Проектирование основной системы цехов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕХОВ

1.1 Классификация механических цехов

При классификации механических цехов учитывают следующие признаки, которые существенно влияют на структуру цеха: тип (характер) производства; характер конструкции и вес изделия; размер цеха (по условному количеству металлорежущих станков).

Классификация по типу производства. В зависимости от размера производственной программы, характера продукции и технико-экономических условий протекания производственного процесса выделяется три вида производства: единичное, серийное и массовое (таблица 2.1). Каждый тип производства имеет свои характерные особенности технологического процесса и форму организации производства.

Таблица 1.1 - Размер производственной программы в зависимости от вида производства

Тип производства	Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера.
	Крупных (>2 т)	Средних (от 100 кг до 2 т)	Легких (< 100 кг)
Единичное	до 5	до 10	до 100
Серийное	5 - 1000	10 - 5000	100 - 50000
Массовое	свыше 1000	свыше 5000	свыше 50000

Единичное производство характерно для тяжелого машиностроения, судостроения, химического машиностроения, ремонтных и инструментальных цехов. Изделия изготовляются в малых количествах, повторяемость их редка или совсем отсутствует. Используются универсальные станки, оснастка и инструмент. Квалификация рабочих - высокая.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым. Это самый распространенный тип производства.

Изготовление деталей производится партиями (сериями), состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам деталей, запускаемых в производство одновременно. В зависимости от типоразмера детали, размера партии, количества изделий в серии и частоты повторяемости серий в течение года выделяют мелко- средне- и крупносерийное производство. В серийном производстве технологический процесс разделен на отдельные операции, закрепленные за определенными станками.

Применяется самое разнообразное оборудование: универсальное, специализированное, автоматизированное и агрегатные станки. Оснастка - универсально-переналаживаемая. Квалификация рабочих - средняя.

Массовое производство представляет собой наиболее совершенную организацию производственного процесса - изготовление изделий происходит путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Используется непереналаживаемое технологическое оборудование (автоматы, полуавтоматы, агрегатные станки) и специальная оснастка. Квалификация рабочих - низкая.

Классификация цехов по характеру конструкции и весу изделий предполагает деление на четыре класса.

I класс - изделия с черным весом до 100 кг (легкое машиностроение):

- металлорежущие станки для часовой промышленности и инструментального производства;

- нормальный металлорежущий и измерительный инструмент;

- подшипники качения;

- спец. приборы.

II класс - изделия с черным весом до 2 т (среднее машиностроение):

- металлорежущие и деревообрабатывающие станки;

- двигатели, дизели, компрессоры;

- сельскохозяйственные машины, электродвигатели средней мощности.

III класс - изделия с черным весом до 15 т (тяжелое машиностроения):

- тяжелые металлорежущие и деревообрабатывающие станки;

- кузнечные молоты, прессы;

- водяные и паровые турбины;

- дорожные машины.

IV класс - изделия особо тяжелого машиностроения с черным весом более 15 тонн.

Классификация по количеству металлорежущих станков в зависимости от класса цеха представлена в таблице 2.2.

Таблица 1.2 - Количество металлорежущих станков в зависимости от класса цеха

Размер цеха	Класс цеха
	I	II	III	IV
Малый цех	до 150	до 125	до 75	до 40
Средний цех	150 - 300	125 - 250	75 - 125	40 - 75
Крупный цех	свыше 300	свыше 250	свыше 125	свыше 75

1.2 Формы организации производства

Каждому типу производства свойственна своя форма организации производства и способы расположения оборудования. Существуют следующие формы организации производства:

- по типам оборудования, или цеховая;

- предметная, или групповая;

- поточно-серийная, или переменно-поточная (многономенклатурная);

- прямоточная (однономенклатурная);

- непрерывным потоком (однономенклатурная).

Цеховая форма характерна для единичного производства, но может применяться и в серийном производстве для отдельных деталей. Она характеризуется тем, что станки располагаются по признаку однородности обработки, то есть создаются участи станков одного вида: токарных, фрезерных, сверлильных и других.

Предметная, или групповая, форма характерна для серийного производства, хотя для отдельных деталей применима и в массовом производстве. Она предусматривает расположение станков в порядке технологического процесса. Обработка происходит партиями. Время выполнения операций на отдельных станках не согласовано со временем выполнения операций на других станках. Детали во время работы хранятся у станков, а затем транспортируются одной партией. Детали для следующей операции также хранятся у станков или на специальных площадках между станками. Здесь же может выполняться и контроль деталей.

Поточное производство характеризуется:

- специализацией рабочих мест;

- расположением рабочих мест в порядке операций технологического процесса;

- выравниванием длительности операций на каждом рабочем месте;

- использованием транспортных средств между рабочими местами.

Основной характеристикой поточной линии являются такт выпуска, то есть интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий.

Поточно-серийная (переменно-поточная) форма организации производства характерна для серийного производства и также предусматривает расположение оборудования в порядке технологического процесса. Производство ведется партиями, причем детали каждой партии могут отличаться друг от друга размерами или конструкцией (однако эти различия должны допускать их обработку на одном и том же оборудовании). Производственный процесс осуществляется таким образом, что время обработки на одном станке согласовано со временем обработки на следующем станке. Детали одной партии перемещаются со станка на станок в порядке выполнения технологических операций, создавая непрерывность движения. Переход на обработку деталей другой партии требует незначительной технической подготовки и переналадки станков, инструмента и приспособлений. Нормы времени на каждую операцию должны быть примерно одинаковы.

Для поточно-серийной формы средний такт выпуска определяется по формуле

,

где Фд - действительный фонд работы линии;

А, Б, В - годовые программы выпуска изделий, закрепленных за линией;

к1, к2… - коэффициенты, учитывающие трудоемкость изготовления изделий, закрепленных за линией:

; ,

где ТА, ТБ, ТВ - трудоемкость изготовления соответствующих изделий.

