Проектирование основной системы цехов

4 В планировках должны быть предусмотрены кратчайшие пути перемещения заготовок, деталей, узлов в процессе производства, исключающие возвратные движения. Грузопотоки не должны пересекаться между собой, а также не пересекать и не перекрывать основные проезды, проходы и дороги, предназначенные для движения людей.

5 На планировке должно быть показано все оборудование и устройства, относящиеся к рабочему месту:

? станки и другое производственное оборудование;

? место расположения рабочего у станка во время работы;

? верстаки, рабочие столы, подставки;

? места у станков для обработанных деталей, заготовок и материалов;

? транспортные устройства, относящиеся к рабочему месту;

? площадки для контроля и временного хранения деталей.

6 Производственный инвентарь (плиты разметочные, верстаки, столы, стеллажи) изображаются на плане по контуру габарита с простановкой внутри контура условных обозначений.

7 Все виды оборудования нумеруются сквозной нумерацией слева направо сверху вниз, причем нумерация подъемно-транспортного оборудования дается после технологического и продолжает нумерацию последнего;

8 В планировке, помимо оборудования, указываются:

? наружные и внутренние стены и перегородки;

? окна, двери, ворота;

? тоннели, каналы, люки в полу;

? колонны с осями и обозначением их номера ? продольные оси здания обозначают снизу вверх по оси ординат заглавными буквами русского алфавита, а поперечные оси нумеруют слева направо арабскими цифрами.

9 В планировке должны быть указаны следующие необходимые размеры:

? длина и ширина пролета, шаг колонн, ширина поперечных проходов и проездов; общая длина и ширина цеха;

? длина и ширина вспомогательных помещений;

? привязка оборудования к элементам здания.

Часть здания, ограниченная в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн, называется пролетом. Машиностроительное производство, как правило, размещается в зданиях, имеющих несколько пролетов. Ширина пролета - расстояние между осями колонн в поперечном направлении пролета - выбирается из унифицированного ряда величин и принимается одинаковой для всех пролетов цеха и достаточной для рационального размещения кратного числа станков (обычно 2…4). В зависимости от габаритных размеров оборудования и используемых транспортных средств ширина пролета составляет: для легкого машиностроения - 18 м, для среднего - 18 и 24 м, для тяжелого - 24, 30 и 36 м.

Шаг колонн - расстояние между осями колонн в продольном направлении - зависит от рода применяемого материала для зданий, его конструкции и нагрузок. Принимается равным 6, 9, 12 м. Расстояние между осями колонн в поперечном и продольном направлении образует сетку колонн (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Сетка колонн (план пролета)

В механических цехах наиболее часто применяются сетки 186, 246, 1812 и 2412. В тяжелом машиностроении применяются сетки 306 и 366.

Длина пролета определяется суммой размеров последовательно расположенных производственных и вспомогательных отделений, проходов и других участков цеха. Она должна быть кратна шагу колонн и одинакова для всех пролетов. Обычно длина пролета принимается не более 500 метров, поэтому цех, как правило, размещают в нескольких пролетах.

При разработке планировок удобно использовать темплеты ? планы (контуры) рабочих мест и оборудования, нанесенные на прозрачную пленку или вырезанные из плотной бумаги в определенном масштабе с учетом максимального выдвижения подвижных частей оборудования. Каждому типу станка соответствует определенное условное изображение, выполненное в соответствующем масштабе.

Использование темплетов позволяет значительно уменьшить трудоемкость планировочных работ. В настоящее время разработка планировок возможна также с применением средств автоматизации. В этом случае темплеты представляют собой графические файлы, занесенные в базу данных CAD-системы (AutoCAD, модуль L-CAD пакета INTERMECH, КОМПАС-График).

При разработке планировки, помимо изображений станков, используются также условные изображения, приведенные в таблице 2.5.

Таблица 2.5 ? Условные изображения элементов зданий, сооружений, конструкций, оборудования и транспортных средств

Название изображаемого элемента	Условное обозначение элемента
1 Стена, перегородка
2 Проем в стене или перегородке:
- не доходящий до пола;
- доходящий до пола
3 Проем оконный
4 Путь подкрановый
5 Монорельс с талью
6 Кран мостовой
7 Кран консольный
8 Дверь (ворота): однопольная в проеме; двупольная в проеме; откатная однопольная; раздвижная двупольная; подъемная
9 Колонна: железобетонная; металлическая
10 Канал для транспортирования стружки
11 Автоматическая линия;
12 Технологическое оборудование
13 Место обслуживающего персонала
14 Стеллаж многоярусный однорядный
15 Промышленный робот
16 Проходы, проезды
17 Тележка рельсовая
18 Ограждение площадок
19 Место складирования

Все указанные в планировке виды оборудования, грузоподъемных и транспортных устройств обозначаются порядковыми номерами и вносятся в спецификацию. При малом количестве оборудования допускается проставлять наименование модели станка непосредственно на его условном изображении. Пример планировки механического участка представлен на рисунке 2.9.



Рисунок 2.9 ? Планировка участка механообработки детали «Шпилька»



2.7 Определение производственных площадей

По назначению площади цехов делятся на производственные, вспомогательные и служебно-бытовые.

Производственная площадь включает площади, занятые производственным оборудованием и рабочими местами около этого оборудования, верстаками, стендами, а также рабочими местами для выполнения слесарных, сборочных и вспомогательных производственных операций рабочими местами мастеров и контролеров, средствами механизации и автоматизации, межоперационным транспортом, складами заделов, проходами и проездами между рядами станков (за исключением магистральных).

Вспомогательная площадь включает площади, занятые вспомогательными подразделениями (ремонтными и инструментальными службами, лабораториями, складами), а также межцеховыми магистральными проездами.

На служебно-бытовых площадях размещаются помещения для административно-технического персонала и общественных организаций, объекты санитарно-гигиенического назначения, общественного питания.

Общей площадью цеха называется сумма производственных и вспомогательных площадей без служебно-бытовых помещений.

