварки. Автоматизируется также
управление всеми действиями машины за счет применения элек-
тронной аппаратуры. Автоматизация сварки наряду с повыше-
нием производительности резко повышает качество за счет устра-
нения влияния субъективных особенностей сварщика. На авто-
матических линиях сварки отдельных сборочных единиц и ку-
зова в целом широко используются промышленные роботы.
В условиях серийного производства частые переналадки огра-
ничивают внедрение автоматизированной и автоматической
сварки, поэтому при малых сериях используются,универсальные
сварочные машины, которые требуют меньше времени на перена-
ладку. При точечной сварке малоуглеродистую сталь можно ва-
рить пакетами сочетаний 1,5—1,5 мм, 2,0—2,0 мм, 2,5—2,5 мм,
5—5 мм и др. в зависимости от типа сварочной машины.
Достигнут также высокий уровень автоматизации дуговой
сварки, особенно при производстве грузовых автомобилей и
тракторов.
Автомобильные детали, подлежащие сварке, в большинстве
случаев изготовляют из листового материала штамповкой и редко
литьем или горячей штамповкой. При выборе материала для изго-
241

товления деталей, подлежащих сварке, учитывают эксплуата-
ционные требования к детали, требования штамповки и сварки.
Лучшие результаты дает сварка однородных металлов; сварка
разнородных металлов более затруднительна. Качество сварных
соединений зависит от свариваемости соединяемых металлов, со-
става металла и состояния свариваемых поверхностей (загрязне-
ния, микронеровности, пленки, раковины и т. д.). Если сталь
содержит более 0,3% углерода, то ее сварочные свойства пони-
жены и при сварке возможно образование закалочной структуры.
Если сталь имеет повышенное содержание углерода (0,4—0,5%),
то ее следует сваривать'с предварительным подогревом деталей
и медленным их охлаждением по окончании сварки во избежание
образования закалочных структур и трещин. Содержание
марганца в металле до 0,3—0,8% положительно влияет на
качество сварки, а повышение его содержания повышает зака-
ливаемость.
• Сварка вызывает появление, напряжений и деформаций в зоне
сварочного шва. Высокий концентрированный нагрев в этом
месте приводит к большому перепаду температур в теле детали.
Если деталь имеет простую конструкцию и сваривается при рав-
номерном нагреве- в свободном (незакрепленном) состоянии, то
после сварки у этой детали могут отсутствовать остаточные на-
пряжения, так как в этом случае отсутствует механическое тор-
можение при остывании детали. Если сварка деталей произво-
дится в приспособлениях без предварительного подогрева с боль-
шой концентрацией тепла, вызывающего значительные темпера-
турные перепады, то в этом случае детали коробятся ввиду объем-
ных превращений и значительных остаточных напряжений, что
может вызвать появление трещин.
Остаточные напряжения можно снизить за счет конструктив-
ных и технологических мероприятий. Конструктивные мероприя-
тия должны быть направлены на рассредоточение сварных швов
в сборочной единице, введение гибких элементов конструкции,
обеспечивающих свободную деформацию, на подбор материалов,
обеспечивающих качественную сварку. Технологические меро-
приятия направляются на устранение излишнего усилия закреп-
ления деталей при сварке, на обеспечение равномерного остыва-
ния их после нее, выбор рационального порядка наложения сва-
рочных швов, обеспечивающего свободное перемещение при уса-
дочных явлениях, повышение теплоотвода из зоны сварки и т. д.
Следует также- учитывать габаритные размеры детали, кото-
рые могут ограничить использование некоторых высокопроиз-
водительных сварочных машин. Рациональность применения га-
зовой сварки зависит от толщины свариваемого материала. Этот
вид сварки целесообразно применять при толщине свариваемой
стали не более 2 мм; при толщине стали более 6 мм сварку следует
производить с разделкой свариваемых кромок.
242

17.4.	СБОРКА ДВЕРИ КАБИНЫ АВТОМОБИЛЯ
ЗИЛ-130
Дверь кабины автомобиля состоит из отдельных частей, которые
в основном соединены сваркой. Основание двери выполняется
в виде наружной и внутренней штампованных панелей. На вну-
тренней панели размещается вся арматура, как, например, замок
двери, механизм стеклоподъемника, направляющие желоба
стекла, петли для навески двери, усилитель оконного проема
и др. Ниже приведен технологический процесс сборки наружной
панели и общей сборки двери.
Краткое содержание операции
Сборка наружной панели
Установить наружную панель двери в приспо-
собление, установить на панель по упорам верх-
нею пластину, прижать нижнюю пластину зажи-
мами и приварить точечной электросваркой каждую
пластину к панели двери в трех точках (режим
сварки — согласно инструкции).
Контроль: а) внешним осмотром; б) качества
сварки согласно требованиям инструкции
Оборудование
Подвесная сварочная
машина, сборочное при-
способление
Сборка двери без окраски и обивки
(выполняется на двух автоматических линиях)
1.	Установить в сборочное приспособление на-
ружную панель двери в сборе, собрать внутреннюю
панель двери в сборе с наружной панелью в при-
способлении
2.	Автоматическая подача собранной сборочной
единицы к прессу. Заложить в штамп, забортовать
кромки наружной панели двери в два перехода
под углом 45° и окончательно- с обеспечением раз-
мера 18±3 мм (рис. 17.2) между панелями (смеще-
ние не более 2 мм)
3.	Сварить наружную панель двери с внутренней
панелью (шаг сварочных точек по контуру забор-
товки 150 мм, внизу двери — 100 мм, диаметр точек
5 мм, общее число точек 32, режим сварки — со-
гласно инструкции; на наружной поверхности
двери не должно быть прижогов, вмятин и других
дефектов). Последующий автоматический сброс из-
делия на ленточный транспортер
4.	Снять сборочную единицу с транспортера, пра-
вить проем окна под стекло с обеспечением раз-
мера 18± 3 мм
5.	Повесить сборочную единицу на подвесной кон-
вейер
6.	Контроль: а) качества сварки; б) размеров
7.	Закрепить на двери в сборе двухушковую
верхнюю и нижнюю петли навески двери четырьмя
болтами 1М8Х20 с пружинными шайбами, подве-
сить сборочную единицу на подвесной конвейер
8.	Контроль качества монтажа навесок
Сборочное пневматиче-
ское приспособление
Грейферный механизм,
гидравлический пресс
Выдвижное сварочное
приспособление, фикси-
рующее приспособление.
Шаблон для установки
электродов, искрогасящее
приспособление
Приспособление, ли-
нейка
Электрический гайко-
верт
243
/

Рис. 17.2. Забортовка панели двери:	>
1 — верхняя половина штампа; 2 — нижняя половина штампа; 3 — наружная панель
двери; 4 — внутренняя панель двери; 5, 6 — прижимы; 7 — фиксатор внутренней панели;
8 — шов заготовки
Как было указано, на автоматической линии производится
забортовка внутренней и наружной панелей двери и сварка по
контуру забортовки (рис. 17.2). Каждую линию обслуживает
один оператор. При установке подсобранных панелей в специаль-
ное автоматизированное сборочное приспособление фиксируется
относительное положение панелей. Уложенные панели автома-
тически подаются на рабочую позицию гидравлического пресса
(1500 кН), где забортовка осуществляется последовательно за
две операции. На рис. 17.2 показан один из переходов забортовки
панелей.
Сварку по периметру забортовки -осуществляют в 32 точках
и выполняют на специальной многоэлектродной многотрансфор-
маторной сварочной машине. Чтобы избежать следОв электродов
на наружной поверхности двери, при сварке выполняют шов из
бесследных точек. Такой шов получают, применяя «мягкие» элек-
троды щеточного типа из многожильного кабеля, которые под
усилием сварочной машины плотно прилегают к профилю поверх-
ности наружной панели, копируя ее. Стойкость таких электродов
составляет 100—150 рабочих смен. Сварка «мягкими» электро-
дами позволяет исключить абразивную зачистку мест сварки
перед окраской; Совершенствование электрических режимов
сварки обеспечивает резкое снижение выплесков металла, что
позволяет исключить зачистку поверхности изделия после сварки
под окраску.
Производительность каждой линии общей сборки составляет
80 дверей кабины в час.
17.5.	ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КАБИНЫ
АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130
Схема технологического процесса изготовления кабины может
быть представлена следующими этапами: изготовление деталей
(в основном штамповкой из листа), сборка и сварка, подготовка
к окраске и окраска, транспортирование готовых кабин на общую
сборку автомобиля,
244

При изготовлении штампованных деталей больших габаритов
имеют место значительные отклонения их по размерам, форме и
пространственному расположению. Эти отклонения зависят от
точности и качества исходного листового металла, точности рас-
кроя листа на заготовки, износа штампов, условий штамповки
и др.
В свою очередь внедрение автоматических линий сборки и
сварки в условиях массового производства может быть осуще-
ствлено на основе взаимозаменяемых штамповок, т. е. штамповки
должны иметь стабильную заданную точность и требуемое ка-
чество. В соответствии с этим при изготовлении кабин автомобиля
ЗИЛ-130 для резки заготовок крупных деталей применены авто-
матические линии, выполняющие поперечную резку и вырубку
заготовок из рулонного листового металла. На этих линиях
вместо традиционных гильотинных ножниц установлены четы-
рехстоечные ' вырубные прессы, которые за счет конструкции
штампов обеспечивают получение за один ход двух заготовок,
позволяют применять комбинированный раскрой рулона, выру-
бать фасонные заготовки.
Техническая характеристика линии
Масса рулона, т...................................... До 20
Толщина рулонной стали, мм......................... 0,5—2,5
Ширина рулонной стали, мм............................ 400—1650
Длина отрезаемых заготовок, мм ...................... 250—3000
Число ходов пресса (переменное) в минуту ............ 25—45
Скорость подачи металла, м/мин ...................... До 70
Точность подачи, мм.................................... ±0,1
Длина линии, м....................................... 34
Штамповка крупных деталей кабины производится на уни-
версальном четырехстоечном прессе (4000 кН) с выдвижным
столом.
При сборке кабины имеют место существенные отклонения от
заданных размеров, возникающие по следующим причинам:
деформация кабины в связи с невозможностью осуществить
одновременную ее сварку по всему контуру; различная величина
остаточных напряжений у соединяемых деталей, возникших
при штамповке и сборке прихваткой в отдельных точках, и др.
Кроме того, имеют место отклонения за счет фиксации кабины
на сварочном столе и за счет погрешности расположения свароч-
ных пистолетов в рабочей зоне сварки. Суммарное отклонение
свариваемых кромок кабины достигает ±3,0 мм. Чтобы избежать
влияния этих отклонений на качество сварки кабины, применены
самоустанавливающиесй сварочные инструменты относительно
кромок под сварку. Несмотря на наличие пространственных
отклонений кабины, применение самоустанавливающегося сва-
рочного пистолета обеспечило более стабильное качество сварки
кабины.
245

Рис. 17.3. Сварочный пистолет
Сварочный пистолет (рис. 17.3) имеет корпус S, несущий под-
вижный цилиндр У, который связан с одним из сварочных элек-
тродов 6 и ограничительным упором 5, изолированным от токо-
подвода; рабочий подвижный поршень 2, находящийся в цилин-
дре и снабженный токопроводящей колодкой 3 с электродом 4.
Корпус пистолета шарнирно соединен с планкой 9 и может по-
ворачиваться вокруг оси 10 в пределах сжатия распорной пру-
жины 7. Пистолет прикрепляется к траверсе общего блока сва-
рочной машины с помощью планки 9. Ход траверсы отрегулиро-
ван так, что при введении блока пистолетов в зону сварки все
они своими жесткими упорами 5 подходят к свариваемым кром-
кам. Каждый пистолет/под действием пружины 7 прижимается
к торцам кромок, подлежащих сварке, а электроды занимают
правильное положение относительно торцов кромок.
При поступлении в цилиндр пистолета масла от гидростан-
ции поршень перемещается до соприкосновения электрода 4
с поверхностью свариваемой кромки 11, затем начинает переме-
щаться цилиндр 1 с электродом 6 до тех пор, пока электроды не
зажмут свариваемые кромки. Сварочный контактор включается
только в тот момент, когда давление электродов 4 и 6 становится
одинаковым. Шарнирное крепление пистолетов на сварочной
машине обеспечивает плавающий характер их перемещения, что
позволяет компенсировать отклонения свариваемых кромок от
плоскости.
Комплексная автоматическая линия сборки и сварки пола
кабины автомобиля ЗИЛ-130 обеспечивает законченный цикл
сборки с выпуском 65 изделий в час. Линия имеет следующее
технологическое оборудование: специальный многобойковый
пресс для расклепывания 42 резьбовых втулок в панели пола;
246

рельефный пресс с выдвижным столом для сварки каркаса пола
по 36-точкам-рельефам; одну двухэлектродную установку для
прихвата каркаса подставы сиденья к панели пола; пять много-
электродных многотрансформаторных сварочных машин для
сварки пола в 204 точках; специальный конвейер и четыре меха-
нические руки. Линия оборудована 53 сварочными трансформа-
торами мощностью 2500 кВ-А.
Учитывая недостаточную жесткость пола кабины и отсутствие
надежных технологических баз, выполнение операций сварки на
пяти многоэлектродных многотрансформаторных машинах про-
изводится с применением приспособлений-спутников. Спутник
представляет собой сварную раму, изготовленную из швеллеров,
на которой установлено сварочное приспособление. Он переме-
щается по линии расположения машин на четырех катках с по-
мощью шагового транспортера. Профильные катки строго фикси-
руют направление перемещения спутника, а точность остановки
каждого спутника против соответствующей сварочной машины
обеспечивается пневматическими фиксаторами. Таким образом,
изделие на спутнике последовательно проходит операции сварки
на пяти сварочных машинах и попадает на платформу гидро-
подъемника, находящегося в верхнем положении.
На линии существует рабочая ветвь шагового транспортера
сборочной линии и нижняя холостая ветвь, на которых действуют
13 приспособлений-спутников. Гидроподъемник в конце линии
и гидроподъемник в начале ее действуют синхронно, поднимаясь
и опускаясь одновременно, причем в момент когда платформа
одного из гидроподъемников освобождается от приспособления-
спутника, платформа другого гидроподъемника загружается
приспособлением-спутником вместе со сваренным изделием.
Собранный и сваренный пол кабины снимается со спутника меха-
нической рукой и передается на поперечный транспортер, с ко-
торого поступает на подвесной конвейер толкающего типа ли-
нии общей сборки кабины. Приспособление-спутник после съема
изделия гидроподъемником опускается в нижнее положение и
Рис. 17.4. Автоматическая линия сварки кабин:
1 — транспортер; 2 — кабины; 3 — сварочные машины
247

перемещается шаговым конвейером обратно к начальной пози-
ции сборочной линии.
Общая сборка кабины затруднительна ввиду малой жесткости
ее частей и деталей, что вызывает повышенные требования к точ-
ности сборки этих частей на отдельных кондукторах. Конструк-
тивные особенности кабины затрудняют автоматизацию ее сварки,
так как многие места сварки имеют сложный контур, а к отдель-
ным участкам затруднен доступ сварочных инструментов. Для
осуществления сборки кабина разбита на шесть частей. Сборка
выполняется с помощью специальных приспособлений, оснащен-
ных пневматическими зажимами, которые обеспечивают надеж-
ное относительное фиксирование свариваемых частей и предотвра-
щают деформацию в процессе сварки.
Сборку кабины выполняют на двух параллельных линиях
с использованием подвесных сварочных машин, а окончательную
сварку ведут на одной автоматической линии, которую обслужи-
вает тележечно-шаговый конвейер. На рабочих местах линии
установлены подъемные столы, которые ходом вверх снимают
кабины с транспортного конвейера и устанавливают их для вы-
полнения операции сварки. При этом обеспечивается постоянство
технологических баз на всех операциях сборки кабины, начи-
ная с линии сварки пола. После того как сварка на всех рабочих
местах линии закончена, все столы движением вниз передают
кабины на транспортный конвейер, который перемещает их на
один шаг, и каждая кабина попадает на следующее рабочее место
для дальнейшей сварки. С последней операции сварки кабины
поступают на дальнейшую сборку, а транспортный конвейер,
освободившийся от кабины, по холостой ветви конвейера воз-
вращается в исходное положение.
На рис. 17.4 показана автоматическая линия сварки кабины,
которая обслуживается четырьмя многоэлектродными много-
трансформаторными сварочными машинами и тележечно-шаго-
вым конвейером. Цикл сварки на машине, встроенной в автомати-
ческую линию, равен 20—60 с.

