Размещено на http://allbest.ru

Проектирование машиностроительных цехов и заводов

Содержание

• 1. Проектирование машиностроительных цехов и заводов
• 1.1 Основные стадии проектирования промышленного предприятия
• 1.1.1 Структура завода с полным производственным циклом
• 1.1.2 Показатели для оценки ген. плана
• 2. Проектирование механических цехов
• 2.1 Классификация механических цехов
• 2.1.1 Классификация по типу производства
• 2.1.2 Классификация цехов по характеру конструкции и весу изделий
• 2.1.3 Классификация по количеству металлорежущих станков
• 2.2 Основные этапы разработки проекта механического цеха
• 2.2.1 Фонды рабочего времени
• 2.2.2 Производственная программа цеха
• 2.2.3 Основные формы организации работ в цехе
• 2.2.4 Определение потребного количества оборудования
• 2.2.5 Рабочий состав цеха и определение его численности
• 2.2.6 Планировка оборудования и рабочих мест в цехе. Определение размера площади цеха
• 2.2.7 Проектирование вспомогательных отделений механического цеха
• 2.2.8 Складские помещения
• 2.2.9 Компоновка механических цехов
• 2.2.10 Планировка оборудования в цехе
• 2.2.11 Организация рабочего места
• 2.3 Технико-экономические показатели проекта механического цеха
• 3. Проектирование сборочных цехов
• 3.1 Организационные формы сборки
• 3.2 Определение трудоемкости сборки
• 3.3 Определение количества рабочих мест и оборудования
• 3.4 Рабочий состав сборочного цеха
• 3.5 Площадь сборочного цеха (отделения)
• 3.6 Планировка оборудования и рабочих мест сборочного цеха
• 3.7 Транспортные устройства, применяемые при сборке
• 3.8 Планировка сборочного цеха
• 3.9 Компоновка сборочного цеха
• 3.10 Испытательные отделения
• 4. Проектирование внутризаводского транспорта
• 4.1 Транспортная система на предприятии
• 4.2 Основные виды подъемно-транспортного оборудования
• 4.2.1 Железнодорожный, автомобильный и напольно-тележечный транспорт
• 4.2.2 Крановое оборудование
• 4.2.3 Подвесной транспорт
• 4.2.4 Напольные конвейеры и транспортеры
• 4.3 Расчет потребного количества подъемно-транспортного оборудования
• 5. Проектирование производственных зданий
• 5.1 Классификация зданий
• 5.2 Основные направления в проектировании современных производственных зданий
• 5.3 Одноэтажные здания
• 5.4 Многоэтажные здания
• Список литературы

1. Проектирование машиностроительных цехов и заводов

Учение о проектировании машиностроительных заводов за сравнительно короткий срок прошло путь от простой систематизации заводского опыта до создания научной дисциплины.

Первые научные положения по технологическому проектированию заводов имеются в трудах проф. Тимме И.А. (1836 - 1896), дальнейшее развитие они получили в трудах проф. Гаврилина (1861 - 1914).

Настоятельная необходимость в создании научной дисциплины «Проектирование машиностроительных цехов и заводов» возникла в годы первых пятилеток (в период индустриализации и коллективизации). За эти годы было построено более 1500 заводов, в т.ч. промышленные гиганты (ГАЗ, ЗиЛ, ХТЗ, ВТЗ, ГПЗ-1 и др.). Поэтому научное проектирование предприятий и создание научных основ для такого проектирования стало одной из актуальнейших задач в процессе индустриализации. Поэтому советские ученые разработали научно-обоснованную методику проектирования машиностроительных заводов. И с начала 30-х годов в учебные планы ВУЗов по специальности «Технология машиностроения» был включен курс «Основы проектирования механических и сборочных цехов».

В рамках плановой экономики в СССР были проведены следующие мероприятия, целью которых была координация усилий разработчиков и общее руководство промышленным строительством.

создан Госстрой СССР (1950 г.) - отвечающий за проведение единой технической политики в области строительства;

в 1959 г. создана сеть отраслевых проектных институтов, на которые были возложены задачи обеспечения единой технической политики в проектировании объектов отраслей нар. хозяйства. Они издают нормативные акты, составляют методические материалы, обобщают опыт строительства и создают типовые проекты предприятий для своих отраслей.

В условиях рыночной экономики данная дисциплина также не потеряла своей актуальности. Достижение максимальной эффективности машиностроительного производства, возможность выпуска конкурентно-способной продукции, гибкое реагирование на рыночную конъюнктуру невозможны без рационального подхода к проектированию предприятий. Достижение максимальной эффективности во многом зависит от рационального выбора:

состава цехов (подразделений);

номенклатуры оборудования;

организации транспортного и энергетического хозяйства предприятия.

Кроме того, обеспечение экологической безопасности производства и соответствия ТП нормам техники безопасности также во многом закладывается на стадии проектирования предприятия.

1.1 Основные стадии проектирования промышленного предприятия

Первичным документом, на основании которого ведется дальнейшая подробная разработка рабочих чертежей зданий и сооружений является генеральный план.