Основным показателем для определения общей площади цеха и каждого из его производственных участков является удельная площадь, то есть площадь, приходящаяся на единицу оборудования или одно рабочее место:

По этому показателю судят об использовании производственной площади цеха. Очень плотное размещение станков создает нерациональные условия для работы (затрудняет движения рабочего, уменьшает безопасность, ухудшает освещенность); в результате снижается производительность труда. Редкое размещение также нежелательно, поскольку приводит к увеличению затрат на один станок.

В удельную общую площадь входят площади следующих вспомогательных помещений, кладовых инструментов, приспособлений, абразивов, помещений ОТК, промежуточных складов металла, полуфабрикатов и готовых изделий. Площади помещений для приготовления, сбора и регенерации СОЖ, переработки стружки, ремонтной мастерской, приспособлений и заточного отделения в удельную площадь цеха не включают.

В зависимости от габаритов используемого оборудования и транспортных средств, определяющих ширину проездов, удельные площади принимаются:

? для малых станков с габаритами до 1800800 Sуд.=10…12 м2;

? для средних станков с габаритами до 40002000 Sуд.=15…25 м2;

? для крупных станков с габаритами до 80004000 Sуд.=30…50 м2;

? для особо крупных станков с габаритами до 160006000 Sуд.=70…150 м2.

Удельные показатели площади разрабатываются отраслевыми проектными организациями. Они зависят от вида производства и габаритных размеров принятого технологического оборудования. Поскольку в проектируемом цехе имеется оборудование с различными габаритами, то для предварительной оценки площади используют обобщенные удельные показатели для аналогичных цехов.

Значения удельных площадей механических цехов в зависимости от вида обрабатываемых деталей приведены в таблице 2.6.

Расчеты, проведенные по табличным данным удельных площадей, требуют уточнения. Поэтому при детальном проектировании производственная площадь определяется на основании планировки.

Таблица 2.6 - Нормы удельной площади для механических цехов серийного производства

Участки обработки технологических групп деталей	Габаритные размеры (длинаширина), мм	Удельная общая площадь, м2
Базовые детали (плиты, станины)	до 80003000	200
	до 40002000	150
Корпусные детали	до 30001500	100
	до 20001000	40
	до 1000500	40
Планки, кронштейны, вилки	до 700500	30
Тела вращения (планшайбы, шкивы, зубчатые колеса, шестерни, валы)	Диаметр	Длина
	>1000	>3000	120
	320..1000	700..3000	80
	200..320	до 700	45
	до 65	до 100	25

После определения площади участков механической обработки определяют площади вспомогательных отделений. Расчеты выполняют либо на основании планировок (при детальном проектировании), либо в процентах от производственной площади: Sвсп.=(15…20%)Sпр.

Ширину магистральных проездов принимают равной 4,5…5,5 м, ширину пешеходных проходов - 1,4 м.

В последнюю очередь определяются площади служебно-бытовых помещений. К ним относятся:

? административные и служебные (тех. часть, конструкторское бюро, планово-диспетчерское бюро, бухгалтерия, помещения мастеров и сменных инженеров);

? бытовые (гардероб, душевые, санузлы, прачечные, медпункты, парикмахерские, кабинет эмоциональной разгрузки, столовые, буфеты и др.).

Площадь административно-служебных помещений определяют из расчета 3,25 м2 на каждого рабочего в смену с наибольшим числом работающих. В конструкторских бюро добавляется 5 м2 на каждый кульман. Место мастера представляет собой площадку (обычно на возвышении) площадью 22 или 2,52,5 м2.

Площадь бытовых помещений определяют из расчета 2,7…3 м2 на человека. При этом их расположение относительно рабочих мест также регламентируется определенными нормами, например:

? пункты приема пищи при получасовом перерыве на обед должны располагаться на расстоянии до 300 м от рабочих мест, при часовом перерыве ? до 600 м;

? санузлы должны располагаться на расстоянии не более 100 м до рабочих мест.



3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНОЙ СИСТЕМЫ СБОРОЧНЫХ ЦЕХОВ

3.1 Методы и организационные формы сборки

Сборочные работы, заключающиеся в сборке готового изделия из отдельных деталей и узлов, являются заключительным этапом производственного процесса. Качество сборочных работ существенно влияет на эксплуатационные свойства машин, их надежность и долговечность, в противном случае даже при точном изготовлении деталей машина не будет обладать необходимыми качествами.

Трудоемкость сборочных работ составляет в среднем 20…35% от общей трудоемкости изделий. В зависимости от типа производства трудоемкость сборочных работ в процентах от времени механической обработки принимается:

? для единичного и мелкосерийного производства 40…50%;

? для среднесерийного - 30…35%;

? для крупносерийного - 20…25%;

? для массового - менее 20%.

Сборочный цех проектируется для выполнения узловой и общей сборки, производства испытаний, окраски и упаковки изделий. Сборочные цеха различают по типу производства, общей площади цеха и грузоподъемности подъемно-транспортных средств.

Основой для проектирования сборочного цеха является его производственная программа (точная, приведенная или условная), включающая спецификации поступающих в цех узлов и деталей, сборочные чертежи узлов и изделий, технические условия на приемку и испытания изделий.

Проектирование цехов массового и крупносерийного производства ведется по точной программе. Проектирование цехов мелкосерийного и серийного производства ведется по приведенной программе, для составления которой все подлежащие сборке машины распределяются на группы по конструктивной и технологической однородности. В каждой группе выбирается типовой представитель, на который разрабатывается технологический процесс с нормированием каждой операции.

В проектных организациях технологический процесс сборки разрабатывается по картам или маршрутным ведомостям. При разработке по картам технологический процесс разбивают на операции и переходы, указывают оборудование, инструмент, приспособления, норму времени и количество рабочих, необходимых для выполнения каждой операции.

В единичном и мелкосерийном производстве технологический процесс сборки обычно разрабатывается по маршрутным ведомостям; в этом случае он разбивается только на операции.