Прямоточная форма организации производства характерна для массового (и в некоторой степени для крупносерийного) производства и предусматривает расположение оборудование в порядке технологического процесса. За каждым станком закреплена одна операция. Передача деталей со станка на станок производится поштучно. Так как время выполнения отдельных операций не всегда одинаково или кратно такту, то синхронизация времени отдельных операций имеет место не на всех участках линии. Поэтому около станков, у которых время операции больше такта, создаются заделы необработанных деталей. Передачу изделий от одного станка к другому ведут при помощи рольгангов, наклонных желобов и других немеханических транспортных устройств.

Для прямоточной формы средний такт выпуска определяется по формуле

,

где N - число изделий, выпускаемых в единицу времени;

r - коэффициент использования линии.

Форма организации производства непрерывным потоком предполагает расположение станков в порядке технологического процесса. За каждым станком закреплена одна операция. Время выполнения отдельных операций точно установлено и равно или кратно такту выпуска. Этим достигается полная синхронизация всей поточной линии.

1.3 Исходные данные для проектирования

Основой для проектирования механических цехов является подетальная производственная программа цеха, составленная из общей производственной программы завода с приложением чертежей, спецификаций деталей, описаний конструкций и технических условий на изготовление деталей и изделий.

В исходных данных для проектирования указываются:

- номенклатура изделий, узлов и деталей, подлежащих изготовлению и сборке (цеховой список);

- годовая программа выпуска по каждому наименованию изделий и деталей, включенных в цеховой список;

- подетальный перечень с указанием количества подлежащих выпуску запасных частей;

- режим работы цеха;

- заводской технологический маршрут, определяющий характер заготовки и последовательность прохождения по цехам завода обрабатываемых деталей и собираемых в цехе узлов;

- схема генерального плана завода.

Подетальную производственную программу выпуска цеха составляют по определенной форме, которая должна содержать все необходимые данные для проектирования. В зависимости от типа производства, характера выпускаемой продукции и стадии проектирования производственная программа может быть точной, приведенной и условной.

Точная производственная программа необходима при проектировании цехов массового и крупносерийного производства, где требуется большая точность всех технологических расчетов. В этом случае номенклатура всех подлежащих изготовлению изделий и их деталей (включая запчасти) точно установлена и обеспечена рабочими чертежами, спецификациями и техническими условиями.

Проектирование по точной программе предусматривает подробную разработку технологических процессов для всех деталей: маршрутные и операционные карты с указанием режимов резания и норм времени, операционные эскизы, карты технического контроля.

Форма ведомости точной подетальной производственной программы представлена в таблице 2.3.



Таблица 1.3 - Образец ведомости точной подетальной производственной программы предприятия

№ п/п	Наименование детали	Номер детали по чертежу	Материал (наименование и марка по ГОСТ)	Количество деталей на годовую программу с учетом запчастей	Вес одной детали	Вес всех деталей на годовую программу
					черный	чистый	черный	чистый
1. 2.	…

Приведенная производственная программа используется для проектирования цехов единичного, мелкосерийного и серийного производства, когда номенклатура изделий, подлежащих изготовлению, обширна и многообразна. В этом случае все изделия, подлежащие изготовлению, условно приводятся к нескольким типовым изделиям, наиболее характерным для каждой группы изделий.

При проектировании по приведенной программе вся заданная цеху номенклатура изделий разбивается на группы, в каждую из которых входят изделия, сходные по конструкции и технологии. В каждой группе выбирается комплексное изделие-представитель (как правило, это деталь или сборочная единица, характеризующаяся наибольшим объемом выпуска и трудоемкостью изготовления), на которое разрабатывается технологический процесс и путем технического нормирования определяется трудоемкость его обработки или сборки.

Возможны два варианта формирования групп и выбора типовых представителей. Первый вариант применяют, когда изготавливаемые цехом изделия подобны, то есть создаются на одной базе и имеют отличия в определенном диапазоне характеристик. В этом случае формируют одну или несколько групп изделий и в качестве представителя выбирают одно из изделий группы.

Второй вариант применяют, когда изготавливаемые цехом изделия существенно отличаются друг от друга. В этом случае детали всех машин объединяют в технологически подобные группы (валы, втулки, корпусные детали и др.), в каждой из которых выбирают деталь-представитель, для которой и разрабатывают технологические процессы с техническим нормированием.Трудоемкость изготовления определяется лишь для изделия-представителя. Все остальные изделия, входящие в группу, приводятся по трудоемкости к изделию-представителю с помощью коэффициента приведения Изучение методики расчета коэффициента приведения выполняется студентами самостоятельно по методическому пособию [5]. , который позволяет учесть различия по массе, серийности программы и сложности механической обработки:

,

где КВ - коэффициент приведения по весу (массе);

Ксер - коэффициент серийности;

Ксл - коэффициент сложности;

КП - коэффициент, учитывающий другие особенности объекта, например различие в точности изделия представителя, наличие комплектующих поставок по кооперации отдельных узлов или агрегатов и др.

Программа составляется в виде перечня изготовленных в цехе изделий или узлов с указанием их количества и массы. При этом подетальная ведомость составляется только для типового изделия. Поскольку все остальные изделия, входящие в программу, приводятся к типовым, нет необходимости иметь полный перечень обрабатываемых деталей. Чертежи, как правило, имеются только на изделия-представители, по которым ведутся расчеты.

