Для обеспечения нормального хода производства в цехе должны иметься склады металла, заготовок, межоперационные склады и склады готовых деталей. Размеры складов определяются масштабом и характером производства.

Склад металла целесообразно устраивать единый, обще заводской. Склады, заготовок должны размещаться при соответствующих заготовительных цехах, а в механическом цехе на складе должен быть запас заготовок на 5 - 20 дней. Для достижения прямого и кратчайшего пути движения заготовка цеховые склады должны размещаться в начале соответствующих технологических потоков. В цехах поточного производства для хранения заготовок предусматривают площадки в начале линии.

Межоперационные склады устраивается только в непоточном производстве. В поточном производстве необходимый межоперационный запас деталей-полуфабрикатов хранится непосредственно у станка.

Склады готовых деталей располагают в конце участков или линий механической обработки, за контрольным отделением, по пути движения деталей на сборку. В поточном производстве склады готовых деталей представляют собой выделенные складские площадки, расположенные в концах поточных линий иди подвижные склады-конвейеры.

Величину площади складов определяют исходя из необходимости хранения определенного количества запаса металла, заготовок, полуфабрикатов или деталей с учетом допустимой грузонапряженности пола складского помещения:

(28)

где Q₀ - общий черновой вес материалов или заготовок, подлежащих механической сборке в течение года, т.

а_ср - среднее количество дней, на которое принимается запас

материала (от 3-х до 20 дней в зависимости от типа производства);

Ф - количество рабочих дней в году;

g_ср - среднедопустимая нагрузка на площадь цеха, т/м² (принимается 2 - 3 т/м²);

К_и - коэффициент использования площади склада - отношение полезной площади склада к его общей площади, включая проходы, проезды К_и = 0,4 - 0,5

Для снабжения станков смазочно-охлаждающей жидкостью в механическом цехе предусматривают эмульсионную станцию и склад масел. Эмульсионная станция обслуживает все механические цеха и часто выносится в пристройку или строится отдельно на территории завода. В механических цехах масло расходуется на заливку и смену масла в емкостях станков, на доливку и ручную смазку трущихся элементов станков.

Нормы расхода сказочных материалов (индустриальные масла марок 20, 30, 45) на один металлорежущий станок (q_м):

- для мелкого оборудования - 0,25 кг в сутки;

- для среднего оборудования - 0,44 кк в сутки;

- для крупного оборудования - 0,7 кг в сутки.

Годовой расход масел для смазки оборудования (т/год):

, (29)

где q_мi - расход масла на 1 станок в сутки, кг;

С_п - количество станков;

253 - число рабочих дней в году.

Площадь склада масел составляет 10 - 20 м². Эмульсионную станцию и склад масел располагают в помещениях у наружной стены с отдельным выходом наружу.

Современные высокопроизводительные станки, оснащенные десятками режущих инструментов и работающие на высоких скоростях, дают до 100 кг стружки в час. Это сделало необходимым разработку специальных средств для сбора и утилизации стружки.

Средний процент отходов в стружку по всем видам заготовок можно принять равным 15% от массы готовых деталей годовой программы. Наиболее эффективный способ переработки стружки - ее брикетирование. Особые трудности вызывает сбор и транспортировка стальной витой стружки, которая для брикетирования должна быть измельчена. Предварительное дробление ее производят на станке путем применения стружколомательных элементов на инструменте - стружколомов, экранов и т.д. Для уборки стружки из рабочей зоны станка современные станки имеют специальные устройства шнекового, скребкового или инерционного типа, которые перемещают стружку в короб или люк, расположенные с тыльной стороны станка. Транспортировка стружки - см. транспортные устройства.

Переработка стружки производится в централизованном отделении, которое размещают у наружной станы здания: в подвальном помещении или в отдельном.

Площадь отделения для переработки стружки определяется в зависимости от количества производственного оборудования цеха по таблице.

Табл. 5

7. Подъемно-транспортное оборудование цеха

Выбор того или иного вида цехового транспорта зависит от характера продукции, ее веса и размеров, вида производства и формы организации работы; размеров грузооборота (количества перемещаемых грузов), назначения транспорта.

7.1 Транспортное оборудование в серийном производстве

Удобным транспортом являются электрические тележки; они просты в управлении и бесшумны, благодаря чему их широко применяют на заводах. Приводятся они в движение электродвигателем, питающимися током от аккумуляторной батареи. Они строятся грузоподъемностью 0,75; 1,0; 1,5; 2; 3 и 5 т с подъемными платформами и подъемными кранами или без них. Скорость движения - 6 - 15 км/ч. (100 - 250 м/мин). Применяются и автотележки, но они имеют существенные недостатки; выделение отработанных газов и использование дорогого горючего.