Раздел третий
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СБОРКИ
АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Глава 18
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
18.1.	ИЗДЕЛИЕ И ЕГО СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ
В автотракторостроении изделием может быть автомобиль, трак-
тор и отдельные их части. Например, для завода карданных ва-
лов изделием является карданный вал. Изделие состоит из сбо-
рочных единиц, собираемых самостоятельно от других сборочных
единиц изделия.
При проектировании технологических процессов сборки сбо-
рочные единицы разделяют по их сложности на единицы первого
порядка, второго порядка и т. д. Более сложные сборочные еди-
ницы состоят из нескольких простых сборочных единиц, собран-
ных при помощи соединительных деталей. Простые сборочные
единицы состоят из соединейных отдельных деталей. Часть изде-
лия, входящая непосредственно в него, называется сбороч-
ной единицей; входящая в изделие в составе сборочной
единицы — сборочной единицей первого порядка; входящая не-
посредственно в последнюю — сборочной единицей второго по-
рядка.
Сборкой обеспечивается необходимая взаимосвязь отдельных
деталей и сборочных единиц. Различают узловую и общую сборку.
Процесс сборки составных частей изделия называется узловой
сборкой, а процесс сборки непосредственно изделия — общей
сборкой.
Операция сборки охватывает все действия рабочего (или не-
скольких рабочих) и оборудования над одной сборочной едини-
цей. Так, напрессовку на вал двух подшипников, расположенных
на его концах, можно производить в одну или в две операции. На-
прессовка подшипников с одной и с другой стороны вала последо-
вательно будет означать одну операцию, выполненную в два пе-
рехода. Если же в партии валов сначала напрессовать подшип-
ники с одной стороны всех валов, а затем — с другой, то будем
иметь две операции сборки, каждая из которых состоит из пере-
хода. Приемы при сборке выполняются часто одновременно.
Например, завертывание колесных гаек многошпиндельными гай-
ковертами.
249

18.2.	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Чертежи автомобилей и тракторов (и любой машины) разрабаты-
ваются на основе динамического, кинематического и размерного
расчетов. Размерными расчетами устанавливают размеры дета-
лей и допустимые отклонения взаимного их положения, а также
взаимосвязь между размерами сборочных единиц и нескольких
деталей, входящих в сборочную единицу машины. Совокупность
размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно
участвующих в решении поставленной задачи, называют раз-
мерной цепью (рис. 18.1). Схему размерной цепи изобра-
жают графически. Один из размеров, образующих размерную
цепь, называют звеном размерной цепи. Звенья
обозначают буквами и порядковым номером (например А х,
л2.„).
Размер, непосредственно связывающий поверхности или оси,
относительное расстояние или поворот которых необходимо обе-
спечить или определить в поставленной задаче, называют исход-
ным замыкающим звеном. Звено, возникающее в результате по-
становки задачи при проектировании, для решения которой
используется размерная цепь, называют исходным звеном. Звено,
получаемое в размерной цепи последним в результате решения
поставленной задачи, в том числе при изготовлении и измерении,
называют замыкающим звеном. Все эти звенья обозначаются
с индексом Д.
Имеются следующие виды звеньев размерной цепи: составля-
ющее (увеличивающее, уменьшающее), компенсирующее и общее.
Составляющим называется звено, изменение которого вызы-
вает изменение исходного или замыкающего звена. В каждой
размерной цепи имеется только одно замыкающее или исходное
звено. Составляющие звенья бывают увеличивающими и умень-
шающими. Увеличивающее звено — звено размерной цепи, с уве-
личением которого увеличивается исходное или замыкающее
звено. Обозначаются увеличивающие звенья на чертежах стрел-
Рис. 18.1. Сборочная размерная цепь
250

ками, направленными вправо, над соот-
ветствующей размерной буквой (напри-
мер, Alf А 2 ат. д.). Уменьшающее зве-
но — звено размерной цепи, с увеличе-
нием которого уменьшается исходное
или замыкающее звено. Обозначаются
уменьшающие-звенья на чертежах стрел-
ками, направленными влево, над соот-
ветствующей размерной буквой (напри-
мер, Лх, А 2 и т. д.).
Компенсирующее звено — предвари-
тельно выбранное звено размерной цепи,
изменением которого достигается требу-
емая точность замыкающего звена. Обо-
значается с индексом к (например, Лбх,
рис. 18.2).
Общее звено — звено, одновременно
Рис. 18.2. Размерная цепь
с неподвижным компенсато-
ром
принадлежащее несколь-
ким размерным цепям. Обозначается на чертежах буквами всех
размерных цепей, в состав которых оно входит, со знаками ра-
венства между ними.
18.3.	ВИДЫ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Размерные цепи разделяют на конструкторские, технологические
и измерительные. С помощью конструкторской раз-
мерной цепи решается задача обеспечения точности при
конструировании изделий, с помощью технологической
размерной цепи — задача обеспечения точности при
изготовлении изделий и с помощью измерите ль ной раз-
мерной цепи — задача измерения величин, характеризу-
ющих точность изделия.
Кроме того/ различают основные, производные, параллельно
связанные, последовательно связанные и комбинированно свя-
занные размерные цепи. В основной размерной цепи все звенья
непосредственно участвуют в решении поставленной задачи;
в производной размерной цепи исходным звеном является одно
из составляющих звеньев основной размерной цепи; параллельно
связанные размерные цепи имеют не менее одного общего звена;
’ последовательно связанные размерные цепи имеют одну общую
базу и комбинированно связанные размерные цепи имеют общие
звенья и базы.
По расположению звеньев в пространстве размерные цепи де-
лят на линейные, угловые, плоские и пространственные. Звеньями
линейной размерной цепи являются линейные размеры, звеньями
угловой размерной цепи — угловые размеры; в плоской размер-
.. ной цепи звенья расположены в одной или нескольких параллель-
ных плоскостях, в пространственной размерной цепи — в непа-
раллельных плоскостях.
251

18.4.	МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПЛОСКИХ
РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
Размерные цепи используют для решения прямой и обратной за-
дач. При решении прямой задачи, исходя из установленных тре-
бований к величине исходного звена, определяются номинальные
размеры, величины и координаты середины полей допусков и
предельные отклонения всех составляющих размерную цепь
звеньев. При решении обратной задачи исходя из установленных
величин составляющих звеньев определяются величина номи-
нального размера, величина и координата середины поля рассея-
ния и предельные отклонения замыкающего звена. Решением
обратной задачи проверяется правильность решения прямой за-
дачи.
Существуют два метода расчета размерных цепей: вероятност-
ный и по максимуму-минимуму. Если по условиям производства
экономически целесообразно назначать более широкие допуски
на составляющие звенья (размеры), допуская, что у некоторой
небольшой части изделия, возможен выход размеров замыкаю-
щих звеньев за пределы поля допуска, то размерные цепи рас-
считывают вероятностным методом. При этом в технических
условиях указывают процент изделий с выходом замыкающего
звена за пределы допуска и дополнительные технологические ме-
роприятия, обеспечивающие выполнение замыкающего звена в пре-
делах установленного допуска. В случае установления 100%-ной
взаимозаменяемости размерные цепи рассчитывают по методу
максимума-минимума. Не исключается возможность сочетания
различных методов достижения заданной точности замыкающего
звена.
Расчет размерных цепей производится по следующим основ-
ным формулам.
Номинальный размер замыкающего (исходного) звена
т-1
£=1
где 4д — номинальный размер замыкающего звена размерной
цепи А; £ — передаточное отношение (в общем случае — част-
дАд
ная производная £ = -^“); в размерных цепях с параллель-
ными звеньями для увеличивающих составляющих звеньев £ =
= 1, для уменьшающих составляющих звеньев Н = —1; At —
номинальный размер f-ro составляющего звена размерной цепи А;
т — число звеньев размерной цепи.
Координата середины поля допуска замыкающего звена (рас-
стояние середины поля допуска от номинального размера)
т-1
1=1
252

где Аод и Ао. — координаты середины полей допусков замы-
кающего и f-ro составляющего звеньев соответственно.
Координата середины поля рассеяния замыкающего звена (раз-
ность между наибольшим и наименьшим измеренными размерами
в партии изделий)
Д(дд = X)
*=1
Координата центра группирования (среднее значение откло-
нений от номинального размера)
т-1
М(х)д= £ Ц^ + а^/2),
i=\
где at — коэффициент относительной асимметрии, характеризую-
щий асимметрию кривой рассеяния размеров; <о, — поле рас-
сеяния t-ro составляющего звена.
Коэффициент относительной асимметрии
М(х)-Дю
ш/2
Коэффициент относительного рассеяния, характеризующий
закон распределения размеров,
= 2oz/®z,
где о{ — среднеквадратичное отклонение.
Допуски и предельные отклонения замыкающего звена
А»д = Аод + бд/2;
Анд — Аод — 6д/2.
При расчете по методу максимума-минимума
т-1
ед = Е
1=1
При расчете по вероятностному методу
/т-1
где t — коэффициент риска, характеризующий процент выхода
расчетных отклонений за пределы допуска.
Гт-1
253

Коэффициент риска t предопределяется принятым процентом
риска Р при условии совпадения центра группирования с коор-
динатой центра отклонения и выбирается из следующего ряда:
Р...........	32	10	4,5	1,0	0,27	0,1	0,01
t...........	1,0	1,65	2,0	2,57	3,0	3,29	3,89
Коэффициент X' принимается: %' = 1/3, если при расчете не-
известен характер кривой рассеяния звена (мелкосерийное и
индивидуальное производство); X' = 1/6, если предполагается,
что закон распределения кривой рассеяния близок к закону тре-
угольника; X' = 1/9, если предполагается, что кривая рассеяния
будет иметь нормальный закон распределения (крупносерийное
и массовое производство).
Средняя величина допуска составляющих звеньев при реше-
нии прямой задачи:
при расчете по методу максимума-минимума
6ср = 6д/(/п - 1);
при вероятностном методе расчета
18.5.	МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ТОЧНОСТИ
ЗАМЫКАЮЩЕГО ЗВЕНА
В машиностроительной промышленности сборку производят
технологическими методами полной взаимозаменяемости, непол-
ной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, при-
гонки и регулирования.
Сборка сборочных единиц, базирующаяся на принципе пол-
ной взаимозаменяемости, обеспечивает заданную
точность замыкающего звена без дополнительной обработки или
выбора и подбора составляющих звеньев (деталей),. В результате
такой сборки все сборочные единицы собираются с требуемой
точностью для всех выпускаемых машин. Таким образом, уста-
новленные конструктором допуски на сопрягаемые размеры де-
талей равны производственным допускам на те же размеры.
Сборка изделий методом полной взаимозаменяемости упро-
щает организацию производства и перевод его на поточные ме-
тоды, создает возможность кооперирования и обеспечивает удоб-
ство эксплуатации (простота замены поломанных или изно-
сившихся деталей новыми).
Сущность метода неполной взаимозаменяе-
мости состоит в том, что требуемая точность замыкающего
звена размерной цепи достигается не у всех объектов, а у заранее
обусловленной их части без дополнительного подбора, выбора
или обработки резанием. Следовательно, в отличие от метода пол-
254

ной взаимозаменяемости устанавливаются более широкие до-
пуски на все составляющие звенья сборочной размерной цепи.
У некоторой части объектов отклонение замыкающего звена мо-
жет выйти за пределы установленного допуска, и, следовательно,
имеет место определенный риск.
Особенность метода групповой взаимозаме-
няемости состоит в том, что требуемая точность замыкаю-
щего звена размерной цепи достигается путем включения в нее
составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на
которые они предварительно рассортированы. В этом случае
средняя величина допуска составляющих звеньев при решении
прямой задачи будет
^ср ^ср,
где п — число групп, на которые надо сортировать составляющие
звенья.
Такщм образом, определив среднюю величину производствен-
ного допуска 6ср путем увеличения в п раз средней величины
допуска бср, подсчитанного для метода полной взаимозаменяе-
мости, устанавливаем расширенные, экономически целесообраз-
ные допуски на размер каждого из составляющих звеньев (соблю-
дая равенство сумм допусков в каждой из ветвей размерной цепи).
Метод пригонки состоит в том, что требуемая точность
замыкающего звена размерной цепи достигается изменением ком-
пенсирующего звена путем снятия слоя металла. Основными сле-
сарно-пригоночными работами являются опйливание, шабрение,
обработка отверстий по месту, полирование, притирка и зачистка.
Принципиально метод пригонки аналогичен методу регулирования.
При методе пригонки среднюю величину допуска компенси-
рующего звена рассчитывают по формулам
т-1
6к = 6д —6Д;	Д1(^+^ДО.-Аод.
i=i
Сущность метода регулирования заключается в том,
что требуемая точность замыкающего звена размерной цепи до-
стигается изменением компенсирующего звена без снятия слая
металла. Это вызывается тем обстоятельством, что полученный
расчетом допуск замыкающего звена оказывается больше задан-
ного допуска, а ужесточение допусков составляющих звеньев
экономически нецелесообразно. В качестве компенсирующих
звеньев (компенсаторов) используют специальные шайбы, уста-
новочные кольца, набор прокладок,
и шлицевые муфты и др.
При расчете размерных цепей с
рами необходимо рассчитать число
ДГ —N'=-z--------jr
пружины, соединительные
неподвижными компенсато-
ступеней N компенсатора:
-у— + 1,
КОМП
255