Опр: Генеральным планом завода называется чертеж, на котором нанесено расположение всех его зданий и сооружений, рельсовых и безрельсовых дорог, подземных и наземных сетей, увязанных с рельефом и благоустройством территории.

Состав цехов предприятия может быть определен исходя из следующего производственного деления заводов:

1 вид - машиностроительные заводы с полным производственным циклом, включающим все этапы изготовления машины; такие заводы имеют все три основные группы цехов - заготовительные, обрабатывающие и сборочные.

2 вид - машиностроительные заводы, выпускающие только заготовки для различных деталей машин, т.е. отливки, поковки, штамповки, которыми они снабжают другие машиностроительные заводы. Основные цеха - крупные литейные и кузнечные, кроме того в ряде случаев на таких предприятиях производится предварительная мех. обработка (обдирка) для выявления поверхностных дефектов, а также для снижения объема транспортируемого металла.

3 вид - заводы производящие механическую обработку заготовок, полученных с других предприятий и сборку машин, а также заводы, производящие только сборку машин из деталей, узлов и агрегатов, полученных с других заводов («отверточная сборка» - часто применяется при начале продвижения продукции на новом рынке). В состав таких заводов входят обрабатывающие (механические) и сборочные цехи, во втором случае - только сборочные.

Выбор вида завода осуществляется на основе анализа различных экономических факторов, таких как:

расположение источников сырья и энергоносителей;

развитие транспортной инфраструктуры (ж/д, авто, речного и морского транспорта);

наличие рабочей силы и возможностей ее привлечения;

удаленность от основных рынков сбыта;

наличие свободных земельных ресурсов.

1.1.1 Структура завода с полным производственным циклом

Цехи завода подразделяются на производственные (основные), вспомогательные и обслуживающие.

Основные производственные цеха - те, в которых выполняется обработка и сборка деталей, сборочных единиц и изделий, составляющих основную производственную программу предприятия. Среди них выделяют: заготовительные, обрабатывающие и сборочные цеха.

К заготовительным относятся:

раскройно-заготовительные (правка, резка, зацентровка, обдирка сортового металла, раскрой листового металла);

литейные (чугунного, стального, цветного литья, специальных методов литья);

кузнечные (кузнечно-штамповые и кузнечно-прессовые).

К обрабатывающим относятся:

механические;

термические;

прессовые (холодной штамповки);

цеха металлических конструкций;

металлопокрытий;

окрасочные;

деревообрабатывающие и др.

В подсобных производственных цехах изготовляется продукция, необходимая для обеспечения выпуска готовых изделий, например тара для упаковки основной продукции завода.

Вспомогательные цеха - обеспечивают нормальное функционирование основных производственных цехов или завода в целом:

инструментальные;

ремонтно-механические;

ремонтно-строительные;

электроремонтные;

экспериментальные, модельные, абразивные и др.

Обслуживающие - цеха и устройства, выполняющие функции хозяйственного и частично технического обслуживания завода. Иногда их называют хозяйствами (службами).

Складское хозяйство включает в себя:

материальные склады;

склады твердого и жидкого топлива;

склады средств производства (инструментальный, абразивный, склад штампов, приспособлений, моделей, металлотходов, полуфабрикатов и т.д.)

Транспортное хозяйство (транспортный цех):

устройства рельсового транспорта (депо)

безрельсовый транспорт (гараж автомобилей, гараж и зарядная станция для электрокар и т.д.)

Обслуживающие подразделения:

заводоуправление;

центральная заводская лаборатория;

столовая;

медпункты;

учебная сеть;

охрана, сторожевые и пропускные пункты;

связь и сигнализация;

электронно-вычислительные и др. подразделения.

После определения состава служб и подразделений необходимо определить функциональные связи между цехами и др. подразделениями завода. Для этой цели составляют технологическую схему производства. Она дает наглядное представление о последовательности производственного процесса и помогает установить рациональное расположение зданий и сооружений предприятия.

Основные принципы лежащие в основе проектирования генерального плана:

прямоточность технологических процессов;

использование минимальной площади под застройку;

сокращение коммуникаций.

Доп. требования: обеспечение безопасности и благоприятных условий труда и перемещения рабочих по территории. Наиболее полно все требования могут быть удовлетворены при размещении цехов в одном корпусе.

1.1.2 Показатели для оценки ген. плана

Выбор различных вариантов ген. плана основывается на определенных показателях, по которым можно провести сравнение с другими предприятиями:

Коэффициент застройки - отношение площади, занятой зданиями и сооружениями, к общей площади территории проектируемого объекта (40 - 60%).

Коэффициент использования территории - отношение площади, занятой зданиями, сооружениями, открытыми складами, железными и автомобильными дорогами и тротуарами к общей площади объекта.

Коэффициент озеленения - отношение площади зеленых насаждений к общей площади объекта.

Рис.1 Технологическая схема машиностроительного производства

- склады.

1 - круглых материалов; 2 - пиломатериалов; 3 - шихтовых и формовочных материалов;4 - инструментальных сталей; 5 - металлов; 6 - химических материалов; 7 - полуфабрикатов; 8 - топлива; 9 - ГСМ; 10 - сухих пиломатериалов; 11 - отливок; 12 - поковок; 13 - готовой продукции; 14 - отвал.

