Проект металлообрабатывающего цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра: технологии и организации машиностроительного производства

Проект металлообрабатывающего цеха

По дисциплине: "Основы проектирования участков и цехов"

Алчевск 2009

Содержание

Введение

1. Определение метода производства

2. Расчёт потребного количества оборудования

3. Определение типа производства

4. Проектирование станочного отделения

4.1 Выбор специализации участка

4.2 Выбор метода расположения оборудования

4.3 Выбор способа ориентации станков относительно продольного проезда

4.4 Выбор расстояний между станками

4.5 Ширина продольного проезда

4.6 Площадь станочного отделения механического цеха

4.7 Установка оборудования при монтаже

5. Выбор и обоснование транспорта

6. Проектирование системы уборки стружки

7. Проектирование вспомогательных отделений

7.1 Проектирование складской системы

7.2 Проектирование ремонтной базы

7.3 Проектирование заточного отделения

7.4 Проектирование контрольного отделения

7.5 Проектирование отделения СОЖ

7.6 Проектирование инструментально - раздаточной кладовой

8. Выбор и обоснование основных характеристик производственного здания

8.1 Тип здания

8.2 Габариты

8.3 Сетка колонн

8.4 Высота пролёта

9. Определение потребного количества оборудования в условиях мелкосерийного производства

Введение

Исходные данные для проектирования линии механической обработки детали 03 -"Вилка" (рисунок 1.1). Маршрут механической обработки детали представлен в таблице 1.

линия механический деталь станок

Таблица 1 - Маршрутный технологический процесс обработки детали 03 "Вилка"

Номер операции	Наименование операции	Оборудование	tшт, мин.	tма, мин	tрас, мин.
005	Фрезерная	6Т82Г	3,8	2,5	1,2
010	Фрезерная	6Т82Г	3,0	1,7	0,7
015	Сверлильная	2Г175	2,9	1,7	1,1
020	Токарная	1Н713	3,7	2,2	1,3
025	Шлицефрезерная	53А20	13,4	12,0
030	Моечная	Машина моечная
035	Контрольная	Стол контрольный

Материал детали - сталь 40Х.

Масса заготовки - 8,5 кг.

Масса детали - 6,0 кг.

Программа выпуска: 100000 деталей в год.

Время перехода рабочего от станка к станку при многостаночном обслуживании t_пер=0,15мин.

Рисунок 1.1 - Эскиз детали 03 - "Вилка"

1. Определение метода производства

Определим минимальную экономически целесообразную программу выпуска изделий для организации поточного производства по формуле:

где F_эф - эффективный фонд времени работы оборудования, принимаем F_эф=4015 часов;

з_зср - средний коэффициент загрузки оборудования, принимаем з_зср=0.65

t_шт.ср - штучное среднее время изготовления детали по основным механическим операциям, определяется по формуле:

где t_штi - время выполнения механической операции

n - количество механических операций.

Подставив в формулы известные величины, получим:

Сравним N_min с заданной программой:



Так как N_з> N_min принимаем поточную форму производства.

Характерные признаки организации поточного производства: расчленение процесса изготовления продукции на ряд составных частей, на более или менее простые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами (станками) или за группой одинаковых рабочих мест; повторение одних и тех же процессов на каждом рабочем месте; оснащение рабочих мест поточной линии специальным оборудованием, инструментом, приспособлениями, обеспечивающими высокопроизводительное выполнение закрепленных операций; транспортная направленность, регламентирующая все производство во времени и в пространстве; высокая степень механизации и автоматизации процессов производства; непрерывно повторяющееся единообразие всех производственных факторов качества и форм материалов, инструментов и приспособлений; равномерность выпуска продукции на основе единого расчетного такта поточной линии; одновременное выполнение всех составных частей процесса.

Синхронизация, выравнивание длительности всех операций необходима для того, чтобы каждое предыдущее рабочее место потока непрерывно давало работу каждому последующему рабочему месту без пролеживания предметов труда и простоев оборудования.