где 6К—величина компенсации; 6КОМП— допуск на изготовле-
ние компенсатора; АГ— уточненное число ступеней компенса-
тора с учетом погрешностей компенсаторов.
Для каждой собираемой сборочной единицы определяется
величина компенсирующего звена и в зависимости от нее выби-
рается для размерной цепи неподвижный компенсатор ближай-
шей ступени размеров. Неподвижные компенсаторы могут быть
увеличивающими и уменьшающими. Если компенсирующее звено
увеличивающее, то нужно брать компенсатор ближайшей мень-
шей ступени, если компенсирующее звено уменьшающее, то,
наоборот, выбирается компенсатор ближайшей большей ступени.
Этим обеспечивается частичная компенсация будущего износа.
Если точность замыкающего звена обеспечивается введением
в размерную цепь подвижного компенсатора, то допуски на со-
ставляющие звенья устанавливаются максимально свободными.
В автомобильной и тракторной промышленности сборка осу-
ществляется главным образом методами полной взаимозаменяе-
мости, пригонки и регулирования. Пригонка (притирка фаски
клапана к седлу, плунжерной пары топливной аппаратуры, при-
работка ведущей и ведомой шестерен главной передачи) произ-
водится в процессе обработки резанием, и детали поступают на
сборку спаренными.
18.6.	ВИДЫ СБОРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Соединения деталей при сборке могут быть неподвижными и
подвижными; они выполняются разъемными и неразъемными.
Разъемные соединения разбираются без повреждений деталей и
без особых затруднений, неразъемные соединения не могут быть s
разобраны без повреждений сопряженных элементов, разрушений
скрепляющего шва или крепежных деталей.
К неподвижным разъемным соединениям относятся резьбо-
вые, шпоночные и шлицевые, выполненные с переходными по-
садками (п, т, k, js) и посадками на конус, а также штифтовые
соединения.
В резьбовых соединениях обычно используются
шпильки, болты и винты. Шпильки применяют при непосредст-
венном соединении плоских поверхностей или при соединении
поверхностей с помощью прокладок, причем этому предшествует
ввертывание шпилек в базовую деталь. При завинчивании шпи-,
лек обеспечивают перпендикулярность их осей к плоскости со-
пряжения и необходимую высоту выступающей над этой пло-
скостью части щпильки. На 1 мм длины’выступающей части до-
пускается отклонение от перпендикулярности не более 2 мкм.
Болты применяют в случае, когда отверстия в сопрягаемых
деталях сквозные. Соединения винтами необходимы тогда, когда
винтовое соединение в процессе эксплуатации часто разбирается.
Поэтому резьба для винтовых, соединений выполняется менее
плотной, чем в резьбовых соединениях шпильками.
256

При выполнении болтовых и винтовых соединений широко
используются переносные электро- и пневмогайковерты, под-
вешиваемые к пружинным противовесам (блокам). Применение
механизации значительно повышает производительность труда
при сборке и качество резьбового соединения за счет равномер-
ной затяжки.
Электрогайковерты бывают одно- и многошпиндельными с чис-
лом шпинделей до 20. Многошпиндельные гайковерты позволяют
завертывать одновременно несколько гаек (например, при уста-
новке колес), однако они имеют большую массу, и поэтому в ряде
случаев их помещают на сверлильные станки. Величину крутя-
щего момента при затяжке болтов, шпилек и винтов проверяют
тарированным инструментом или ключами с динамометром.
В шпоночных соединениях используются кли-
новые, призматические и сегментные шпонки. При сборке с по-
мощью клиновой шпонки ось охватывающей детали смещена
относительно оси вала. Это смещение обусловлено зазором и
является причиной радиального биения охватывающей детали.
К тому же всегда имеет место расхождение в уклонах шпонки и
паза охватывающей детали, что приводит к перекосу сопрягае-
мых деталей.
В соединениях с призматическими или сегментными шпон-
ками сборка шпонки с валом производится с натягом, шпонка за-
прессовывается в паз вала при помощи пресса или винтовыми
струбцинами.
Неподвижные шлицевые соединения выполняют
с различными посадками центрирующих элементов и бывают
туго- и легкоразъемными. Тугоразъемное шлицевое соединение
выполняют с нагревом охватывающей детали до 80—120° С.
Нагрев уменьшает усилие напрессовки и, следовательно, обе-
спечивает более правильную посадку. Напрессовка на вал про-
изводится в специальном приспособлении; после напрессовки
охватывающая деталь проверяется на биение. При сборке легко-
разъемных шлицевых соединений больших усилий напрессовки
не требуется.
Штифтовые соединения выполняются при по- .
мощи конических и цилиндрических штифтов. Кроме соединения,
штифты используются также для обеспечения -необходимого
взаимного положения собираемых деталей.
При сборке деталей с сопрягаемыми коническими поверх-
ностями отверстия под штифт должны обрабатываться в сборе
с охватывающей деталью. В самой детали это отверстие может
быть выполнено до сборки.
К неподвижным неразъемным соединениям относятся соеди-
нения с гарантированным натягом, развальцовывание, клепка,
сварка, пайка, склеивание и холодная штамповка.
Соединения с гарантированным натя-
гом выполняют с применением прессовых посадок или теп-
257

лового воздействия на собираемые детали. Детали, изготовлен-
ные по допускам прессовых посадок, собирают под давлением на
прессе. Охватывающая деталь напрессовывается своим отвер-
стием на вал, или, наоборот, охватываемая деталь запрессовы-
вается в отверстие охватывающей детали (например, запрессовка
втулки в отверстие поршня двигателя). В результате такого сое-
динения деталей на их сопряженных поверхностях возникают
значительные нормальные давления. При запрессовке исполь-
зуются специальные приспособления в виде стационарных и пе-
реносных прессов, домкратов, струбцин и различного типа скоб,
обеспечивающие правильную установку и устраняющие перекосы
соп р я г а емы х дета л ей.
Если условия работы сопрягаемых деталей тяжелые, то
сборку осуществляют путем теплового воздействия на них. Проч-
ность посадки при этом в 2 раза превышает прочность обычных
прессовых посадок. При осуществлении посадки тепловым воз-
действием на сопрягаемые детали микронеровности сцепляются,
а не сглаживаются, как это имеет место при обычных соедине-
ниях. Тепловые посадки целесообразно применять также при
больших диаметрах и малых длинах сопрягаемых деталей, так
как при соединении таких деталей под прессом могут возникнуть
перекосы. Примером тепловой посадки для такого типа деталей
является соединение заготовок зубчатого венца и маховика дви-
гателя.
Развальцовывание применяется в том случае,
когда требуется обеспечить плотное и герметичное соединение
деталей. Оно выполняется специальным инструментом — раз-
вальцовкой путем пластического деформирования одной из со-
прягаемых деталей. В этой связи важен правильный выбор мате-
риалов деталей, от которого зависит качество соединения.
Развальцовывание осуществляется на сверлильных станках
й специальных установках. В автомобильной промышленности
этот вид соединения применяется в трубопроводах тормозной
системы и смазки двигателя.
Клепаные соединения используются в конструк-
циях, которые подвергаются воздействию высоких температур
и коррозии, а также в конструкциях, испытывающих ударные
и вибрационные нагрузки. Процесс клепки механизирован; при-
меняются пневмо- и электроклепальные молотки, полуавтомати-
ческие и автоматические прессы (машины). При клепке с исполь-
зованием полуавтоматов заклепки вставляются подающим устрой-
ством. В автоматах выполняется автоматически весь процесс:
пробивка отверстий, вставка заклепок и обжатие замыкающих
головок.
Сварные соединения находят все более широкое
применение при сборке машин, сокращая использование закле-
почных соединений. Применение сварки экономит материал и
снижает трудоемкость изготовления. Технологическая особен-
258

ность процесса сварки позволяет вводить электросварочнйе ма-
шины непосредственно в поточные линии сборки (и механической
обработки). Наиболее широко применяется электродуговая авто-
матическая и полуавтоматическая сварка.
Пайка в автомобилестроении используется для устране-
ния обнаруженных дефектов (например, течи в трубках ра-
диатора).
Подвижные разъемные и неразъемные соединения. Для полу-
чения подвижных соединений сопрягаемые детали изготовляют
по допускам посадок, обеспечивающих подвижность соединения
(зазор). К таким посадкам относятся посадки скольжения, дви-
жения, ходовая, легкоходовая и широкоходовая.
Величина зазора соединения устанавливается конструктором
при проектировании узла. Технолог обязан разработать такой
технологический процесс, выполнение которого обеспечит соблю-
дение установленных допусков на размеры, формы и простран-
ственных отклонений. В подавляющем большинстве случаев под-
вижные соединения выполняются разъемными.
18.7.	АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
В автотракторостроении преобладает поточно-автоматизирован-
ное производство, поэтому по сравнению с другими отраслями
машиностроения имеются более благоприятные условия для меха-
низации и автоматизации процессов сборки и, следовательно,
сокращения ручного труда. Однако внедрение механизирован-
ной и автоматизированной сборки отстает от внедрения автомати-
ческих линий для обработки деталей резанием, что обусловливает
еще высокую трудоемкость сборочных процессов. Например, тру-
доемкость сборки в автомобилестроении составляет 28% общей
трудоемкости изготовления автомобиля.
Значительное снижение трудоемкости сборки достигается при-
менением в автоматизированных сборочных линиях различных
транспортирующих устройств: бункеров, магазинов, разделите-
лей потоков, вибротранспортеров и др.
Важным требованием, предъявляемым сборкой к конструк-
циям автомобилей и тракторов, является возможность поточной
независимой и параллельной сборки без пригонки отдельных
сборочных единиц. Конструкция должна быть с минимальным
числом деталей, не должна быть чрезмерно сложной или иметь
большую массу. При автоматической сборке положение собирае-
мого объекта по возможности должно быть постоянным, с мини-
мальным числом его ориентаций.
Важное значение при сборке приобретает точность и шерохо-
ватость обработанных поверхностей деталей.
Упрощает автоматическую сборку наличие в конструкциях
сопрягаемых деталей фасок и заход ной части, а также наиболь-
шее количество полностью взаимозаменяемых соединений.
259

18.8.	ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ СБОРКИ
В машиностроении применяют следующие организационные формы
сборки машин: стационарную, осуществляемую без пооперацион-
ного расчленения сборочного процесса и при неподвижном со-
бираемом объекте, и поточную, характеризующуюся расчлене-
нием технологического процесса на операции и осуществляемую
как при неподвижном собираемом объекте, так и с его перемеще-
нием. Выбор организационной формы сборки обусловлен глав-
ным образом количеством собираемых машин.
В автомобильной и тракторной промышленности узловая и
общая сборка осуществляется поточным методом с перемещением
собираемого объекта (сборка на конвейере). Собираемый объект
при поточной сборке передается от одного сборочного места к дру-
гому при помощи транспортирующих устройств, которые пред-
назначены только для межоперационного перемещения объекта.
В некоторых случаях при узловой сборке передача объекта от
одного сборочного места к другому осуществляется посредством
рольганга.
При использовании конвейера с периодическим перемещением
сборочной единицы или машины сборка производится в периоды
остановки конвейера. Применяются пластинчатые и тележечные
конвейеры. При каждом перемещении собираемого объекта на
сборочное место (пост) с последнего места конвейера сходит сбо-
рочная единица (изделие).
При сборке на непрерывно движущемся конвейере собирае-
мый объект перемещается с одного сборочного места на другое
с заданной скоростью, которая позволяет выполнить сборочные
операции на протяжении каждого сборочного места.
Поточную сборку характеризует действительный темп сборки,
который определяет период времени равномерного выпуска со-
бранных изделий.
Глава 19
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
19.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При проектировании технологического процесса сборки необхо-
димо разделять сложные сборочные единицы (собранные из про-
стых сборочных единиц) на более простые, состоящие обычно из
отдельных деталей. Для разработки технологического процесса
сборки необходимы следующие исходные данные: а) описание
служебного назначения изделия и технические условия на его
приемку; б) сборочные чертежи изделия и сборочных единиц;
в) данные о программе выпуска изделия.
260

Разработка технологического процесса сборки начинается
с изучения служебного назначения и конструкции изделия, усло-
вий работы и технических условий его приемки.
При изучении конструкции производится технологический
анализ сборочных чертежей (правильность простановки размеров,
необходимых для сборки, обоснованность регламентации точности
и т. д.). Помимо этого, технолог должен ознакомиться с рабочими
чертежами деталей, входящих в рассматриваемый сборочный
чертеж, чтобы уяснить характер сборочных работ. В результате
изучения сборочных чертежей возможны предложения отделу
главного конструктора по изменению конструкции с целью упро-
щения технологического процесса сборки с учетом служебного
назначения изделия. Изменения вносятся отделом главного кон-
структора.
Глубина разработки технологического процесса сборки пред-
определяется типом производства и программой выпуска. При
малых выпусках изделий разработка процесса представляет со-
бой лишь общую наметку сборочных операций. При большом вы-
пуске процесс сборки разрабатывается детально, с возможно
полной дифференциацией сборочных операций. Технологу необ-
ходимо знать услови^, в которых будет выполняться разработан-
ный технологический процесс сборки. Последний может осуще-
ствляться на вновь проектируемом заводе и на действующем пред-
приятии. Если в первом случае выбор и разработка варианта
технологического процесса свободные, то в условиях действую-
щего предприятия они зависят от ряда факторов: наличия обо-
рудования и его загрузки, перспектив получения нового обору-
дования, производственных возможностей инструментального
цеха и цеха приспособлений и т. д.
На основании изучения исходных данных составляется тех-
нологическая схема общей сборки и сборки сборочных единиц.
Эта работа значительно облегчается, если имеется образец, проб-
ная разработка которого упрощает составление последователь-
ности сборки. Элементы, демонтируемые в неразобранном виде,
представляют собой технологические сборочные единицы, на
которые должны быть составлены технологические схемы сборки.
Последние определяют взаимную связь' сборочных элементов
изделия или сборочной единицы, показывают порядок комплекто-
вания их, упрощают разработку процессов сборки, а также позво-
ляют произвести технологическую оценку конструкции. Таким
образом, технологические схемы сборки являются отправными
для разработки технологических процессов сборки.
Для сложных изделий на основании технологических схем
сборки разрабатывают технологические процессы сборки отдель-
ных групп и подгрупп, а затем процесс общей сборки.
Для каждого технологически неделимого элемента, выявлен-
ного при расчленении процесса сборки объекта (изделия или сбо-
рочной единицы), определяют оперативное время, необходимое
261

Рис. 19.1, Схема дублирования операции сборки
для сборки такого элемента. Сумма оперативного времени, сборки-
элементов, соединенных в последовательном порядке в операции,,
должна быть равна действительному темпу сборки. Если опера-
тивное время окажется больше темпа, то его стремятся сделать
кратным темпу и выполняют данную операцию параллельным
дублированием сборочных рабочих мест. При конвейерной сборке
дублирование сборочных рабочих мест осуществляется удвоением
цх длины по сравнению с длиной остальных сборочных мест при
обслуживании двумя слесарями-сборщиками.
На- рис. 19.1 показана схема дублирования 4-й операции
сборки. Сборочное место, которое обслуживают двое сборщиков,
имеет длину 1Г = 21. К началу выполнения операции первым
сборщиком на сборочном месте 4а второй сборщик выполнил ее
на 50% и находится в середине места 46. При переходе второго
сборщика вместе с движущимся конвейером к сборочному месту 5
первый сборщик приближается к середине сборочного места 46
и передает собираемое изделие на сборочное место 5. Второй
сборщик переходит на сборочное место 4а, а в это время первый
находится в середине сборочного места 46, и цикл повторяется.
На сборочных местах 1—3 работают по одному сборщику.
Действительный темп тд (мин) при поточной сборке
*д “ Тем Д>бс ^пер)/^сМ)
где Тсм — длительность рабочей смены; Тобс —потери времени
на обслуживание рабочих мест; Тпер — потери времени на регла-
ментированные перерывы на отдых; Ncts — заданный сменный
выпуск, шт.
'	л
19.2.	ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ
В автомобильной и тракторной промышленности трудоемкость
ручной сборки достигает 45—50% общей трудоемкости сборки.
Процесс сборки состоит в ориентировании одной собираемой
детали или сборочной единицы относительно другой, в подаче
их к сборочному рабочему месту и в осуществлении их соедине-
ния (сопряжения). В автоматических и автоматизированных ли-
ниях для сборки ориентация осуществляется с помощью различ-
ных устройств и механизмов, обеспечивающих необходимое
взаимное положение сопрягаемых поверхностей. Для подачи де-
талей к рабочим местам сборки применяются бункерные устрой-
ства, магазины, различные транспортеры. Соединение (сопряже-
262