- заготовительные цеха;

1 - лесопильный; 2 - литейный; 3 - кузнечный; 4 - раскройно-заготовительный.

- обрабатывающие и сборочные цехи;

1 - лесосушильный; 2 - первый термический; 3 - деревообрабатывающий; 4 - гальванический; 5 - механический; 6 - холодной штамповки, сварочный; 7 - сборочный; 8 - окрасочный; 9 - испытательная станция;

- вспомогательные цеха;

1 - модельный; 2 - инструментальный; 3 - ремонтно-механический; 4 - ремонтно-строительный; 5 - тарный;

- энергетические устройства;

1 - ТЭЦ; 2 - газогенераторная станция; 3 - центральная котельная;

2. Проектирование механических цехов

2.1 Классификация механических цехов

При классификации механических цехов учитывают следующие признаки, которые существенно влияют на структуру цеха:

Тип (характер) производства.

Характер конструкции и вес изделия (4 класса цехов);

Размер цеха (по условному количеству металлорежущих станков).

2.1.1 Классификация по типу производства

Для каждого типа производства характерны свои особенности ТП и форма организации производства.

Вид (тип) производства	Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера.
	Крупных (>2 т)	Средних (от 100 кг до 2 т)	Легких (менее 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, с небольшой повторяемостью или вообще без повторяемости;

Используются универсальные станки, оснастка и инструмент.

Серийное производство: (самый распространенный тип производства)

Изготовление деталей производится партиями. В зависимости от типоразмера детали и размера партий выделяют мелко- средне- и крупносерийное производство. В серийном производстве ТП разделен на отдельные операции, закрепленные за определенными станками.

Применяется самое разнообразное оборудование от универсального до специализированного и агрегатных станков.

Массовое производство - дальнейшее развитие серийного способа производства (наиболее совершенная организация производственного процесса). Изготовление изделий происходит путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

2.1.2 Классификация цехов по характеру конструкции и весу изделий

I класс - изделия с черным весом до 100 кг.

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.

металлорежущие и деревообрабатывающие станки;

двигатели, дизели, компрессоры;

сельскохозяйственные машины, электродвигатели средней мощности.

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

тяжелые металлорежущие и деревообрабатывающие станки;

кузнечные молоты, прессы;

водяные и паровые турбины;

дорожные машины;

IV класс - изделия особо тяжелого машиностроения (черный вес более 15 тонн).

2.1.3 Классификация по количеству металлорежущих станков

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

2.2 Основные этапы разработки проекта механического цеха

механический завод проектирование цех

Разработка задания для проектирования 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 его организационной формы.

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. Определение типа производства: через К_зо - см курс ТМС (там же расчет величины партии)

2.2.1 Фонды рабочего времени

В процессе проектирования машиностроительных заводов различают календарный, номинальный и действительный фонды времени работы оборудования и рабочих.

Календарный годовой фонд времени: 24 365 = 8760 часов

Номинальный годовой фонд времени работы (41 рабочий час в неделю):

Рабочих Ф_кр = 2070 часов

Оборудования: 1 сменная работа - 2070 час; 2-х сменная - 4140 часов; 3-х сменная - 6210 часов;

Действительный годовой фонд времени: состоит из номинального фонда времени за исключением неизбежных потнрь (отпуска, болезни, декретные отпуска и т.д.)

15 дней отпуска Ф_др = 1860 часов;

18 дней отпуска Ф_др = 1840 часов;

24 дня отпуска Ф_др = 1820 часов.

Действительный фонд рабочего времени оборудования, включая потери от простоя оборудования в планово-предупредительном ремонте (3 - 4 %) и составляет (4029 - 4015 часов) для обычного оборудования; и 3904 (6% потерь) - для уникального оборудования.

В серийном производстве запуск и выпуск готовой продукции происходит партиями:

где F - число рабочих дней в году (254 дня).

а - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей.

2.2.2 Производственная программа цеха

Основой для проектирования цеха является его производственная программа, составленная исходя из производственной программы завода. В зависимости от типа производства, характера выпускаемой продукции и стадии проектирования производственная программа может быть точной, приведенной и условной.

Производственная программа называется точной, когда номенклатура всех подлежащих изготовлению изделий и деталей (включая запчасти) точно установлена и обеспечена рабочими чертежами, спецификациями, ТУ. Проектирование предусматривает подробную разработку технологических процессов, маршрутных, операционных карт, эскизов и схем, технического контроля, нормирования операций. Этот вид проектирования применяется для массового и крупносерийного производства, где требуется большая точность.

Образец ведомости точной подетальной производственной программы предприятия:

№ п/п	Наименование детали	№ дет по чертежу	Материал (наименование и марка по ГОСТ)	Количество деталей на годовую программу с учетом запчастей)	Вес 1 детали	Вес всех деталей на год. программу
					черный	чистый	черный	чистый
1. 2. 3.	…

Для единичного, мелкосерийного и серийного производства 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. Все остальные изделия, входящие в программу, приводятся к типовым. В этом случае нет необходимости иметь полный перечень обрабатываемых деталей. Чертежи, как правило, имеются только на изделия-представители, по которым ведутся расчеты. Такая производственная программа называется приведенной.