2. Расчет потребного количества оборудования

В поточном производстве потребное количество станков рассчитывается для каждой операции по формуле:

где t_штi - штучное время выполнения операции, мин.,

t_в - такт выпуска, мин., определяется по формуле:

где F_эф - эффективный фонд времени работы оборудования, принимаем F_эф=4015 часов;

N_з - заданная программа выпуска детали "Вилка", N_з=100000 штук.

Подставив в формулы известные и ранее найденные величины, получим:

Приведём расчётное число станков C_р для каждой операции к принятому, округлив расчётное значение до ближайшего большего C_пр и найдём коэффициент загрузки по операциям:

Рассчитаем средний коэффициент загрузки оборудования на участке:

Результаты расчётов сведём в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Оборудование участка

№ операции	Наименование операции	tшт., мин	Cр	Cпр	зз	Модель станка
005	Фрезерная	3.8	1.577	2	0.7885	6Т82Г
010	Фрезерная	3.0	1.245	2	0.6227	6Т82Г
015	Сверлильная	2.9	1.204	2	0.6019	2Г175
020	Токарная	3.7	1.536	2	0.7679	1Н713
025	Шлицефрезерная	13.4	5.563	6	0.9271	53А20

Зная количество станков каждой модели, найдём средний коэффициент загрузки оборудования на участке:

Построим график загрузки оборудования и обозначим на графике средний коэффициент загрузки оборудования з_зср (рисунок 2.1). Он позволяет наглядно продемонстрировать загрузку каждой единицы оборудования на участке и в цеху в целом:



Рисунок 2.1 - График загрузки оборудования на участке

3. Определение типа производства

Рассчитаем коэффициент серийности (коэффициент закрепления операций) по формуле:

где n_до - число деталь - операций закреплённых за цехом в течении 1 месяца, принимаем n_до=5 деталь - операций;

C_пр - принятое число станков на участке, C_пр=14 станков; подставив в формулу найденные величины, получим:

K_сер показывает количество операций, закреплённых в среднем, за одним рабочим местом, уровень специализации рабочих мест.

Так как K_сер <1 то принимаем массовый тип производства. Массовое производство отличается наибольшей специализацией и характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей в больших количествах. Цехи массового производства оснащаются наиболее совершенным оборудованием, позволяющим почти полностью автоматизировать изготовление деталей. Большое распространение получили здесь автоматические поточные линии.

Технологические процессы механической обработки разрабатываются более тщательно, по переходам. За каждым станком закрепляется относительно небольшое количество операций, что обеспечивает наиболее полную загрузку рабочих мест. Оборудование располагается цепочкой по ходу технологического процесса отдельных деталей. Рабочие специализируются на выполнении небольшого количества операций. Детали с операции на операцию передаются поштучно. В условиях массового производства возрастает значение организации межоперационной транспортировки, технического обслуживания рабочих мест. Постоянный контроль за состоянием режущего инструмента, приспособлений, оборудования - одно из условий обеспечения непрерывности процесса производства, без которого неизбежно нарушается ритмичность работы на участках и в цехах. Необходимость поддержания заданного ритма во всех звеньях производства становится отличительной особенностью организации процессов при массовом производстве.

Массовое производство обеспечивает наиболее полное использование оборудования, высокий общий уровень производительности труда, самую низкую себестоимость изготовления продукции.

4. Проектирование станочного отделения (линии)

4.1 Выбор специализации участка

Применительно к механообработке и сборке в массовом и крупносерийном производстве в основном создают механосборочные предметно-специализированные цехи. При предметной специализации участков участки специализируют по признаку изготовляемых изделий (деталей); при этом в одном цехе сосредотачивается всё оборудование, необходимое для полного изготовления сборочной единицы (детали).

Для цехов и участков массового и крупносерийного производства естественной является предметная целевая специализация участков (участок изготовления деталей и сборки коленчатого вала с маховиком, участок изготовления деталей и сборки масляного насоса и другие). Такая структура обеспечивает прямоточность производственного процесса, когда в конце поточных линий получают готовую деталь или сборочную единицу.

Ориентация участков на законченный конечный результат, существенное уменьшение внешних связей значительно упрощают решение проблем разделения и согласования труда и способствуют приобретению ими свойств самоорганизации и саморегулирования.

