Проектирование и модернизация цеха

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные для проектирования

1 Обоснование типа производства и его краткая характеристика

2 Определение количества станкочасов на годовую программу выпуска

3 Определение необходимого количества станочного оборудования

4 Определение основного технологического маршрута обработки деталей на специализированных участках

5 Расчет нормочасов сборки изделий на годовую программу выпуска

6 Определение общей численности рабочего состава цеха

6.1 Определение количества основных производственных рабочих

6.2 Определение численности вспомогательных рабочих

6.3 Определение численности работников ИТР

6.4 Определение численности счетно-конторского персонала

6.5 Определение численности младшего обслуживающего персонала

7 Определение общей площади сборочного участка

8 Определение площадей основных и вспомогательных площадей цеха

8.1 Площадь заточного отделения

8.2 Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки

8.3 Площадь инструментально - раздаточной кладовой

8.4 Площадь ремонтного отделения

8.5 Площадь отделения энергетики

8.6 Площадь складских отделений цеха

8.7 Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости

8.8 Площадь склада масел

8.9 Площадь отделения сбора и переработки стружки

8.10 Площадь межоперационных складов

8.11 Площадь контрольного отделения

8.12 Площадь под магистральные проезды

9 Составление ведомостей площадей цеха

10 Выбор грузоподъемного оборудования

Список использованной литературы

Исходные данные для проектирования

- Тип станка - консольно-фрезерный

- Количество типоразмеров - 7 шт

- Модель станка представителя - 6М11

- Годовая программа выпуска - 60 шт.

- Станкоемкость одного изделия - 2900ч

- Масса изделия - 2,1 т. (средний)

1. Обоснование типа производства и его краткая характеристика

В зависимости от годовой программы выпуска (60 шт) и массы станка представителя (2,1 т) можно сделать вывод, что данное производство является среднесерийным [1, с 56].

Серийным называется такое производство, при котором изготовление изделий производится партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий.

Понятие партия относится к количеству деталей, а понятие серия - к количеству машин, запускаемых в производство одновременно.

В серийном производстве, в зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости их изготовления, частоты повторяемости серий в течении года различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством. К его характерным отличиям можно отнести следующее:

Станки: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные и агрегатные.

Станочное оборудование должно быть специализировано в такой мере, чтобы был возможен переход от одной серии машин к другой.

Станочные приспособления: универсальные и сборные, для точной установки заготовок без выверки.

Контрольно-измерительные средства: калибры и контрольно-измерительные приспособления.

Режущий инструмент: специальный и специализированный, сборный режущий инструмент со сменными режущими пластинами.

Технологический процесс: преимущественно дифференцирован.

Квалификация рабочих: средняя.

Серийное производство является наиболее распространенным видом производства в машиностроении. Одними из такого вида производства являются: производство подшипников, прокатного и шахтного оборудования, станкостроение и др.

2. Определение количества станкочасов на годовую программу выпуска

,

где =2900ч - станкоемкость одного изделия

N=60 - годовая программа выпуска

3. Определение необходимого количества станочного оборудования

,

где = 4015ч - годовой фонд времени при двухсменном режиме работы.

Принимаем шт.

Общий состав оборудования по [1, табл. 12а, с.147] приведен в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Общий состав оборудования

Станки	Завод консольно-фрезерных станков
	% от общего количества	количество, шт.	принятое количество, шт	из них % автоматов, полуавтоматов, станков с ЧПУ, специальных	количество, шт.	принятое количество, шт.
Токарно-винторезные	14,5	6,38	7	6,2	2,73	3
Токарно-карусельные	2,6	1,14	1	-	-	0
Токарно-револьверные	4,6	2,02	2	0,8	0,4	0
Токарные автоматы и полуавтоматы	3,5	1,54	2	-	-	0
Расточные	8,7	3,8	4	3,5	1,54	2
Сверлильные	13,3	5,85	6	4,3	1,9	2
Агрегатно-расточные и агрегатно-сверлильные	2,9	1,28	1	0,7	0,3	0
Строгальные и долбежные	2	0,88	1	-	-	0
Протяжные	1,6	0,7	1	-	-	0
Фрезерные	19,0	8,4	8	8,3	3,7	4
Зубообрабатывающие	6,6	2,9	3	1,6	0,7	1
Шлифовальные, хонинговальные, суперфинишные	18,5	8,14	8	5,3	2,33	2
Прочие	4,4	1,94	0	0,6	0,3	0
Итого	100		44	32		13

Примечание: В данной таблице 3.1 скорректировано количество %-тов принимаемых станков от их общего числа по сравнению с оригиналом [1, табл. 12а, с.147].