При проектировании цехов для обработки деталей изделий, конструкции которых еще не разработаны и точная номенклатура изготовляемых цехом изделий неизвестна (экспериментальные цехи), выбираются условные представители, по которым можно с достаточным приближением получить необходимые исходные данные. По принятым условным представителям и ведется проектирование. В этом случае программа является условной.

Приведенная программа определяется следующим образом:

вся номенклатура изделия разбивается на группы, в каждую из которых входят изделия, сходные по конструкции и технологии изготовления;

в каждой группе намечается типовое изделие представитель, по которому ведутся все расчеты;

все другие изделия группы приводятся по трудоемкости к изделию представителю с учетом их различия в массе, серийности программы и сложности механической обработки. Эти различия оцениваются коэффициентом приведения:

,

гдеК_м - коэффициент приведения по массе;

К_сер - коэффициент приведения по серийности;

К_сл - коэффициент приведения по сложности.

,

гдеМ_х - масса приводимого изделия,

М - масса изделия представителя.

гдеQ - годовой выпуск изделия представителя;

Q_x - годовой выпуск приводимого изделия.

Показатель степени выбирается равным 0,15 для среднего и мелкого машиностроения и 0,2 - для тяжелого.

К_сл - учитывает различие в сложности конструкций изделий и является в значительной степени субъективным.

Для механических цехов при определении К_сл учитывают главным образом различие в точности и чистоте обработки.

В проектных организациях:

,

гдеН_х - число оригинальных деталей в приводимом изделии;

Н - число оригинальных деталей в изделии-представителе.



Наименование изделия	Заданная программа	Приведенная программа	Приведенно
	Годовое кол-во шт., комплектов	Масса в т	Наименование базового изделия	Коэффициент приведения
		одного изделия	годовой программы		по массе	по серийности	по сложности	общий
Изд. А Изд. Б Изд. В	400 200 100	0,8 0,8 0,4	320 160 40	Изд. А	1,0 1,0 0,63	1,0 1,12 1,22	1,0 1,3 1,5	1,0 1,46 1,16	400 292 116
Всего:	700	-	520	Всего:	808

2.2.3 Основные формы организации работ в цехе

Каждому из видов производств (единичному, серийному и массовому) свойственны соответствующие формы организации работы и способы расположения оборудования, которые определяются характером изделия и производственного процесса, объемом выпуска и рядом других факторов.

Существуют следующие основные формы организации работы:

По видам оборудования, свойственная главным образом единичному производству; для отдельных деталей применяется в серийном производстве. Станки располагаются по признаку однородности обработки, т.е. создаются участки станков одного вида обработки - токарных, строгальных, фрезерных и др.

Предметная, свойственная главным образом серийному производству; для отдельных деталей применяется в массовом производстве. Станки располагаются в последовательности технологических операций для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки. В этой же последовательности образуется и движение деталей. Обработка деталей на станках производится партиями; при этом время выполнения операции на отдельных станках может быть не согласовано с временем операции на других станках. Изготовленные детали во время работы хранятся у станков и затем транспортируются целой партией. Здесь же может производиться и контроль деталей.

Поточно-серийная или переменно-поточная, свойственная серийному производству. Станки располагаются также в последовательности технологических операций для деталей, обрабатываемых на данной станочной линии. Производство идет партиями, причем детали каждой партии могут несколько отличаться одна от другой размерами или конструкцией, допускающими, однако обработку их на одном и том же оборудовании. Производственный процесс ведется таким образом, что время выполнения операции на одном станке согласовано с временем работы на следующем станке; детали данной партии перемещаются со станка на станок в последовательности технологических операций, создавая непрерывность движения деталей по станкам. Переналадка станков, приспособлений и инструментов при переходе на обработку сходных деталей других партий обеспечивается предварительной подготовкой. Норма времени на каждую операцию должна быть примерно одинакова.

Прямоточная, свойственная массовому (и в некоторой мере крупносерийному) производству; станки располагаются в последовательности технологических операций, закрепленных за определенными станками; детали со станка на станок передаются поштучно. Но синхронизация времени операций выдерживается не на всех участках линии, т.е. время выполнения отдельных операций не всегда равно (или кратно) такту; вследствие этого около станков, у которых время выполнения операции больше такта, создаются заделы необработанных деталей. Такая форма работы называется иногда пульсирующим потоком. Траспортирование деталей от одного рабочего места к другому осуществляется рольгангами, наклонными желобами и др. транспортными устройствами, иногда применяются и конвейеры, служащие здесь только в качестве транспортеров.

Непрерывным потоком, свойственная только массовому производству. При такой форме организации работы станки располагаются в последовательности операций технологического процесса, закрепленных за определенными станками, время выполнения отдельных операций на всех рабочих местах примерно одинаково или кратно такту, благодаря чему достигается синхронизация операций и создается такт работы для всех рабочих мест поточной линии.