Условная производственная программа используется при проектировании цехов для обработки деталей и изделий, конструкции которых еще не разработаны и точная номенклатура изготавливаемых изделий неизвестна (то есть для экспериментальных цехов). В этом случае также выбирают условное изделие-представитель, для которого подсчитывают трудоемкость изготовления, но коэффициент приведения при этом не используется - выполненные расчеты полностью переносятся на все изделия данной группы.

1.4 Последовательность проектирования цеха

Основными этапами разработки проекта механического цеха являются:

- Разработка задания на проектирование цеха, исходя из производственной программы завода, чертежей, описаний конструкций, технических условий на изготовление изделий.

- Определение типа производства.

- Разработка технологического процесса механической обработки в зависимости от типа производства и формы организации.

- Определение количества станков и коэффициента их загрузки.

- Определение потребности цеха в электроэнергии, газе, паре, воде, сжатом воздухе.

- Определение необходимого рабочего состава цеха и его численности.

- Разработка плана расположения оборудования и определение производственной площади.

- Определение количества оборудования и площадей вспомогательных отделений служебных и бытовых помещений.

- Выбор типа транспортных и грузоподъемных средств и определение их количества.

- Компоновка цеха, определение основных размеров.

- Разработка схемы организации, управления и технического руководства.

Проектирование механосборочного производства выполняется по схеме, представленной на рисунке 2.1. Сначала проектируют основную технологическую систему, а затем вспомогательные системы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 - Последовательность проектирования механосборочного производства

Последовательность проектирования:

- определение структуры и функций каждого подразделения в проектируемой системе;

- разработка протекающих в системе производственных процессов;

- определение состава и количества потребного оборудования;

- планировка оборудования.

После этого уточняют принятые решения и пространственную увязку всего оборудования в такой последовательности:

- уточнение компоновки цеха;

- уточнение планировки оборудования;

- уточнение состава и количества работающих;

- определение общей площади цеха и его габаритов;

- определение технико-экономических показателей;

- выбор оптимального варианта проекта.

Число разработанных вариантов зависит от уровня унификации проектных решений, сложности проектируемого объекта и уровня автоматизации проектных операций. Каждый вариант проекта получают после однократного прохождения последовательности проектирования; при многократном прохождении последовательности проектирования делают несколько вариантов. Выбор оптимального варианта проекта достигается путем анализа результатов проектных решений по принятой системе критериальной оценки.

сборочный деталь цеховой заготовка



2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНОЙ СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕХОВ

- Основные вопросы, решаемые в процессе проектирования.

- Методы определения трудоемкости и станкоемкости механической обработки деталей.

- Определение количества основного технологического оборудования.

- Определение состава и числа работающих.

- Принципы расположения технологического оборудования и организации рабочего места.

- Разработка планировок оборудования.

- Определение производственных площадей.

2.1 Основные вопросы, решаемые в процессе проектирования

При проектировании основной системы решается ряд вопросов в определенной последовательности:

- определение количества основного технологического оборудования, необходимого для реализации технологического процесса;

- выбор состава производственных участков;

- определение состава и количества оборудования на участке;

- определение алгоритма работы оборудования на участке;

- разработка требований к условиям работы оборудования;

- составление заданий на проектирование нестандартного оборудования;

- планировка основного оборудования;

- расчет производственной площади;

- определение числа работающих;

- компоновка производственных участков.

2.2 Методы определения трудоемкости и станкоемкости механической обработки деталей

Трудоемкостью изделия Tчел.ч. называют время, затраченное на его изготовление и выраженное в человеко-часах. Расчетная трудоемкость включает в себя все нормируемое по технологическому процессу время обработки на станках и ручных операциях, причем при многостаночном обслуживании суммарное время обработки на станках, обслуживаемых одним рабочим, делят на число обслуживаемых станков.

Для расчета количества оборудования необходимы данные о станкоемкости изделия. Станкоемкость Тст.ч. определяется временем, затраченным на изготовление изделия, и выражается в станко-часах работы оборудования. Связь между трудоемкостью и станкоемкостью можно выразить через среднее значение коэффициента многостаночности Км, равное среднему числу станков, обслуживаемых одним рабочим:

Методы определения трудоемкости изготовления изделия зависят от этапа проектирования, типа производства и других факторов. Так, при укрупненном проектировании, применяемом на этапе технико-экономического обоснования проекта, трудоемкость изготовления деталей изделия может быть определена по показателям трудоемкости механической обработки комплекта деталей одного изделия или 1 т изделий .

При использовании первого показателя суммарная трудоемкость обработки годовой программы равна



где N - годовая программа выпуска.

При использовании второго показателя суммарная трудоемкость обработки годовой программы равна

,

где Ми - масса изделия.

Трудоемкость сборки изделия может быть определена либо по показателям трудоемкости сборочных работ на 1 т массы изделия, либо по данным ранее выполненных проектов в зависимости от трудоемкости изготовления данного изделия.

Показатели трудоемкости механообработки и сборки определяют на основе анализа трудоемкости изготовления аналогичных изделий на передовых заводах страны и за рубежом.

При проектировании по точной программе трудоемкость изготовления изделия (трудоемкость обработки комплекта деталей) для массового производства определяется по формуле

,

для серийного производства -

,



Где п - число деталей в изделии;

m - число операций изготовления i-ой детали;

и - штучное и штучно-калькуляционное время выполнения j-ой операции обработки i-ой детали:

,

Где - подготовительно-заключительное время на j-ой операции обработки i-ой детали;

ni - число i-х деталей в партии.

При проектировании по приведенной программе по вышеуказанным формулам определяется только трудоемкость обработки изделия-представителя Тпр. Трудоемкость обработки остальных деталей определяется с помощью коэффициента приведения:

При разработке проектов технического перевооружения или реконструкции трудоемкость (станкоемкость) изготовления изделия или трудоемкость его сборки может быть определена по заводским данным с учетом пересмотра норм и внедрения новой технологии и средств автоматизации в проектируемом производстве. В настоящее время при техническом перевооружении предприятий серийного производства предполагается более широкое использование станков с ЧПУ, в том числе обрабатывающих центров, и гибких производственных систем.

