Технологический процесс изготовления вал-шестерни раздаточной коробки седельного тягача МАЗ 6422 (конструкторская часть дипломного проекта + чертеж)

Деталь – Вал-шестерня входит в состав раздаточной коробки седельного тягача МАЗ 6422.
Деталь – Вал-шестерня, представляет собой вал, на котором выполнены: резьба; шлицы двух видов – прямобочные и с эвольвентным профилем; а также нарезаны зубья и два отверстия с пересекающимися осями.
Данная деталь входит в состав раздаточной коробки. Раздаточная коробка (рисунок 2.1.2) служит для передачи крутящего момента от коробки переменных передач к переднему ведущему мосту. С ее помощью осуществляется автоматическое или принудительное включение и выключение переднего моста.

Рисунок 2.1.2 – Схема раздаточной коробки
Вал-шестерню устанавливают на шарикоподшипники, которые запрессовывают в корпус раздаточной коробки. На прямобочные шлицы устанавливается соединительный фланец, который служит для присоединения карданного вала привода переднего ведущего моста автомобиля. Неподвижность соединительного фланца в продольном направлении обеспечивается за счет корончатой гайки навинчиваемой на резьбу, нарезаемую на хвостовике вал-шестерни.
Вал-шестерня раздаточной коробки находится в постоянном зацеплении с промежуточной шестерней на оси вторичного вала коробки передач. Благодаря этому вал-шестерня раздаточной коробки на всех передачах синхронно подключает в работу передний ведущий мост, когда срабатывает муфта свободного хода.