Различают несколько разновидностей работы непрерывным потоком:

а)работа непрерывным потоком с периодической подачей деталей (изделий) простыми транспортными устройствами без тягового элемента (рольганги, склизы, скаты, наклонные желоба и т.д.)

б)работа непрерывным потоком с периодической подачей деталей (изделий) транспортными устройствами с тяговым элементом. Передвижение деталей от одного рабочего места к другому производится при помощи механических транспортирующих устройств - конвейеров, которые двигаются периодически, толчками. Конвейер перемещает деталь через промежуток времени, соответствующий величине такта работы, в течение которого конвейер стоит, и выполняется рабочая операция, продолжительность которой примерно равна величине такта работы.

в)работа непрерывным потоком с непрерывной подачей деталей (изделий) также механическими транспортными устройствами с тяговым элементом. В этом случае механический конвейер движется непрерывно, перемещая расположенные на нем детали от одного рабочего места к другому. Операция выполняется во время движения конвейера, при этом деталь или снимается для выполнения операции (обработка на станках) или остается на конвейере , и в этом случае операция выполняется во время его движения (сборка изделия). Скорость движения детали вместе с конвейером соответствует такту, который поддерживается механически.

Решающий фактор, обусловливающий соблюдение принципа непрерывного потока - такт работы.

2.2.4 Определение потребного количества оборудования

Определение количества и выбор типов оборудования для выполнения данной производственной программы является основным и наиболее ответственным вопросом при расчете цеха.

Определение количества станков механического цеха, необходимого для обработки деталей по заданной производственной программе, производится двумя методами:

По данным технологического процесса

По технико-экономическим показателям.

В зависимости от типа производства, стадии проектирования и требуемой точности расчет может вестись точно или укрупненно.

Расчет оборудования по данным тех. процесса (точным способом) ведется при разработке технического проекта цехов серийного и массового производства, когда трудоемкость определяется по подробно разработанным тех. процессам. В этом случае для обычного серийного (непоточного) производства расчет ведется по каждому типоразмеру станков, а для поточно-массового и поточно-серийного - для каждой операции.

Укрупненный метод или расчет по технико-экономическим показателям применяется в тех случаях, когда нет достаточных данных для точного расчета или его проведение невозможно из-за особо кратких сроков проектирования. Это часто имеет место при проектировании цехов единичного и мелкосерийного производства, а также при разработке технического задания цехов всех видов производства.

Определение количества станков в серийном производстве

При определении количества оборудования цехов серийного производства точным способом расчет ведется по каждому типоразмеру станка на основе подсчета годовой трудоемкости обработки всех деталей, закрепленных за данным типом станка. Проектные расчеты основного количества станков ведут для 2-х сменного режима работы, а для уникальных, крупных и тяжелых станков - для 3-х сменного.

Потребное количество станков данного типа определяется по формуле:

,

гдеС_р - расчетное количество станков данного типоразмера;

Т_шт-к - трудоемкость годового количества всех деталей на станках данного типоразмера в станко-часах.

Ф_д.об - действительный годовой фонд времени работы оборудования при 2-х сменной работе в часах.

гдеТ_шт-к1, Т_шт-к2, …, Т_шт-кn - штучно-калькуляционное время 1, 2, …, n деталей на станках данного типа в мин.

Д₁, … - соответственно годовое количество одноименных деталей, обрабатываемых на станке.

Табл. 5.

Наим. детали

Годовая программа

Наим. станков и их моделей по ТП

Итого Тшт-к

Пр. фрез. 6602

Рад. сверл. 2Н55

Ток-винт. 1К62

Верт. фрез 6Т82

Тшт-к

Тшт-к

Тшт-к

Тшт-к

на 1 дет., мин

на год. пр., ч

на 1 дет., мин

на год. пр., ч

на 1 дет., мин

на год. пр., ч

на 1 дет., мин

на год. пр., ч

на 1 дет., мин

на год. пр., ч

Дет. №1

Дет №2

Итого

-

Х1

-

Х2

-

Х2

-

Х3

-

Х

Полученное расчетом количество станков округляется до целого числа, называемого принятым числом станков С_п.

Для определения степени загруженности и времени станков данного типоразмера пользуются коэффициентом загрузки оборудования. Этот коэффициент определяется отношением расчетного числа станков к принятому:

Средний коэффициент загрузки оборудования по участку, отделению или цеху:

Средние значения коэффициента загрузки оборудования по цеху принимаются: для единичного и мелкосерийного производства: 0,8 - 0,85 и выше; для серийного производства - не ниже 0,75 - 0,85. Если по отдельным типам станков коэффициент загрузки получается более низким, то его необходимо догрузить или совсем разгрузить, перенеся работы на другие станки. Пример построения графика загрузки оборудования приведен на рис. 2.

Коэффициент использования станка по основному времени - равен отношению основного времени к штучно-калькуляционному:

Он характеризует использование станка непосредственно для машинной работы, т.е. для снятия стружки (обработки детали).