ние) производится универсальными и специальными механизи-
рованными электрическими, пневматическими и гидравлическими
инструментами и устройствами. Особое внимание обращается на
механизацию и автоматизацию выполнения резьбовых соединений,
которые составляют до 25% трудоемкости сборки.
При автоматической сборке важную роль играет шерохова-
тость обработанных поверхностей и точность заготовки, обеспе-
чиваемая процессом обработки резанием. Это может явиться осно-
вой для осуществления сопряжений деталей без участия рабочего.
В условиях автоматической сборки особое значение имеет
длительность позиций, определяющая возможность осуществле-
ния процесса сборки на потоке с определенным тактом. Поэтому
по длительности выполнения автоматической сборочной пози-
ции определяют расчетом производительность сборочных стан-
ков, механизмов и агрегатов. Длительность сборочной позиции
/сб. а (мин) в этом случае определяется по формуле
^сб. а 4” 4“ 4“ ^пс»
где tn — время, потребное на перемещение собираемых деталей
к сборочной позиции; t0 — время ориентации деталей; tc —
время непосредственного сопряжения (сборки) деталей; tnc —
время, потребное на перемещение собранных деталей на сле-
дующую сборочную позицию.
Составляющая tn (мин) определяется из соотношения
/п = //v,
где / — длина участка от лотка магазина до сборочной позиции, м;
v — скорость перемещения собираемых деталей или скорость
движения подающего механизма, м/мин.
По аналогичной зависимости определяется составляющая /пс.
Время t0 (мин) на ориентацию определяется по формуле
to ~
где /м — длина рабочего хода ориентирующих механизмов, м;
v — скорость движения механизмов, м/мин.
Время tc (мин) определяется характером сопряжения. Послед-
нее бывает трех видов: с зазором, с натягом и винтовым.
При сопряжении деталей, входящих свободно (с зазором)
одна в другую под собственным весом,
tz =
где h — высота падения детали, м; g — ускорение свободного
падения (в технических расчетах принимают 9,81 м/с2).
Если сопряжение осуществляется с натягом под прессом, то
tc = х,
где Пд.х — число двойных ходов пресса в минуту.
Время, необходимое на сопряжение винтового соединения,
263

где ZB —длина резьбового соединения (завинчивания), мм; п —
частота вращения завинчиваемой детали, об/мин; з — шаг резьбы,,
мм.
Таким образом, длительность автоматической сборочной по-
зиции определяется скоростями перемещения различных меха-
низмов, используемых в автоматическом сборочном процессе.
Проектирование технологического процесса автоматической .
и автоматизированной сборки завершается расчетом и составле-
нием его циклограммы.
19.3.	ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗРАБОТАННОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ
Разработанный технологический процесс поточной сборки дол-
жен быть эффективным для заданных условий. Оценку его эффек-
тивности можно производить по ряду показателей.
1.	Коэффициент загрузки сборочного рабочего места
^р. м. п = /шт/(/д^)> /д = Тд,
где /шг — штучное время выполнения сборочной операции; В —
количество рабочих на сборочном месте.
2.	Производительность сборочного рабочего места
Q = ТВ/
где Q — производительность (часовая, сменная) в штуках соби-
раемых узлов; Т — рабочее время, к которому отнесена произ-
водительность.
3.	Средний коэффициент загрузки сборочной линии
п. р. м
kz'a=S *р-м-п’
где «Р. м — число рабочих мест на сборочной линии; kp, м. п —•
коэффициент загрузки n-го рабочего места.
4.	Коэффициент трудоемкости сборочного процесса
^Сб = ^сб/ S-^Д)
где Тсб — трудоемкость процесса сборки; —суммарная
трудоемкость технологических процессов изготовления деталей,
входящих в сборочную единицу.
Этот показатель очень важен, так как характеризует изготов-
ление сборочной единицы в целом. Обычно он составляет 0,1—0,4.
5.	Сравнение себестоимостей вариантов технологического про-
цесса сборки.
Суммируя себестоимость выполнения отдельных сборочных
операций, получаем общую себестоимость сборки узла или изде-
лия для различных технологических вариантов и выбираем наибо-
лее экономичный вариант. Себестоимость является основным кри-
264

терием, который в совокупности с другими технико-экономиче-
скими показателями позволяет выбрать оптимальный вариант
технологического процесса сборки.
19.4.	ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ПРОЦЕССА СБОРКИ
Повышение производительности процесса сборки достигается за
счет дифференциации, механизации и автоматизации операций.
Дифференциация операций позволяет параллельно выпол-
нять узловую и общую сборку и применять высокопроизводи-
тельное сборочное оборудование. Это сокращает длительность
цикла сборки и, следовательно, повышает производительность
труда.
Механизация сборочных работ (использование пневматиче-
ских, гидровинтовых и электрических гайковертов, самораскры-
вающихся головок для механизированного завинчивания шпилек,
электрических и пневматических сверлильных .и шлифовальных
машин и др.) сокращает основное и вспомогательное время сборки.
Удельный вес пригоночных работ, которые являются нежелатель-
ными, можно уменьшить, применяя метод взаимозаменяемости,
который позволяет использовать высокопроизводительные спо-
собы поточной сборки и сократить цикл сборки.
Методы поточной сборки и автоматизация сборочных процес-
сов являются наиболее эффективными средствами повышения
производительности труда.
Глава 20
СБОРКА ТРАНСМИССИЙ И ПОДВЕСОК
Одной из ответственных частей трансмиссий автомобилей и трак-
торов является задний (ведущий) мост. Надежность его работы
влияет на эксплуатационные показатели и межремонтный про-
бег машины. Сборка этих мостов представляет собой заключи-
тельный этап их изготовления, а от качества выполнения опера-
ций сборки зависит надежность их эксплуатации.
В этой главе изложены основы технологических процессов
сборки дифференциала и редуктора заднего моста автомобиля
«Москвич 2140», а также общая сборка этого моста.
20.1.	СБОРКА ДИФФЕРЕНЦИАЛА
Дифференциал (рис. 20.1) состоит из коробки 6 шестерен полу-
оси 23, сателлитов 24, оси сателлитов 25 и штифта 26. Процесс
его сборки включает следующие операции.
9 Гурин Ф. В. и др.	265

Рис. 20.1. Редуктор заднего моста автомобиля «Москвич 2140»
1.	Вставить в коробку дифференциала две шестерни полу-
оси 23, смазав предварительно шейки шестерен двигательным
маслом.
2.	Взять два сателлита, ввести в зацепление их зубья с зубьями
двух шестерен полуосей, вставить технологическую ось в отвер-
стия сателлитов и завести сателлиты в коробку дифференциала
вручную или динамометрическим ключом. Максимально допусти-
мый момент, который прикладывается к шестерням для их про-
вертывания в сборе с сателлитами, не должен превышать 20 Н -м.
3.	Совместить отверстия сателлитов с отверстиями коробки
дифференциала, взять ось сателлитов, предварительно смазан-
266

ную двигательным маслом, и ввести ее в отверстия коробки диф-
ференциала и сателлитов, вытолкнув при этом технологическую
ось сателлитов.
4.	Совместить отверстие 0 5 мм коробки дифференциала с от-
верстием 0 5 мм оси сателлитов, установить в отверстие штифт
сателлитов 26 и раскернить.
После сборки дифференциал подвергают проверке внешним
осмотром по комплектности, отсутствию забоин на торце фланца
коробки, по величине крутящего момента для проворота шесте-
рен полуосей. Кроме того, проверяют угловой люфт шестерен
в собранном дифференциале. При одной заторможенной шестерне
полуоси этот люфт не должен превышать 14'. Собранный и прове-
ренный дифференциал передается на сборку редуктора заднего
моста.
20.2.	СБОРКА РЕДУКТОРА ЗАДНЕГО
МОСТА (рис. 20.1)
1.	Обдуть картер 1 редуктора сжатым воздухом.
2.	Измерить [монтажный размер картера Лх ^(116,25 мм,
рис. 20.2).
3.	Напрессовать хвостовик ведущей шестерни 2 (см. рис. 20.1)
во внутреннее кольцо -заднего подшипника 12 до упора в базо-
вый торец головки шестерни.
4.	Измерить монтажный размер Л2 ведущей шестерни 2
с задним подшипником 12 в сборе на специальном стенде.
Измерить размер А3 монтажного положения головки ведущей
шестерни. Определить размер ха, компенсатора 13 для регули-
рования монтажного положения зубчатого венца ведущей ше-
стерни. Размер хлз определяется через координату хл, (рис. 20.2).
5.	Запрессовать наружные кольца переднего 16 (см.
рис. 20.1) и заднего 12 подшипников ведущей шестерни в кар-
тер 1 редуктора до упора в буртики, обеспечив размер Н.
Рис. 20.2. Схема измерения монтажного размера картера редуктора
9*	267

6.	Определить величину преднатяга подшипников ведущей
шестерни редуктора, подсчитать толщину комплекта прокладок 15
для регулирования этого преднатяга и набрать соответствующий
комплект в натуре.'
7.	Установить подготовленный комплект регулировочных про-
кладок на хвостовик шестерни между торцом распорной втулки
и торцом внутреннего кольца переднего подшипника.
8.	На хвостовик ведущей шестерни, выступающий из картера
редуктора, надеть упорную шайбу 17, сальник 18 и фланец 21.
9.	Надеть на выступающий из картера хвостовик ведущей
шестерни шайбу 20, навернуть гайку 19 и затянуть ее с момен-
том 145—160 Н-м.
10.	Проверить монтажное расстояние от свободного торца
головки ведущей шестерни до оси отверстий в проушинах кар-
тера — 53,4 мм.
11.	Проверить биение фланца ведущей шестерни.
12.	Проверить перпендикулярность оси отверстий в проуши-
нах картера относительно оси ведущей шестерни (пределы откло-
нения 0,03 мм).
13.	Запрессовать коробку дифференциала 6 в ведомую ше-
стерню 3 редуктора до упора в торец фланца.
14.	Завернуть гайковертом восемь болтов 10 с подложенными
под них шайбами 11, скрепляющих ведомую шестерню с короб-
кой дифференциала. Крутящий момент в пределах 50—65 Н-м.
15.	Отрегулировать биение торца ведомой шестерни относи-
тельно оси опорных шеек коробки дифференциала в пределах
0,03 мм.
16.	Напрессовать внутренние кольца подшипников 5 на поса-
дочные шейки коробки дифференциала 6 одновременно до упора
на специальном прессовом приспособлении.
17.	Проверить биение торца ведомой шестерни относительно
торцов внутренних колец подшипников 5 дифференциала с точ-
ностью 0,05 мм на специальном контрольном приспособлении.
18.	Собрать картер (с оп. 12) с ведомой шестерней (с оп. 17).
19.	Испытать редуктор на стенде.
20.	Установить на редуктор стопоры регулировочных гаек 7
и закрепить их’болтами 9, предварительно надев на болты пру-
жинные шайбы 8.
Изложенная схема технологического процесса сборки редук-
тора заднего моста дополняется некоторыми данными, приведен-
ными ниже.
При выполнении операции 2 картер устанавливают в приспо-
собление для измерения монтажного размера по базовому торцу
и двум базовым отверстиям под подшипники дифференциала.
В эти отверстия вводят две установочные пробки и производят
измерение по схеме, представленной на рис. 20.2. Показания инди-
катора, как отклонение от размера 116,25 мм Хл„ с учетом знака
записывают на картере. Точность измерения 0,01 мм.
268

Установку индикатора на «О» производят по эталону. Точ-
ность изготовления эталона по размеру 116,25 мм — в пределах
0,005 мм.
Операция 4 выполняется на специальном стенде, который
имеет рабочий цикл, состоящий из обжима наружного кольца
подшипника радиальными нагрузками с одновременным враще-
нием этого кольца. При этом осевые нагрузки на подшипник
производятся с помощью пресса.
Включается рабочий цикл стенда, и снимают показания инди-
катора как отклонение ха2 от эталона. На свободном торце ве-
дущей шестерни определяют величину и знак поправки на мон-
тажное расстояние шестерни (хл3). После этого производят под-
счет требуемого размера компенсатора для регулирования мон-
тажного положения ведущей шестерни. Размер компенсатора
определяется из выражения
ХАК = ХА2 —	+ •%).
где хд, — отклонение монтажного размера картера от эталона;
ха2 — отклонение монтажного размера ведущей шестерни
с задним подшипником в сборе от эталона; хд3 — отклонение
положения свободного торца ведущей шестерни; хак — размер
компенсатора.
По результатам подсчета набрать комплект прокладок для
регулирования монтажного положения шестерни в картере ре-
дуктора и проверить действительный размер компенсатора под
нагрузкой путем повторного измерения на стенде.
Показание индикатора следует фиксировать при вращении
подшипника под нагрузкой в течение нескольких оборотов как
среднее установившееся значение измеренного размера. Установка
индикатора на «0» производится по эталону на размер 62,865 мм.
Точность изготовления эталона по измеряемому размеру нахо-
дится в пределах 0,005 мм.
Осевое усилие нагружения на стенде составляет 3000± 10 Н.
Радиальное усилие обжима наружного кольца подшипника
должно соответствовать средней величине диаметрального на-
тяга в соединении кольцо—картер редуктора (величина натяга
0,03 мм). В комплекте регулировочных прокладок не должно
быть более двух прокладок одинаковой толщины 0,05; 0,08;
0,12 мм.
Операция 5 выполняется на специальном прессовом приспо-
соблении. Перед запрессовкой колец их следует окунуть в дви-
гательное масло. Наружное кольцо переднего подшипника уста-
навливается на коническую оправку приспособления, а наруж-
ное кольцо заднего подшипника — на конический наконечник
плунжера пресса. Картер редуктора устанавливается на выдвиж-
ную подставку обратной стороной монтажного фланца с базиро-
ванием по двум отверстиям. После этого специальное устройство
перемещает картер в зону запрессовки, где он фиксируется и
269

Рис. 20.3. Схема измерения преднатяга подшипников на ведущем колесе
Рис. 20.4. Схема регулирования преднатяга подшипников при сборке картера
с зубчатым колесом
прикрепляется по базовому фланцу к базовой плите приспособ-
ления. Далее включается пресс, и оба наружных кольца, пере-
мещаясь встречно, запрессовываются в гнезда картера. Усилие
запрессовки колец должно передаваться через их торцы; нагру-
жать этими усилиями конические поверхности качения не до-
пускается.
Выполнение операции 6 осуществляется в четыре перехода.
В первом переходе устанавливают ведущую шестерню в сборе
с внутренним кольцом заднего подшипника на центр стенда для
регулировки преднатяга подшипников шестерни. Затем наде-
вают на хвостовик шестерни распорную втулку 14 (см. рис. 20.1)
и внутреннее кольцо переднего подшипника 16. Включают пресс
, стенда, прижимают кольца и втулку к базовому торцу головки
шестерни и устанавливают стрелку индикатора на «0» (рис. 20.3),
после чего стенд выключают.
Во втором переходе выпрессовывают шестерню из внутреннего
кольца переднего подшипника. В третьем переходе вставляют
ведущую шестерню, подсобранную с внутренним кольцом заднего
подшипника и распорной втулкой, в картер. Устанавливают
картер с ведущей шестерней на стенд для регулирования пред-
натяга подшипников. Надевают на хвостовик ведущей шестерни
внутреннее кольцо переднего подшипника. Включают пресс и
механизм вращения картера. Фиксируют среднее отклонение
стрелки индикатора от «0» (рис. 20.4). Выключают механизм
вращения картера (иоб) и пресс.
270