Для определения последовательности операций сборки составляют технологическую схему сборки, показывающую, из каких деталей составляются простейшие сборочные единицы и узлы; из каких деталей и узлов - агрегаты, идущие на общую сборку изделия. Расчленение изделия на отдельные сборочные единицы зависит от конструктивных особенностей изделия и производится с учетом следующих основных положений:

? выделение соединения в сборочную единицу должно быть возможным и целесообразным с точки зрения конструкции и технологии;

? должна соблюдаться правильная последовательность сборочных операций;

? при выполнении общей сборки число мелких соединений и вспомогательных работ должно быть минимальным;

? на общую сборку должны подаваться предварительно скомплектованные сборочные единицы.

Различают три метода проведения сборочных работ:

? Метод индивидуальной пригонки применяется в единичном и мелкосерийном производстве и характеризуется широким применением слесарно-пригоночных работ, что повышает себестоимость сборки.

? Метод полной взаимозаменяемости применяется в крупносерийном и массовом производстве и характеризуется отсутствием пригоночных работ; при этом все детали и узлы являются взаимозаменяемыми. Использование этого метода приводит к увеличению себестоимости механической обработки, так как вызывает необходимость изготовления деталей с малыми допусками.

? Метод неполной (частичной) взаимозаменяемости применяется для всех типов производства. Детали изготавливаются с большими допусками, а подбор деталей по размерам осуществляется либо из всей партии деталей, поступивших на сборку (индивидуальный подбор), либо путем предварительной сортировки на группы в пределах одного допуска (групповой подбор). В единичном, мелко- и среднесерийном производстве этот метод сопровождается введением в собираемую размерную цепь регулируемых компенсаторов: прокладок, колец и др. При этом удешевляется механическая обработка, но повышается себестоимость сборочных работ.

Различают две основные организационные формы сборки: стационарную и подвижную.

Стационарная сборка изделия выполняется на одном неподвижном месте: на необорудованных площадках, стендах, фундаментах или сборочных станках. Она может быть последовательной или параллельной. При последовательной сборке весь объем сборочных работ от начала до конца выполняется на одном рабочем месте одной бригадой рабочих; изделие при этом собирается из отдельных деталей. Такой метод характерен для единичного производства. При параллельной сборке изделие собирается одной бригадой рабочих из отдельных деталей и узлов; отдельные узлы собираются параллельно на разных сборочных местах другими рабочими, не входящими в состав бригады, ведущей общую сборку. Метод более производителен, чем предыдущий, и применяется в серийном производстве.

Стационарная сборка может быть поточной и непоточной. Поточная сборка выполняется на расположенных в линию неподвижных стендах. Каждый рабочий (или бригада рабочих) в соответствии с установленным тактом сборки выполняет одну и ту же, закрепленную за ним операцию, переходя от одного стенда к другому. Такая сборка обычно применяется в условиях мелкосерийного производства или при сборке крупногабаритных изделий (тяжелые станки, двигатели и пр.), а также при большом такте сборки.

При подвижной сборке собираемый объект перемещается от одного рабочего места к другому, причем за каждым рабочим местом закрепляются определенные операции и рабочие, выполняющие эти операции. Данный метод применяется в крупносерийном и массовом производстве только при поточной сборке, при этом сборка может осуществляться несколькими способами:

? на непрерывно движущемся конвейере, скорость перемещения которого обеспечивает возможность выполнения сборочных операций на каждом рабочем месте (при общей сборке крупных изделий v=0,5…5,5 м/мин, при сборке узлов средних размеров, аппаратуры и приборов v=0,3…1,5 м/мин);

? на конвейере с пульсирующим (периодическим) движением, когда сборка производится в периоды остановки объекта;

? с перемещением собираемого объекта от одного рабочего места к другому вручную (по рольгангу, на рельсовых и безрельсовых тележках и др.) или с помощью специальных механических транспортирующих средств.

Основной расчетной величиной при поточной сборке является такт сборки, определяющий период времени равномерного выпуска собранных изделий или узлов. При поточной сборке с регламентированными перерывами на обслуживание рабочих мест, отдых и т.д. используют действительный такт сборки, определяемый по формуле



,

где Фс.об. ? эффективный годовой фонд времени работы сборочного оборудования (рабочего места) за вычетом годовых потерь времени на регламентированные перерывы на обслуживание рабочих мест, отдых и прочее, час;

N - годовой объем выпуска изделия или узла, шт.

Для обеспечения поточной сборки необходимо выполнение следующих требований:

? использование метода полной взаимозаменяемости;

? подробная разработка технологического процесса сборки;

? расчленение всего сборочного процесса на отдельные операции, равные или кратные такту выпуска;

? определение точного количества рабочих-сборщиков соответствующей специализации и квалификации для выполнения каждой операции;

? четкая организация сборочного процесса, предусматривающая регулярную и своевременную подачу комплектующих, инструмента и приспособлений к рабочим местам.

3.2 Определение трудоемкости сборочных работ

Трудоемкость сборочных работ может быть определена следующими методами:

? по технологическому процессу (детальное проектирование);

? методом сравнения (по производственной программе);

? по скорректированным данным заводов, выпускающих аналогичные изделия (для единичного, мелко- и среднесерийного производства);

? по укрупненным показателям.

По технологическому процессу трудоемкость сборки узла определяется путем нормирования операций и переходов:

? для массового производства

? для серийного

,

где п - число узлов в изделии;

m - число сборочных операций изготовления i-го узла;

и - штучное и штучно-калькуляционное время выполнения j-ой операции сборки i-го узла:

,

где - подготовительно-заключительное время на j-ой операции сборки i-го узла;

ni - число i-х узлов в партии.

Определение Тшт и Тшт.к производится по общемашиностроительным нормативам на слесарно-сборочные работы, разработанные для соответствующих видов производства.

Трудоемкость может быть определена также и другими методами, которые рассмотрены при проектировании механических цехов.