2.1.3 Анализ технологичности конструкции детали
В целях определения наиболее эффективного способа изготовления детали машиностроения необходимо производить анализ технологичности конструкции детали, который позволит уточнить конструкторские решения с технологической точки зрения.
Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности изделия выражается числовым показателем и оправдана в том случае, если они существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции [26, с.31].
Рисунок 2.1.3 – Эскиз детали «Вал-шестерня»
Качественная оценка технологичности
Деталь – Вал-шестерня (рисунок 2.1.3) – изготавливается из высококачественной легированной конструкционной стали 20ХН3А ГОСТ4543-71. Данная сталь удовлетворительно обрабатывается резанием. Для уменьшения износа поверхностей вала применяется химико-термическая обработка - цементирование на глубину 1,2...1,5 мм с повторным нагревом под закалку, а на шлифованных поверхностях h не менее 0,7 мм. Резьба от цементации предохраняется. Поверхности зубьев, шлицев, шлифованные поверхности должны иметь твердость 59...63 HRC, торцы 54 HRC не менее, сердцевина зубьев 30...45 HRC, остальные обработанные поверхности 47 HRC. Заготовку можно получить двумя методами: штамповкой на КГШП или поперечно-клиновой прокаткой.
Деталь довольно проста по конструкции и имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций. Форма заготовки приближена к форме детали. Имеется свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям.
В конструкции детали заложен принцип единства баз. Технологические базы в течение всего хода технологического процесса остаются неизменными, что позволяет избежать дополнительных погрешностей. В соответствии с этим принципом расставлены размеры на чертеже. Размеры, определяющие нерабочие поверхности детали, имеют более широкие поля допусков и более грубую шероховатость, чем рабочие. К валу предъявляются высокие требования по допуску на радиальное биение 0,019 мм.
Контроль диаметральных размеров осуществляется с помощью скоб, колец, микрометра; линейных размеров – с помощью штангенциркуля, шаблонов, калибра; отверстия – с помощью пробки; шлицев – с помощью шлицевых комплексных, шлицевых поэлементных, прямобочных, шлицевых проходных калибров. Для контроля резьбы применяются комплексные калибры. Шероховатость проверяется профилометром.
Следует отметить, что вал жесткий (l/D = 408/92 = 4,4). Это говорит о том, что имеется возможность увеличения режимов резания, применения много инструментальной обработки.
На валу имеются в наличии поверхности, к которым предъявляются высокие требования по точности (шейки вала, резьбовые поверхности), что ведёт к увеличению трудоемкости и перерасходу средств на изготовление детали. Это ведет к увеличению себестоимости детали, но в свою очередь допускает применение станков нормальной точности.
Нетехнологичными являются следующие элементы: резьба, расположение двух отверстий (с пересекающимися осями и перпендикулярны образующей). При их обработке возможен увод сверла. Следовательно, для их получения необходимо использовать специальное приспособление.
Также нетехнологичными элементами являются зубья; шлицы, которые имеют эвольвентный и прямоугольный профили. С точки зрения механической обработки шлицевые и зубчатые поверхности нетехнологичны, так как операция нарезания зубьев и шлицев со снятием стружки производится в основном малопроизводительными методами.
Вал подвергается термообработке, что свидетельствует об усложненном технологическом процессе его получения.
Количественная оценка технологичности конструкции
Количественная оценка технологичности конструкции может быть осуществлена лишь при использовании соответствующих базовых показателей технологичности. К основным показателям относятся [26, с.33]:
1) трудоемкость изготовления детали ТИ, нормо-час
2) технологическая себестоимость детали Ст, руб
Ст = 287781 руб
Необходимость использования дополнительных показателей определяется тем, что на стадии разработки чертежа детали и его согласования с технологом, последний руководствуется, главным образом, техническими критериями, ввиду отсутствия в этот момент данных о трудоемкости и технологической себестоимости проектируемой детали, так как технологический процесс ее изготовления еще не разработан.
При оценке детали на технологичность обязательным являются следующие дополнительные показатели (по методике В.Г. Кононенко):
1. коэффициент унификации конструктивных элементов
     Ку.э = Qу.э / Qэ ,    (2.1.1)
где Qу.э и Qэ – соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.;
Ку.э = 5/17 = 0,29
2. коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей
    Кп.ст = Do.c / Dм.о ,     (2.1.2)
где Do.c , Dм.о – соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.;
Кп.ст = 32/32 = 1
3. коэффициент обработки поверхностей
    Кп.о = 1-Dм.о/Dэ ,     (2.1.3)
где Dм.о и Dэ соответственно число поверхностей подвергаемых механической обработке и общее число поверхностей, шт.;
Кп.о = 1-32/32 = 0
4. коэффициент использования материала
     Ки.м = q/Q,     (2.1.4)
где q, Q – соответственно масса детали и заготовки, кг;
Ки.м= 11,2/16,6= 0,67
5. масса детали q = 11,2 кг;
6. максимальное значение квалитета обработки IT 6;
7. минимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Rа = 0,63 мкм;
Таким образом, проанализировав количественные показатели технологичности для данной детали, следует сказать, что к отрицательным показателям, характеризующим деталь, относятся: коэффициент использования материала, который является ниже среднего (0,67< 0,7). Это говорит о том, что значительная часть материала срезается в стружку, что приводит к снижению технологичности изделия, а также к удорожанию детали. Коэффициент унификации конструктивных элементов показал, что деталь нетехнологична, так как имеет лишь четверть унифицированных конструктивных элементов.
К положительным показателям, характеризующим деталь, относятся: коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей – все поверхности обрабатываются стандартным инструментом.
Таким образом, проанализировав качественные и количественные показатели технологичности детали «Вал-шестерня», можно сделать вывод, что из-за наличия большого количества нетехнологичных элементов, указанных выше, высоких требований к точности обработки, и необходимости термообработки, данный вал является мало технологичным.

2.1.4 Анализ базового варианта технологического процесса
Предметом анализа является технологический процесс изготовления детали "Вал-шестерня" раздаточной коробки. Годовой объем выпуска -18000шт. Принятую в данном варианте технологического процесса общую последовательность обработки логически следует считать целесообразной, так как при этом соблюдаются принципы формирования свойств, обрабатываемой детали. Метод получения заготовки соответствует принятому типу производства.
Данный технологический процесс состоит из следующих операций:
005 – фрезерно-центровальная;
010 – токарная с ЧПУ;
015 – токарная с ЧПУ;
020 – контроль операционный;
025 – шлицефрезерная;
030 – шлицефрезерная;
035 – зубофрезерная;
040 – вертикально-сверлильная;
045 – резьбофрезерная;
050 – слесарная;
055 – промывка;
060 – контроль операционный;
065 – перемещение;
070 –термическая обработка;
075– перемещение;
080 – вертикально-сверлильная;
085 – круглошлифовальная;
090 – круглошлифовальная;
095 – шлицешлифовальная;
100 – зубошлифовальная;
105 – промывка;
110 – контроль приемочный
115 – перемещение.