Для определения трудоемкости изготовления деталей в новых условиях можно воспользоваться данными о станкоемкости изготовления деталей по существующей технологии, скорректировав данные по станкоемкости изготовления тех деталей, которые переводятся для обработки на более производительное оборудование. Для этого суммарную трудоемкость изготовления по существующей технологии разделяют по видам работ, выполняемых на универсальных станках, автоматах, полуавтоматах, станках с ЧПУ. Для коррекции станкоемкости по видам работ Тi вводят коэффициент роста станкоемкости на проектную программу Крi c учетом ежегодного планового снижения, равный

,

Где Nпр - программа выпуска в проектном варианте;

NБ - программа в базовом варианте (действующем производстве);

? - планируемый ежегодный процент снижения станкоемкости;

nB - планируемый срок внедрения новой технологии в годах.

Тогда станкоемкость рассматриваемого вида работ по базовому варианту, но на новую программу и в плановом году внедрения будет равна

Из полученной станкоемкости выделяют объем работ, переводимый на более прогрессивные виды оборудования, и корректируют его с помощью коэффициента прогрессивности КПГ, учитывающего более высокую производительность этого оборудования:



Абсолютные значения коэффициентов прогрессивности зависят от сложности изготовленных изделий, технического уровня действующего производства, партии запуска. Чем сложнее изготовляемые детали, ниже технический уровень действующего производства и меньше размер партии запуска, тем больше КПГ, и наоборот. Так, при переводе изготовления деталей типа «тела вращения» на станки с ЧПУ и гибкие производственные модули (ГПМ) рекомендуется принимать КПГ =1,5…3, при переводе изготовления корпусных деталей - КПГ = 2…6.

Полученные значения станкоемкости по видам работ с учетом прогрессивного оборудования применяют для определения числа станков.

При дипломном проектировании расчетную станкоемкость на годовую программу участка или цеха можно ориентировочно определить по формуле

,

Где - годовая станкоемкость изготовления деталей по заводским данным;

- коэффициент изменения станкоемкости на годовой проектный объем;

- коэффициент ужесточения, представляющий собой отношение проектной станкоемкости изготовления деталей (после внедрения новой технологии) к станкоемкости изготовления аналогичных деталей по действующей технологии. При дипломном проектировании Kу можно определить путем сопоставления станкоемкости изготовления деталей-представителей по сравниваемым вариантам.



2.3 Определение количества основного технологического оборудования

В зависимости от стадии проектирования, а также от требований степени конечной точности результата при определении количества основного технологического оборудования применяют либо детальный, либо укрупненный способ.

Детальный способ расчета количества оборудования на основе подробного технологического процесса применяют в условиях крупносерийного и массового производства. При этом имеются некоторые особенности расчета для непрерывно-поточной линии, переменно-поточной и групповой линий и для непоточного производства.

Расчетное количество оборудования для непрерывно-поточной линии определяют для каждой операции по формуле

,

Где ? такт выпуска деталей или изделий;

tшт ? штучное время (станкоемкость), равное

Где tо ? основное время;

tв ? вспомогательное время, не перекрываемое основным (характеризует затраты времени на вспомогательные приемы (установка, закрепление и снятие детали; очистка от стружки; подвод и отвод инструмента; переключение скоростей и подач; измерения детали; время, необходимое для фиксации спутника или детали в автоматических линиях и перемещения их с позиции на позицию);

tтех - время на техническое обслуживание рабочего места, отнесенное к одной детали (время на смену и подналадку инструмента, устранение отказов и т.д.).

tорг - время на организацию обслуживания рабочего места (подготовка станка к работе, чистка, смазка и т.д.).

tпер - время регламентированных перерывов на отдых и естественные надобности рабочего.

В технических нормативах три последние составляющие штучного времени (tтех, tорг и tпер) обычно выражаются в процентах от оперативного времени, которое равно

Тогда штучное время можно определить как

,

где ? - процент потерь времени от оперативного времени (в зависимости от сложности наладки составляет от 6% до 18% для автоматической линии).

Полученное расчетное количество оборудования округляют в большую сторону до ближайшего целого числа, получая количество станков для данной операции .

После этого определяют коэффициент загрузки станка



Для наглядности при оценке величины коэффициентов загрузки оборудования удобно использовать диаграммы.

На работу автоматической линии оказывают большое влияние так называемые наложенные потери времени, связанные с остановкой сложного оборудования либо отсутствием заготовок. Для их учета вводят коэффициент использования оборудования Kи, представляющий собой отношение расчетного числа единиц технологического оборудования, необходимого для обеспечения программы выпуска изделий, к фактическому.

Тогда принятое количество оборудования на данную операцию равно

Рекомендуемые значения коэффициентов использования и загрузки оборудования приведены в таблице 3.1.

Таблица 2.1 ? Допускаемые значения коэффициентов загрузки и использования оборудования

Группа оборудования	Kи	KЗ
		максимальный	средний
Универсальные станки	0,90	0,95…1,0	0,80
Станки с ЧПУ и обрабатывающие центры	0,85	0,95	0,90
Автоматы и полуавтоматы	одношпиндельные	0,85	0,95…1,0	0,85
	многошпиндельные	0,80	0,90	0,90
Агрегатные станки	0,80	0,90	0,90
Жесткие автоматические линии	0,75	0,95…1,0	0,90

Коэффициент загрузки всегда меньше единицы. Кроме того, он должен соответствовать диапазону рекомендуемых значений, определенному в нормативах для каждого вида оборудования. Если же KЗ превышает максимально допустимое значение, следует принять большее количество станков.

