Литературный обзор корпусных деталей

Корпусные детали являются базовыми деталями машин и служат для размещения в них различных механизмов. Для корпусных деталей характерно наличие систем точно обработанных отверстий, координи­рованных между собой и относительно базовых плоскостей. Конструк­ции корпусных деталей весьма разнообразны. Из всего их разнообра­зия можно условно выделить две основные разновидности: корпусные детали призматического и фланцевого типов. Для первых характерно наличие развитых наружных плоскостей и основных отверстий на нескольких осях. У деталей второго типа плоскости обычно являются торцовыми поверхностями основных отверстий с центрирующими вы­точками или буртами, предопределяющие их обработку точением. Корпусные детали по условиям сборки часто выполняют разъемными в диаметральной плоскости основных отверстий (например, корпусы редукторов) или с отъемными крышками, где монтируют опоры вала. Корпусные детали имеют много резьбовых крепежных отверстий.

Материалом для корпусных деталей чаще всего служит серый ч\ -гун. Применяют также модифицированный и ковкий (автостроение) чугуны, углеродистую сталь типа ЛЗО. силумины, магниевые сплавы (авиастроение), медные сплавы (судостроение), а также пластмассы (приборостроение).

Технические условия на изготовление корпусной детали опреде­ляются точностью монтируемых в ней механизмов.

Диаметры основных отверстий под посадку подшипников выпол­няют обычно по 2-му классу точности с шероховатостью поверхности 6—8-го классов, реже по 1-му классу точности с шероховатостью 8— 11-го классов. Несоосность отверстий допускают в пределах половины допуска на диаметр меньшего отверстия, а их конусность и овальность не более 0,3—0,5 поля допуска на соответствующий диаметр. Допуски на межосевые расстояния для цилиндрических зубчатых передач с межцентровым расстоянием 50—800 мм при различных видах сопряжений (С, Д, X и Ш ) рекомендуются по ГОСТ 1643—56 от ±25 до ± 280 мкм. Межосевой угол для конических передач по ГОСТ 1758—56 выдержи­вают в пределах от ±18 до ±210 мкм на длине образующей делитель­ного конуса 50—800 мм. Отклонения межосевого расстояния для чер­вячных передач по ГОСТ 3675—56 при 7, 8 и 9-м классах точности и меж­центровом расстоянии 40—630 мм составляют от ±30 до ±210 мкм.

Непараллельность осей отверстий допускается в пределах 0,02 — 0,05 мм на 100 мм длины. Привалочные плоскости обрабатывают с ше­роховатостью 5—7-го классов, а их непрямолинейность допускают 0,05—0,20 мм на всей длине. К поверхностям скольжения предъявляют более высокие требования: шероховатость поверхности 7—9-го классов, неплоскостность до 0,05 мм на всей длине. Неперпендикулярность торцовых поверхностей к осям отверстий допускается в пределах 0_,01 — 0,05 мм на 100 мм радиуса. Шероховатость их задается по 5—6-у классам. У разъемных корпусов несовпадение осей отверстий с пло­скостью разъема допускается в пределах ±0,2 мм, а при диаметре рас­точки более 300 мм до ±0,3 мм.

Заготовки корпусных деталей отливают или выполняют сварными. Чаще всего отливки получают в песчаные формы. Крупные ответствен­ные отливки (цилиндры паровых турбин) получают в стержневых формах. Отливки, полученные по выплавляемой модели и в оболочко­вые формы, являются наиболее точными. Их применяют для сложных деталей с жесткими требованиями к точности и шероховатости необ­рабатываемых поверхностей. Так, например, по выплавляемой модели, собираемой из нескольких секций, получают полости сложной конфигурации у корпусов центробежных насосов. Отливки из алюминиевых сплавов часто получают литьем в кокиль с песчаными стержнями.

При выполнении сложных алюминиевых корпусных деталей литьем под давлением достигается точность размеров 5-го класса по ГОСТ 1015—49 и 1025—48, все отверстия получаются в отливке и подверга­ются чистовой и отделочной обработке. Вместо одной сложной алюми­ниевой отливки можно выполнять литьем под давлением отдельные ее секции, а затем соединять их в одно целое методом пайки.

Сварные корпусы применяют вместо литых там, где существенное значение имеет уменьшение веса, так как их стенки могут быть на 30— 40% тоньше литых.

Рис. 1

В отливках корпусных деталей в результате неравномерного ох­лаждения и усадки возникают остаточные напряжения, вызывающие их деформации.

Заготовки после пескоструйной очистки испытывают на плотность или герметичность. Детали, работающие под давлением, подвергают повторной гидропробе после обработки основных поверхностей. За­готовки проверяют на твердость, точность размеров и отсутствие дефектов материала (раковины, поры и пр.). Раковины иногда зава­ривают, а пористые места исправляют пропиткой специальными со­ставами.