Общую трудоемкость сборки машины подразделяют на трудоемкость слесарно-пригоночных работ Тсл, узловой сборки Тузл, и общей сборки Тобщ. Соотношение видов трудоемкости представлено в таблице 3.1.

Таблица 3.1 ? Соотношение видов трудоемкости сборочных работ, %.

Виды сборочных работ	Тип производства
	Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое
Слесарно-пригоночные	25…30	20…25	15…20	10…15	-
Узловая сборка	5…10	10…15	20…30	30…40	45…60
Общая сборка	60…70	60…70	50…65	45…60	40…55

3.3 Определение количества рабочих мест и оборудования

Количество рабочих мест определяется по трудоемкости сборки. Для непоточного производства при детальном проектировании используют формулу:

,

где Тсб - трудоемкость сборки одного изделия, человеко-час;

N - годовой выпуск изделий или узлов, шт;

Фр.м - эффективный годовой фонд времени рабочего места, час;

Рсб - средняя плотность работы.

Под плотностью работы понимают среднее число рабочих на одном рабочем месте. Она зависит от габаритных размеров изделия, сложности сборки и других факторов, определяющих возможность одновременной работы сборщиков с разных сторон изделия. При работе на верстаке Рсб =1; при работе на стендах узловой и общей сборки Рсб=2, 3, 4 и больше.

Полученное значение Мр округляется до большего целого числа.

Отношение расчетного количества рабочих мест к принятому представляет собой коэффициент загрузки рабочих мест:

При укрупненном проектировании для определения количества рабочих мест всего цеха или отделения расчет выполняют по формуле

,

где - суммарная трудоемкость годового выпуска цеха по сборке;

- средний коэффициент загрузки, равный 0,75…0,8;

Рсб =1,2…1,8.

При поточной сборке, в том числе конвейерной, при регламентированных перерывах количество рабочих мест определяется по действительному такту сборки:

,

Где Ти - трудоемкость сборки изделия (узла), равная суммарному оперативному времени по всем операциям;

- действительный такт сборки, мин.

В состав технологического оборудования сборочного цеха входят также:

? сборочные стенды;

? прессы;

? механизированные сборочные установки и инструмента (гайковерты, шпильковерты, сверлильные и шлифовальные машинки и др.);

? сборочные автоматы;

? установки и стенды для испытания оборудования.

При разработанном технологическом процессе сборки количество указанного оборудования определяется по формулам, аналогичным применяемым для расчета количества станков в механических цехах:

,

где Тоб - годовая трудоемкость выполнения операций на оборудовании данного типа;

Фд.об. - эффективный годовой фонд времени работы оборудования.

4.4 Определение состава и числа работающих

К производственным рабочим сборочных цехов (отделений, участков) относятся слесари механосборочных работ (МСР), выполняющие сборку и отладку узлов и изделий; наладчики автоматических сборочных линий; слесари-электрики и электромотажники по сборке и отладке электросистем; испытатели; мойщики деталей и узлов; маляры и упаковщики и другие профессии рабочих, связанных с выполнением работ по сборке и испытанию изделий.

Потребное количество рабочих на каждом рабочем месте определяется по формуле:

,



где Тсб - годовая трудоемкость сборки или слесарно-пригоночных работ при изготовлении узла или изделия;

Фд.р. - эффективный годовой фонд времени работы рабочего, час.

При поточной сборке количество рабочих-сборщиков на каждой операции определяется на основании такта сборки:

где - суммарное оперативное время данной операции, мин;

- такт сборки, мин.

На конвейерной сборке необходимо предусмотреть наличие резервных рабочих для замены временно отлучающихся с линии, а также для устранения задержек, дефектов и прочих помех, поэтому полученное расчетное количество сборщиков увеличивают на 2…5%.

Число наладчиков сборочных линий определяют в зависимости от числа позиций линии. В зависимости от сложности применяемого оборудования один наладчик обслуживает 6…12 позиций (из расчета на одну смену).

К вспомогательным рабочим сборочных цехов относятся крановщики, раздатчики инструмента, кладовщики, транспортные рабочие.

Количество вспомогательных рабочих принимается в процентах от количества производственных рабочих на основании опытных данных с учетом возможности совмещения профессий: в серийном производстве 20…25%, в массовом - 15…20%.

Младший обслуживающий персонал (МОП) составляет 1…3% от общего числа рабочих, служащие - 12…15% .

Численность ИТР определяется в зависимости от числа производственных рабочих-сборщиков. Для единичного и мелкосерийного производства норма составляет 9…12%, среднесерийного - 8…11%, крупносерийного - 8…10%, массового - 7…10%. При этом большие значения норм соответствуют числу производственных рабочих-сборщиков менее 75 человек.

Общее количество производственных и вспомогательных рабочих, младшего обслуживающего персонала, ИТР и служащих заносится в сводную ведомость с указанием процентного отношения к количеству производственных рабочих и общему количеству рабочих в цехе.

3.5 Испытательное отделение

Конечной операцией узловой и общей сборки машин являются испытания узлов, агрегатов и изделия в целом; при этом проверяется качество не только сборки, но и выполнения всего производственного процесса изготовления данных изделий. Эти испытания проводят на испытательных станциях или в испытательных отделениях.

Испытания машин по назначению и длительности бывают:

? приемно-сдаточные;

? контрольные (повторные);

? специальные (научно-исследовательские).

Приемно-сдаточные испытания проводят с целью определения фактических эксплуатационных характеристик. Если машина не прошла приемочных испытаний вследствие обнаруженных неисправностей, ее возвращают на доработку; после устранения неисправностей машина подвергается повторным испытаниям, которые называются контрольными.

Специальные испытания проводят для проверки работоспособности машины и ее узлов, определения износа и т.д.

В зависимости от вида, назначения и масштаба выпуска машины проходят испытания на холостом ходу (проверка работы механизмов и паспортных данных) и под нагрузкой, а также испытания на производительность, жесткость и точность работы.