Средний коэффициент использования по основному времени:

Чем меньше Т_всп, Т_обсл, Т_отд и Т_пз, тем лучше станок используется по основному времени. В серийном производстве .

График для коэффициента использования станка по основному времени строится аналогично графику коэффициента загрузки.

Определение количества станков для поточно-массового и поточно-серийного (переменно-поточного) производства

Количество станков для поточного производства определяется исходя из времени, необходимого для выполнения отдельных операций и такта выпуска. В этом случае для создания непрерывности потока необходимо достичь синхронизации операций в соответствии с принятым тактом.



или -

количество станков для выполнения одной операции в поточной линии.

Расчетное количество станков обычно округляется до ближайшего большего целого числа.

При поточно-серийном производстве количество станков определяется по формуле:

,

где К_п - коэффициент, учитывающий время на переналадку линии с одного наименования детали на другое; обычно К_п 0,95.

Средний коэффициент загрузки оборудования всей линии определяется отношением расчетного числа станков линии к принятому.

Для поточно-массового производства средний коэффициент загрузки _з может быть меньше, чем в обычном серийном производстве.

Это объясняется применением в непрерывно-поточных линиях специальных, специализированных агрегатных и автоматических станков, настроенных на определенную операцию.

Однако производительность каждого станка значительно выше, чем в обычном серийном. _{з ср} должен быть не ниже 0,65 - 0,75.

Определение количества станков по технико-экономическим показателям (укрупненным способом)

Этот метод имеет большую практическую ценность при проектировании заводов и цехов при коротких сроках проектирования. Точность результата вполне достаточна для практических целей.

В основу расчета принимают следующие технико-экономические показатели:

годовой выпуск с одного станка при работе в одну смену (или несколько смен), выраженный в тоннах или штуках готовой продукции;

число станко-часов, необходимое для обработки одного комплекта деталей одного изделия или 1 т изделий.

Указанные показатели берут из практики наиболее передовых заводов, утвержденных передовых проектов.

Для многих машин средних размеров годовой выпуск в одну смену составляет 35 - 40 т. Число станко-часов, затарачиваемое для изготовления 1 т. изделий составляет 50 - 57 станко-часов.

гдеД - годовой выпуск продукции в тоннах (штуках).

q - годовой выпуск с одного станка в одну смену в тоннах (штуках)

m - число рабочих смен.

Расчетное количество станков по показателю , выражающему число станко-часов, затрачиваемых на 1 т. или на 1 шт. готовых изделий определенных по формуле:

,

где h - количество станко-часов, затрачиваемых на 1 т или на 1 шт. готовых изделий.

Величины q и h берутся из соответствующих таблиц [см. Егоров, 1969, табл. 8 - 11 стр 140 - 145.]

Общее количество станков, подсчитанных по этим формулам для всего цеха, распределяется по видам (типам) в % соотношении, принимаемом по данным проектов механических цехов соответствующей отрасли.

Например:

Автомобильный завод	Станкостроительный завод
токарные - 26% расточные - 2,5% сверлильные - 17% фрезерные - 9,7% зубообрабатывающие - 6,6% протяжные - 2% шлифовальные - 16,2% прочие - 20%	токарно-винторезные - 19,2% токарно-револьверные - 3,7% расточные - 6% сверлильные - 10,6% фрезерные - 15% шлифовальные - 12,2% зубообрабатывающие - 6% спец. и агрегатные - 15% прочие - 12,3%

Полученное количество станков округляют до целого числа в ту или другую сторону, но общее число станков не должно выходить за пределы.

Более подробное деление станков по типам и размерам в пределах каждого вида - по аналогии с существующими цехами передовых предприятий отрасли.

По результатам расчета и подбора составляется сводная ведомость станков.

2.2.5 Рабочий состав цеха и определение его численности

В работе механического цеха участвуют:

Производственные рабочие (гл. образом станочники).

Вспомогательные рабочие

МОП - младший обслуживающий персонал,

Служащие,

ИТР - инженерно-технические работники,

СКП - счетно-конторский персонал.

В зависимости от типа производства и требуемой точности применяются различные методы расчета количества производственных рабочих.

Для единичного и серийного производства

Количество производственных рабочих станочников по виду работы (специальности) и по квалификации (разрядам) может определяться двумя способами:

а)по количеству общего нормированного времени, необходимого для изготовления годовой программы изделий;

б)по заданному количеству станков.

Расчет по общему нормированному времени

(*)

где Т - трудоемкость годового выпуска изделий в человеко-часах;

Ф_д.р - действительный годовой фонд времени работы рабочего в час. (1860, 1840, 1820 ч.)

К_м - коэффициент многостаночного обслуживания.

Расчет по заданному количеству станков.

,

отсюда . Подставив это значение в (*), получим:



Зная трудоемкость на каждом типе станков, определяют количество рабочих-станочников по специальностям.

В проектной практике для определения К_м используют опытные данные из соответствующих отраслей машиностроения:

массовое производство- К_м = 1,8 - 2,2

крупносерийное - К_м = 1,5 - 1,8

серийное- К_м = 1,3 - 1,5

мелкосерийное- К_м = 1,1 - 1,2

Количество производственных рабочих автоматических линий

Расчет количества рабочих ведется по двум профессиям - операторам и наладчикам, которые в автоматическом производстве относятся к производственным рабочим. Работа оператора - установка и снятие детали на автоматическую линию Наладчики обеспечивают нормальную работу линии.