2.1.5 Определение типа и организационной формы производства
В соответствии с методическими указаниями РД 50-174-80, коэффициент закрепления операций, характеризующий тип производства [26, с.52] определяется по формуле 2.1.5:
      ,    (2.1.5)
где: Поi – суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера;
Рi – явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену.
Условное число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение одного месяца при работе в одну смену, определяется по формуле 2.1.6
,      (2.1.6)
где: н – планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями, принимаемый для крупносерийного производства равным 0,75;
з – коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операцией:
    ,   (2.1.7)
где: Тшт-к – штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;
Nм – месячная программа выпуска заданной детали , шт.;
Fм – месячный действительный фонд времени работы оборудования в одну смену он равен 169 ч;
kв – коэффициент выполнения норм, принимается равным 1,3.
Подставляя в формулу 2.1.7 значения Fм и kв, получим:
,    (2.1.8)
Определим месячную программу выпуска детали в одну смену:
      ,    (2.1.9)
Nг – годовой объем выпуска заданной детали, шт; Nг = 18000шт.
.
После подстановки выражения 2.1.8 в формулу 2.1.6 получим зависимость для определения числа однотипных операций, выполняемых на одном станке в течении месяца:
  ,     (2.1.10)
Суммарное число операций, выполняемых на каждом станке, за месяц формула 2.1.10
Поi = По1 + По2 +....+ Поп    (2.1.11)
Необходимое число рабочих для обслуживания в течение одной смены одного станка, загруженного по плановому нормативному коэффициенту,
,     (2.1.12)
где Ni – приведенный месячный объем выпуска деталей (шт.) при загрузке станка до принятого
Ф – месячный фонд времени рабочего, занятого в течение 22 рабочих дней в месяц, ч: Ф = 176 ч.
После подстановки в формулу 2.1.12 значений Ф, kв и Поi (формула 2.1.10) получим зависимость для определения необходимого числа рабочих для обслуживания одного станка:
,     (2.1.13)
Суммарное явочное число рабочих участка при работе в одну смену определяется по формуле:
   Рi = Р1 + Р2 + ....+ Рi     (2.1.14)
Произведем необходимы расчеты для операции 045, а остальные расчеты по операциям сведём в таблицу 2.1.10.



Таблица 2.1.10 – Выбор типа производства.
Операция По Р Pпр Тшт-к коэф. загр. Кз.о.
005
фрезерно-центровальная; 7,7 0,72 1 1,7 0,1 2,5
010
токарная с ЧПУ; 2,65 0,72 1 4,97 0,28 
015
токарная с ЧПУ; 0,48 0,72 2 27,3 1,6 
025
шлицефрезерная; 1,1 0,72 1 11,9 0,68 
030
шлицефрезерная; 0,67 0,72 2 19,7 1,1 
035
зубофрезерная; 0,76 0,72 2 17,3 0,98 
040
вертикально-сверлильная 6,9 0,72 1 1,9 0,1 
045
резьбофрезерная 3,0 0,72 1 4,36 0,25 
080
вертикально-сверлильная; 13,6 0,72 1 0,97 0,06 
085 круглошли
фовальная; 2,9 0,72 1 4,57 0,27 
090 круглошли
фовальная; 3,9 0,72 1 3,4 0,19 
095 шлицешли
фовальная; 0,4 0,72 2 30,7 1,7 
100 зубошлифовальная 0,47 0,72 2 27,8 1,58 
 44,53  18 156,56  

По ГОСТ 3.1119-83 находим, что тип производства крупно серийный, так как выполняется условие 1<Kз.о.<10.
Формы организации технологических процессов в соответствии с ГОСТ 140312-74 зависит от установленного порядка выполнения операций, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения при изготовлении. Существуют две формы организации технологических процессов – групповая и поточная, основные признаки приведены в данном стандарте.
Решение о целесообразности организации поточной формы организации производства обычно принимается на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при двухсменном режиме работы и ее загрузки на 65-75% [26, с.55].
Заданный суточный выпуск изделий
,
Где: Nг – годовая программа выпуска, шт.,
253 – количество рабочих дней в году.
Суточная производительность поточной линии (шт.)
     ,     (2.1.15)
где: Fc – суточный фонд времени работы оборудования (при 2-хсменном режиме работы – 960 мин.);
Тср – средняя станкоемкость основных операций, мин.;
н – коэффициент загрузки станка.
Средняя станкоемкость операции
,
где: Тштi – штучное время основной i-й операции, норма-мин;
kв – средний коэффициент выполнения норм времени;
n – количество основных операций.