При больших объемах выпуска и малом такте выпуска можно определять расчетное количество станков по производительности:

Где П требуемая производительность линии;

Пст. производительность оборудования на данной операции.

Для переменно-поточных и групповых поточных линий расчетное количество оборудования на каждую операцию определяется по штучно-калькуляционному времени и программе выпуска каждой закрепленной за линией детали

Где - штучно-калькуляционное время изготовления i-ой детали на станке, мин;

Ni - программа выпуска i-ой детали;

Фд.ст. - эффективный годовой фонд времени работы станка; для станков массой до 10 т при односменном режиме работы он составляет 2040 часов, при двухсменном - 4060 часов;

n - количество типов деталей, изготовляемых на линии.

Если подготовительно-заключительное время неизвестно, то расчеты можно вести по штучному времени с использованием коэффициента переналадки KП



Обычно KП=0,95; для групповых поточных линий, не требующих переналадки, KП =1.

Расчетное количество станков получают округлением до ближайшего большего целого числа.

Если многопредметная поточная линия работает с разными тактами, то, чтобы фактическое время работы оборудования не превышало эффективного фонда времени с учетом потерь на переналадку, должно выполняться следующее условие:

где Ti - такт выпуска i-ой детали.

В непоточном производстве расчетное количество оборудования определяют по каждому типоразмеру оборудования для каждого участка на основе данных о станкоемкости деталей, закрепленных для обработки за данным участком

где суммарная станкоемкость обработки годового количества деталей, обрабатываемых на участке на станках данного типоразмера, станко-час, равная



Где п - число деталей, обрабатываемых на станках данного типоразмера;

m - число операций обработки i-ой детали на станках данного типоразмера;

- штучно-калькуляционное время выполнения j-ой операции обработки i-ой детали, станко-мин;

Ni - годовая программа выпуска i-ых деталей.

Если проектирование ведется по приведенной программе, то в формулу определения станкоемкости подставляется штучно-калькуляционное время операций изготовления детали-представителя и ее приведенная программа.

Полученное расчетное количество станков округляют до ближайшего большего целого числа и определяют коэффициент загрузки.

Укрупненный способ расчета количества оборудования по технико-экономическим показателям применяется при проектировании цехов единичного и мелкосерийного производства с большой, точно не выявленной номенклатурой, а также при технико-экономическом обосновании проекта. В этом случае для расчетов используются укрупненные данные о трудоемкости изготовления изделия. Например, для технического обоснования реконструкции цеха используются заводские данные о трудоемкости обработки аналогичных изделий, скорректированные с учетом планируемых объемов производства и использования нового оборудования и технологии.

При укрупненном проектировании используют опыт передовых заводов. В качестве технико-экономических показателей при расчете механических цехов используют либо объем выпуска с одного станка основного производства при работе в одну смену и при стопроцентной загрузке, либо станкоемкость. Объем выпуска может выражаться в штуках, тоннах или тысячах рублей продукции, а станкоемкость - в станко-часах, необходимых для изготовления одного изделия (комплекта, узла), 1 т. изделий или изготовления изделий стоимостью 1 тыс. рублей.

Общее количество станков в этом случае определяется по суммарной станкоемкости изготовления годовой программы выпускаемых изделий:

Затем определяют количество станков каждого вида:

,

где Аi ? процент станков данного вида от общего количества станков в цехе.

Процентный состав оборудования для некоторых отраслей машиностроения приведен в таблице 3.2.

Полученное расчетное количество станков округляют до ближайшего большего целого числа и окончательно определяют общее количество станков в цехе

Таблица 2.2 - Процентный состав основного технологического оборудования

Типы станков	% состав оборудования механических цехов
	Приборостроение	Станкостроение	Автомобилестроение	Тяжелое машиностроение
Токарные, токарно-револьверные	28	23	25	23
Расточные	10	3	2	35
Сверлильные	15	10	21	17
Агрегатные	5	3	10	-
Строгальные, долбежные	1	4	-	5
Фрезерные	15	15	7	7
Протяжные	-	1	3	2
Зубообрабатывающие	8	6	9	1
Шлифовальные и хонинговальные	10	12	11	1
Резьбонарезные	2	3	1	1
Отрезные	1	1	-	1
Специальные автоматы и полуавтоматы	5	10	11	7

Кроме основного оборудования, в состав цеха входит дополнительное оборудование (прессы, установки для закалки ТВЧ, контрольные стенды и др.), количество которого определяется в процентах от основного технологического оборудования и составляет от 5% до 30%. Тогда общее число технологического оборудования цеха составляет

Завершающим шагом расчета оборудования является заявочная ведомость, в которой указывается модель, мощность, балансовая стоимость и масса каждого станка.

2.4 Определение состава и численности работающих

Состав и количество работающих механосборочного производства определяется следующими факторами:

- характером производственного процесса;

- степенью автоматизации;

- уровнем кооперации и специализации вспомогательных служб в пределах корпуса или завода в целом.

В штатное расписание механосборочного цеха входят:

- Производственные рабочие, занятые непосредственно изготовлением изделий, выпускаемых данным предприятием. К ним относятся: станочники, наладчики станков с ЧПУ и автоматических линий, слесари механосборочных работ;

- Вспомогательные рабочие, выполняющие техническое обслуживание производственных участков. К ним относятся: рабочие ремонтных, инструментальных отделений и службы энергетика, транспортные рабочие, наладчики неавтоматизированного оборудования, кладовщики, контролеры ОТК, рабочие складов и кладовых, уборщики стружки;

- Младший обслуживающий персонал (уборщики бытовых и служебных помещений, курьеры, уборщики стружки);

- Инженерно-технические работники (ИТР). К ним относятся: руководители цехов и подразделений (начальник цеха, его заместители, начальники служб и участков, мастера), инженеры-технологи и программисты, техники, механики, энергетики, экономисты, нормировщики.