Количество операторов принимается в зависимости от фактического количества рабочих мест линии и условий обслуживания их и составляет 1 или 2 оператора на линию в смену.

Количество наладчиков рассчитывается по нормам обслуживания в зависимости от сложности наладки из расчета один наладчик на 2 - 8 единиц обслуживаемого оборудования линии.

Для определения количества станочников по специальностям и разрядам составляется табл. (по форме) подсчета количества рабочих станочников.

Табл. 6.

№ п/п

Деталь

Кол-во дет. на 1 маш.

Токари

Фрезеровщики

Итого

2 р.

3 р.

4 р.

5 р.

2 р.

3 р.

4 р.

5 р.

1.

Вал…

3

1

-

2

-

-

1

-

-

…

12

Итого на 1 маш.

Итго на годовую программу

Количество рабочих, приведенных к 1 разряду:

Число рабочих	Разрядный коэффициент	Произведение	Разряд
30 80 20 10	1,29 1,48 1,72 2	30*1,29 80*1,48 20*1,72 10*2	3 4 5 6
140		211,5

Средний разрядный коэффициент:

211,5 : 140 = 1,51

Средний разряд производственного рабочего:

Средний разряд производственных рабочих зависит от типа производства:

- мелкосерийный 3,0 - 4,0

- крупносерийный2,75 - 3,0

- массовое2,25 - 2,75

2.2.6 Планировка оборудования и рабочих мест в цехе. Определение размера площади цеха

Планировка оборудования

Состав производственных отделений и участков механических цехов определяется характером изготовляемых изделий, тех. процессом, объемом и организацией производства.

В поточно-массовом производстве, например в автотракторном, цех называется по наименованию выпускаемого узла или агрегата. Например, цех двигателей имеет участки: «Блок цилиндров», «Коленчатые и кулачковые валы», «Шатуны» и т.п. Участок разбивается на станочные линии по наименованию деталей, например участок «Блок цилиндров» имеет линии «Блок», «Направляющие втулки клапана», «Крышки коренных подшипников» и т.д.

В серийном производстве механический цех разбивается на участки (или пролеты) по размерам деталей (участок крупных деталей, участок мелких деталей, участок средних деталей) или по характеру и типу деталей (участок валов, участок зубчатых колес и т.д.)

Пролетом называется часть здания, ограниченная в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Металлорежущие станки участков и линий механического цеха располагают в цехе одним из двух способов:

по типам оборудования;

в порядке технологических операций.

По типам оборудования - этот способ характерен для единичного, мелкосерийного и отдельных деталей серийного производства. Создаются участки станков: токарных, фрезерных, шлифовальных. Последовательность расположения подобных участков однородных станков на площади цеха определяется последовательностью обработки большинства типовых деталей.

Так по ходу технологического процесса обработки деталей типа шкив, муфта, фланцы, диски, зубчатые колеса, втулки и т.д. располагаются участки станков в следующей последовательности:

Токарные станки

Фрезерные

Строгальные

Радиально и вертикально-сверлильные

Шлифовальные (круглошлифовальные).

При обработке плоскостных деталей (плита, рама, станина и т.п.) последовательность расположения оборудования будет следующая:

Разметочные плиты,

Продольно-строгальные,

Продольно-фрезерные,

Расточные,

Сверлильные,

Плоскошлифовальные.

При размещении станков необходимо стремиться к достижению прямоточности производства и к наилучшему использованию подкрановых площадей. Мелкие станки располагают на площадях, не обслуживаемых кранами.

По порядку технологических операций - этот способ характерен для цехов серийного и массового производства. Станки располагаются в соответствии с технологическими операциями для обработки одноименных или нескольких разноименных деталей, имеющих схожий порядок операций. В мелкосерийном и среднесерийном производстве каждая группа станков выполняет обрпботку нескольких деталей, имеющих аналогичный порядок операций, т.к. загрузить полностью все станки линии одной деталью не всегда возможно.

Необходимо предусматривать кратчайшие пути движения каждой детали, не допускать обратных, кольцевых или петлеобразных движений, создающих встречные потоки или затрудняющих транспортирование.

Основные принципы при размещении станков:

Участки, занятые станками, должны быть по возможности наиболее короткими. В машиностроении длина участка составляет 40 - 80 м.

Станки вдоль участка могут располагаться в 2, 3 и более рядов. При расположении станков в 2 ряда между ними оставляется проход (проезд) для транспорта. При трехрядном расположении станков может быть два или один проход. В последнем случае продольный проход образуется между одинарныи и сдвоенным рядами станков. Для подхода к станкам сдвоенного ряда (станки расположены друг к другу тыльными сторонами), расположенным у колонн, между станками оставляют поперечные проходы. При 4-х рядном расположении устраивают 2 прохода: у колонн станки располагают в один ряд, а сдвоенный ряд - посередине (см. рис. 3).