Увеличим процент токарно-винторезных и зубообрабатывающих станков с ЧПУ, т.к. в выполняемой самостоятельной работе рассматриваемый консольно-фрезерный станок, без учета корпусных деталей, преимущественно состоит из деталей тел вращения и зубчатых колес, которые наиболее трудоемкие и отвечают за точность самого станка. А следовательно применение большего количества станков с ЧПУ на выполнение этих деталей, даст большую производительность изготовления и точность изготовляемой продукции, что характерно повысит ее качество и сроки окупаемости проекта. По этому применение большего количества станков с ЧПУ можно считать рентабельным, но для более точной оценки необходимо произвести более подробный экономический анализ на сроки окупаемости и себестоимость продукции. А также необходимо взять во внимание технологический процесс сборки единицы оборудования, т.к. возможно большая производительность на выполнение выше упомянутых деталей не имеет необходимости из-за отсутствия спешки в подаче данных деталей на сборку.

Уменьшим процент фрезерных и шлифовальных станков, т.к. более точная и трудоемкая работа на выполнение зубчатых колес возможна на зубообрабатывающем станке с ЧПУ, а также стоимость выполняемой работы станочником на этом станке меньше, чем на шлифовальном (в зависимости от уровня квалификации рабочего).

Количество прочих станков принимаем равным 0, т.к. в серийном производстве загруженность оборудования в среднем не привышает 80% и следовательно в приобретении дополнительного оборудования нет необходимости, а в случае ремонта или поломки можно задействовать недозагруженное оборудование.

Необходимые данные, для определения производственной площади цеха приведены в таблицах 3.2 и 3.3 соответственно.

Таблица 3.2 - Данные по участку обработки тел вращения и мелких корпусных деталей (участок №1)

Модель станка	Кол-во	Краткая тех. характеристика	Удельная площадь, м2	Всего м2
1	2	3	4	5
16Б05	2	dmax= 250 Lmax= 500 мощность N= 1,5 кВт масса, кг = 715	12	24
16К20	2	dmax= 400 Lmax= 1000 мощность N= 11 кВт масса, кг = 2835	25	50
16К20Ф3	3	dmax= 400 Lmax= 1000 мощность N= 10 масса, кг = 4000	25	75
1512	1	dmax= 1250 Lmax=1000 мощность N= 30 масса, кг = 16500	25	25
1Д316	1	dmax прутка= 18 Lmax подачи прутка= 50 мощность N= 1,7 масса, кг = 1028	12	12
1А425	1	dmax прутка= 65 Lmax подачи прутка= 175 мощность N= 7,5 масса, кг = 4850	25	25
1М10А	1	dmax прутка= 10 Lmax подачи за цикл = 100 мощность N= 2,2 масса, кг = 840	12	12
11Т16В	1	dmax прутка= 16 Lmax подачи за цикл = 140 мощность N= 3 масса, кг = 1200	25	25
7Б56	1	Тяговая сила кН = 200 Ход салазок = 1600 Размер опорной плиты = 450х450 d в планшайбе = 160 мощность N= 30 масса, кг = 7450	60	60
5140	1	dmax= 500 Нmax венца= 100 модуль = 8 мощность N= 4 масса, кг = 4400	25	25
53А20	1	dmax= 200 Нmax венца= 180 модуль = 6 мощность N= 7.5 масса, кг = 6800	25	25
5С277	1	dmax= 500 Нmax венца= 80 модуль = 12 мощность N= 5,5 масса, кг = 15000	25	25
6Р13	1	размеры стола - 400х1600 мощность N= 11 масса, кг = 4200	25	25
5А872	1	dmax= 800 Нmax венца= 125 модуль = 12 мощность N= 4 масса, кг = 12500	25	25
5853	1	dmax= 800 Нmax венца= 280 модуль = 12 мощность N= 075х2 масса, кг = 7500	25	25
3М153	1	dmax= 140 Lmax= 500 мощность N= 7,5 масса, кг = 4000	25	25
3У12Ф2	1	dmax= 200 Lmax= 500 мощность N= 5,5 масса, кг = 4200	25	50
Итого	21			508