- Служащие (счетно-конторский персонал). К ним относятся: бухгалтера, кассиры, секретари, заведующие складами и кладовыми.

В зависимости от этапа проектирования и степени детализации проектных решений, для расчета числа работающих используются либо укрупненные, либо детальные методы.

Укрупненные методы расчета применяют при технико-экономическом обосновании проекта. Полученные результаты корректируют по мере уточнения структуры цеха и планировки оборудования.

Расчет количества производственных рабочих-станочников. При укрупненных расчетах число станочников может быть определено двумя способами:

? по общему нормировочному времени (по станкоемкости годового объема работ);

? по заданному количеству станков.

По общему нормировочному времени количество производственных рабочих-станочников определяется по формуле

,

где - суммарная станкоемкость изготовления деталей на станках данного типа (то есть нормировочное штучно-калькуляционное время, необходимое для обработки на станках данного типа годового количества деталей с учетом запасных), станко-час;

Фд.р. - действительный годовой фонд времени работы рабочего;

Kм - количество станков, на которых одновременно может работать один рабочий (коэффициент многостаночности);

- штучно-калькуляционное время на обработку одной детали (мин);

N - количество одноименных деталей, обрабатываемых в год на станках данного типоразмера.

Коэффициент многостаночности зависит от вида оборудования:

? для универсальных станков Kм =1;

? для прутковых токарно-револьверных автоматов Kм=3…8;

? для агрегатных станков Kм =1…3.

? для станков с ЧПУ Kм =2…3.

Диапазон рекомендуемых значений Kм для одного вида оборудования зависит от соотношения машинного времени и времени ручного обслуживания. Меньшие значения принимаются для мелкосерийного производства.

Обычно при расчетах используют усредненные значения Kм, принятые на основе данных действующего производства: для мелкосерийного и единичного производства Kм =1,1…1,35, для среднесерийного Kм =1,3…1,5, для крупносерийного и массового Kм =1,9…2,2.

По заданному количеству станков количество производственных рабочих определяется по формуле:

,

Где Cпр. ? принятое количество станков на участке или в цехе;

Фд.ст. ? действительный годовой фонд времени работы оборудования;

Фд.р. ? действительный годовой фонд времени работы рабочего; при 24-дневном отпуске и продолжительности рабочей недели 41 час он составляет 1860 часов;

При укрупненных расчетах для единичного, мелкосерийного и среднесерийного производства принимают KЗ ·KИ =0,85, для крупносерийного и массового ? KЗ ·KИ =0,8.

Для обслуживания станков, автоматических линий и гибких производственных модулей (ГПМ) в условиях крупносерийного и массового производства в состав производственных рабочих включают наладчиков. Их количество определяют по нормам обслуживания, установленным для каждого типа оборудования в зависимости от точности и сложности обработки. Например, один наладчик за смену обслуживает: токарных станков ? 11…18, агрегатно-сверлильных - 5…12, шлифовальных - 8…13, токарных с ЧПУ ? 4…10, фрезерных и сверлильных с ЧПУ ? 8…16, многоцелевых станков ? 3…6 (из расчета на одну смену).

Число наладчиков автоматических линий определяют в зависимости от числа позиций линии. На линиях механообработки один наладчик обслуживает 3…10 позиций, в зависимости от количества инструментов в наладке и заданной степени точности.

Число операторов-наладчиков ГПС определяют в зависимости от числа ГПМ в их составе. Например, один оператор-наладчик может обслуживать: токарных ГПМ ? 3…4, сверлильно-фрезерно-расточных ? 2…3.

При детальных расчетах число производственных рабочих-станочников уточняют с учетом размещения оборудования и анализа условий многостаночного обслуживания, проводимого на основе разработанных планировок. При этом должна быть определена длительность цикла многостаночного обслуживания, то есть промежуток времени, в течение которого рабочий обслуживает все станки, входящие в зону обслуживания. Основное условие для использования многостаночного обслуживания:

,

где tм ? время работы станка без участия рабочего;

? суммарное время обслуживания других станков с учетом времени на переход от одного станка к другому.

Количество станков, обслуживаемых одним рабочим, удобно определять с помощью циклограмм работы.

После расчета количества рабочих устанавливают разряд рабочего при выполнении каждой операции на основании данных по характеру выполняемых операций, и вычисляют средний разряд производственных рабочих участка или цеха.

По окончании расчета составляют сводную ведомость производственных рабочих, в которой указывается количество рабочих каждого разряда по всем специальностям и выполняется разбивка по сменам в соответствии с нормами. При двухсменном режиме работы численность рабочих в первой смене составляет: для единичного и мелкосерийного производства ? 60% от общего количества производственных рабочих, для среднесерийного ? 55%, для крупносерийного и массового ? 50%.

Расчет количества вспомогательных рабочих. При укрупненном проектировании количество вспомогательных рабочих определяют общим числом в процентном соотношении от числа производственных рабочих. Для механических и сборочных цехов этот процент составляет 20…25%, для автоматических линий - 30…40%.

При детальном проектировании количество вспомогательных рабочих определяют по нормам обслуживания (например, один крановщик в расчете на n-ое число кранов) или в зависимости от трудоемкости выполняемого объема работ. При этом следует учитывать, что состав и численность вспомогательных рабочих зависят от уровня автоматизации производства.