Подетальная и предметная формы организации участков, линий и цехов обеспечивают организационные и социальные преимущества по сравнению с технологической формой, так как при этих формах в большей степени обеспечиваются непрерывность, прямоточность и ритмичность производственного процесса, а коллективы бригад и участков в большей степени могут влиять на конечные результаты труда. При этих формах организации создаются более благоприятные условия для внедрения хозяйственного расчета в бригадах линий и участков.

В условиях массового и крупносерийного производства основной организационной формой являются предметно-специализированные поточные линии.

4.2 Выбор метода расположения оборудования

Основным принципом при разработке плана расположения оборудования на участке является обеспечение прямоточности движения деталей в процессе их обработки в соответствии с технологическим процессом, а также определение расстояний между оборудованием и колоннами и стенами.

Метод расположения оборудования зависит от метода производства и от вида специализации участка.

В поточном производстве оборудование располагается по ходу технологического процесса детали, которая обрабатывается на поточной линии (рисунок 4.1):

Рисунок 4.1 - Схема расположения оборудования по ходу техпроцесса

4.3 Выбор способа ориентации станков относительно продольного проезда

Продольное расположение, когда станок фронтальной стороной обращён к проезду - наиболее удобный вариант. При таком расположении облегчается подача к станку заготовок, инструмента, удаление отходов, подвод коммуникаций. Примем продольное расположение для станков так как их количество невелико и сформированный таким способом участок возможно будет вписать в типовой цех.

4.4 Выбор расстояний между станками

Для осуществления обслуживания и ремонта оборудования необходимо предусмотреть достаточные расстояния между станками, колоннами и стенами. По [1. табл. 4.9 с. 116] принимаем:

-от проезда до фронтальной стороны станка (а) - 1000 мм;

-между станками при расположении их боковыми сторонами друг к другу (б) - 900 мм;

-от стен, колон до тыльной стороны станка (в) - 800 мм (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Расстояния между станками и строительными конструкциями

4.5 Ширина продольного проезда

Примем по рекомендациям [1, c. 116]. Ширину продольного проезда принимаем 3 метра для проезда внутрицехового транспорта - электротележки. Ширину магистральных проездов, по которым осуществляются межцеховые перевозки, принимаем равной 5 метров.

4.6 Площадь станочного отделения механического цеха

Определим площадь станочного отделения укрупнено по формуле:

Где Сп.пр - число станков данного типоразмера на участке:

-малые станки - 4;

-средние станки - 10;

fуд - удельная производственная площадь:

-для малых станков - 12м²;

-для средних - 25 м²;

Точная площадь станочного отделения, определённая по плану расположения оборудования в цеху составляет F=548 м².

4.7 Установка оборудования при монтаже

Для лёгких станков общего назначения с массой до 3 тонн (6Т82Г, m=2530кг) принимаем установку на полу.

На общие фундаменты устанавливаем остальные станки, так как их масса находится в пределах 3-10 тонн (2Г175, m=4250кг; 1Н713, m= 4700кг; 53А20, m=6800кг).

5. Выбор и обоснование транспортных средств

Обрабатываемая деталь "Вилка" имеет массу 6 кг и относится к средним по массе деталям. По форме деталь "Вилка" является представителем класса вилок. Для удобства загрузочно-разгрузочных операций деталь будет транспортироваться на поддонах. Деталь "Вилка" выполнена из твёрдого металлического материала.

Для данного участка в качестве межоперационных транспортных средств принимаем конвейеры роликовые однорядные (рольганги), обладающие следующими свойствами и возможностями:

-по назначению - межоперационный вид транспорта;

-по способу перемещения грузов - как в таре, так и без тары;

-по принципу движения - периодическое;

-по направлению движения - прямоточное;

-по уровню расположения - эстакадный (на уровне руки рабочего);

-по принципу работы - грузонесущая транспортная система;

-по схеме движения - линейная;

-по конструктивному исполнению - безрельсовая.

Так как заготовка имеет массу 8,5 кг, на первых операциях для перемещения заготовок принимаем подвесной однобалочный кран грузоподъёмностью до 5 т. И пролётом 3-12 м.

Схема транспортных грузопотоков приведена на рисунке 4.3.