Произведем необходимы расчеты по вышеприведенным формула и результаты приведем в таблице 2.1.11.
Таблица 2.1.11 – Форма организации производства
Nс, шт Qc, шт Тср, мин загрузка, % такт, мин
71 107,6 9,76 66 12,8
По ГОСТ 140312-74 определяем, что форма организации производства – поточная, т.к. Кз >0,65 то принимаем поточную форму организации технологического процесса.
Такт производства (мин.)
,
где: Fэ – эффективный фонд работы оборудования, ч;
 N – Объем выпуска изделия в планируемый период, шт.
При групповой форме организации запуск изделий в производство осуществляется партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства. Количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по методике В.А. петрова.
 Рассчитывают предельно допустимые параметры партии n1 и n2:
n_1=(F_(э.м.)∙n_o∙k_B)/(K_(з.о.)∙∑_(i=1)^(n_o)▒T_i );      (2.1.16)
n_2=(F_(э.м.)∙k_B)/(k_(м.о.)∙∑_(i=1)^(n_o)▒T_i );     (2.1.17)
Где F_(э.м.) – эффективный месячный фонд времени участка, равный 10560 мин;
n_o – число операций механической обработки по технологическому процессу;
k_B – средний коэффициент выполнения норм по участку, равный 1,3; ∑_(i=1)^(n_o)▒T_i – суммарная трудоемкость технологического процесса, мин;
T_i – средняя трудоемкость одной операции, мин;
k_(м.о.) – коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени, равный 1,5.
n_1=(10560∙13∙1,3)/(2,5∙156,56)=455,9≈456 шт; 
n_2=(10560∙1,3)/(1,5∙156,56)=58,5 ≈59 шт; 
Параметр n_1 отражает производительность и уровень специализации рабочих мест на участке. С помощью параметра n_2 учитывается и ограничивается объем незавершенного производства и связывания оборотных средств. Меньший из двух параметров обозначают n_min, а больший n_max. Для дальнейшего расчета размера партии используется n_min.
 Определяют расчетную периодичность повторения партий деталей:
I_p=22∙ n_min/N_м,     (2.1.18)
Где N_м – месячная программа выпуска деталей:
N_M=N_Г/24     (2.1.19)
N_M=18000/24=750 шт; 
I_p= (22∙59)/750 =1,73
 Согласовывают расчетную периодичность повторения партий деталей с ее допустимыми нормативными значениями I_Н. Ближайшее большее значение принимается к расчету I_Н=2,5.
 Рассчитывают размер партии согласно условию:
n=(I_H∙N_M)/22;     (2.1.20)
n_min^ ≤n < n_max;     (2.1.21)
n=(2,5∙750)/22=85 шт 
59≤85 < 456Условие выполняется. Размер партии определен верно.
Тип производства крупносерийный, принимаем групповую форму организации производства.

2.1.6 Выбор оптимального метода получения заготовки
На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска, форма поверхностей и размеры детали.
Оптимальный метод получения заготовки определяется на основании всестороннего анализа названных факторов и технико–экономического расчета технологической себестоимости детали. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовления из неё детали при минимальной себестоимости, считается оптимальным [26, с.57].