При испытании на холостом ходу проверяется правильность работы всех органов управления машиной и их взаимодействия, надежность блокировок, безотказность работы, точность действия автоматических устройств и качество работы различных соединений.

При испытании под нагрузкой проверяются основные свойства машины в условиях, близких к эксплуатационным.

При испытании на производительность проверяется скорость, проходимость и другие показатели, определяющие производственные характеристики машины. Испытанию на прочность и жесткость подвергают металлорежущие станки и ряд других машин.

Оборудование испытательных отделений зависит от рода машин и режима испытаний. Чаще всего используют стенды (для механического оборудования) или иное специальное оборудование в зависимости от вида испытываемых характеристик.

Например, для испытания двигателей внутреннего сгорания используют стенд с электроприводом, к которому подведены коммуникации для воды, топлива и удаления продуктов сгорания. Стенд оборудован генераторами постоянного тока, обеспечивающими бесступенчатое регулирование нагрузки двигателя, и контрольно-измерительными приборами.

Стенды могут быть односторонними либо двухсторонними. Использование двухсторонних стендов более выгодно, так как при этом используется меньшее число стендов, благодаря чему уменьшается потребная производственная площадь, и сокращается цикл испытаний за счет совмещения времени испытания со временем приемки, установки и снятия двигателя.

Потребное количество стендов определяется по формулам:

? для односторонних стендов



;

? для двухсторонних стендов

,

где Nи ? годовой объем выпуска изделий, подлежащих испытаниям, шт;

tи ? время испытания, мин;

tпр ? время приемки изделия на стенде, мин;

tс.у. ? время снятия и установки изделия на стенде, мин;

Фд.ст. ? эффективный годовой фонд времени работы стенда, час.

При расчете количества испытательных стендов нужно учитывать проведение повторных (контрольных) испытаний. Поэтому окончательно общее количество стендов определяется по формуле

,

где Kп.и.=1,1…1,2 ? коэффициент, учитывающий проведение повторных испытаний.

Площадь испытательного отделения укрупненно определяется по показателям общей удельной площади. Окончательно размеры площади определяются при разработке планировки с точным указанием расположения и размеров испытательных стендов, рабочих мест, проходов и проездов.

Размеры стендов определяются установленными на них контрольно-измерительными приборами и размерами испытываемых изделий. При использовании большого числа стендов целесообразно использовать их двухрядное расположение, предусматривая проезды с каждой стороны стендов.

Помещения испытательных отделений располагают либо в сборочном цехе, либо в крайнем пролете цеха. Рядом с испытательным отделением должен быть подъезд для транспорта с топливом и подземная цистерна с топливом (на расстоянии 15…20 м от отделения); топливо из нее подается под давлением. Испытательные отделения должны иметь надежную систему вентиляции, обеспечивающую охлаждение помещения и удаление продуктов сгорания. При наличии вредных выделений и шума испытательное отделение располагают в отдельном помещении ? на испытательной станции.

3.6 Разработка планировок и определение площади и сборочного цеха

Общая площадь сборочного цеха включает в себя, помимо производственной, площади испытательного отделения, отделений окраски, упаковки и вспомогательных служб. Она определяется по показателям удельной общей площади на одно рабочее место.

Удельная площадь цехов в автомобилестроении составляет:

? для участка сборки коробок передач 15…20 м2;

? для участка сборки двигателей и шасси 20…40 м2;

? для участка регулировки и сдачи автомобилей 100…200 м2.

Для серийного производства машин средних размеров (станки, двигатели и др.) удельная площадь из расчета на одного производственного рабочего принимается равной 24…32 м2.

При укрупненных расчетах площадь сборочного цеха (отделения) принимают в процентах от площади механического цеха:

? для единичного и мелкосерийного производства 50…65%;

? для среднесерийного 30…40%;

? для крупносерийного и массового 20…30%;

? для хорошо организованного поточного производства 10…20%.

Площадь рабочего места для сборки изделия включает в себя три составляющие:

- площадь, занимаемая самим изделием, с учетом проходов 0,5..0,75 м с каждой стороны;

- площадь рабочего места из расчета 3..5 м2 на одного сборщика;

- дополнительная площадь, необходимая для окончательной пригонки узлов и деталей в ходе монтажа (для изделий, у которых наибольшим размером является высота, площадь принимается 30..50% от площади, занимаемой изделием; для изделий с наибольшими размерами в горизонтальной плоскости - 20..30%).

При детальном проектировании площадь сборочного цеха принимают в соответствии с планировками оборудования. При разработке планировок учитывают, что расположение участков сборки должно соответствовать последовательности прохождения деталей и узлов по стадиям сборки. Поэтому придерживаются следующего порядка расположения участков сборки:

1 Слесарная обработка деталей (если она предусматривается);

2 Сборка узлов;

3 Сборка агрегатов;

4 Общая сборка машины;

5 Регулировка и обкатка;

6 Испытания;

7 Окраска.

В том случае, когда узловая и общая сборка производится в одном цехе или отделении, направление потоков сборки отдельных узлов располагают, как правило, перпендикулярно линии общей сборки машины таким образом, чтобы конечная операция сборки узла совершалась вблизи места установки его на линии сборки (рисунок 3.1).



Рисунок 3.1 ? Схема потоков узловой и общей сборки при размещении их в одном помещении

Окрасочные и сушильные камеры могут располагаться как в линии общей сборки, так и в линиях узловой сборки. Сборка узлов и изделий высокой точности выделяется в изолированных отделениях с постоянной температурой.

На планировке отделений, участков и рабочих мест сборки должно быть показано следующее оборудование:

? верстаки для слесарной обработки деталей;

? верстаки и столы для сборки узлов и механизмов;

? стенды, сборочные автоматы и полуавтоматы для общей сборки;

? рельсовые и безрельсовые тележки, конвейеры, наземные рельсовые пути;

? другое необходимое в конкретных условиях оборудование для работ, выполняемых в процессе сборки (сверлильные станки, прессы, клепальные машины и др.)