В качестве внутрицехового транспорта принимаем электрические тележки с подъёмником, так как они просты в управлении, бесшумны, обладают высокой манёвренностью, не требуют широких проездов и больших радиусов закруглений, обладают грузоподъёмным краном, который позволяет снизить трудоёмкость погрузочно-разгрузочных работ.

Рисунок 5.1 - Схема транспортных грузопотоков на участке

6. Проектирование системы уборки стружки

Найдём количество стружки, производимое на поточной линии:

Где q_с - выход стружки в кг/час;

Q_з - масса заготовки 8,5 кг;

Q_д - масса детали 6 кг;

N - годовой выпуск 100000 шт в год;

F_э - эффективный годовой фонд времени оборудования 4015 час.

Подставив в формулу известные величины, получим:

Так как на участке большинство станков - фрезерные, то будет образовываться преимущественно стружка группы 1 - элементообразная (мелкая крошка, кусочки, высечка). Так как скорость образования стружки на участке невелика, это позволит отказаться от механизированной системы уборки стружки. В проектируемом участке стружка будет собираться в ящики для стружки и периодически вывозиться электрокарами.

7. Проектирование вспомогательных отделений

7.1 Проектирование складского хозяйства

Складское хозяйство состоит из комплекса складов разного функционального назначения. Непосредственно в цехе целесообразнее всего размещать площадки для хранения минимального запаса (2 - 3 дня) заготовок. Эти площадки устанавливают в каждом пролёте в начале станочного отделения.

Размеры площадок для одного пролёта определяем по формуле (2 стр. 30):

где, t - время хранения деталей на складе, t=3 дня (2. табл. 2.8 с. 31);

g - допускаемая загруженность пола,g=2;

k - коэффициент использования площади, k=0,4;

Д - число рабочих дней в году, 253 дня;

Qз - масса заготовок, обрабатываемых на участке в течение года, определяется по формуле:

где N - программа выпуска деталей, N=100000шт;

G_з - масса заготовки, 8.5 кг;

Подставив в уравнение известные величины, получим:



Размещается склад готовой продукции в конце цеха смежного с контрольным отделением. Ограждается металлическими сетками.

Площадь склада готовой продукции:

;

где t - время хранения деталей на складе, t=3 дня (2. табл. 2.8 с. 31);

g - допускаемая загруженность пола,g=2;

k - коэффициент использования площади, k=0,4;

Qд - масса готовых деталей, обрабатываемых в цехе в течении года: определяется по формуле:

где Gд - масса готовой детали, 6 кг; подставив ранее найденные значения в формулу, получим:

Склад готовой продукции принимаем по укрупнённым данным:



7.2 Проектирование инструментально - раздаточной кладовой (ИРК)

Инструментально - раздаточная кладовая (ИРК) служит для хранения всех видов инструмента и оснастки, а также выдачи их на рабочем месте.

Для небольших цехов и средних (до 200 станков) устанавливается комплексная ИРК для всех видов инструментов. Расчет площади комплексной ИРК производится по нормам, приведенным в (2 табл. 2.5, стр. 25).

;

Размещается ИРК в стороне от основных грузопотоков, но не далее 70 м от наиболее удалённого рабочего места, ограждается металлической сеткой.

7.3 Проектирование заточного отделения

Заточное отделение предназначено для централизованной заточки режущих инструментов. Количество заточных станков определяется по нормам [2, стр. 25, табл. 2.6]. Принимаем 4 заточных станка. Площадь заточного отделения определяется по формуле:

Где C_зо - число станков в заточном отделении, 4 станка;

f_уд - удельная площадь на один заточной станок, принимаем 12 м², подставив значения в формулу, получим:

Заточное отделение располагается рядом с ИРК и ограждается стеклянными перегородками.

7.4 Проектирование контрольного отделения

Контрольное отделение предназначено для организации приёмного контроля годных деталей. По степени охвата приёмочный контроль подразделяется на сплошной и выборочный.

Выборочный контроль требует значительного объема выпуска для формирования корректных выводов или проб. Выборочный контроль, как правило, принимают при операционном контроле.