Рисунок 2.1.4 – Эскиз заготовки, полученной штамповкой на КГШП
Рисунок 2.1.5 – Эскиз заготовки, полученной поперечно-клиновой прокаткой
В базовом технологическом процессе заготовку получают на КГШП (рисунок 2.1.4). Данный метод обеспечивает получение точных поковок без сдвига в плоскости разъема с малыми припусками. Класс точности Т4 по ГОСТ 7505-89.
Более точным и производительным методом получения заготовки для данной детали является поперечно-клиновая прокатка (рисунок 2.1.5). Этот метод позволяет снизить расход металла, т.к. отсутствует облой; повысить коэффициент использования металла; повысить производительность труда; снизить себестоимость заготовки и трудоемкость последующей обработки резанием. Класс точность заготовки Т3 по ГОСТ 7505-89.
Рассчитаем стоимость получения заготовок по двум вариантам. Исходные данные для расчета сводим в таблицу 2.1.12.
Таблица 2.1.12 – Сравнение методов получения заготовок
Показатели Метод получения заготовки
 Штамповка на КГШП (базовый) Поперечно-клиновая прокатка (предлагаемый)
Масса заготовки, кг 16,6 14,0
Масса детали, кг 11,2 11,2
Стоимость 1т заготовок, руб. 3 738 130 3 738 130
Стоимость 1т стружки, руб. 573 800 573 800
При сравнении двух методов используем [26, с.53].
При оценки детали на технологичность необходимо учитывать коэффициент использования материала:
Ки.м.=q/Q (2.1.22)
где: Q – масса заготовки, кг;
q – масса готовой детали, кг;
Коэффициент использования материала, получаемой по базовому варианту техпроцесса:
Ки.м.=11,2/16,6=0,67.
Коэффициент использования материала, получаемой по предлагаемому варианту:
Ки.м.=11,2/14 =0,8.
Стоимость заготовки, получаемой этими методами можно с достаточной точностью определить по формуле:
 (2.1.23)
где: Si – базовая стоимость одной тонны заготовок, руб;
Q – масса заготовки, кг;
q – масса готовой детали, кг;
Sотх – стоимость 1 тонны отходов, руб;
Кт – коэффициент, зависящий от класса точности;
Кс –коэффициент, зависящий от класса сложности;
Кв –коэффициент, зависящий от марки материала;
Км –коэффициент, зависящий от массы заготовки;
Кп –коэффициент, зависящий от объёмов производства.
Стоимость заготовки, получаемой по базовому варианту техпроцесса:

Стоимость заготовки, получаемой по предлагаемому варианту

Из расчета видно что заготовка полученная предлагаемым методом дешевле.
Экономический эффект от принятия получения заготовки предлагаемым методом:
     Эз = (Sб – Sпр)•N;    (2.1.24)
где Sб, Sпр – стоимость заготовки соответственно по базовому и принятому варианту получения, руб;
N – годовая программа выпуска, шт;
Эз = (62765 – 53940)*18000 = 158,8 млн. руб.
Это говорит о том, что выбранный метод более эффективен.
В результате применения нового способа получения заготовки, сократится трудоемкость их последующей обработки резанием, а также повысится коэффициент использования материала.
При базовом варианте коэффициент использования материала равен 0,67, а при планируемом – 0,8.
Таким образом, при поперечно-клиновой прокатке будет достигнута экономия на операциях механической обработки за счет уменьшения припусков, снижения времени обработки, экономии инструмента и т. д.
2.1.8 Выбор технологических баз и оценка точности базирования
При выборе баз следует учитывать основные принципы базирования. В общем случае полный цикл обработки детали происходит при последовательной смене баз. Однако при уменьшении погрешности обработки деталей нужно стремиться к уменьшению переустановок заготовок при обработке.
На операции 005 фрезерно-центровальной для обработки торцовых поверхностей А и Б заготовка базируется в призмах с упором в торец В (рисунок 2.1.6). Так как заготовка имеет цилиндрическую форму, то схема базирования в данное приспособление представляет собой базирование в призму с углом α = 90, то есть контакт поверхности с приспособлением происходит по двум точкам. Угол призмы обусловлен габаритами заготовки, чем больше угол призмы, тем меньше погрешность базирования. Для двух отверстий, получаемых центровым сверлом, при данном способе базирования, технологическая и измерительная базы не совпадают, следовательно, погрешность базирования будет равна (при α=90) [26, с.107]:
ε_б=(D_max-D_min)/(2sin α/2)=δ/2*(1/sin〖α/2〗 -1)   (2.1.25)
При получении отверстия 12+0,43, погрешность базирования равна:
ε_б=(D_max-D_min)/(2sin α/2)=δ/2*(1/sin〖α/2〗 -1)=3,2/2*(1/sin〖45°〗 -1)=0,66 мм
При получении отверстия 6,3+0,36, погрешность базирования равна:
ε_б=(D_max-D_min)/(2sin α/2)=δ/2*(1/sin〖α/2〗 -1)=3,2/2*(1/sin〖45°〗 -1)=0,66 мм
Для осевого размера L1 = 408-0,63 измерительные базы не совпадают с технологической. Поэтому в осевом направлении возникает погрешность базирования, равная допуску на размер заготовки L2 = 178±1, но она не влияет на получение размера L1 , так как он зависит только от расстояния между фрезами, производящими параллельную обработку торцов. Следовательно, точность обработки в размер L1 обеспечивается наладкой режущих инструментов и не зависит от базирования, εб = 0 [26, с.45]. После чистовой обработки торца детали принимаем поверхность А в качестве настроечной базы. Следовательно, при обработке поверхности Б настроечная и измерительная базы совпадают, а значит εб = 0.