Следует также предусмотреть места расположения сборщиков и возможность их свободного перемещения вокруг собираемого объекта, места для хранения деталей и узлов, проходы и проезды.

Расположение сборочных столов и верстаков и принятые нормы расстояний между ними приведены в таблице 4.2.

Шаг колонн принимают равным 6, 9 и 12 м. Длина пролета представляет собой сумму длин последовательно расположенных производственных и вспомогательных отделений, проходов и других участков цеха. Она должна быть кратна шагу колонн.

Ширина пролетов сборочных цехов принимается в зависимости от габаритных размеров собираемых машин, оборудования и площадей рабочих мест и других условий. Данные приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.2 ? Нормы расстояний между сборочными столами и верстаками

Рабочие места	Размеры сборочных узлов, мм
Наименование	Расположение оборудования	Изображение на планировке	до 800800	от 800800 до 15001500
Сборочные столы	«в затылок»		1000	1700
	попарно по фронту		2000	2500
Верстаки	«в затылок»		1000	?
	попарно по фронту		2000	?

Таблица 3.3 ? Рекомендуемые значения ширины пролета сборочного цеха

Габариты изделий	Ширина пролета, м
Малые (приборы, швейные машины)	18
Средние (станки, двигатели, автомобили, тракторы)	18, 24
Крупные (двигатели, локомотивы, вагоны)	24, 30
Особо крупные (тяжелые станки, металлургическое оборудование)	30, 36

Сборочный цех, располагается в одном здании с механическим цехом, хотя в некоторых случаях может располагаться и отдельно. Совместное расположение механического и сборочного цехов наиболее рационально, так как при этом сокращается путь перемещения деталей, быстрее осуществляется подача деталей к сборочным местам, упрощается и удешевляется транспорт. Кроме того, в этом случае возможно объединение промежуточных и других складов, обслуживающих помещений; облегчается и ускоряется взаимосвязь между обоими цехами.

Кратчайший пробег детали после обработки обеспечивается в том случае, когда место окончательной операции механической обработки примыкает к сборочному конвейеру в той его позиции, где эта деталь устанавливается в собираемый агрегат или машину. Этому расположению отвечает такая компоновка механического и сборочного цехов, когда сборочный цех расположен в пролете, перпендикулярном пролетам механического цеха.



4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

- Состав вспомогательных систем

- Заготовительное отделение

- Инструментальное отделение

- Контрольное отделение

- Ремонтное отделение

- Отделение приготовления и раздачи СОЖ

- Отделение удаления и переработки стружки

- Цеховой склад материалов и заготовок

- Промежуточный и межоперационный склады

- Инструментально-раздаточная кладовая

4.1 Состав вспомогательных систем

Проектирование вспомогательных систем производится на основании уже разработанной основной технологической системы. К вспомогательным системам относятся:

- складская система;

- транспортная система;

- система инструментообеспечения;

- система ремонтного и технического обслуживания;

- система контроля качества изделий;

- система охраны труда работающих;

- система управления и подготовки производства.

В общем случае в состав механического цеха входят следующие вспомогательные отделения:

? заготовительное отделение;

? инструментальное отделение (секция монтажа и настройки; секция по восстановлению инструмента);

? контрольное отделение;

? ремонтное отделение для основного оборудования;

? мастерская для ремонта приспособлений;

? отделение по ремонту электрооборудования;

? отделение приготовления и раздачи СОЖ;

? отделение сбора и переработки стружки;

? цеховой склад материалов, полуфабрикатов и заготовок;

? промежуточный и межоперационный склады;

? инструментально-раздаточная кладовая (ИРК);

? склады приспособлений, абразивов, горюче-смазочных и вспомогательных материалов.

4.2 Заготовительное отделение

Служит для разрезки, отрезки, центровки, правки и обдирки прутковых материалов.

На крупных предприятиях заготовительное отделение является самостоятельным и представляет собой отдельный заготовительный цех. На небольших предприятиях заготовительное отделение ? это заготовительный участок в составе механического цеха. Он может располагаться отдельно, а может быть совмещен с кузнечным производством или со складом материалов и заготовок.

В качестве основного оборудования в заготовительных отделениях используют: отрезные станки, дисковые пилы, приводные ножовки, центровальные и фрезерно-центровальные станки, правильные и обдирочные станки, прессы для правки, гильотинные ножницы и др.

Определение потребного количества оборудования производится либо на основании среднестатистических норм для аналогичных предприятий, либо на основании разработанного технологического процесса на заготовительные операции

,

Площадь заготовительного отделения рассчитывается либо укрупненно по значениям удельной площади (обычно из расчета 25…30 м2 на станок), либо в процентах от производственной площади цеха:

? в единичном производстве около 5…6%;

? в мелкосерийном ? 10…12%;

? в среднесерийном ? 15…25%;

? в массовом до 100%.

4.3 Инструментальное отделение

Служит для обслуживания всего технологического оборудования цеха заранее подготовленными инструментами и выполняет следующие функции: монтаж и демонтаж инструментов, настройку инструмента вне станка; восстановление инструмента (в том числе заточку и замену твердосплавных пластин).

Монтаж, демонтаж и настройку инструментов выполняют в секциях сборки и настройки. Бесперебойная работа этой секции имеет большое значение, так как быстросменность режущего инструмента и предварительная его настройка на размер вне станка позволяют в процессе эксплуатации инструмента на станке избежать дополнительных наладок.

К оборудованию секции относятся приборы для настройки инструмента, стеллажи для его хранения, контрольные плиты, верстаки, тележки. Число приборов для настройки определяется по формуле:



,

Где Nоб. ? число обслуживаемых станков;

NИ.см. ? число инструментов, которые требуется настроить за смену, из расчета на один станок;

tН ? время настройки одного режущего инструмента (?5минут);

Фсм. ? время одной смены, мин;

KЗ ? коэффициент загрузки прибора;

Kа ? коэффициент, учитывающий возможность автоматической настройки инструмента непосредственно на станке (Kа ?0,5).