Таблица 3.3 - Данные по участку обработки крупных и средних корпусных деталей (участок №2)

Модель станка	Кол-во	Краткая тех. характеристика	Удельная площадь, м2	Всего м2
1	2	3	4	5
2421	1	рабочая зона - 250х450 мощность N= 1 масса, кг = 1985	12	12
2М615	1	рабочая зона - 900х1000 мощность N= 4,5 масса, кг = 8500	25	25
ИР320МФ4	1	рабочая зона - 320х320 емкость магазина - 36 мощность N= 7,5 масса, кг = 8000	25	25
ИР800МФ4	1	рабочая зона - 800х800 емкость магазина - 30 мощность N= 14 масса, кг = 12500	70	70
2Н125	2	dmax сверления= 25 рабочая зона - 400х450 мощность N= 2,2 масса, кг = 880	12	24
2М57	2	dmax сверления= 75 мощность N= 7,5 масса, кг = 10500	25	50
21104Н7Ф4	2	dmax сверления= 25 рабочая зона - 400х630 мощность N= 5,5 масса, кг = 8500	25	50
Агрегатный	1	Набор отдельных комплектующих станка под конкретные размеры детали	25	25
7110	1	размеры стола - 900х1000 мощность N= 75 масса, кг = 27500	70	70
6Р11	1	размеры стола - 250х1000 мощность N= 5,5 масса, кг = 2360	12	12
6Р82Ш	1	размеры стола - 320х1250 мощность N= 7,5 масса, кг = 3300	25	25
6Р13	1	размеры стола - 400х1600 мощность N= 11 масса, кг = 4200	25	25
6550Ф3	2	размеры стола - 500х1000 мощность N= 8 масса, кг = 10490	50	100
6305Ф4	2	размеры стола - 500х1250 мощность N= 7,8 масса, кг = 14000	50	100
3Е710	1	размеры стола - 400х125 размеры круга - 200х32х76 мощность N= 4 масса, кг = 2300	25	25
3Д725	1	размеры стола - 2000х630 размеры круга - 500х305х100 мощность N= 30 масса, кг = 15500	40	40
3К228	1	dmax заготовки= 560 dmax отверстия= 200 мощность N= 5,5 масса, кг = 6900	25	25
3Е721Ф3-1	1	размеры стола - 630х320 размеры круга - 400х63х127 мощность N= 7,5 масса, кг = 6360	25	25
Итого	23			728

Исходя из данных таблиц 3.2 и 3.3, общая производственная площадь составит:

.

4. Определение основного технологического маршрута обработки деталей на специализированных участках

На участке обработки тел вращения, использование оборудования наиболее полно отразит маршрут обработки зубчатого колеса.

005 Токарно-винторезная (карусельная, предварительная)

010 Термическая

015 Токарно-винторезная (карусельная, окончательная)

020 Вертикально-сверлильная (радиально-сверлильная)

025 Горизонтально-протяжная

030 Вертикально-фрезерная

035 Комплекс шлифовальных операций

040 Зубообработка

045 Слесарная

050 Термическая

055 Окончательное шлифование диаметров и торцов

060 Зубошлифовальная

065 Контрольная

На участке обработки корпусных деталей, расположение оборудования будет соответствовать типовому технологическому процессу обработки корпуса.

005 Фрезерная

010 Горизонтально-расточная

015 Продольно-строгальная

020 Термическая

025 Горизонтально-расточная с ЧПУ

030 Фрезерная

035 Продольно-строгальная

040 Радиально-сверлильная

045 Плоскошлифовальная

050 Внутришлифовальная

055 Слесарная

5. Расчет нормочасов сборки изделий на годовую программу выпуска

Для среднесерийного производства нормировочное время на общую сборку машины определяется по формуле:

6. Определение общей численности рабочего состава цеха

6.1 Определение количества основных производственных рабочих

Количество станочников определяется по формуле:

,

где =4015ч - действительный годовой фонд работы станка;

=44 шт - принятое количество станков;

=0,8 - средний коэффициент загрузки оборудования для среднесерийного типа производства;

=1860 ч - действительный годовой фонд работы одного рабочего;

=1,4 - коэффициент много станочного обслуживания , для среднесерийного типа производства.

,

принимаем Р=55 чел.