В четвертом переходе производится подсчет требуемого раз-
мера комплекта прокладок для регулирования преднатяга под-
шипников ведущей шестерни. Толщина комплекта равна среднему
отклонению стрелки индикатора на стенде при вращении картера
плюс 0,03 мм. Поправкой 0,03 мм учитывается суммарная вели-
чина упругих деформаций распорной втулки и картера под дей-
ствием усилия, развиваемого при затягивании гайки на хвосто-
вике ведущей шестерни.
Усилие на прессе должно быть в пределах 3,0—3,5 кН и до-
статочным для установки внутреннего кольца переднего под-
шипника до упора в торец распорной втулки. Картер должен
быть провернут не менее чем на 3—4 оборота при нагруженных
подшипниках.
При выполнении операции 7 выпрессовывают шестерню из
внутреннего кольца переднего подшипника. Надевают на хво-
стовик шестерни комплект прокладок для регулирования пред-
натяга подшипников. Надевают внутреннее кольцо переднего
подшипника.
Операция 8 выполняется на специальном прессовом приспо-
соблении. Картер, подсобранный с ведущей шестерней, устанав-
ливают в прессовое приспособление. Надевают на хвостовик ве-
дущей шестерни опорную шайбу. На шток пресса устанавливают
сальник. Запрессовывают сальник и внутреннее кольцо переднего
подшипника до упора. На хвостовик ведущей шестерни устанав-
ливают фланец, совмещая его шлицы со шлицами на хвостовике,
и напрессовывают его до упора в торец упорной шайбы. Перед
установкой сальников их следует окунуть в двигательное масло.
Выполнение операции 9 осуществляется на специальном
стенде. При затягивании гайки шестерня приводится во враще-
ние. Затяжка производится с крутящим моментом на гайке 145—
160 Н-м. Момент проворота ведущей шестерни в подшипниках
должен быть в пределах 1,5—2,5 Н-м.
Снятие показания прибора при выполнении операции 10 про-
изводится с включенным контрольным приспособлением. Пред-
варительная установка индикаторного прибора на «0» произво-
дится по эталону на размер 53,4 мм. Величина и знак отклоне-
ния прибора должны совпадать с величиной и знаком отклоне-
ния, указанными на свободном торце головки шестерни. Допусти-
мое несовпадение должно быть в пределах (+0,02)-е-(—0,05) мм.
Если монтажное расстояние имеет отклонение от указанных пре-
делов, то редуктор подлежит переборке. Усилие на измеритель-
ном штоке приспособления должно быть не более 100 Н.
Операция 11 выполняется на специальном стенде при враще-
нии шестерни. Биение буртика и торца фланца ведущей шестерни
на радиусе 35 мм допускается в пределах 0,1 мм.
Запрессовка коробки дифференциала (оп. 13) производится
на прессовом приспособлении. На эту операцию дифференциал
заднего моста поступает по конвейеру в собранном виде. Коробка
271

дифференциала устанавливается в посадочное отверстие ведомой
шестерни. Совмещаются отверстия на фланце коробки диффе-
ренциала с резьбовыми отверстиями ведомой шестерни, после
чего производится запрессовка.
Проверка биения шестерни (оп. 15) выполняется при установке
коробки дифференциала в сборе с ведомой шестерней посадоч-
ными шейками на призмы приспособления. Поворот дифферен-
циала на опорах производится вручную. Допустимое биение торца
ведомой шестерни 0,03 мм.
Операция 18 выполняется на специальном приспособлении,
на которое устанавливают картер с ведущей шестерней в. сборе
горловиной вниз. Отвинчивают четыре болта крышек 22 под-
шипников дифференциала (см. рис. 20.1), снимают крышки с бол-
тами- (крышки не взаимозаменяемые). После этого дифференциал
в сборе с ведомой шестерней и подшипниками (с оп. 17) устанав-
ливают подшипниками в проушины картера редуктора с ощути-
мым боковым зазором в зацеплении ведущей и ведомой шестерен
(номера ведущей и ведомой шестерен должны совпадать). Встав-
ляют в резьбовую полуцилиндрическую поверхность проушины
картера редуктора регулировочные гайки 4. Накладывают
крышки проушин и закрепляют каждую двумя болтами.
После этого регулируют боковой зазор у зубчатого зацепле-
ния. Подведя ножку индикатора к зубу ведомой шестерни, про-
веряют наличие бокового зазора в зацеплении. Если боковой
зазор отсутствует или недостаточен, то он регулируется следу-
ющим образом. Ослабляют крышки подшипников дифференциала
на четверть оборота. Вращают регулировочную гайку 4 со сто-
роны ведомой шестерни до получения бокового зазора в зацепле-
нии 0,05—0,10 мм. При этом противоположная регулировочная
гайка не должна касаться кольца подшипника. Завертывают
болты крепления крышки подшипника отрегулированной сто-
роны с моментом 68—75Н-м. Далее вращают противоположную
регулировочную гайку. Ее затягивают настолько, чтобы после
затяжки болтов крышки подшипников с моментом 68—75 Н-м
боковой зазор был в пределах 0,12—0,17 мм на том же зубе.
Боковой зазор главной пары не должен быть менее 0,10 мм и
более 0,22 мм. Нарастание зазора должно быть плавным. Раз-
ность боковых зазоров у двух рядом расположенных зубьев не
должна превышать 0,05 мм, а наибольшая разность боковых за-
зоров для шестерен — 0,08 мм.
Испытание редуктора (оп. 19) производится на специальном
стенде. Редуктор закрепляют на стенде и подключают к привод-
ному валу. С правой и левой сторон в редуктор вставляют техно-
логические полуоси. Смазывают пастой зубья ведомой шестерни.
Проверяют работу дифференциала с каждой стороны поочередно.
Испытание редуктора ведут с постепенным нарастанием частоты
вращения до 1000—1500 об/мин. Прослушивают работу главной
пары на холостом ходу и под нагрузкой. Переключают редуктор
272-

на задний ход и ведут проверку по тем же параметрам. Прове-
ряют пятно контакта по переднему и заднему ходу.
После выполнения всех операций сборки, испытания и кон-
троля редукторы транспортируют конвейером на общую сборку
заднего моста.
20.3.	ОБЩАЯ СБОРКА ЗАДНЕГО МОСТА
АВТОМОБИЛЯ «МОСКВИЧ 2140» (рис. 20.5)
В технологическом процессе сборки заднего моста за базовую де-
таль принят картер моста. В предлагаемом технологическом про-
цессе рассмотрены основные операции сборки этого моста.
1.	Запрессовать два сальника 18 полуосей во фланцы кар-
тера 8 заднего моста одновременно с двух сторон.
2.	Ввернуть в' картер 15 подсобранную с прокладкой проб-
ку 14 маслосливного отверстия. Момент затяжки 40—50 Н-м.
3.	Ввернуть сапун 9 в сборе в резьбовое отверстие картера
4.	Наложить собранный редуктор 13 фланцем на фланец гор-
ловины картера заднего моста, предварительно проложив между
ними прокладку 10. Совместить отверстия и вставить 10 болтов 12
с предварительно надетыми пружинными шайбами 11 и завер-
нуть гайковертом.
5.	Вставить полуось 7 с тормозом 5 в сборе в картер заднего
моста, совместив ее шлицы со шлицами полуосей шестерни. За-
прессовать подшипник 6 во фланец заднего моста до упора. Закре-
пить полуось четырьмя болтами 3 с шайбами 2. Эту же операцию
повторить с другой стороны заднего моста.
6.	Установить гидротрубки 16 задних тормозов.
7.	Закрепить и уложить на картере тросы ручного тормоза.
8.	Установить и закрепить винтами 1 тормозные барабаны 4
в сборе на фланцы полуосей.
9.	Закрепить гидротрубки на картере заднего моста.
10.	Проверить герметичность тормозной системы. Проверить
работу колесных тормозных цилиндров.
И. Заправить смазкой для гипоидных передач и испытать
задний мост.
12.	Контроль качества сборки.
13.	Промыть собранный задний мост, просушить и охладить.
14.	Окрасить и просушить.
Ниже даются некоторые пояснения к изложенным операциям
общей сборки заднего моста.
Операция 4 выполняется на напольном конвейере. Для ее
выполнения вставляют две технологические направляющие
оправки в противоположные отверстия на фланце горловины кар-
тера заднего моста. Используя эти оправки, укладывают на фла-
нец горловины прокладку, а затем состыковывают по фланцам
картер заднего моста и редуктор. После этого снимают оправки
и р совмещенные отверстия вставляют восемь крепежных бол-
273



тов, ранее окрашенных герметизирующей пастой, подложив под
их головки пружинные шайбы. Болты завертывают гайковертом
с крутящим моментом 28—36 Н-м.
Монтаж полуосей (оп. 5) начинают с раскладки на конвейер,
в зависимости от тормоза, на правую и левую сторону. Полуось
с тормозом в сборе вставляют в картер заднего моста, совместив
ее шлицы со шлицами полуосей шестерни. Впрессовывают под-
шипник полуоси во фланец картера заднего моста до упора. За-
крепляют полуось четырьмя болтами, для чего поворачивают
ее вокруг оси, а через отверстие в ее фланце поочередно произво-
дят крепление болтов до упора, предварительно подложив под
них пружинные шайбы. Момент затяжки болтов 44—56 Н-м.
Эту же операцию выполняют и с другой стороны заднего
моста.
Монтаж гидротрубок задних тормозов (оп. 6) заключается
в том, что вывертывают технологическую пробку из отверстия
колесного гидроцилиндра и вместо нее ввертывают штуцер гид-
ротрубки. Такую же операцию выполняют и с другой стороны
заднего моста. Гидротрубки должны быть предварительно про-
дуты сжатым воздухом.
Штуцера свободных концов гидротрубок ввертывают в кол-
лектор 17 и закрепляют его болтом с подложенной пружинной
шайбой к кронштейну, приваренному к картеру заднего моста.
После-этого гидротрубки заводят за крайние скобы крепления
трубок и окончательно затягивают штуцера трубок в колесные
тормозные цилиндры и коллектор.
Установка троса ручного тормоза (оп. 7) производится путем
протягивания его через выводную трубку от колесного тормоз-
ного щитка; затем на него ставится упорная разрезная шайба.
Конец троса заправляется в разжимной рычаг колесного тормоза,
после чего натягивают защитную трубку на выводную трубку
тормозного щитка. Такую же операцию выполняют и с противо-
положной стороны заднего моста.
На другой конец троса надевают защитную трубку для пре-
дохранения от попадания краски и наматывают трос на рукав
картера заднего моста таким образом, чтобы его витки не высту-
пали за пределы наружного диаметра щитка тормоза. Эту опера-
цию выполняют и с другой стороны моста.
. При монтаже и закреплении тормозных барабанов на флан-
цах полуосей (оп. 8) не следует допускать масляных пятен на
поверхности тормозных колодок. При наличии замасливания ко-
лодки следует зачистить мелкой наждачной бумагой. Тормоз-
ной барабан устанавливают на фланец полуоси и закрепляют ба-
рабан двумя винтами. Торцы головок винтов должны быть за-
подлицо с плоскостью барабана. Эту операцию следует выпол-
нить и с другой стороны моста.
Надеть на гидротрубки пять прокладок, передвинуть их под
скобы (оп. 9). Обогнуть гидротрубки скобами крепления.
275

Проверка герметичности тормозной системы производится
с помощью специального стенда под давлением 10 МПа в тече-
ние 30±5 с. При обнаружении течи тормозной жидкости следует
подтянуть гайки гидротрубок. При правильно смонтированных
и отрегулированных колесных гидротормозах полуоси не должны
проворачиваться при наличии давления в гидросети.
При выполнении операции 11 производят установку и закреп-
ление заднего моста на стенд испытания. Выворачивают пробку
маслоналивного отверстия, заправляют задний мост смазкой для
гипоидных передач до уровня наливного отверстия. После этого
проверяют задний мост по переднему и заднему ходу на частоте
вращения до 3000 об/мин. Проверяют работу дифференциала при-
тормаживанием одной из полуосей.
При проверке работы заднего моста (оп. 12) не допускается
резкий, грубый шум, стук и другие дефекты. Проверяется внеш-
ним осмотром отсутствие течи масла в разъемных соединениях,
сварных швах и сальниках.
Промывку заднего моста (оп. 13) производят в 15%-ном вод-
ном растворе кальцинированной соды при температуре 70—80° С,
а затем в горячей воде при температуре 70—80° С. Сушка моста
производится в конвекционной сушильной камере при темпера-
туре 80—90° С. Охлаждение ведется в камере охлаждения до
температуры 40° С.
Окраска заднего моста (оп. 14) производится в электростати-
ческой окрасочной камере алкидностирольной эмалью. Трудно-
доступные места подкрашивают пульверизатором в камере руч-
ной окраски. Сушка после окраски производится в сушильной
камере. В заключение снимают с наконечников тросов защитные
трубки, проверяют качество окраски и отправляют задний мост
на дальнейшую сборку или в запасные части.
Глава 21
СБОРКА АВТОМОБИЛЯ «МОСКВИЧ 2140»
21.1.	ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ КУЗОВА
В процессе изготовления автомобиля существенное значение
имеет декоративно-защитная отделка поверхности куз'ова, ко-
торая производится после его сборки. Поверхности поступаю-
щих на окраску кузовов должны быть хорошо отрихтованы, не
должны иметь вмятин, забоин, крупных рисок, царапин, заусен-
цев, следов шлифовальных кругов грубее зернистости № 24.
На поверхности кузова не должно быть следов мастики, грунта,
краски. Места дуговой, газовой и точечной сварки должны быть
тщательно зачищены, прожоги от сварки не допускаются. По-
верхность, оплавленная мягким припоем или пластмассой, должна
276

быть гладкой, сплошной, не должна иметь видимых невооружен-
ным глазом пор. Не допускается непрочное сцепление припоя или
пластмассы с основным металлом или их отслаивание. Поверх-
ность кузова не должна иметь следов коррозии. Перед подготов-
кой к окраске поверхность кузова подвергается контролю внеш-
ним осмотром.
Операции технологического процесса подготовки к окраске
и окраски кузова выполняются по следующей схеме.
Фосфатирование
1.	Очистить кузов от загрязнений, мастики, старой краски,
налета коррозии и промыть уайт-спиритом.
2.	Обезжирить кузов окунанием в ванну и струйным методом.
3.	Промыть.
4.	Фосфатировать наружную и внутренние поверхности ку-
зова.
5.	Промыть и просушить кузов.
Электрофорез
6.	Очистить поверхность кузова от налета коррозии (при его
наличии).
7.	Грунтовать кузов методом электроосаждения.
8.	Промыть кузов в четыре этапа.
9.	Обдуть кузов горячим воздухом и просушить в сушиль-
ной камере.
Сухое шлифование и нанесение мастик
10.	Герметизировать стыки пола кузова мастикой 51-Г-7.
11.	Установить битумные и картонные шумоизоляционные
накладки на внутренней поверхности кузова.
12.	Произвести сухое шлифование лицевой поверхности
кузова.
13.	Герметизировать наружные и внутренние стыки соеди-
нений в кузове мастикой «Диплазоль-Д-4А».
Изолирование кузова
14.	Нанести антикоррозионный состав на поверхность ку-
зова.
15.	Нанести противошумную мастику распылителем.
16.	Протереть поверхность кузова уайт-спиритом и просушить.
Окраска кузова вторым грунтом, муаром
и мокрое шлифование
17.	Протереть кузов лаком М-401.
18.	Окрасить из пульверизатора внутренние поверхности ку-
зова эмалью ГФ-571.
277