Укрупненно число настройщиков можно принять по нормам обслуживания в зависимости от числа станков основного производства: один настройщик на 15..25 станков с ЧПУ или на 5..6 обрабатывающих центров с инструментальными магазинами большой емкости. При детальных расчетах число рабочих-настройщиков определяется по формуле

,

Где Фд.п. ? действительный годовой фонд времени работы прибора;

Фд.р. - действительный годовой фонд времени работы рабочего по настройке.

Площадь секции настройки инструмента определяется по удельной площади из расчета 10 м2 на один прибор.

В секции восстановления режущего инструмента выполняют централизованную повторную заточку и текущий ремонт используемого инструмента. Если в цехе 150…300 единиц оборудования, организовывают одну заточную секцию, если более ? две секции. При числе станков менее 150 восстановление режущего инструмента выполняют в инструментальном цехе.

Оборудование секции: универсально-заточные станки; специальные станки для заточки червячных фрез, протяжек, долбяков; электроимпульсные станки для обработки закаленных элементов инструментальной оснастки; установки для напыления износостойких покрытий; настольное точило; обдирочно-шлифовальный станок; верстаки; плиты поверочные.

Для повышения производительности и улучшения качества режущего лезвия после заточки часто применяют доводку (особенно для твердосплавного инструмента). Доводка производится на специальных станках; их количество принимается равным приблизительно половине количества заточных станков, на которых затачивается инструмент, подлежащий доводке.

Точный расчет количества универсально-заточных станков обычно не производится из-за большой трудоемкости расчетов и отсутствия полных исходных данных. Потребное количество заточных станков общего назначения определяется в процентах от числа обслуживаемых станков: в поточном производстве 3…5%, в непоточном производстве 3…4% (больший процент принимается при числе обслуживаемых станков менее 200, меньший при числе обслуживаемых станков более 500). Станки, работающие с абразивным инструментом, в число обслуживаемых не входят.

Количество специальных заточных станков определяют в среднем из расчета один станок на 4…20 станков основного производства, использующих данный инструмент. При малой загрузке специального станка заточку выполняют в инструментальном цехе.

Примерное процентное соотношение специальных заточных станков и станков основного производства приведено в таблице 4.1.

Полученное количество станков распределяют по типам в соответствии с отраслевыми нормами (таблица 4.2).



Таблица 4.1 ? Нормы использования специальных заточных станков

Наименование спец. заточного станка	% от числа обслуживаемых станков
Станок для заточки червячных фрез	10
Станок для заточки резцовых головок	5
Станок для заточки долбяков	5
Станок для заточки протяжек	5
Станок для заточки циркулярной пилы	1

Таблица 4.2 ? Нормы распределения станков по типам

Наименование заточного станка	% от общего числа заточных станков
Универсальные заточные станки	40…50
Заточные станки для резцов из быстрорежущей стали	12…20
Спец. станки для заточки твердосплавных резцов	12…20
Заточные станки для сверл	10…20
Универсальные круглошлифовальные	6…10
Универсальные плоскошлифовальные	6…10
Наждак	0,5…1

Количество рабочих принимается из расчета 1,7…2 человека на один заточной станок при работе в две смены.

Средняя удельная площадь секции заточки, учитывающая всю необходимую производственную и вспомогательную площади, при крупных изделиях составляет 12…14 м2 на 1 станок, при средних ? 10…12 м2, при малых - 8..10 м2. Во вспомогательную площадь этого отделения входят:

? площадь для хранения чертежей перетачиваемого инструмента;

? площадь для хранения абразивных кругов и приспособлений к станкам заточного отделения.

Инструментальное отделение следует располагать как можно ближе к инструментально-раздаточному складу. Кроме того, для обеспечения лучшей вентиляции и освещенности оно должно находиться в крайнем пролете с боковыми окнами. В секции заточки обязательно должно быть предусмотрено ограждение во избежание попадания абразивной пыли в оборудование.



4.4 Контрольное отделение

Контрольное отделение является частью общезаводской системы контроля качества (ОТК) и выполняет следующие функции:

? контроль качества материала изделия ? производится путем наружного осмотра на предмет выявления внешних дефектов: трещин, раковин, вмятин, царапин. Для обнаружения дефектов пользуются лупой или микроскопом;

? контроль правильности размеров, полученных при обработке;

? контроль качества поверхности (с помощью эталонов чистоты).

Контроль, выполняемый в цехах, подразделяется на летучий, промежуточный и окончательный.

Летучий - предполагает периодическую проверку деталей в процессе их изготовления для предупреждения массового брака. Наиболее эффективным методом летучего контроля является статистический контроль, применяемый в серийном и массовом производстве. Летучий контроль проводится либо для деталей, обработанных после наладки или переналадки станка, либо после определенных операций. Выполняется самим рабочим-станочником непосредственно на рабочем месте.

Промежуточный (межоперационный) контроль - производится между операциями. В единичном и серийном производстве выполняется на специальных контрольных площадках, установленных в конце каждой группы станков (контрольные площадки указываются в планировке).

В крупносерийном и массовом производстве при расположении станков по ходу технологического процесса контрольные площадки располагаются непосредственно у станков, после обработки на которых производится контроль (расточных, шлифовальных, хонинговальных, отделочных и т.п.)

Окончательный контроль - производится после окончания всех операций, после полной обработки детали. Проверку выполняют работники ОТК в контрольном отделении цеха.

Окончательный и промежуточный контроль может быть сплошным (проверке подвергаются все детали) или выборочным. В случае обнаружения брака при обработке на поточной линии все последующие операции подвергают сплошному контролю до устранения обнаруженных отклонений.