Рисунок 2.1.6 – Схема базирования на операции 005 фрезерно-центровальной
На операции 015 токарная с ЧПУ заготовка базируется в 2-х кулачковом патроне с упором торцом и в центрах (рисунок 2.1.7). Следовательно, погрешность базирования для всех диаметральных размеров будет равна нулю. Для размера 1 погрешность базирования также будет равна нулю, так как технологическая и измерительная базы совпадают. Для размера 2 погрешность базирования будет равна допуску на длину вала εб =0,63 мм.

Рисунок 2.1.7 – Схема базирования на операции 015 токарная с ЧПУ
На операции 040 заготовка базируется в приспособлении с упором торцом (рисунок 2.1.8).
Погрешность базирования при обработке отверстия 6,3+0,36, равняется
ε_б=0
Погрешность базирования для осевого размера, равна 0.


Рисунок 2.1.8 – Схема базирования на операции 040 вертикально-сверлильной

2.1.7 Выбор методов обработки
Выбор метода обработки зависит от конфигурации детали, ее габаритов, точности и качества обрабатываемых поверхностей, вида принятой заготовки. Окончательное формообразование, размеры и качество обработанных поверхностей в машиностроении преимущественно достигаются обработкой резанием.
Решение задач выбора метода и конкретного вида обработки облегчается при использовании справочных таблиц экономической точности обработки, в которых содержатся сведения о технологических возможностях обработки резанием различными методами. С помощью этих таблиц можно выбрать метод окончательной обработки и наметить виды промежуточной [26, с.79].

Рисунок 2.1.9 – Эскиз детали
В качестве метода обработки принимаем резание.
 Нарезать резьбу М42х2-6h (〖41,84〗_(-0,13)), параметр шероховатости поверхности Ra 5(рисунок 2.1.9, поверхность 1).
Выполнение требований к точности и требуемой шероховатости поверхности можно обеспечить одним из следующих вариантов нарезания резьбы:
 Гребенчатой фрезой:
Фрезерование резьбы является одним из наиболее производительных методов обработки резьбы. Недостатком гребенчатых фрез является искажение угла профиля нарезаемой резьбы. Однако величина этого искажения мала и обычно укладывается в поле допуска.
 Резцом:
Достоинством нарезания резьбы резцом является простая его конструкция, технологичность и универсальность. Однако этот метод низкопроизводительный.
 Вихревой головкой:
При вихревой обработке резьба получается абсолютно без заусенцев, высокой точности, с высоким качеством поверхности. Однако это дорогой метод, за счет сложной наладки.
 Шлифовальным кругом:
Шлифование резьбы выполняют чаще всего после термической обработки заготовок. Достоинством этого метода является низкая стоимость шлифовального круга и доступность оборудования. Однако небольшая частота вращения (n=3...10 мин -1), низкая стойкость круга и необходимость его профилировать замедляют обработку резьбы. А также на обрабатываемой поверхности образуются прижоги и абразивная пыль.
 Плашкой:
Очень непроизводительный метод обработки. Требуется большая затрата сил, сложное врезание. Основной недостаток плашек – это необходимость свинчивания их по окончанию резания, что производительность и несколько ухудшает качество резьбы.
В данном случае оптимальным методом обработки может быть нарезание резьбы шлифовальным кругом.
 Обработка наружных шлицев z= 19, выдерживая размер 〖108〗_(-0,35), параметр шероховатости поверхности Ra 5 (рисунок 2.1.9, поверхность 2)/
Выполнение требований к точности и требуемой шероховатости поверхности можно обеспечить одним из следующих вариантов:
 Шлицефрезерование:
Достоинством этого метода является высокая производительность. Сравнительно низкая стоимость инструмента и доступность оборудования.
 Шлиценакатывание
Стойкость роликов низкая и накатка коротких шлицев нецелесообразна. В процессе накатывания поверхностные слои металла сильно наклепываются, причем наклеп распространяется на значительную глубину.
В данном случае оптимальным методом обработки может быть шлицефрезерование.
 Обработка зубчатого колеса m=5, z=15,выдерживая размер 〖87〗_(-0,22) (рисунок 2.1.9, поверхность 3).
Выполнение требований к точности и требуемой шероховатости поверхности можно обеспечить одним из следующих вариантов:
 Зубофрезерование:
Достоинством этого метода является высокая производительность. Сравнительно низкая стоимость инструмента и доступность оборудования.
 Зубодолбление
Фрезерование более производительно и более точно. При долблении погрешность приходится на последний зуб.
В данном случае оптимальным методом обработки может быть зубофрезерование.