19.	Окрасить из пульверизатора эмалью черного цвета
«Муар» поверхность на задней панели кузова, кронштейн но-
мерного знака, юбку багажника.
20.	Окрасить в электростатическом поле наружную лицевую
поверхность кузова эмалью ГФ-571.
2J. Нанести на наружную лицевую поверхность кузова вто-
рой слой из смеси (1 : 1) эмали ГФ-571 и синтетической эмали
МЛ-12 в электростатическом поле.
22.	Просушить кузов.
23.	Произвести мокрое ручное шлифование наружной по-
верхности.
24.	Промыть и просушить кузов.
Окончательная окраска кузова
25.	Прикатать накладки листовой мастики на потолок ку-
зова.
26.	Обдуть и протереть замшей поверхность кузова, проте-
реть лаком М-401.
27.	Окрасить наружную лицевую поверхность кузова синте-
тической эмалью МЛ-12 в три слоя
28.	Просушить в конвекционной сушильной камере.
29.	Окрасить нитроэмалью черного цвета (НЦ-184, НЦ-1100)
щиты радиатора, кронштейны крепления стеклоочистителя фар,
место на панели ветрового окна кузова.
Окраска кузова металлизированными эмалями
30.	Обдуть сжатым воздухом и протереть кузов.
31.	Окрасить металлизированной эмалью и просушить.
32.	Окрасить кузов бесцветным лаком и просушить.
Все операции подготовки и окраски кузова выполняются при
Высокой степени механизации и автоматизации. На всех линиях
покрытия кузова применяются транспортирующие напольные
подвесные, напольные салазочные и передающие конвейеры,
ориентирующие устройства, автоматические перегрузчики, авто-
матические технологические установки. Действия конвейеров,
ориентирующих устройств, технологических установок и пере-
грузчиков сблокированы посредством специальных автомати-
ческих устройств.
По приведенной схеме технологического процесса приведем
некоторые разъяснения и добавления по отдельным его опера-
циям.
Прежде чем наносить покрытие на поверхность кузова, необ-
ходимо закрыть поверхности,, которые не должны окрашиваться.
Их защищают резиновыми защитными трубками или специаль-
ными предохранительными накладками.
После очистки поверхности кузова от загрязнений его пере-
гружают с напольного цепного на подвесной конвейер с помощью
278

подъемного стола и закрепляют в горизонтальном положении.
В таком положении кузов погружают в ванны агрегата фосфати-
рования, где производится подготовка поверхности к нанесению,
и нанесение грунта. В агрегате фосфатирования кузов обрабаты-
вается в семи секциях (оп. 2—4).
В первой секции происходит обезжиривание нижней части
кузова окунанием до оконных проемов в щелочном растворе и
одновременное обезжиривание струйным методом всей верхней
части кузова (оп. 2). Температура раствора 55—65° С, давление
в трубопроводе 0,12—0,15 МПа. Во второй секции происходит
обезжиривание поверхности кузова щелочным раствором струй-
ным методом. Режим тот же, что и в первой секции.
В третьей секции кузов подвергается мойке водой методом
окунания до оконных проемов, и одновременно производится
мойка верхней части кузова струйным методом (оп. 3). Темпера-
тура воды 30—50° С, давление в трубопроводе 0,1—0,2 МПа.
В четвертой секции агрегата фосфатирования кузов подвергается
мойке струйным методом при температуре воды 20—40° С и дав-
лении в трубопроводе 0,1—0,2 МПа.
В пятой секции происходит, фосфатирование поверхности ку-
„ зова струйным методом (оп. 4). Температура фосфатирующего
концентрата 50—55° С, давление в трубопроводе 0,08—0,1 МПа.
В шестой секции кузов промывается водой струйным методом
(оп. 5) при температуре 20—40° С и давлении 0,1—0,2 МПа.
В седьмой секции кузов промывается деминерализованной во-
дой при температуре 20—40° С и давлении 0,1—0,2 МПа (оп. 5).
После обработки в агрегате фосфатирования кузов подвер-
гают сушке (оп. 5) в конвекционной сушильной камере с газовым
нагревом. Температура сушки 180—200° С, время сушки 10 мин.
На линии электрофореза очистка поверхности кузова (оп. 6)
производится мелкой наждачной бумагой. После очистки на пол
кузова закрепляют минусовый провод—катод, а на кузов — анод
и в камере электрофореза грунтуют кузов (оп. 7) в ванне погру-
жения. Температура ванны 20—22° С. Напряжение в сети по-
стоянного тока 160—300 В, сила тока 300 А. После этого промы-
вают кузов струйным методом в четыре этапа (оп. 8): 1) промывка
ультрафильтратом из бака циркуляции (с гидрокольцом над ван-
ной); 2) промывка ультрафильтратом из бака циркуляции под
давлением 0,04—0,05 МПа; 3) промывка чистым ультрафильтра-
том; 4) промывка деминерализованной водой.
Обдувка кузова горячим воздухом (оп. 9) при температуре
50—60° С продолжается 1,8 мин. Сушка кузова (оп. 9) происхо-
дит в конвекционной сушильной камере с газовым обогревом при
температуре 170—190° С в течение 30—32 мин. Сухое шлифова-
ние и нанесение мастики выполняется на подвесном толкающем
конвейере. Герметизация мастикой 51-Г-7 (оп. 10) производится
по стыку фартука пола с полом и нижней панелью задка, трех
отверстий по стыку панели задка.
279

. Установка шумоизоляционных прокладок (оп. 11) выпол-
няется в следующих местах: одну битумную. — на панели задка
с внутренней стороны багажного отделения; одну битумную —
на брызговике заднего крыла; две картонные прокладки — на
внутреннюю поверхность крышки багажника; семь битумных
прокладок ставятся на кожух карданного вала, на кожух ко-
робки передач, под заднее сиденье, в салоне кузова.
Сухое шлифование лицевой поверхности кузова (оп. 12) вы-
полняется с помощью шлифовальной машинки с наклеенной
наждачной бумагой. Этим шлифованием должны быть устранены
грубые дефекты — капли, затеки мастики и др.
Герметизация всех наружных и внутренних стыков соедине-
ний в кузове (оп. 13) производится нанесением мастики «Дипла-
золь-Д-4А» с помощью пульверизатора на подвесном конвейере.
В тех местах стыков, где производить герметизацию пульвериза-
тором затруднительно, применяют малярную кисть.
Нанесение распылителем антикоррозионного состава «Лоба-
кон-677» (оп. 14) на заднюю верхнюю часть переднего крыла
с брызговиком справа и слева, на внутреннюю поверхность па-
нели передней двери на высоту 100—120 мм справа и слева, на
внутреннюю поверхность панели задней двери на высоту 100—
120 мм справа и слева, на внутреннюю поверхность порога бо-
ковины с правой и левой сторон кузова.
Противошумная мастика БПМ-1 наносится из пистолета
(оп. 15) на наружную поверхность брызговиков переднего крыла
щита передка и передней части боковины, на внутреннюю поверх-
ность заднего крыла, на наружную поверхность брызговика
заднего крыла и на всю поверхность панели пола снизу.
Протирка кузова лаком М-401 (оп. 17) производится с помощью
марли на салазочном конвейере.
Окраска внутренних поверхностей кузова эмалью ГФ-571
(оп. 18) производится из распылителя под давлением 0,5 МПа
в окрасочной камере.
Поверхности, покрытые эмалью черного цвета «Муар», закры-
вают специальными накладками, после чего производят окраску
(оп. 20) наружной лицевой поверхности кузова эмалью ГФ-571.
Операции 20 и 21 выполняются в электростатической камере, на
конвейере.
Сушка кузова (оп. 22) производится в сушильной камере
в двух отсеках. Температура сушки в первом отсеке 90—110° С,
а во втором 135—145° С.
Мокрое шлифование кузова (оп. 23) выполняется вручную
с помощью тарной ткани, суровой марли и резинового клея. По-
следующая промывка (оп. 24) производится сначала промышлен-
ной водой с использованием поролона или тарной ткани, а затем
деминерализованной водой или конденсатом с применением ду-
шевых установок, в которых вода, нагретая до 20—30° С, по-
дается под давлением 0,5 МПа.
280

После этой операции производится контроль общей толщины
покрытия кузова (форезный грунт плюс второй грунт), которая
должна быть не менее 40 мкм.
Сушка (оп. 24) производится в сушильной камере при темпе-
ратуре 160° С в течение 8 мин.
Прикатка накладки листовой мастики на поверхность потолка
кузова (оп. 25) производится с помощью катка когда кузов уста-
новлен на напольном салазочном конвейере.
Окраска наружной лицевой поверхности кузова синтетиче-
ской эмалью (оп. 27) производится в окрасочной камере, где
краска подается специальным автоматом-распылителем под дав-
лением 0,15—0,4 МПа. Время окраски 32—35 с. Последующая
сушка (оп. 28) осуществляется в конвекционной сушильной ка-
мере с двумя отсеками. Температура сушки первого отсека 60—
80° С, а второго 130—150° С. Время сушки 30—32 мин. После
сушки с подогревом кузов охлаждают в камере охлаждения до
температуры 40° С.
После операции 27 производится контроль толщины пленки
краски, которая должна быть в пределах 80—140 мкм. Контро-
лируется скорость движения конвейера окраски в пределах 3,1 —
3,3 м/мин и конвейера сушки в пределах 1,5—1,6 м/мин.
Окраска кузова металлизированными эмалями (оп. 31) вы-
полняется на подвесном конвейере в окрасочной камере с по-
мощью краскораспылителей, подающих краску под давлением
0,15—0,2 МПа. Окраска бесцветным лаком (оп. 32) выполняется
при тех же условиях, что и операция 31. Сушка кузова происхо-
дит в конвекционной сушильной камере при температуре 60—
80° С в течение 30—32 мин, после чего кузов охлаждают в ка-
мере охлаждения до температуры 40° С.
Окрашенный кузов подвергается контролю качества окраски.
Далее он направляется на конвейер для сборки с арматурой, фа-
рами, электрооборудованием и приборами, внутренней обивкой
и сиденьями, бамперами, стеклами и др. Собранный кузов посту-
пает на общую сборку автомобиля, которая выполняется на глав-
ном сборочном конвейере.
21.2.	ОБЩАЯ СБОРКА АВТОМОБИЛЯ
Кузов, окрашенный и обитый, в сборе, принятый БТК обойного
отделения по комплектности и правильности выполнения всех
операций согласно технологическому процессу * поступает на
главный конвейер по подвесному толкающему конвейеру для
дальнейшей сборки. После выполнения всех операций сборки
кузов передают на общую сборку автомобиля, которая выпол-
няется на сборочном главном конвейере. Технологический про-
цесс общей сборки автомобиля может быть представлен по сле-
дующей укрупненной схеме.
281

1.	Установить и закрепить болтами грязезащитные щитки
передних крыльев, правого и левого.
2.	Установить и закрепить фартуки задних крыльев, правого
и левого.
3.	Произвести монтаж гидротрубок тормозов и коллектора
с гидротрубками на нижней стороне кузова. Закрепить бензо-
провод по днищу кузова.
4.	Установить на кузове буфера.
5.	Навесить задние амортизаторы верхними проушинами и
закрепить их на кузове.
6.	Установить и закрепить маятниковый рычаг.
7.	Произвести монтаж механизма управления коробки пе-
редач.
8.	Установить и закрепить на днище кузова регулятор дав-
ления задних тормозов.
9.	Опустить кузов на шасси автомобиля и закрепить.
10.	Произвести монтаж поперечины № 2 передней подвески.
Момент затяжки гаек 44—62 Н-м.
11.	Произвести монтаж задйей опоры двигателя.
12.	Прикрепить верхние опоры рессор заднего моста к ку-
зову.
13.	Установить гибкие рукава гидротормозов.
14.	Закрепить верхний рычаг передней подвески к попере-
чине с моментом 70—85 Н-м.
15.	Произвести монтаж пальца шарового шарнира с крон-
штейном передней подвески (крутящий момент 36—50 Н-м).
16.	Произвести монтаж рулевой трапеции. Закрепить шаро-
вой палец поперечной тяги рулевой трапеции к сошке руля (50—
62 Н-м). Закрепить шаровой палец поперечной тяги рулевой
трапеции к сошке маятникового рычага (50—62 Н-м).
17.	Произвести монтаж всех трубок гидросистемы.
18.	Прикрепить задние амортизаторы нижними проушинами
к заднему мосту.
19.	Произвести монтаж основного глушителя с выхлопной
трубой в сборе и монтаж глушителя выхлопа дополнительной
второй ступени.
20.	Отрегулировать углы поворота передних колес в преде-
лах 35+2°.
21.	Установить гибкий вал спидометра и гибкий трос руч-
ного тормоза.
22.	Прокачать тормоза с помощью установки «Систам».
23.	Произвести монтаж бензобака и датчика уровня бензина
в баке. Закрепить шумоизоляционную накладку на бензобак.
24.	Установить и закрепить водяной радиатор.
25.	Произвести монтаж пола и обивки багажника.
26.	Установить и закрепить аккумулятор и провода от него.
27.	Произвести монтаж и регулировку тяг карбюратора и
крана отопителя на головке блока.
282

28.	Установить, подсоединить и закрепить замок зажигания.
29.	Установить и закрепить колонку рулевого управления.
30.	Произвести монтаж и прикрепление расширительного
бачка к водяному радиатору.
31.	Установить козырек фонаря на заднем бампере.
32.	Произвести монтаж и закрепление колес на тормозных
барабанах.
33.	Установить воздушный фильтр и рукав вентиляции кар-
тера.
34.	Закрепить брызговики двигателя к поперечному лонже-
рону кузова.
35.	Произвести монтаж водяных рукавов на двигателе и во-
дяном радиаторе. Заправить систему охлаждения двигателя.
36.	Заправить автомобиль бензином АИ-93, заправить бен-
зином карбюратор и бензонасос.
37.	Надеть рулевое колесо.
38.	Подключить аккумулятор, отрегулировать свет фар с по-
мощью установки «Сибие».
39.	Установить облицовку радиатора и произвести монтаж
системы очистки фар.
40.	Завести двигатель, проверить работу приборов автомо-
биля, проверить включение передач.
Ниже приведены некоторые пояснения к отдельным опера-
циям сборки.
Грязезащитные щитки передних крыльев крепят к боковине
болтом (on. 1), предварительно подложив под головку болта про-
стую и пружинную шайбы. Кроме того, грязезащитные щитки
крепят к передним крыльям болтами с подложенными шайбами.
Левый и правый фартуки задних крыльев крепятся (оп. 2) соот-
ветственно к кронштейнам на кузове слева и справа болтами
с простановкой простых и пружинных шайб.
Трубопровод к задним тормозам прокладывают по левой сто-
роне кузова (оп. 3). Закрепляют его скобами последовательно,
предварительно надевая резиновые прокладки. Трубопровод рас-
полагают так, чтобы обеспечить надежное соединение гайки с на-
конечником гидрорукава заднего моста. -На трубопроводе не
должно быть вмятин и острых углов на изгибах по профилю днища
кузова, а также загрязнений на концах. Такие требования
предъявляются при монтаже трубопровода от главного цилиндра
к коллектору и от коллектора к тормозам. Перед установкой все
трубопроводы гидросистемы должны быть продуты сжатым воз-
духом. При монтаже все резьбовые соединения трубопроводов
гидросистемы тормозов должны быть плотно затянуты.
Затем прокладывают бензопровод от бензобака к гибким ру-
кавам на днище кузова с правой стороны. Он закрепляется ско-
бами и прокладками. Концы бензопровода должны быть заправ-
лены в специальное отверстие в днище кузова и в отверстие брыз-
говика. Крепление бензопровода ведется последовательно, на-
283