Расчет потребного количества электротележек и др. транспорта определяется в зависимости от веса деталей, перевозимых в течение года, времени пробега и времени на ее загрузку и разгрузку.

, (30)

где К_т - расчетное количество электротележек

Q - вес деталей, транспортируемых в год, т;

q - заполнение электротележки за один рейс, т (75% от её грузоподъёмности);

i - среднее количество транспортных операций на одну деталь (с учетом переходов одной детали со станка на станок, расположение оборудования и перевозок заготовок из цехового склада и обработанных деталей в промежуточный склад);

Ф - номинальный годовой фонд времени электротележки при работе в одну смену, ч. ( 2070 ч.);

m - количество смен работы электротележки в сутки;

К_р - коэффициент, учитывающий простой тележки из-за ремонта (0,97);

V_cp - средняя скорость электротележки ( 150 м/мин),

Т_з Т_р - время на загрузку и разгрузку электротележки за

каждую операцию (по 5-10 мин).

При дробном числе оно округляется до целого и называется принятым количеством К_{т пр}.

Данные по расчету производительности и стоимости транспортировки грузов на автотягачах, электротягачах, электрокарах и электропогрузчиках приведены в табл. 7.5; 7.6 - 7.9. и П7.1[5].

Для подъема на станок тяжелых деталей, а также для передачи деталей со станка, находящегося в одном пролете, на станок. расположенный в другом пролете, используют поворотные краны в виде простой стрелы с талью либо тельфером или в виде крана на колонне.

Консольные электрические краны, перемещающейся вдоль стен по рельсам, применяются для обслуживания цеховых складов и пролетов крупных цехов. Они обслуживают зону вдоль цеха; ширина зоны зависит от вылета консоли, которая доходит до 5 м.

Наиболее распространенным средством верхнего транспорта в цехе являются электрические мостовые краны, которые служат и грузоподъемным, и транспортным средством. Управление ими может быть верхнее (из кабины) и нижнее. Скорость передвижения с верхним управлением до 120 м/мин; управляемых с пола - не более 30 м/мин.

При небольшом объеме грузовых работ применяют ручные одно- и 2-х балочные мостовые краны.

7.2 Подъемно-транспортное оборудование в автоматизированном производстве

В автоматическую поточную линию транспортные устройства входят в качестве составной части всего комплекта оборудования линии и поставляются станкостроительными заводами комплексно с входящими в линию станками.

Удобными транспортно-подъемными средствами являются монорельсы, рольганги или их сочетание с транспортерами и гибкими подвесками.

Корпусные детали, имеющие хорошие поверхности, перемещаются по рольгангу непосредственно, без тары. Круглые детали помещают в специальные ящики. Наклонные рольганги имеют уклон 3°.

Транспортные конвейеры для межоперационной передачи деталей широко применяют в массовом и крупносерийном производстве. Они могут быть напольными, подвесными. Напольный пластинчатый или ленточный конвейер в однодетальных линиях используется так же, как и рольганг в сочетании с монорельсами. Скорость регулируется в соответствии с тактом выпуска изделий с помощью вариатора и составляет:

- ленточного рабочего конвейера 6 - 30 м/мин;

- транспортного 30 - 60 м/мин.;

- пластинчатого рабочего-1-5 м/мин;

- транспортного - 7 - 20 м/мин.

Для передачи деталей типа тел вращения (маховиков, фланцев и т.п.) применяют наклонные желоба, устраиваемые короткими секциями от одного станка к другому, главным образом на однодетальных поточных линиях. Их выполняют с уклоном 1:10 - 1:15.

При групповой обработке и в поточных линиях в качестве межоперационного транспорта могут служить различные манипуляторы и промышленные роботы.

Создаются автоматизированные участки на безе станков с ЧПУ и транспортными средствами от ЭВM. Схема ГПС см. стр.321 [4].

7.3 Транспортирование стружки

Транспортирование стружки от станков к сборным коробам или бункерам, расположенным у проездов цеха, производится при помощи авто- и электротележек и погрузчиков, электротельферов на монорельсах, мостовых кланов, кран-балок и транспортеров. Наиболее целесообразно производить транспортирование стружки непосредственно от станка в отделение ее переработки системой транспортеров или конвейеров, расположенных под полом. В таких тpанспортных системах применяют следующие конвейеры и транспортеры: винтовые (шнековые), скребковые, ершово-штанговые, цепные, пластинчатые, ленточные, инерционные, гидравлические и др. Техническая характеристика конвейеров в табл. 7.13. 7.14 [5].