2.1.9 Выбор варианта технологического маршрута по критерию минимальной себестоимости
Прежде чем принять решение о методах и последовательности обработки отдельных поверхностей детали и составить технологический маршрут её изготовления, необходимо определить себестоимость обработки по отдельным вариантам и выбрать наиболее рациональный из них для данных условий производства. Критерием оптимальности является минимум приведенных затрат на единицу продукции 27, с.39.
Рассмотрим операции 045, где производится резьбофрезерование. В качестве проектного варианта предлагаем вместо резьбофрезерования, для нарезания резьбы применять многониточный шлифовальный круг. Это позволит сократить время на обработку. А также операции 030 и 095, где производится шлицефрезерование и шлицешлифование соответственно. В качестве проектного варианта предлагаем заменить обе операции на одну 030 шлиценакатную. Далее сравним два варианта по другим параметрам.
Рассмотрим 2-а варианта технологического процесса:
Таблица 2.1.13 – Базовый и предлагаемый варианты обработки
Базовый Предлагаемый
1 2
045 резьбофрезерная
 045 резьбошлифовальная



Продолжение таблицы 2.1.13
1 2
030 шлицефрезерная
 030 шлиценакатная

090 шлицешлифовальная
 
Определяем стоимость механической обработки базовых операций 045резьбофрезерной, 030 шлицефрезерной, 090 шлицешлифовальной.
1. Часовые приведенные затраты
Sп.з = Sз + Sч.з. + Ен (Кс + Кз)   (2.1.26)
где Sз – основная и дополнительная заработная плата с начислениями, руб./ч;
Sч.з. – часовые затраты на эксплуатацию рабочего места, руб./час;
Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Ен =0,15);
Кс, Кз – удельные часовые капитальные вложения соответственно в станок и здание, руб./час;
Sз = ε Стр к у     (2.1.27)
где ε – коэффициент к часовой тарифной ставке, ε =2,66;
Стр – часовая тарифная ставка станочника-сдельщика соответствующего разряда, Стр= 1850 руб./час;
к – коэффициент учитывающий заработную плату наладчика, к =1,1;
у – коэффициент штучного времени, учитывающий оплату труда рабочего у =1
Sз = 2,66*1850*1,1*1 = 5400 руб./час
2. Часовые затраты на эксплуатацию рабочего места:
Sч..з. = Sч.з.б.п. kм.φ/1,14   (2.1.28)
где Sч.з.б.п. – практические часовые затраты на базовом рабочем месте,
Sч.з.б.п. = 1360 руб./час
kм – коэффициент показывающий превышение затрат связанных с работой данного станка по сравнению с базовым. kм=1,2 [Бабук, прил4].
φ – поправочный коэффициент:
φ = 1+α*(1-ηз)/ηз
φ = 1+0,33*(1-0,25)/0,25=1,99
Sч..з.=1360*1,2*1,99/1,14= 2850 руб/час
3. Далее считаем капитальные вложения в станок:
Кс =Ц/Fэ ηз     (2.1.29)
где Fэ – эффективный годовой фонд времени работы станка, час;
Ц – балансовая стоимость станка, руб.;
ηз – коэффициент загрузки оборудования;
Кс=21385000/4055*0,25=21095 руб/час
4. Далее считаем капитальные вложения здание:
Кз = Цпл.зд. А/Fэ ηз    (2.1.30)
где Цпл.зд – стоимость 1 м2 площади механического цеха, руб.;
А – производственная площадь станка с учетом проходов, м2;
А = a ka     (2.1.31)
где: a – площадь станка, м2; ka – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь.
А=2,4*3,5=8,47
Кз = 375000*8,4/4055*0,25 = 3107 руб/час
5. Теперь подсчитаем формулу 8.1:
Sп.з = 5400+2850+0,15*(21095+3107) = 11880 руб.
Технологическая себестоимость операции механической обработки:
, руб (2.1.32)
где:
- штучно-калькуляционное время, мин; - коэффициент выполнения норм, =1,3 [2, 84].