Определение количества сборщиков

Пропускная способность стенда определяется по формуле:

где =4015ч - действительный годовой фонд времени, для оборудованных стендов;

=2 - число рабочих смен в сутки

- нормировочное время на общую сборку машины, ч

Количество стендов, необходимых для стационарной общей сборки годового количества машин определяется по формуле:

,

где =60 шт. - количество машин по годовой программе выпуска.

,

принимаем Ссб=7 шт.

Количество рабочих-сборщиков для стационарной сборки машин определяется по формуле:

,

где М=60 шт - количество машин, собираемых в год;

,

принимаем Rcб=29 чел.

Определение количества разметчиков и слесарей-межоперационников

Трудоемкость разметочных работ определяется по формуле:

Численность разметчиков для среднесерийного типа производства определяется по формуле:

ч.

принимаем Тразм=4 чел.

Трудоемкость межоперационных слесарных работ определяется по формуле:

Численность слесарей-межоперационников для среднесерийного типа производства определяется по формуле:

ч.

принимаем Тслес.=4 чел.

6.2 Определение численности вспомогательных рабочих

Численность вспомогательных рабочих для среднесерийного типа производства определяется по формуле:

,

принимаем Т=5 чел

6.3 Определение численности работников ИТР

Численность работников ИТР для среднесерийного типа производства определяется по формуле:

,

принимаем ИТР=9 чел.

6.4 Определение численности счетно-конторского персонала

Численность счетно-конторского персонала определяется по формуле:

,

принимаем Рскп=4 чел

6.5 Определение численности младшего обслуживающего персонала

Численность младшего обслуживающего персонала определяется по формуле:

,

принимаем Рмоп=3 чел

Ведомость работающих в цехе по категориям приведена в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Ведомость работающих в цехе по категориям

Категории работающих	Количество
Производственные рабочие: Основные: - станочники - сборщики Разметчики Cлесари-межоперационники	55 29 4 4
Всего производственных рабочих	92
Вспомогательные рабочие	5
Всего рабочих	97
ИТР СКП МОП	9 4 3
Всего работающих	113

7. Определение общей площади сборочного участка

Площадь сборочного участка определяется по формуле:

,

где f = 20м² - удельная площадь, соответствующая одному сборщику.

На этой площади размещается 13 сборочных стендов (см. п. 6.1.2.).

8. Определение площадей основных и вспомогательных площадей цеха

8.1 Площадь заточного отделения

где f = 10м² - удельная площадь на один основной станок заточного отделения; N = 39 шт. - количество станков, обслуживаемых заточным отделением.

Определяем количество заточных станков:

Принимаем N_з.о. = 3 шт.

8.2 Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки

где f = 24м² - удельная площадь на один основной станок ремонтного отделения при средней величине выпускаемой продукции.

N = 44 шт. - количество основных станков.

Определяем количество станков ремонтного отделения:

Принимаем N_р.и.о = 2 шт.

8.3 Площадь инструментально - раздаточной кладовой

Принимаем, что на данной площади будет располагаться инструментально - раздаточная кладовая и кладовая приспособлений.

Площадь данного отделения определяется по формуле:

,

где f = 1,5 м² - норма площади на единицу основного производственного оборудования в условиях серийного производства.

8.4 Площадь ремонтного отделения

где f = 27м² - удельная площадь на один основной станок ремонтного отделения; N = 44 шт. - количество основных станков.

Определяем количество станков ремонтного отделения:

Принимаем N_з.о. = 2 шт.

8.5 Площадь отделения энергетики

Определяется укрупнено:

Принимаем

8.6 Площадь складских отделений цеха

Склад состоит из склада пруткового материала и склада заготовок.

Площадь склада пруткового материала определяют по формуле:

где А = 5 суток - запас хранения;

= 37,8 т - масса заготовок, которые обрабатываются на протяжении года.

D = 233 дня - количество рабочих дней в году;

q = 2,5 т/м² - допустимая грузонопряженность площади склада;

К = 0,25 - коэффициент использования площади склада, учитывающий проходы и проезды.

Площадь склада заготовок :

где А = 12 суток - запас хранения;

= 88,2 т - масса заготовок, которые обрабатываются на протяжении года.D = 233 дня - количество рабочих дней в году;

q = 3 т/м² - допустимая грузонопряженность площади склада;

К = 0,35 - коэффициент использования площади склада, учитывающий проходы и проезды.

Общая площадь складского отделения составит:

Как видно из расчета, данная площадь слишком мала, чтобы обеспечивать потребности цеха, поэтому применяем укрупненный расчет.