8. Определение общей площади цеха и его компоновка

Основным показателем, характеризующим использование производственной площади, являются величины удельной общей и производственной площади на один станок. Общая площадь предусматривает размещение контрольных пунктов ОТК, магистральных проездов, ИPK, кладовых приспособлений, абразивов, вспомогательных материалов. Средние размеры удельной производственной и общей площадей:

- для малых станков (массой до 1 т) - 10 - 12 м² и 18 - 21 м²,

- для средних станков (массой 1 - 10 т), - 15 - 25 м² и 26 - 29 м²,

- для крупных станков (массой 10 - 30 т) - 30 - 45 м² и 50 - 100 м².

Рассчитав производственную площадь цеха по известному количеству станков (см.п.3.3) и площади вспомогательных помещений и складов, приступают к компоновке цеха.

Компоновка - это схематический план здания с изображением отделений участков, вспомогательных и служебно-бытовых помещений. При разработке компоновочного плана должны быть учтены общие требования: прямоточность производства, начиная от склада или места поступления заготовок и кончая отправкой готовой продукции; кратчайшие пути, движения продукции на всей протяженности процесса производства; размещение участков с вредными выделениями и опасных в пожарном отношении у наружных стен здания.

Таблица 5

В целях сокращения сроков проектирования и строительства и уменьшения капитальных вложений разработаны унифицированные типовые секции (УТС), которые рекомендовано использовать при проектировании. Оптимальные размеры секций и их площадей выбраны на основе анализа ранее применявшихся проектов производственных зданий. Так, длина секции (размер вдоль пролета) для предприятий машиностроения не превышает 72 м, максимальная ширина принята 144 м. Высота пролетов принимается в зависимости от вида транспортного, оборудования. Схематические планы и разрезы унифицированных типовых секций промышленных зданий см. табл. 5 или стр. 36, 37 [2]. Из типовых секций можно компоновать различные производственные здания.

При оформлении компоновочных планов здание в плане изображают в виде сетки продольных и поперечных разбивочных осей. При этом продольные оси, образующие пролеты здания, обозначают заглавными буквами русского алфавита, а поперечные - арабскими цифрами (рис. 3).

Торцевые колонны здания смещают внутрь относительно разбивочных осей на 500 мм. Это необходимо для того, чтобы пропустить колонны фахверка, шаг которых обычно равен 6 м. Фахверк - легкий каркас, необходимый для размещения на нем стеновых панелей, длина которых равна 6 м.

Все отделения цеха на плане необходимо располагать по ходу общего производственного процесса в следующем порядке.

В серийном производстве цеховой склад металла и заготовок вместе или смежно с заготовительным отделением размещаются в начале цеха (поперек пролетов цеха или в отдельном пролете, перпендикулярном пролетам цеха); при поточном производстве складские площадки для заготовок располагают в начале каждой поточной линии.

Вдоль склада или складских площадок поперек пролетов цеха устраивают проезд шириной от 4-х и более метров в зависимости от применяемых транспортных средств.

Станочное отделение располагается на основной площади цеха; при значительной длине технологической линии устраивают поперечные проходы шириной 4 м.

В конце станочного отделения поперек всех пролетов также устраивают поперечный проезд шириной не менее 4 м в зависимости от применяемых средств транспорта.

В удобных местах располагают контрольное отделение или контрольные пункты при поточном производстве.

В серийном производстве параллельно контрольному отделению, поперек пролетов размещается склад готовых деталей и смежно с ним - межоперационный, если он предусмотрен; в поточном производстве для готовых деталей предусматривают складские площадки или подвесные или напольные конвейеры.

В поточном производстве далее располагается узловая сборка как на стендах, так и на конвейерах.

Вспомогательные отделения цеха размещают в производственном здании у наружных стен, или в пристройках шириной 6 (кратно 6 м).

Пример схемы компоновки корпуса механосборочного цеха показан на рис.7. Все механические участки цеха расположены вдоль пролетов. Сетка колонн 12 18 м. Технологический поток идет от склада заготовок, через участки механической обработки, через контрольное отделение на промежуточный склад, а затем на сборочный участок. В пристройке к производственному зданию расположены служебно-бытовые помещения Вдоль складских помещений и в конце механического отделения предусматривают поперечные проезды шириной не менее 4 м.

Компоновки выполняют в масштабе 1:100 или 1:200, а планировки отдельных участков 1:100 или 1:50 [2, стр. 116, 117; 4, стр. 292].