Контрольные операции обязательно включают в технологическую карту изготовления детали, так как подробный расчет потребного количества контролеров производится на основе разработанных контрольных карт. Но это требует значительного времени. Обычно число контролеров принимают укрупненно в процентном отношении от числа основных станков:

? в серийном (непоточном) производстве ? 5…7 %;

? в массовом (поточном) производстве ? 7…10 %.

Площадь контрольных пунктов и контрольного отделения можно определить по планировкам всех рабочих мест работников контроля, оборудования и инвентаря, учитывая, что площадь стандартного контрольного пункта составляет 2?3=6 м2.

Укрупнено площадь контрольного отделения определяют по формуле

Где Rк - количество контролеров;

Sуд = 5…6 м2 на одного работника контрольного отделения;

Kр=1,5…1,75 - коэффициент, учитывающий расположение оборудования инвентаря и проходов.

В общем случае площадь контрольного отделения принимают равной 3…5 % от площади станочного отделения.

Контрольное отделение располагается в механическом цехе по пути в сборочный цех, перед промежуточным складом, и отделяется перегородками. Там должна поддерживаться нормальная температура (t = 201С).



4.5 Ремонтное отделение

Основными задачами ремонтной службы являются обслуживание производственного оборудования с целью предупреждения аварийных ситуаций, планово-предупредительный ремонт и модернизация, а также изготовление нестандартного оборудования. Периодичность проведения ремонтных работ определяет система планово-предупредительного ремонта (ППР), которая предусматривает следующие виды ремонта:

? межремонтное обслуживание ? наблюдение за выполнением правил эксплуатации оборудования, своевременное устранение мелких неисправностей, регулирование механизмов и устройств;

? осмотр ? вид планового технического обслуживания, заключающийся в проверке состояния оборудования, устранении мелких неисправностей и определении объема работ, подлежащих выполнению при очередном плановом ремонте;

? текущий ремонт ? плановый ремонт, выполняемый с целью гарантированного обеспечения работоспособности оборудования в течение установленного нормативами периода времени до следующего ремонта и заключающийся в замене или восстановлении отдельных деталей или сборочных единиц (в зависимости от объема выполняемых работ подразделяется на малый и средний ремонт);

? капитальный ремонт ? плановый ремонт, выполняемый с целью устранения неисправности оборудования и гарантированного обеспечения его работоспособности в течение установленного нормативами периода времени до следующего капитального ремонта, заключающийся в замене или восстановлении деталей всех сборочных единиц и требующий полной разборки оборудования, сборки и регулировки.

Задача системы планово-предупредительного ремонта ? избежать внеплановых ремонтов, вызванных аварией оборудования.

Ремонтный цикл ? это период от одного капитального ремонта до следующего. Для каждого вида оборудования разработана своя структура ремонтного цикла, устанавливающая количество и порядок чередования осмотров и различных видов ремонта. Например, для станков весом до 10 тонн ремонтный цикл содержит девять осмотров (О), шесть малых ремонтов (МР), два средних ремонта (СР) и один капитальный (КР), и выглядит следующим образом:

Для станков с ЧПУ структура ремонтного цикла должна удовлетворять требованию как можно более редкой их разборки.

Плановые ремонты в пределах цикла осуществляются через определенные, равные между собой промежутки времени работы оборудования, называемые межремонтными периодами.

В зависимости от типа производства и количества основного оборудования форма организации ремонтных работ может быть централизованной или децентрализованной. Так, на заводах с числом станков менее 600 применяют централизованную форму организации ремонта, когда все виды ремонта выполняются в ремонтно-механическом цехе (РМЦ), а межремонтным обслуживанием оборудования занимается служба цехового механика. На крупных заводах с числом станков более 800 более эффективна децентрализованная форма, когда ремонт оборудования всех видов выполняют цеховые ремонтные отделения. На заводах с числом станков 600…800 применяется смешанная форма организации ремонтных работ, при которой ремонтно-механический цех осуществляет только капитальный ремонт, а все остальные виды ремонта выполняют цеховые отделения.

Количество основных станков ремонтного отделения при укрупненном проектировании определяется в зависимости от количества обслуживаемого технологического и подъемно-транспортного оборудования механического цеха либо по количеству ремонтных единиц технологического оборудования (таблица 4.2), либо в процентном соотношении.

Ремонтная единица (или единица ремонтной сложности) ? это установленная трудоемкость в часах для каждого вида ремонтной работы какого-либо механизма, принятого за эталон. Для металлорежущих станков трудоемкость единицы ремонтной сложности принимается в размере трудоемкости ремонта токарно-винторезного станка 1К62, принятого в качестве эталона.

Таблица 4.2 ? Количество станков ремонтного отделения в зависимости от количества основного оборудования цеха

Количество оборудования (станков)	Количество оборудования (станков)
в цехе	в ремонтном отделении	в цехе	в ремонтном отделении
до 150 200 300 400 500 600	2 - 4 3 - 5 4 - 6 5 - 7 6 - 8 7 - 9	700 800 1000 1200 1500	9 - 12 10 - 13 12 - 15 15 - 18 18 - 20

Если количество станков ремонтного отделения определяется в процентах от количества обслуживаемого оборудования, то используют следующие процентные нормы: для крупносерийного и массового производства 2,6…4,3%, для серийного 1,9…3,3%, для единичного и мелкосерийного 2…2,8%. Большие значения принимаются при количестве обслуживаемого оборудования менее 500 единиц, меньшие ? при количестве свыше 5000 единиц.

При детальном проектировании количество станков определяют по трудоемкости ремонта единицы оборудования, то есть по количеству часов, затрачиваемых на ремонт каждой единицы оборудования, подлежащей обслуживанию и ремонту (в этом случае должна быть известна вся номенклатура обслуживаемого оборудования):



Где Фд.об. - действительный годовой фонд времени работы оборудования;

KЗ=0,75…0,8 - коэффициент загрузки;

m - число смен;

- суммарная станкоемкость станочных работ, потребных для ремонта всего количества оборудования, равная

Где - станкоемкость станочных работ единицы ремонтной сложности, ч;