Расчеты остальных операций сведем к таблице 2.1.14.
Таблица 2.1.14 – Расчет технологической себестоимости операций механической обработки
ЭЛЕМЕНТЫ
РАСЧЕТА ПРОЕКТНЫЙ ВАРИАНТ БАЗОВЫЙ ВАРИАНТ
 Операция 045
Обработка на шлифовальном станке 5К822В Операция 030
Обработка на шлиценакатном станке Grob ZRMe 9 Операция 045
Обработка на резьбофрезерном станке 5К63 Операция 030
Обработка на шлицефрезерном станке 5Б352ПФ2 Операция 090
Обработка на шлицешлифовальном станке МШ355
Ц, млн.руб. 66,188 159,300 7,554 142,231 11,559
Т шт.к, мин 2,69 1,9 3,26 19,7 30,7
а, м2 11,8 9,1 2,4 7,97 11,2

3,5 4,0 3,5 4,0 3,5
А, м 23,6 36,4 8,47 31,88 39,2
у 1 1 1 1 1
k 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

2,3 5,5 1,2 2,8 5,5
Ст.р., руб/ч 1850 1850 1850 1850 1850
, руб/ч
5400 5400 5400 5400 5400
S ч.з , руб/ч 8972 2061 2850 3240 4593
Кс , руб/ч 62783 302191 21095 7535 5052
Кз, руб/ч 14550 25894 3107 1060 743
Sпз ,руб/ч 25972 54819 11880 9930 10862
Со, руб 822 1265 500 2508 4275
Таблица 2.1.15 – Сравнение вариантов технологического маршрута
ПОКАЗАТЕЛЬ ВАРИАНТ
 Проектный Базовый
Вид заготовки Поперечно-клиновая прокатка Штамповка на КГШП
Стоимость заготовки, руб. 53940 62765
Вид операции Операция 041
Обработка на шлифовальном станке 5К822В Операция 030
Обработка на шлиценакатном станке Grob ZRMe 9 Операция 041
Обработка на резьбофрезерном станке 5К63 Операция 030
Обработка на шлицефрезерном станке 5Б352ПФ2 Операция 041
Обработка на резьбофрезерном станке МШ355
Технологическая себестоимость обработки, руб. 822 1265 500 2508 4275
Итого, руб. 56027 70348
Приведенная годовая экономия:
ЭГ = (70348-56027)•18000 = 257,778 млн. руб.
Исходя из расчетов, принимаем следующую последовательность технологического процесса изготовления детали «Вал-шестерня» (таблица 2.1.16).
Таблица 2.1.16 – Принятый технологический процесс изготовления детали «Вал-шестерня»
No операции Наименование операции
1 2
005 фрезерно-центровальная;
010 токарная с ЧПУ;
015 токарная с ЧПУ;
020 контроль операционный;
025 шлицефрезерная;
030 шлиценакатная;
035 зубофрезерная;
040 вертикально-сверлильная;
045 резьбошлифовальная;
050 слесарная;
Продолжение таблицы 2.1.16
1 2
055 промывка;
060 контроль операционный;
065 перемещение;
070 термическая обработка;
075 перемещение;
080 вертикально-сверлильная;
085 круглошлифовальная;
090 круглошлифовальная;
095 зубошлифовальная;
100 промывка;
105 контроль приемочный
110 перемещение.
Из приведенных выше расчетов видно, что применение предлагаемого варианта технологического процесса экономически выгодно по затратам, т.к. в год экономится 257,778 млн. руб. Следовательно выгодно использовать предложенную технологическую операцию.

2.1.10 Расчет припусков на механическую обработку
Рассчитаем припуск на диаметр ∅〖60〗_(-0,029 )^(-0,01) расчетно-аналитическим способом согласно [26, с.95], а на остальные поверхности назначим согласно ГОСТ 26645-85. Заготовкой является прокат. Т