В поточном производстве строят в основном одноэтажные здания с бескрановыми пролетами. Только отдельные пролеты, где ведется обработка крупных корпусных деталей или производится сборка тяжелых узлов, могут потребоваться пролеты с крановым оборудованием, но и в этом случае можно ограничиться подвесными кран-балками грузоподъемностью 0,5 - 5 т.

Административно-технические службы и бытовые помещения цехов размещают в пристройках к производственным зданиям или в отдельных зданиях. Для этого разработаны унифицированные типовые секции с сеткой колонн 6 6 м. Ширина пристройки составляет 12 м. Длина секций унифицированного ряда составляет 36, 48 и 60 м. Предусмотрены варианты 2-х, 3-х и 4-х этажных пристроек, причем, первые этаж может быть использован для размещения вспомогательных отделений. Высота первого этажа в этом случае может быть 4,2 м. При размещении административных и бытовых помещений высоту этажа (от пола до пола) принимают равной 3,3 м. Располагать пристройку рекомендуют в торцевойчасти здания.

9. Разработка графической части проекта участка и цеха с использованием САПР «Компас-график»

Удобным инструментом при разработке компоновки цеха и построения строительной части плана участка и цеха является прикладная библиотека отрисовки зданий и сооружений, входящая в состав САПР «Компас-График» (АО «АСКОН»).

Библиотека отрисовки планов зданий и сооружений предназначена для выпуска несложных поэтажных планов как при новом проектировании, так и при реконструкции, при этом редактирование возможно производить на основе имеющегося плана, выполненного в любой CAD-системе, включенного в пространство чертежа при использовании встроенного в КОМПАС-ГРАФИК конвертера файлов форматов DXF/DWG, или на основе сканированного плана, помещенного в пространство чертежа как растровая подложка.

Имеющийся инструментарий позволяет выполнить:

Разбивку осей (для любого по сложности здания) - проектировщик может использовать сетки прямых и концентрических/радиальных осей и одиночные оси;

Установить колонны круглого или прямоугольного сечения. В поставке библиотеки сделана выборка колонн из размерного ряда колонн, определяемого ГОСТ 25628-90 “Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия“ и ГОСТ 18979-90* “Колонны железобетонные для многоэтажных зданий. Технические условия“.

Отрисовывать ограждающие конструкции: на планах - стены, на разрезах - стены, перекрытия и кровли с использованием инструмента Элемент ограждающих конструкций. При этом проектировщик может произвольно определять структуру стены, набирая ее из штриховок, отождествляемых с определенными материалами, и задавая толщину каждого образующего конструкцию стены слоя материала.

Для задания параметров сетки колонн проектируемого цеха или участка используется диалог «Сетка прямых координационных осей» который вызывается выбором команды Сетка прямых координационных осей в окне библиотеки.

Диалог позволяет определить параметры отрисовки сетки прямых координационных осей. Диалог включает в себя две панели, имеющие одинаковую структуру и позволяющие задавать шаг параметры законцовки и обозначения для поперечных и продольных осей, образующих сетку: Продольная разбивка, Поперечная разбивка.

Для отрисовки на плане участка и цеха колонн используется диалог «Колонна» библиотеки отрисовки планов зданий и сооружений.

Диалог вызывается выбором команды Колонна в окне библиотеки, либо выбором одноименной кнопки, подключенной к одной из пользовательских панелей. Диалог позволяет осуществлять выборку стиля колонны из библиотеки стилей, задавать точку привязки колонны к стенам или разбивочным осям и задавать параметры отрисовки (полное или упрощенное изображение).

Поставка библиотеки отрисовки планов зданий и сооружений включает данные по сечениям колонн, определяемым в соответствии с ГОСТ 25628-90 “Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий. Технические условия“ и ГОСТ 18979-90* “Колонны железобетонные для многоэтажных зданий. Технические условия“. Кроме того, проектировщик может сам создавать любые колонны круглого и прямоугольного сечения и сохранять их в библиотеке стилей как для использования в текущем проекте, так и в дальнейшей проектной практике.

При необходимости включения в состав проекта колонн таврового или коробчатого сечения из профилей металлопроката, используйте библиотеку фрагментов “Строительные конструкции. Профили” КОМПАС-ГРАФИК.

Диалог включает в себя окно с перечнем активированных в библиотеке стилей колонн, доступных для установки в пространстве чертежа. Перечень стилей может быть изменен (сужен, расширен) при помощи Организатора, вызываемого выбором кнопки Организатор панели Стили диалога, или же выбором команды Стили в окне библиотеки / кнопки Стили, подключенной к одной из пользовательских панелей.