По окончании расчета составляют сводную ведомость вспомогательных рабочих, в которой указывается количество рабочих каждого разряда по всем специальностям и выполняется разбивка по сменам в соответствии с нормами. При этом количество рабочих в первой смене принимается: для единичного и мелкосерийного производства ? 65% от общего количества вспомогательных рабочих, для среднесерийного ? 60%, для крупносерийного и массового ? 55%.

Расчет количества служащих и МОП. Количество служащих определяют по нормам в зависимости от количества производственных рабочих. Для единичного и мелкосерийного производства оно составляет 1,2?2,2% от общего количества производственных рабочих, для среднесерийного ? 0,9…1,9%, для крупносерийного ? 0,6…1,6%, для массового ? 0,1…1,4%. При этом большие значения норм принимаются для тех цехов, в которых количество производственных рабочих составляет менее 75 человек. При распределении по сменам считается, что в первую смену выводятся 70% общей численности служащих.

Численность младшего обслуживающего персонала определяют по нормам уборки площади служебно-бытовых помещений из расчета один человек на 500…600 м2.

Расчет количества ИТР. При укрупненном проектировании численность ИТР определяют в зависимости от количества основного технологического оборудования цеха. Для единичного и мелкосерийного производства норма составляет 18…24%, среднесерийного - 16…22%, крупносерийного - 15…21%, массового - 15…20%. При этом большие значения норм соответствуют количеству основного технологического оборудования менее 50 единиц.

При детальных расчетах численность ИТР уточняется в соответствии с разработанной структурой цеха. При распределении по сменам считается, что в первую смену выводятся 70% общей численности ИТР.

2.5 Принципы расположения технологического оборудования и организации рабочего места

В зависимости от номенклатуры и объема выпуска изделий, технологическое оборудование участков и линий механического цеха располагают либо по ходу технологического процесса (линейный и предметный принципы), либо по типам оборудования (групповой принцип).

? Линейный принцип применяется при поточном производстве и характеризуется определенной последовательностью выполнения операций технологического процесса в каждый момент времени. В этом случае оборудование располагается по ходу технологического процесса.

? Предметный принцип применяется при расширении номенклатуры изделий в условиях серийного производства и основан на применении однотипных технологических процессов. В этом случае группирование оборудования осуществляется по конструктивным особенностям деталей, например, участки обработки валов, зубчатых колес, корпусных деталей, в пределах которых оборудование располагается по ходу технологического процесса.

? Групповой принцип применяется при большой номенклатуре изделий в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также для обработки отдельных деталей в серийном производстве. В этом случае создаются участки однородного оборудования (участок токарной, фрезерной, шлифовальной обработки), последовательность расположения которых на площади цеха определяется последовательностью обработки большинства типовых деталей. Например, для обработки шкивов, фланцев, дисков, зубчатых колес принято располагать станочные участки таким образом: токарный фрезерный строгальный сверлильный шлифовальный.

При размещении станков нужно стремиться к прямоточности производства: предусматривать кратчайшие пути движения каждой детали, не допускать обратных, кольцевых или петлеобразных движений, создающих встречные потоки или затрудняющих транспортирование. Для наилучшего использования подкрановых площадей все станки, в зависимости от веса обрабатываемых деталей, разбивают на группы и размещают их под мостовыми кранами соответствующей грузоподъемности.

Основные принципы размещения станков:

- Длина участка в машиностроении обычно составляет 40…80 м. Зоны хранения заготовок и готовых деталей включаются в длину участка.

- Технологические линии могут располагаться как вдоль пролетов, так и поперек.

- Станки вдоль участка могут располагаться в два, три и более рядов. При расположении станков в два ряда между ними должен быть предусмотрен проход (проезд) для транспорта. При трехрядном размещении станков возможны либо два (рисунок 3.1, а), либо один проход, который находится между одинарными и сдвоенными рядами станков (рисунок 3.1, б). Для подхода к станкам сдвоенного ряда (станки при этом расположены друг к другу тыльными сторонами), расположенным у колонн, между станками оставляют поперечные проходы. При четырехрядном расположении устраивают два прохода: у колонн станки располагают в один ряд, а сдвоенный ряд - посередине (рисунок 2.1, в).



Рисунок 2.1 ? Расположение станков: а) трехрядное с двумя проходами; б) трехрядное с одним проходом; в) четырехрядное с двумя проходами.

- Станки по отношению к проезду могут располагаться вдоль, поперек (рисунок 2.2, а) и под углом (рисунки 2.2, б и 2.3, а). Наиболее удобно располагать станки вдоль проезда и при фронтальном обращении станков к проезду. При поперечном расположении станков затрудняется их обслуживание, поэтому нужно предусматривать поперечные проезды. Загрузочная сторона станков, использующих в качестве заготовки пруток, должна быть обращена к проезду; у остальных станков сторона с приводом обращена к стене или колоннам.

Рисунок 2.2 ? Расположение станков по отношению к проезду: а) вдоль и поперек; б) под углом



- Для лучшего использования площади револьверные станки, прутковые автоматы, протяжные, расточные, продольно-фрезерные и продольно-шлифовальные станки располагают под углом или в шахматном порядке (рисунок 2.3, б).

Рисунок 2.3 ? Расположение станков по отношению к проезду: а) под углом; б) в шахматном порядке

- Крупные станки не следует размещать у окон, чтобы избежать затемнения цеха;

- Станки по отношению друг к другу могут располагаться фронтально, «в затылок» или тыльными сторонами (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 ? Расположение станков с учетом нормированных расстояний



- Станки в поточных линиях с применением рольгангов или других конвейеров могут устанавливаться относительно них параллельно (рисунок 2.5, а), перпендикулярно (рисунок 2.5, б), либо могут быть встроены в линию рольганга или конвейера (рисунок 2.5, в).