Принимаем Sск=13м²

Склад готовых деталей так же определяем укрупнено:

Принимаем Sс.г.д=13м²

8.7 Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости

Площадь данного отделения определяется укрупнено, в зависимости от количества основного оборудования.

- при количестве основного оборудования до 60 шт.

8.8 Площадь склада масел

8.9 Площадь отделения сбора и переработки стружки

Площадь данного отделения определяется укрупнено, в зависимости от количества основного оборудования.

- при количестве основного оборудования до 60 шт.

8.10 Площадь межоперационных складов

Определяется укрупнено и составляет 10% от общей производственной площади:

Принимаем Sм.ск=13м²

8.11 Площадь контрольного отделения

Площадь данного отделения определяется по формуле:

где = 4 чел - количество контролеров (из расчета, что 1 контролер обслуживает 11 станков);

f = 6 м² - норма площади на одного контролера;

К = 1,7 - коэффициент, учитывающий расположение оборудования, инвентаря.

8.12 Площадь под магистральные проезды

Она принимается в размере 15% от площади всех участков и отделений цеха.

Принимаем

9. Составление ведомостей площадей цеха

Рассчитанные площади участков, отделений и служб сведены в таблицу 9.1.

Таблица 9.1 - Ведомости площадей цеха

№	Наименование участков, отделений и служб цеха	Площадь м2
1	Участок механической обработки тел вращения	508
2	Участок механической обработки корпусных деталей	728
3	Площадь сборочного участка	580
4	Площадь заточного отделения	30
5	Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки	48
6	Площадь инструментально - раздаточной кладовой	66
7	Площадь ремонтного отделения	54
8	Площадь отделения энергетики	11
9	Площадь складских отделений цеха	13
10	Склад готовых деталей	13
11	Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости	40
12	Площадь склада масел	15
13	Площадь межоперационных складов	13
14	Площадь отделения сбора и переработки стружки	75
15	Площадь контрольного отделения	41
	Общая площадь всех отделений цеха	2235
16	Площадь под магистральные проезды	336
Всего	2571

10. Выбор грузоподъемного оборудования

В качестве грузоподъемного оборудования, используемого в цехе, принимаем:

- мостовые электрические краны;

- передаточные тележки;

- передаточные платформы;

- местные подъемники.

Мостовые электрические краны.

Их количество определяется по укрупненному расчету.

По данному расчету, один мостовой кран обслуживает 50м пролета цеха. Исходя из этого, на каждом пролете принимаем по 2 мостовых крана, грузоподъемностью 5 и 10т.

Передаточные тележки.

Они необходимы для транспортировки малогабаритных грузов средней тяжести между операциями вдоль магистрального проезда. Принимаем по 2 тележки грузоподъемностью 2т на каждом пролете цеха, что обеспечит быструю и эффективную передачу полуфабрикатов .

Передаточные платформы

Предназначены для передачи грузов с одного пролета на другой. Принимаем 2 платформы, грузоподъемностью 20т, по обеим сторонам цеха (в начале и в конце).

Местные подъемники

Данными подъемными устройствами оснащен участок сборки. Определяем их количество, из расчета, что один подъемник обслуживает 2 сборочных стенда - 13/2=6,5 шт. Принимаем 7 шт, грузоподъемностью 500 кг.

Список использованной литературы

1. Егоров М.Е. Основы проектирования машиностроительных заводов. - М.: Высш. шк., 1969. - 475 с.

2. Ямпольский Е.С. Проектирование машиностроительных заводов и цехов. - М.: Машиностроение, 1975. - 326 с.

3. Методичні вказівки до самостійної роботи з дисципліни «Механоскладальні дільниці і цехи в машинобудуванні» (для студентів спеціальності 7.090202) / Склад. А.А.Попівненко, С.А.Гончаров. - Стереотип. вид. - Краматорськ: ДДМА, 2004.-12 с.

4. Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Механоскладальні дільниці і цехи в машинобудуванні» (для студентів спеціальності 7.090202) / Склад. А.А.Попівненко, С.А.Гончаров. - Стереотип. вид. - Краматорськ: ДДМА, 2004. - 28 стор.

5. Когут М. С. Механоскладальні цехи та дільниці у машинобудуванні : Підручник . - Львів: Видавництво Державного університету «Львівська політехніка», 2000. - 352 с.