Для отрисовки на плане стен используется диалог «Элемент ограждающих конструкций». Диалог вызывается выбором команды Элемент ограждающих конструкций в окне библиотеки, либо выбором одноименной кнопки, подключенной к одной из пользовательских панелей.

Диалог позволяет осуществлять выборку стиля элемента ограждающих конструкций (стены, перекрытия, кровли) из библиотеки стилей, задавать способ построения и параметры отрисовки элементов ограждающих конструкций (стен).

Поставка библиотеки отрисовки планов зданий и сооружений включает данные по плитам перекрытий и стеновым панелям, определяемым в соответствии с ГОСТ 9561-91 “Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия“, ГОСТ 12767-94 “Плиты перекрытий железобетонные сплошные для крупнопанельных зданий. Общие технические условия“, ГОСТ 23486-79 “Панели металлические трехслойные стеновые с утеплителем из пенополиуретана. Технические условия“, ГОСТ 24524-80 “Панели стальные двухслойные покрытий здания с утеплителем из пенополиуретана. Технические условия“. Кроме того, проектировщик может сам создавать любые одно- и многослойные структуры стен, перекрытий, кровель и сохранять их в библиотеке стилей как для использования в текущем проекте, так и в дальнейшей проектной практике.

Простановка окон, дверных проемов, ворот и лестничных маршей на компоновочных чертежах выполняется с использованием соответствующих пунктов диалога прикладной библиотеки отрисовки планов зданий и сооружений (рис. 8). Основные приемы работы с диалоговыми окнами библиотеки при построении оконных дверных и др. проемов аналогичны работе с описанными выше диалогами построения осей, колонн и элементов ограждающих конструкций.

Примечание: Использование прикладной библиотеки отрисовки планов зданий и сооружений позволяет автоматически строить пересечения стен, колонн, а также оконных, дверных проемов и ворот. Для использования этой возможности необходимо, чтобы во всех диалогах библиотеки кнопка Перестроить была нажата (при этом перестроение объектов будет происходить автоматически после вставки элементов в чертеж), либо после расстановки элементов на чертеже выбрать пункт Перестроить в меню библиотеки и в появившемся диалоговом окне (рис. 9) указать какие из элементов чертежа необходимо перестроить.

Для ускоренной отрисовки на плане участка металлорежущего, подъемно-транспортного и вспомогательного оборудования можно использовать библиотеку фрагментов «Разработка компоновок машиностроительных цехов», в которой собраны габаритные изображения станков в соответствии с каталогом ЭНИМСа, а также условные обозначения вспомогательных и строительных элементов в соответствии с нормативно-технической документацией. Порядок работы с этой библиотекой аналогичен общему порядку работы с библиотеками фрагментов в системе «Компас-график». Сведения о нем можно получить из справочной системы программы в разделах: «Работа с библиотеками» и «Использование фрагментов». Внешний вид диалогового окна библиотеки фрагментов «Разработка компоновок машиностроительных цехов» приведен на рис.10

Порядок выполнения работы

Задание: Спроектировать механический (механосборочный) цех с подробной разработкой участка обработки деталей типа …………….

Исходные данные:

Чертеж детали и технические условия на её изготовление (можно использовать задание на курсовой проект по ТМС).

Годовая программа выпуска в условиях серийного и поточного (или автоматизированного) производств.

Трудоемкость годового выпуска изделий механического (или механосборочного) цеха.

Перечень вопросов, подлежащих разработке:

1. Составить технологический процесс обработки детали в условиях

- серийного производства;

- поточного производства (или автоматизированного на основе ГПМ, или группового).

2. Определить трудоемкость обработки детали.

3. Подобрать номенклатуру деталей, обрабатываемых на участке, заполнив табл.1.

4. Рассчитать участок и поточную линию (или автоматизированный участок): количество оборудования, число работающих; вычертить планировку оборудования.

5. Спроектировать механический или механосборочный цех;

5.1. Рассчитать количество оборудования в цехе.

5.2. Определить производственную площадь цеxa.

5.3. Рассчитать количество работающих в цехе и распределить их по сменам.

5.4. Определить площадь вспомогательных помещений цеха и подъемно-транспортное оборудование.

5.5. Выбрать сетку колонн, тип здания, начертить компоновочный план цеха.

Перечень вопросов, подлежащих разработке в дипломном проекте см. [6].

Использованная литература

Егopoв М.Г. Основы проектирования машиностроительных заводов. М.: Высшая школа, 1969. - 480 с.

Мамаев В.М., Осипов Е.Г. Основы проектирования машиностроительных заводов. М.; Машиностроение,1974. - 295 с.