Базирование корпусных деталей производят по различным схемам. Наиболее широкое распространение имеет схема базирования по плоскости по двум отверстиям небольшого диаметра, обработанных развертыванием по 2-му классу точности (рис. 96, а). У деталей фланцевого типа используется торец фланца, одно отверстие большого диаметра (основное отверстие или выточка в торце) и другое отверстие малого диаметра (во фланце) (рис. 1, б). Преимущества этих схем базирования: простота и достаточная для большинства слу­чаев точность установки, хороший доступ инструментов к местам об­работки, а также возможность соблюдения принципа постоянства баз на большей части операций, что весьма важно для автоматизированного производства.

В станкостроении корпусные детали часто базируют по плоскостям направляющих (рис. 1, е); а в общем машиностроении на шесть точек, расположенных в трех координатных плоскостях. Эти схемы базирования не устраняют смену баз для обработки закры­тых зажимными элементами приспособлений поверхностей.

Корпусные детали со слабо развитыми или неудобно расположен­ными базовыми поверхностями обрабатывают в приспособлениях-спутниках с использованием черновых или искусственно созданных поверхностей за одну установку.

На первой операции заготовку базируют по необработанным (черновым) поверхностям. На этой операции должно достигаться пра­вильное положение обрабатываемой базовой плоскости относительно необрабатываемых поверхностей и правильное распределение припу­сков на поверхности, обрабатываемые в последующих операциях. Если в заготовке основные отверстия детали достаточно велики, то два из них и перпендикулярную к ним плоскость используют в качестве черновых баз для обработки на первой операции чистых баз 1 и 2. Устанавливая заготовку на последующей обработке на эти чистые базы, можно обеспечить равномерный припуск при растачива­нии основных отверстий.

В схеме рис. 1, г заготовка базируется по поверхности полу­круглых выемок, нижней плоскости и торцовой плоскости. Жесткий упор 1 базирует заготовку в продольном направлении, а подводимые опоры 2 в выемках предотвращают смещение в поперечном направле­нии и поворот относительно вертикальной оси.

Заготовки корпусных деталей с одним основным отверстием часто устанавливают па самоцентрирующих оправках, вводимых в это от­верстие. Оправка 1 своими выступающими шейками опирается на приз­мы 2приспособления. Поворот заготовки предупреждается прижати­ем ее к боковому упору 3 (рис. 1, д).

Корпусные детали, у которых основные отверстия малы или от­сутствуют, устанавливают по внутренним (рис. 1, с) пли по наруж­ным поверхностям (рис. 1, ж). Базированием по внутренней поверх­ности обеспечивается заданная толщина стенки s, если обрабатывается плоскость снаружи. Установочные элементы нередко выполняют самоцентрирующими. При закреплении в них корпусных деталей ци­линдрической формы достигается концентричность обрабатываемой и базовой поверхностен заготовки (устраняется разностенность заготов­ки).

Применяя базирование по плоскости разъема и внутренней полости обеих половинок корпуса 1 центробежного насоса (рис. 1, з), обес­печивают совмещение контура 2 проточной части корпуса при его пос­ледующей сборке по просверленным по кондуктору и развернутым отверстиям 3.

Общий план обработки курпусных деталей неразъемного типа включает следующие этапы: обработку базовых поверхностей при установке на черные базы; обработку системы взаи­мосвязанных плоскостей; обработку системы взаимосвязанных отвер­стий; обработку крепежных отверстий; отделочную обработку плоско­стей н основных отверстий (требуется но всегда). Каждый этап может включать несколько операций, в зависимости от вида обрабатываемых поверхностен, их расположения и точности обработки.

Технологический маршрут обработки разъемных корпусов дополни­тельно включает: обработку плоскостей разъема; обработку крепежных отверстий в плоскостях разъема промежуточную сборку корпуса.

В мелкосерийном и единичном производствах при обработке кор­пусных деталей на универсальном оборудовании без приспособлении обработке предшествует операции разметки заготовки. Разметкой оп­ределяется положение осей основных отверстий детали, ее плоскостей и других поверхностей, учитывающее целесообразное распределение припусков на обработку. Заготовки устанавливают с выверкой по раз­меточным рискам; дальнейшую обработку выполняют при установке на обработанные плоскости с выверкой но рискам.

Обработку плоскостей корпусных детален в поточно-массовом про­изводстве, производят на барабанно- и карусельно-фрезерных стан­ках, на продольно-фрезерных и плоско-протяжных станках. В серийном производстве плоскости обрабатывают на продольно-фрезерных и продольно-строгальных станках. Торцовые поверхности вра­щения обрабатывают на токарно-карусельных станках, а также на расточных станках с осевой подачей цековок или подрезных резцов.