чиная со стороны бака. Бензопровод следует располагать так,
чтобы обеспечить надежное соединение гибкого рукава с металли-
ческой трубкой, а также с бензобаком. Далее бензопровод за-
крепляют скобой на правом лонжероне. Перед монтажом бензо-
провод продувают сжатым воздухом.
Перед установкой задних амортизаторов на кузов (оп. 5) их
растягивают на специальном приспособлении. Растянутые амор-
тизаторы в зафиксированном положении подаются на рабочее
место постановки их на автомобиль. В отверстие верхнего конца
амортизатора вставляют с двух сторон резиновые втулки, и в их
отверстия — металлическую втулку. После этого верхний ко-
нец амортизатора, собранного с втулками, вставляют в проушину
кронштейна на днище кузова, совмещают отверстия и закреп-
ляют болтами, предварительно проставив под гайки пружинные
шайбы.
При монтаже маятникового рычага на правом лонжероне
(оп. 6) совмещают отверстия, вставляют крепежные болты, под
которые ставят простые и пружинные шайбы.
Для выполнения дальнейшего монтажа следует прогнать мет-
чиком все резьбовые отверстия в днище кузова. При выполнении
этой операции пользуются реверсивным шпильковертом с встав-
ленной для метчика наставкой.
Далее (оп. 9) производится сборка кузова с шасси автомобиля.
Эта операция выполняется с использованием двух спаренных кон-
вейеров. На верхнем подвесном главном конвейере сборки пе-
ремещается кузов, а под ним на нижнем напольном конвейере
перемещаются в том же направлении шасси автомобиля синхронно
движению кузова. При согласованном движении кузова и шасси
гидроподъемник напольного конвейера поднимает шасси до сов-
мещения с кузовом. Этим движением осуществляют предвари-
тельную установку шасси на кузов. Сборка кузова и шасси на-
чинается с регулировки его положения на шасси. При этом не
следует допускать резких перемещений кузова в горизонтальной
плоскости, а также задевания рамы кузова за двигатель, приборы
и детали, установленные на Торпедо. Дальнейшее соединение и
крепление шасси с кузовом производится в процессе выполнения
операций общей сборки автомобиля (10, 11, 12 и т. д.).
Напольный конвейер включается в схему общей сборки авто-
мобиля. Он имеет две замкнутые ветви в горизонтальной пло-
скости, вытянутые вдоль главного конвейера, на участке мон-
тажа шасси с кузовом. Как отмечалось, одна ветвь, расположен-
ная под подвесным главным конвейером, несет готовые шасси и
осуществляет состыковку их с кузовом. Вторая ветвь наполь-
ного конвейера, проходящая параллельно первой, но на более
удаленном расстоянии от главного конвейера, служит местом
сборки шасси. Сюда по подвесным транспортным конвейерам
подаются следующие агрегаты: двигатель в сборе с механизмом
сцепления, коробкой передач с картером, заполненным маслом,
284

установленный и закрепленный на передней подвеске автомобиля
по двум опорам — левой и правой; задний мост, собранный с тор-
мозами и листовыми рессорами; карданный вал в сборе; глуши-
тель выхлопа дополнительной первой ступени; штанга стабили-
затора поперечной устойчивости.
На этой ветви напольного конвейера, которая условно названа
второй, выполняются следующие операции общей сборки шасси
автомобиля.
1.	Монтаж глушителя выхлопа дополнительной первой сту-
пени.
2.	Монтаж штанги стабилизатора поперечной устойчивости
со стойками.
3.	Монтаж карданного вала. Карданный вал с задним мостом
собирают по фланцам болтами с простановкой пружинных шайб.
Затяжка гаек — с крутящим моментом 20—25 Н-м. Другим кон-
цом карданный вал вводят в удлинитель коробки передач.
4.	Заправка масла в картер коробки передач.
После состыковки кузова и шасси автомобиля (оп. 9) произ-
водят соединение и закрепление их, выполняя операции общей
сборки.
Соединение заднего моста с кузовом производится прикреп-
лением верхних опор рессор к кузову. Предварительно в перед-
нюю проушину рессоры с внутренней стороны необходимо вста-
вить резиновую втулку, а в заднюю проушину рессоры с двух
сторон — две резиновые втулки. Далее следует надеть на палец
втулку ушка рессоры, вставить проушину рессоры в передний
кронштейн на основании кузова с левой стороны, вставить па-
лец в отверстия кронштейна и резиновых втулок проушины рес-
соры заднего моста. Эти работы выполняются и с правой сто-
роны. После этого закрепляют пальцы с внутренней стороны
гайками с подложенными под них шайбами. Момент затяжки
гаек пальцев крепления передней точки рессоры должен быть
45—60 Н-м.
Для крепления рессоры к заднему кронштейну на кузове бе-
рут щеку серьги с соединительными пальцами в сборе, и встав-
ляют пальцы щеки одновременно в отверстие резиновых втулок
проушины рессоры и кронштейна в кузове, предварительно опу-
стив кузов подъемником до совмещения пальцев с отверстиями
в проушине и кронштейне. Такой монтаж выполняется и с пра-
вой стороны. На выступающие концы пальцев щеки серьги
с внутренней стороны надевают шайбы и завинчивают гайки,
после чего кузов опускают на шасси полностью. Момент затяжки
гаек крепления задних точек рессоры должен быть в пределах
45—60 Н-м.
После выполнения операции закрепления рессор заднего моста
на кузове проверяют правильность расположения кузова на пе-
редней подвеске шасси. Должно быть обеспечено правильное сое-
динение передней подвески с рамой кузова. Крепление произ-
285

водится двумя болтами с правой и левой сторон через отверстия
в поперечине передней подвески и лонжеронах. Далее регули-
руют домкратом положение задней поперечины двигателя и ко-
робки передач и крепят поперечину болтами к днищу кузова,
подложив предварительно под головки болтов пружинные шайбы.
Закрепление нижних концов задних амортизаторов (оп. 18)
начинается с того, что в отверстие нижнего конца каждого амор-
тизатора вставляют с двух сторон резиновые втулки. На палец
накладки задней рессоры надевают простую шайбу, после чего
напрессовывают на палец нижний конец амортизатора, подсобран-
ного с втулками. Затем надевают с наружной стороны на палец
вторую шайбу и навертывают гайку до отказа.
Основной глушитель выхлопа подается на главный конвейер
в сборе с трубой. Он устанавливается на кузов автомобиля с по-
мощью кронштейнов. Приемным патрубком его соединяют с глу-
шителем выхлопа дополнительной первой ступени, а .выхлоп-
ную трубу основного глушителя соединяют с приемным патруб-
ком глушителя выхлопа дополнительной второй ступени, кото-
рый также крепится к кузову автомобиля.
После подключения гибкого вала спидометра (оп. 21) ставят
контрольную пломбу. При закладке вала спидометра под скобу
необходимо следить за равномерным распределением слабины
гибкого вала по всей его длине; не допускаются петли и перегибы
вала.
При установке троса ручного тормоза (оп. 21) заедание троса
не допускается. Подвижные соединения привода ручного тор-
моза, резиновые и пластмассовые втулки при сборе необходимо
смазать маслом. Ручной тормоз регулируют с таким расчетом,
чтобы при полном торможении рычаг выходил из корпуса не бо-
лее цем на 160 мм. При установке рычага в крайнее переднее по-
ложение колеса должны вращаться свободно без заеданий.
После заполнения резервуара главного цилиндра тормозной
жидкостью устанавливается приспособление «Систам» для про-
качки тормозов согласно инструкции. При этом тормозной ход
педали должен равняться 2/3 общего его хода.
Далее производится подключение сцепления к гидросистеме.
После заполнения главного цилиндра гидросистемы сцепления
тормозной жидкостью систему прокачивают в соответствии
с инструкцией. Должно быть обеспечено безударное включение
первой передачи коробки передач. Если эта передача включается
с ударом, то следует проверить и отрегулировать величину пол-
ного хода толкателя вилки выключения сцепления.
Монтаж водяного радиатора (оп. 24) производится на крон-
штейне кузова в проеме между двигателем и щитом радиатора.
Соединяют подводящий-патрубок двигателя с верхним патруб-
ком водяного радиатора, закрепляют щитки радиатора, соеди-
няют радиатор с водяным насосом, отводящим рукавом ра-
диатора.
286

Аккумуляторную батарею в сборе устанавливают на пло-
щадке левого переднего брызговика и соединяют проводом со
стартером.
В процессе выполнения оп. 27 соединяют педаль акселератора
с рычагами карбюратора. Привод акселератора должен обеспе-
чить полное закрытие и открытие дроссельной заслонки. Послед-
няя должна • открываться без рывков, заеданий и стука. Далее
подключают провода приборов автомобиля, прикрепляют трос
к рычагам открывания жалюзи радиатора, прикрепляют тягу
к рычагу воздушной заслонки. Перемещение этой тяги должно
происходить плавно без заедания. Кроме того, подключают ру-
кава.
При монтаже рулевого управления (оп. 29) не допускается
перекос колонки.
Монтаж колес на тормозные барабаны автомобиля (оп,, 32)
и наживление гаек производятся вручную, а окончательно за-
винчивают гайки пятишпиндельным гайковертом. Момент за-
тяжки гаек колеса 60—80 Н-м. Запасное колесо укладывают
и закрепляют в багажнике. После монтажа колес с помощью
установки «Шемяко» производится выравнивание давления воз-
духа в шинах передних и задних колес. Давление в шинах пе-
редних колес должно быть в пределах 0,17+°-1 МПа, а в шинах
задних колес 0,25+0-1 МПа.
Рулевое колесо устанавливают с помощью специального
приспособления. При этом необходимо обеспечить симметричное
расположение спиц относительно колонки рулевого управления.
После напрессовки колесо крепят гайкой.
Закончив монтаж, проверяют работу двигателя (оп. 40) на
оборотах холостого хода, на средних и высоких оборотах. Затем
тщательно проверяют качество крепления агрегатов на автомо-
биле. Проверяют наружным осмотром в действии различные части
и агрегаты автомобиля, а также ручки управления.
Автомобиль, принятый представителем ОТК, направляют на
беговые испытания.
Глава 22
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ
АВТОТРАКТОРОСТРОЕНИЯ
В настоящее время происходит техническое перевооружение
автомобильных и тракторных заводов, вводятся в строй и строятся
новые заводы с более высокой организацией и специализацией
основного и вспомогательного производства. Создается комплекс
заводов для производства и поставки на сборку отдельных дета-
лей и сборочных единиц. Внедрены и внедряются автоматические
287

линии и комплексы автоматических линий, средства комплекс-
ной механизации и автоматизации процессов получения загото-
вок, обработки деталей резанием и сборки автомобилей и трак-
торов.
Дальнейшее совершенствование производства автомобилей и
тракторов осуществляется по следующим основным направлениям.
1.	Разработка и внедрение высокопроизводительных техноло-
гических процессов и средств комплексной механизации и авто-
матизации получения заготовок деталей, их обработки резанием
и сборки автомобилей и тракторов.
2.	Механизация и автоматизация подъемно-транспортных и
складских работ.
3.	Совершенствование организации и управления производ-
ством.
22.1.	ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК
В области литейного производства. При изготовлении литых за-
готовок в земляные формы должны внедряться в более широких
масштабах пескодувные и пескострельные машины для произ-
водства стержней и прессовые машины для изготовления литей-
ных форм. На автомобильных и тракторных заводах должны ши-
роко применяться автоматические и полуавтоматические ма-
шины для изготовления стержней, отвердение которых должно
происходить в форме в течение 2—3 мин. Эти машины заменяют
ручной труд и позволяют осуществить комплексную механиза-
цию и автоматизацию трудоемких процессов литья.
Получение литых заготовок повышенного качества и точности
должно обеспечиваться также применением прессового формо-
образования взамен встряхивающего, создающего шум и требую-
щего больших затрат физического труда. На базе прессовых уста-
новок созданы и работают автоматические линии изготовления
литья при повышенном давлении. Технологические и транспорт-
ные операции на этой линии полностью автоматизированы. При-
менение указанных процессов повышает точность отливок, ста-
бильность размеров и снижает их массу на 8—10%.
Очистка литья является тяжелой и трудоемкой операцией.
На ряде заводов она производится в дробеметных агрегатах.
Необходимо шире использовать автоматизированные и механи-
зированные установки очистки литья, заменяющие ручной труд
и значительно улучшающие условия труда в очистных отделениях
литейных цехов (автоматические линии абразивной очистки
литья).
Следует шире применять на автомобильных и тракторных за-
водах методы литья в оболочковые формы и по выплавляемым
моделям. Для отливки заготовок в оболочковые формы созданы
автоматизированные линии. Такое литье взамен корки позволяет
28S

уменьшить расход металла до 20% и снизить трудоемкость обра-
ботки деталей резанием до 15_%.
В автоматизированных линиях по производству заготовок по
выплавляемым моделям основные операции (приготовление мо-
дельного состава восковых моделей, литейных форм, очистки,
термической обработки отливок и др.) автоматизированы при-
мерно на 80%. Ручными остаются операции, автоматизация ко-
торых нецелесообразна (например, сборка модельных звеньев,
навешивание и снятие их с конвейера). Расширение применения
точного литья по выплавляемым моделям позволит заменить го-
рячую штамповку стальных заготовок массой до 1,5 кг.
Значительные работы должны быть проведены по автомати-
зации литья цветных сплавов под давлением и в кокиль. Внедре-
ние автоматических линий, дозирующих установок, карусель-
ных кокильных машин, высокопроизводительных плавильных
агрегатов, средств автоматической заливки и другого оборудо-
вания повысит качество и значительно увеличит объем произ-
водства литых заготовок.
В области кузнечного производства. На ряде заводов для полу-
чения поковок используются автоматические штамповочные агре-
гаты и комплексно-механизированные линии. В дальнейшем
должны внедряться комплексные автоматические линии произ-
водства заготовок, начиная от их резки и кончая термической
обработкой, широко применяться технологические процессы по-
лучения поковок на кривошипных прессах методом выдавлива-
ния (истечение), высадка на горизонтально-ковочных машинах
и др.
На ряде автомобильных и тракторных заводов внедрены про-
цессы изготовления зубьев зубчатых колес и шлицев на валах
методом пластической деформации в горячем и холодном состоя-
нии взамен обработки резанием. Этот метод может быть приме-
ним и для других деталей. Накатывание зубьев на зубчатых ко-
лесах и шлицев на валах производительнее обработки резанием
в 10 раз, сокращает расход металла на 10% и повышает проч-
ность зубьев и шлицев до 1,5 раза. Более широко должен
использоваться метод объемной горячей штамповки зубчатых
колес с формированным зубом (зубчатые колеса полуоси, сател-
литы).
Широкое применение механизированных кривошипных- го-
рячештамповочных прессов и средств нагрева ТВЧ и скорост-
ного газового нагрева увеличит объем производства поковок
повышенной точности.
Большое распространение получают процессы штамповки из
периодического проката и вальцованных заготовок, чеканки,
калибровки и др. Должно значительно возрасти применение сталь-
ных профилей высокой точности. Внедрение гнутых и штампован-
ных из листа и ленты профилей позволит снизить применение
проката черных металлов.
289