Потребное количество контролёров в серийном и массовом производстве определяется по формуле:

где Но - норма обслуживания, приходящаяся на одного контролёра, по [2 табл. 2.7 стр. 27] принимаем Но=20;

K_сл - коэффициент сложности, K_сл=1,1 (2 стр. 26);

R_ст - число станочников, обслуживаемых контрольным отделением, определяется по формуле:

Где С_п.общ - общие число станков в цехе, С_п.общ=70 шт;

F_з - эффективный фонд времени оборудования, F_з =4015,час;

К_з.ср - средний коэффициент загрузки оборудования, К_з.ср=0,85;

F_эр - эффективный годовой фонд времени рабочего, F_эр=1840 часов;

К_м - средний коэффициент многостаночного обслуживания, К_м=1,2;

Подставив в формулы найденные значения величин и коэффициентов, получим:

Площадь контрольного отделения определяется по формуле:

Где f_уд=5. - удельная площадь, приходящаяся на одного контролёра.

Окончательно получим:

Размещается контрольное отделение в конце цеха, ограждается стеклянными перегородками. Контрольные пункты располагаются в конце участка. Размеры площадок для контрольных пунктов -2x2 метра.

7.5 Проектирование ремонтного отделения

Ремонтное отделение служит для проведения межремонтного обслуживания оборудования, а также для несложного текущего ремонта приспособлений и инструмента.

Площадь ремонтной мастерской можно определить по формуле:

;

где, С_n.м. - число станков для мастерской, С_n.м. = 3,(шт.);

f_уд. - удельная площадь, приходящаяся на один станок. f_уд. = 30 (),

Располагается мастерская для ремонта станка и инструмента смежно с инструментальной мастерской (ИРК). Ограждается мастерская металлической сеткой.

7.6 Проектирование отделения для приготовления и раздачи смазочно-охлаждающих жидкостей

Укрупнено площадь отделения СОЖ, может быть определена в зависимости от количества производственного оборудования по рекомендациям [2 стр. 28]: принимаем площадь отделения СОЖ равной 48м².

Площадь склада масел для смазки оборудования можно принять 10…20м². Отделение СОЖ является пожароопасным, потому его выгораживают несгораемыми перегородками (кирпич, бетон) и размещают у наружной стены здания с отдельным выходом наружу.

8. Выбор и обоснование характеристик производственного здания

8.1 Тип здания

Одноэтажные здания имеют ряд преимуществ перед многоэтажными зданиями. Многоэтажные здания применяются только в легком машиностроении при ограниченной площади строительного участка, поэтому принимаем одноэтажное здание. Одноэтажные здания могут иметь полный или не полный каркас. У зданий с полным каркасом вертикальными несущими элементами являются колонны; внешние стены выполняют ограждающую функцию. У зданий с неполным каркасом колонны размещаются внутри здания, а по его периметру функции несущих элементов выполняют стены. В массовом строительстве принимают главным образом схему с полным каркасом, которая позволяет использовать унифицированные строительные конструкции и соответствует всем требованиям ЕМС, поэтому применяем схему с полным каркасом.

Кровли зданий могут быть скатными и плоскими; могут быть светоаэрационные фонари (фонарные кровли) и могут не иметь таковых (безфонарные). Принимаем скатную кровлю со светоаэрационным фонарем, так как такая кровля позволит улучшить освещение и аэрацию цеха.

8.2 Габариты

Реализуя принцип блокирования, в одном производственном здании обычно размещают несколько цехов с однородными технологическими процессами. Габариты здания рекомендуется формировать из унифицированных типовых секций (УТС). Одна УТС имеет размеры 72?72 м. и площадь 5184 м². Если требуется здание с большей площадью, то к УТС добавляют еще одну секцию 72?72 м. в направлении ширины здания. Для проектируемого цеха принимаем производственное здание, состоящее из одной УТС 72?72.

8.3 Сетка колон

Сетка колон характеризует соотношение шага колонн и ширины пролёта (АВ). Расстояния А и В измеряются между осями колонн.

Для производственных зданий механических и сборочных цехов рекомендуется применять унифицированные сетки колонн с размерами: 1218 м.

Принимаем сетку колонн равной 1218 м. так как она является основной сеткой и её применение предпочтительно. По периметру здания (под стенами) унифицированный шаг А, равный 12 м следует уменьшить до 6 м.