Отделочную обработку, если она требуется, выполняют шлифова­нием. Применяют н обдирочное шлифование при съеме припуска до Змм сегментными кругами. Сначала обрабатывают базовые плоско­сти; одновременно с ними при соответствующем построении операции могут быть обработаны другие плоскости. Во всех случаях следует максимально использовать все технологические возможности станка и обеспечивать наибольшую концентрацию переходов обработки.

В серийном производстве при обточке плоскостей на продольно-фрезерных или продольно-строгальных станках используют много­местные схемы и метод перекладывания заготовок. Он заключается в том, что каждую заготовку устанавливают последовательно в не­сколько положений так, чтобы сделать доступными для обработки поверхности, расположенные с разных сторон (верх, низ, бока, торцы).

На рис. 2 показана схема фрезерования трех сторон заготовок корпусной детали. После каждого хода стола стайка с позиции III снимать обработанную со всех сторон заготовку; заготовки из позиций II и I перекладывают в следующие смежные позиции, а в позицию I ставят новую заготовку. При таком построении операции станок ис­пользуется лучше, чем при партионной работе— устраняется его пе­реналадка и простои.

Поверхности прилегания типа рамок при большой ширине окна целесообразно фрезеровать на станке с программным управлением, обходя контур хвостовой фрезой, Фрезерованием в два перехода (черновой и чистовой) может быть достигнута точность 4-го класса, шеро­ховатость поверхности 5—6-го класса, плоскостность 0,1—0,2 мм на длине до 1 м.

Точность строгания несколько выше, чем фрезерования.

При более высоких требованиях к точности и шероховатости поверх­ности вводится шлифование или тонкое фрезерование плоскости; в мелкосерийном производстве поверхности шабрят существенно уменьшая их неплоскостность. При обработке плоскостей по возмож­ности следует предупреждать и уменьшать деформации заготовок под влиянием сил зажима и сил резания.

Повышению производительности труда на операциях обработки плоских поверхностей способствует соблюдение при конструировании корпусных деталей основных требований технологичности. Деформа­ции уменьшаются при наличии ребер жесткости. Все обрабатываемые участки на одной стороне заготовки

Рис. 2

следует делать открытыми и рас­полагать в одной плоскости, а на разных сторонах — во взаимно параллельных и перпендикулярных плоскостях.

Образуемая таким образом форма параллелепипеда отвечает тре­бованиям надежной установки с соблюдением правила постоянства базы и делает возможной сквозную обработку нескольких заготовок с двух-трех сторон одновременно несколькими фрезерными головками или резцовыми суппортами.

Обработку базовых отверстий производят после обработки базовой плоскости на радиально-сверлильных станках со сменой инструмента или на станке с двухшпиндельной головкой, используя комбинирован­ный инструмент сверла-развертки. Базовые отверстия у небольших заготовок обрабатывают на трехпозиционных станках сверлением и развертыванием последовательно в двух позициях.

Технологические требования к конструкции корпусных деталей, связанные с обработкой крепежных отверстий, заключаются в сле­дующем. Крепежные отверстия должны по возможности иметь одина­ковые размеры для сокращения вспомогательного времени при обра­ботке отверстий со сменой инструмента. Оси отверстий с одной стороны детали должны быть параллельны. Для обработки отверстий под дру­гими углами необходимы новые установы заготовки или дополнитель­ные углы фиксации в повротных приспособлениях; на автоматических линиях это связано с установкой агрегатных головок под углом.

Технический контроль предусматривает проверку прямолинейности и взаимного положения плоскостей, образующих сборочные базы корпуса; правильности геометрических форм и диа­метров основных отверстий; соосности отверстий; параллельности осей основных отверстий сборочным базам; взаимной параллельности осей основных отверстий и расстояний между ними; взаимной перпен­дикулярности осей отверстий (при наличии в корпусе отверстий с пер­пендикулярными осями); перпендикулярности торцовых поверхностей к осям отверстий.

Прямолинейность плоскостей проверяют линейками, а также специальными плитами на краску, или щупом.

Контроль в производстве с большим объемом выпуска предусмат­ривает применение многомерных приспособлений для одновременной проверки диаметров всех обработанных отверстий с помощью пневма­тических или пневмоэлектрических приборов.

В автоматических линиях наряду с автоматическим контролем размеров применяют специфические контрольные приборы и приспособ­ления. Для устранения опасности поломок метчиков в позиции резь-бонарезания специальные контрольные штыри вводятся в отверстия перед нарезанием резьбы. Если глубина отверстий достаточна, линия продолжает работу; если отверстия нет или оно имеет недостаточную глубину из-за поломки сверла, следующий цикл обработки не вклю­чается и линия останавливается.