S'
|~“В последние годы находит все более широкое применение тех-
нология порошковой металлургии. Увеличение объема произ-
водства деталей из металлокерамики вызывается его высокой
экономической эффективностью и технической необходимостью.
Процессы спекания и химико-термическая обработка металлоке-
рамики обеспечивают получение деталей стабильного качества
с повышенной механической прочностью. Изготовление деталей
из металлокерамики дает экономию металла и снижает трудоем-
кость изготовления.
Методы объемного холодного выдавливания и высадки широко
применяются на автомобильных и тракторных заводах. Эти ме-
тоды обеспечивают получение заготовки, по форме близкой к за-
данной, а по размерам — не требующей обработки резанием,
что повышает коэффициент использования металла до 85%. Хо-
лодная высадка применяется в основном для изготовления кре-
пежа, более 60% которого изготовляют в настоящее время этим
методом.
। Весьма перспективным является высокоэффективный про-
цесс холодного выдавливания фасонных деталей: шаровых паль-
цев, тарелок пружины клапана, толкателей клапана, стаканов
пружин, штуцеров и др. Для широкого внедрения этого про-
цесса требуются гидравлические и механические процессы по-
вышенной жесткости.
22.2.	ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
И СБОРКИ
В технологии автотракторостроения обработка заготовок дета-
лей резанием составляет до 30% всей трудоемкости изготовления
автомобиля и трактора.
Рассмотренные прогрессивные методы получения заготовок
значительно сокращают объем процессов обработки резанием и
вносят существенные качественные изменения в эти процессы.
Литье в оболочковые формы и по выплавляемым моделям, точная
штамповка и штамповка с последующей чеканкой устраняют ряд
операций обработки режущим инструментом.
Получают все большее распространение соврменные и высоко-
эффективные процессы обработки новым твердосплавным инстру-
ментом с неперетачиваемыми пластинками и с повышенными ско-
ростями резания, протягивание твердосплавными протяжками
и непрерывное протягивание, тонкая обработка алмазным и эль-
боровым инструментом, хонингование отверстий взамен шлифова-
ния, абразивное шевингование и др.
В связи с повышением требований к качеству поверхностей
деталей автомобилей и тракторов удельный вес отделочных про-
цессов должен возрасти. Более широкое применение должны найти
методы поверхностного пластического деформирования (ППД) —
290

раскатывания и обкатывания, вибрационный наклеп, холодная
прикатка зубьев цилиндрических зубчатых колес, а также элек-
трофизические и электрохимические методы обработки. Уже те-
перь в автомобильной отрасли внедрено более 600 операций "ППД.
Изменения в технологии механообрабатывающих цехов при-
водят к изменению состава их станочного парка. Его обновление
проводилось и проводится в основном за счет введения наиболее
прогрессивных групп металлорежущего оборудования: агрегат-
ных станков, прецизионных вертикально-расточных, много-
шпиндельных хонинговальных, бесцентрово-шлифовальных авто-
матов и полуавтоматов и станков, встраиваемых в автоматические
линии, станков с ЧПУ и станков «обрабатывающие центры».
Внедрение новых автоматических линий и комплексов авто-
матических линий значительно повысит производительность
труда. Поэтому дальнейшее распространение автоматических
процессов является одной из. важнейших задач.
Совершенствование технологии и повышение технического
уровня сборки автомобилей и тракторов должны проводиться на
базе автоматизации и механизации сборочных операций и пере-
хода на комплексные механизированные и автоматизированные
процессы. Применение конвейеров сборки, оснащенных автома-
тическими механизмами для передачи собираемого объекта
с одного конвейера, на другой, буксирными устройствами, высо-
копроизводительным механизированным пневматическим и элек-
трическим инструментом, выполняющим трудоемкие процессы
сборки, следует считать основным направлением создания высоко-
производительных процессов сборки.
Необходимо расширять. использование транспортных конвейе-
ров, в том числе толкающих с автоматической подачей (адресо-
ванием) деталей и узлов к местам сборки.
Весьма распространенным и очень важным процессом сборки
сборочных единиц кабин, кузовов, металлических платформ
является сварка. В производстве автомобилей удельный, вес сва-
рочных работ в общей трудоемкости изготовления автомобиля
не превышает 10%и0сновными видами сварки являются контакт-
ная и дуговая. В настоящее время более широко применяют спе-
циальные высокопроизводительные многоэлектродные машины,
встраиваемые в автоматизированные линии сборки-сварки (кор-
пус кабины, основание кузова и др.). Эффективным процессом
является автоматическая сварка обода и диска колеса в среде
углекислого газа. Широкое внедрение процессов сварки оцинко-
ванных и окрашенных деталей, плазменной сварки, электронно-
лучевой и др., а также высокопроизводительных сварочных
автоматов и полуавтоматов позволит снизить трудоемкость сва-
рочных работ.
В производстве автомобилей и тракторов значительно возрос
технический уровень окраски и металлопрокрытий деталей и
сборочных единиц. Применение новых лакокрасочных материа-
291

лов и внедрение прогрессивных высокоэффективных процессов
покрытий улучшило внешний вид машин и значительно повы-
сило их антикоррозийную стойкость.
Окраска деталей и узлов в электростатическом поле, автома-
тизация грунтовки и окраски кабин с использованием толкаю-
щих конвейеров с автоматическим адресованием, применение для
окраски литья поточных линий с окунанием деталей и с механиз-
мами подъема ванн и т. д. должны найти широкое применение
на автомобильных и тракторных заводах.
Металлопокрытия (цинкование, меднение, хромирование
и др.) охватывают комплекс работ по приданию поверхностям
деталей особых свойств и декоративного вида, а также защите
их от коррозии. Применение автоматов и полуавтоматов, исполь-
зование автоматических линий обеспечивают высокое качество
нанесения покрытий. Дальнейшее, более широкое распростра-
нение должны получить процессы, обеспечивающие блестящие
покрытия и исключающие полирование деталей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Автоматизация- процессов в машиностроении/А. П. Белоусов, А. И. Да-
щенко и др. М.: Высшая школа, 1973. 456 с.
2.	Белянин П. Н. Промышленные роботы. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
3.	Волчкевич Л. И., Усов Б. А. Автооператоры. М.: Машиностроение,
1974. 214 с.
4.	Вороничев Н. М., Генин В. Б., Тартаковский Ж* Э. Автоматические
линии из агрегатных станков. М.: Машиностроение, 1971. 552 с.
5.	Гурин Ф. В., Клепиков В. Д., Рейн В. В. Технология автотракторострое-
ния. М.: Машиностроение, 1971. 344 с.
6.	Гурин Ф. В. Технология автомобилестроения. М.: Машиностроение,
1975. 328 с.
7.	Калашникове. Н., Калашников А. С. Контроль производства конических
зубчатых колес. М.: Машиностроение, 1976. 176 с.
8.	Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И., Замчалов Ю. П. Автоматизация про-
изводственных процессов. М.: Высшая школа, 1978. 432 с.
9.	Основы технологии машиностроения/Под ред. проф. В. С. Корсакова. М.:
Машиностроение, 1977. 416 с.
10.	Попов Е. П. Роботы-манипуляторы. М.: Знание, 1974. 70 с.
11.	Режимы резания металлов/Под ред. Ю. В. Барановского. М.: Машино-
строение, 1972. 408 с.
12.	Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой.
М.: Машиностроение, 1972. 694 с.
13.	Технический прогресс на ЗИЛе/Под ред. А. П. Бородина. М.: Машино-
строение, 1976. 288 с.
14.	Технологичность конструкций/Под ред. С. А. Ананьева и В. П. Купро-
вича. М.: ДНТП им. Дзержинского, 1959. 452 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................................   3
Введение ............................................................ 4
Раздел первый
Основные положения проектирования технологических процессов
изготовления деталей автомобилей и тракторов
Глава 1, Основные понятия
1.1.	Термины и определения ...................................... 7
1.2.	Производственный и технологический процессы в машино-
строении .................................;...................... 8
1.3.	Типы машиностроительного производства и методы работы 12
Глава 2. Виды заготовок и методы их получения
2.1. Общие требования к заготовкам.............................. 14
2.2. Характеристика основных методов изготовления заготовок
автотракторных деталей ....................................   14
Глава 3. Понятие о базах и виды баз
3.1.	Общие положения............................................ 28
3.2.	Разновидности баз.......................................... 30
3.3.	Выбор баз и погрешности базирования........................ 31
Глава 4. Точность обработки резанием
4.1.	Характеристика точности.................................... 36
4.2.	Факторы, влияющие на точность обработки.................... 38
4.3.	Исследование точности обработки............................ 47
4.4.	Методы настройки инструментов на размер обработки ....	57
4.5.	Суммарная погрешность обработки............................ 59
4.6.	Экономическая точность обработки........................... 59
Глава 5. Качество поверхности
5.1.	Геометрические характеристики поверхности ................. 60
5.2.	Формирование и строение поверхностного слоя................ 69
5.3.	Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства
деталей......................................................... 71
Глава 6. Припуски на обработку резанием
6.1.	Понятие о припуске......................................... 75
6.2.	Методы определения припусков............................... 77
Глава 7. Технологичность конструкций
7.1. Основные положения......................................... 81
7.2.	Оценка технологичности	конструкции......................... 84
293

7.3.	Технологичность конструкций исходя из условий сборки....	86
7.4.	Технологичность конструкций исходя из условий обработки
резанием ....................................................... 93
7.5.	Технологичность	литых деталей............................... 96
7.6.	Технологичность	конструкций при	других методах обработки 36
7.7.	Технологичность	деталей из пластмасс........................ 97
Глава 8. Методы обработки поверхностей заготовок деталей
8.1.	Общая характеристика методов................................ 98
8.2.	Обработка лезвийными инструментами ......................... 99
8.3.	Обработка абразивными инструментами........................ 102
8.4.	Обработка поверхностным пластическим деформированием. . .	113
8.5.	Электрофизическая И электрохимическая обработка..........	117
Глава 9. Приспособления’для обработки резанием
9.1.	Назначение приспособлений ................................. 123
9.2.	Элементы технологических приспособлений ................... 125
9.3.	Методика конструирования специальных приспособлений. . .	145
Глава 10. Основы методики проектирования технологических процессов
обработки резанием
10.1.	Исходные данные и последовательность разработки технологи-
ческих процессов............................................... 146
10.2.	Технико-экономцческий анализ вариантов технологического
процесса................................................... 152
10.3.	Типизация технологических процессов.................. 155
10.4.	Автоматизация проектирования технологических процессов	157
Глава 11. Автоматизация*технологических процессов обработки резанием
ИЛ. Основные понятия ............................................ 158
11.2.	Этапы автоматизации^ технологических! процессов..... 159г
11.3.	Производительность и надежность автоматических линий.	.	.	164
11.4.	Промышленные роботы .....................'........... 166
11.5.	Управление технологическим оборудованием от ЭВМ........	169
Разд ел второй
Комплексные технологические процессы изготовления
характерных деталей автомобилей и тракторов
Глава 12. Изготовление корпусных деталей
12.1.	Общие конструктивные и технологические особенности корпус-
ных деталей ................................................... 171
12.2.	Виды картеров задних мостов автомобилей и тракторов. . . .	172
12.3.	Изготовление картеров задних мостов малолитражных авто-
мобилей ....................................................... 174
12.4.	Изготовление картеров коробок передач автомобилей «Жигули» 179
Глава 13. Обработка деталей типа круглых стержней
13.1.	Общие положения........................................... 184
13.2.	Особенности изготовления ступенчатых валов................ 185
13.3.	Изготовление вторичного вала коробки передач автомобиля
«Жигули 2101» ................................................. 187
13.4.	Особенности изготовления	кулачковых	валов................ 197
Глава 14. Изготовление деталей типа полых цилиндров
14.1.	Конструктивные и технологические особенности полых цилинд-
ров ........................................................... 199
14.2.	Изготовление опорных катков гусеничных тракторов........	200
14.3.	Особенности обработки резанием ступицы колеса автомобиля 204
294

Глава 15. Изготовление деталей типа дисков и способы получения зубча-
тых' передач и шлицевых соединений
15.1.	Конструктивные и технологические особенности деталей. . .	207
15.2.	Изготовление цилиндрического коронного колеса механизма
отбора мощности трактора ...................................... 208
15.3.	Изготовление конического ведомого зубчатого колеса с винтовыми
зубьями главной пары заднего моста автомобиля.................. 216
15.4.	Нарезание и отделка зубьев цилиндрических и конических колес 219
15.5.	Контроль зубчатых колес................................... 227
15.6.	Обработка шлицевых соединений............................. 227
Глава 16. Изготовление деталей типа некруглых стержней (рычаги)
16.1.	Конструктивные и технологические особенности рычагов. . .	228
16.2.	Изготовление балки переднего моста автомобиля............. 229
16.3.	Изготовление поворотных кулаков грузовых автомобилей 232
Глава 17. Технология производства кузовов и кабин автомобилей и
тракторов
17.1.	Общие требования к деталям и материалам для их изготовления 236
17.2.	Штамповка деталей облицовки автомобиля.................... 239
17.3.	Сварка деталей автотракторных сборочных единиц............ 241
17.4.	Сборка двери кабины автомобиля ЗИЛ-130.................... 243
17.5.	Особенности производства кабины автомобиля ЗИЛ-130. . . .	244
Раздел третий
Основные принципы сборки автомобилей и тракторов
Глава 18. Общие положения
18.1.	Изделие и его составные части ............................. 249
18.2.	Основные понятия и определения размерных цепей.........	250
18.3.	Виды размерных цепей....................................... 251
18.4.	Методы расчета плоских размерных цепей..................... 252
18.5.	Методы достижения точности замыкающего звена............... 254
18.6.	Виды сборочных соединений..................' .............. 256
18'.7. Автоматизация процессов сборки............................ 259
18.8.	Организационные формы сборки............................... 260
Глава 19. Проектирование технологических процессов сборки
19.1. Общие положения........................................... 260
19.2.	Особенности проектирования автоматической сборки....... 262
19.3.	Оценка эффективности разработанного процесса сборки.	.	.	264
19.4.	Пути повышения производительности процесса сборки.	.	.	.	265
Глава 20. Сборка трансмиссий и подвесок
20.1. Сборка дифференциала ..................................... 265
20.2. Сборка редуктора заднего мбста............................. 267
20.3. Общая сборка заднего моста автомобиля «Москвич 2140». . . .	273
Глава 21. Сборка-автомобиля «Москвич 2140»
21.1. Защитные покрытия кузова..................................  276
21.2. Общая сборка автомобиля.................................... 281
Глава 22. Перспективы развития технологии автотракторостроения
22.1. Основные направления развития технологических процессов
получения	заготовок	................................ 288
22.2. Основные направления развития технологических процессов
обработки	резанием и	сборки......................... 290
Список литературы.................................................... 292
295

ИБ № 2438
Г урин Федор Васильевич, _____
\Клепиков Валентин Дмитриевич
Рейн Валентин Васильевич
ТЕХНОЛОГИЯ АВТОТРАКТОРОСТРОЕНИЯ
Редактор С. И. Булатов
Художественный редактор Ю> Г. Ворончихин
Технический редактор В. И. Орешкина
Переплет художника М. А. Швыряева
Корректор Н. Г. Богомолова
Сдано в набор 21.08.80. Подписано в печать 12.12.80. Т-20339.
Формат 60х90‘Лв- Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная-
Печать высокая- Уел- печ. л- 18,5. Уч.-изд. л- 20,5. Тираж 14 000 экз. .
Заказ 295. Цена 1 р.
Издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Б-76, Стромынский
пер., 4.
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» им- Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.