8.4 Высота пролёта

Высота пролёта определяется как расстояние от уровня пола здания до нижней затяжки несущей фермы. Предварительно высоту пролёта рассчитывают исходя из типа подъёмно-транспортного оборудования, габаритов обрабатываемых деталей, высоты технологического оборудования. Окончательно принимается унифицированное значение высоты пролёта секции, ближайшее к расчетному значению.

Н=А1+А2+А3+А4+А5+А6,

где А1=3530 мм ( высота станка 2Г175 - самого высокого на участке);

А2 = 400мм (страховой зазор);

А3 = 1000мм (габарит груза);

А4 = 1000мм (высота стропов);

А5 = 500 мм (резерв при верхнем положении крюка);

А6 = 1500 мм (по ГОСТ 7890-67).

Н=3530+400+1000+1000+500+1500=7930 мм

В соответствии с действующими нормами технологического проектирования (Госстрой СССР, СН 223 - 62) по [2. стр. 8 табл. 2.1] принимаем высоту пролётов в пределах 8,4 м (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 - Высота пролёта здания цеха

9. Определение потребного количества оборудования в условиях мелкосерийного производства

Исходные данные приведены в таблице 9.1

Таблица 9.1 - Исходные

Номер операции	Наименование операции	Оборудование	tшт, мин.
005	Фрезерная	6Т82Г	3,8
010	Фрезерная	6Т82Г	3,0
015	Сверлильная	2Г175	2,9
020	Токарная	1Н713	3,7
025	Шлицефрезерная	53А20	13,4
Итого	26,8

Программа выпуска шт./год.

Масса детали 6 кг.

Определяем программу запуска:

, (шт/год).

Определяем месячную программу запуска:

, (тш/мес).

Определяем среднюю трудоёмкость операции:

Определяем среднюю загрузку рабочего места данной деталью в месяц:

,(мин.).

Определяем удельную трудоёмкость месячной программы запуска детали:

%

где, F_эм =300 часов - эффективный фонд времени оборудования при числе смен в месяц j=45;

Определяем продолжительность выпуска детали за месяц:

, (смены);

Принимаем Ф=2 смены.

Определяем месячный эффективный фонд времени оборудования, соответствующий продолжительности выпуска детали, час:

Определяем расчетное количество станков каждой модели по формуле:

;

где ?t_ki - суммарное штучное время использования станка данной модели по технологическому процессу.

Округлим расчётное число станков до ближайшего большего целого C_n, и определим коэффициент загрузки для каждой операции по формуле

Полученные значения сведём таблицу 9.2.

Таблица 9.2 - Количество оборудования на участке

Модель станка
6Т82Г	0,55	1	0,55
6Т82Г	0,43	1	0,43
2Г175	0,42	1	0,42
1Н713	0,53	1	0,53
53А20	1,93	2	0,97

Так как К_зi не превышает нормативных значений K_зni, принятое количество станков оставляем без изменения. Средний коэффициент загрузки станков при обработке детали "Вилка" определяется по формуле:

В соответствии с данными таблицы 9.2 построим график загрузки оборудования (рисунок 9.1).



Рисунок 9.1 - График загрузки оборудования в условиях не поточного производства

Литература

1. Мельников Г. Н., Вороненко В. П. Проектирование механосборочных цехов; Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/Под рад. А. М. Дальского - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.: ил.

2. А. А. Егоров, С. Ю. Стародубов Основы проектирования механосборочных участков и цехов: Учеб. Пособие (для студ. спец. 7.090.202 "Технология машиностроения"). - Алчевск: ДГМИ, 2002. - 48 с.

3. Мамаев В. С., Осипов Е. Г. Основы проэктирования машиностроительных заводов. М.: "Машиностроение", 1974. - 290 с. с ил.

4. Демъянюк Ф. С., Технологические основы поточно-автоматизированного производства. - М.: Высшая школа, 1968. - 700 с.

5. Проектирование машиностроительных заводов и цехов. Справочник. В 6-ти т. Т. 4. /Под ред. Е. С. Ямпольского. - М.: Машиностроение, 1975. -326с.

Размещено на Allbest.ru