Рисунок 3.5 ? Расположение станков в конвейерных поточных линиях

Расстояние между станками, а также между станками и элементами зданий для различных вариантов расположения оборудования, а также ширина проездов в зависимости от различных видов транспорта регламентирована нормами технологического проектирования (таблицы 2.3, 2.4).

Таблица 2.3 Нормы расстояний между станками и от станков до стен и колонн зданий (со ссылкой на рисунок 3.4)

Расстояния	Габариты станков, мм
	до 1800 800	до 4000 2000	до 8000 4000	до 16000 6000
Между станками по фронту «а»	700	900	1500	2000
Между тыльными сторонами станков «б»	700	800	1200	1500
Между станками при поперечном расположении к проезду	При расположении станков «в затылок» «в»	1300	1500	2000	-
	При расположении станков фронтом друг к другу и обслуживании одним рабочим	одного станка «г»	2000	2500	3000	-
		двух станков «д»	1300	1500	-	-
От стен или колонн здания до	тыльной или боковой стороны станка «е»	700	800	900	1000
	фронта станка «ж»	1300	1500	2000	-



При определении расстояний между станками, от станков до стен и колонн задания нужно учитывать следующее:

? расстояния берутся от наружных габаритных размеров станков, включающих крайние положения движущихся частей, открывающихся дверок и постоянных ограждений станков;

? для тяжелых и уникальных станков необходимые расстояния устанавливаются применительно к каждому конкретному случаю;

? при установке станков на индивидуальные фундаменты расстояние станков от колонн, стен и между станками принимаются с учетом конфигурации и глубины фундаментов станков, колонн и стен;

? при разных размерах двух рядом стоящих станков расстояние между ними принимается по наибольшему из этих станков;

? при монтаже станки устанавливают в линию по выступающим деталям, что облегчает уборку помещения и доступ к станкам для обслуживания, а также вывоз любого станка с участка.

Таблица 2.4 ?Нормы ширины магистральных проездов в механических и сборочных цехах

Схема	Вид транспорта	Грузоподъемность, т	Расстояние
			А, мм	Б, мм
	Электрокары	до 1 до 3 до 5	3000 3500 4000	3400 4000 4500
	Электропогрузчики с подъемными вилами	до 0,5 до 1 до 3	3500 4000 5000	4000 4500 5500
	Грузовые автомашины	до 1 до 5	4500 5500	5000 6500

Помимо выбора способа размещения оборудования, важным фактором, определяющим результат деятельности всего участка (цеха, завода), является организация рабочего места.

Задачей организации рабочего места является создание такой конструкции оснастки и такого расположения оборудования, заготовок, готовых деталей, при которых отсутствуют лишние и нерациональные движения и приемы, а также максимально сокращаются расстояния перемещения рабочего.

Схема организации рабочего места выбирается в зависимости от типа производства. В единичном производстве, где на одном рабочем месте может выполняться большое число различных операций, следует предусмотреть наличие инвентаря для хранения разнообразного инструмента, оснастки и чертежей (инструментальные шкафы, подставки для хранения чертежей и др.).

В серийном производстве число операций, выполняемых на одном рабочем месте, уменьшается, сокращается и номенклатура используемой оснастки, следовательно, требуется меньшее количество инвентаря. Рабочее место токаря в серийном производстве показано на рисунке 3.6.

В крупносерийном и массовом производстве наличие специального стационарного инвентаря не предусматривается.

Особенно важна рациональная организация рабочего места при многостаночном обслуживании, эффективность которого во многом определяется правильным выбором схемы расположения оборудования и маршрутов движения рабочего при обслуживании станков. Рабочее место многостаночника должно удовлетворять следующим требованиям

- обеспечение наиболее удобного для станочника расположения органов управления всех обслуживаемых станков;

- обозреваемость всех подвижных частей станков из любой точки маршрута;

- удобная доставка заготовок и приспособлений на рабочее место;

- минимальные затраты времени на переходы между станками.



Рисунок 2.6 - Рабочее место токаря в серийном производстве: 1 - инструментальный столик; 2 - решетка под ноги; 3 - приемный стол; 4 - тара с обрабатываемыми деталями; 5 - планшет для измерительного инструмента; 6 - подставка для чертежей; 7 - урна для мусора

Варианты рационального расположения станков при их обслуживании одним рабочим представлены на рисунке 2.7.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как правило, при многостаночном обслуживании рабочий выполняет работу одновременно на нескольких станках одной группы, однако в некоторых случаях целесообразно на одном рабочем месте располагать станки разных групп. Например, при обработке корпусных деталей с большим числом обрабатываемых отверстий рабочее место оператора-многостаночника может содержать и фрезерные, и сверлильные станки. В этом случае имеет место совмещение профессий.

2.6 Разработка планировок оборудования

После выбора способа расположения оборудования приступают к разработке планировок.

Планировка представляет собой план расположения производственного, подъемно-транспортного и иного оборудования, инженерных сетей, рабочих мест, проездов и проходов. Разработка планировок является наиболее ответственным и сложным этапом проектирования, поскольку при этом одновременно решаются вопросы технологии, экономики, организации производства, техники безопасности, выбора транспортных средств, механизации и автоматизации производства, научной организации труда и производственной эстетики.

Планировка выполняется в масштабах 1:50, 1:100 или 1:200, обычно на миллиметровой бумаге. При разработке планировки должны учитываться следующие требования:

1 Размещение оборудования производится в соответствии с принятой формой организации технологических процессов.

2 Расположение оборудования, проходов и проездов должно гарантировать удобство и безопасность работы; возможность монтажа и демонтажа, ремонта оборудования; удобство подачи заготовок и инструмента; удобство уборки отходов.

3 Расположение оборудования должно быть увязано с применяемыми подъемно-транспортными средствами.