Станки могут располагаться по отношению к проезду вдоль поперек и под углом (рис. 4). При поперечном расположении станков затрудняется их обслуживание, т.к. нужно предусматривать поперечные проезды. Загрузочная сторона прутковых станков должна быть обращена к проезду, у остальных же станков сторона с приводом обращена к стене или колоннам. Для лучшего использования площади револьверные станки, автоматы, протяжные, расточные, продольно-фрезерные и продольно-шлифовальные располагают под углом.

В поточных линиях станки также могут устанавливаться в один или в два ряда. В последнем случае деталь в процессе обработки переходит с одного ряда на другой. В поточных линиях с применением рольгангов или других конвейеров станки могут устанавливаться относительно них параллельно, перпендикулярно, а также могут быть встроены в линию.

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.

Табл. 8 Нормы расстояний между станками и от станков до стен и колонн

Расстояния	Нормы расстояний между станками при их размерах в 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	15000
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 1 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	-

Иллюстрации к табл. ___ приведены на рис. 5.

Ширина магистральных проездов.

Табл. 9.

Вид транспорта	Ширина проезда	Расстояние между станками
Электрокары (1 - 5 т)	3000 - 4000	3400 - 4500
Электропогрузчики (0,5 - 3 т)	3500 - 5000	4000 - 5500
Грузовые автомашины (1 - 5 т)	4500 - 5500	5000 - 6000

Ширина проездов при различном транспорте (габариты груза до 800 - 1500 мм).

Табл. 10

Мостовой кран	А =2000; 2500 Б = 2500; 3000	А = 2000; 2500 Б = 3300; 3800	А = 2000; 2500 Б = 4000; 4500
Эл. кары	А = 2000; 2500 Б = 2500; 3000 при одностор. движении А = 3000; 3500 Б = 3500; 4000 при двухстор. движении	А = 2000; 2500 Б = 3300; 3800	А = 2000; 2500 Б = 4000; 4500
		Только одностороннее движение.

При вычерчивании габаритов станка принимается его контур по крайним выступающим частям, причем в габарит входят крайние положения движущихся частей станка. Каждому типу станка дается условное графическое изображение в М 1:100 или 1:200.

Определение размера площади цеха

При детальном проектировании станочная площадь (производственная) определяется на основании планировки путем разработки плана расположения всего оборудования, рабочих мест, конвейерных и др. устройств, мест складирования заготовок, проездов и пр.

Уточняется принятые значения ширины длины и число пролетов.

Ширина пролетов - расстояние между осями колонн в поперечном направлении пролета. Зависит от габаритных размеров оборудования и средств транспорта: ширина

В = 18 м (для легкого машиностроения)

В = 18 и 24 м (для среднего машиностроения)

В = 24, 30 и 36 м (для тяжелого машиностроения)

Ширина всех пролетов механического цеха принимается одинаковой.

Шаг колонн - расстояние между осями колонн в продольном направлении. Зависит от рода применяемого материала для зданий, его конструкции и нагрузок. Принимается равной 6; 9 и иногда 12 м. Расстояние между осями колонн в поперечном и продольном направлении образует сетку колонн. В механических цехах более часто применяются сетки: 18 6; 24 6; 18 12; 24 12. В тяжелом машиностроении 30 6 и 36 6.

Длина пролета определяется суммой размеров последовательно расположенных производственных и вспомогательных отделений, проходов и др. участков цеха. Длина пролетов должна быть кратна размеру шага колонн и одинаковой для всех пролетов.

Высота пролетов 6 - 8,4 м в бескрановых пролетах и 10,8 - 19,8 в крановых. В пролетах, не имеющих подъемных кранов, применяется подвесное подъемно-транспортное оборудование (кранбалки грузоподъемностью 0,5 - 5 т, подвесные конвейеры и др.)

Показателем, характеризующим использование площади механического цеха, является удельная площадь, т.е. площадь, приходящаяся на один станок:

;

По этому показателю судят об использовании производственной площади цеха.

S_уд для малых станков 10 - 12 м²

средних станков - 15 - 25 м²

крупных станков - 25 - 70 м²

особо крупных - 70 - 200 м²

Очень плотное размещение станков (S_уд мало) создает нерациональные условия для работы (затрудняет движения рабочего, уменьшает безопасность, ухудшает освещенность); в результате снижается производительность труда.

Обратное положение ведет за собой увеличение затрат на 1 станок.

Общая планировка механического цеха

План цеха выполняется в масштабе 1:100 или 1:200.

На плане должно быть изображено все оборудование и устройства, относящиеся к рабочему месту:

станки, автоматические линии и др. технологическое оборудование;

расположение рабочего места у станка во время работы;

верстаки, раб. столы, подставки;

инструментальные столики;

места у станков для обработанных деталей и заготовок;

транспортные устройства, относящиеся к рабочему месту;

площадки для контроля и временного хранения деталей;

место мастера;

грузоподъемные и транспортные средства цеха (краны мостовые, консольные, портальные, рольганги и пр.)

проезды и проходы, туннели и ямы для производственных или транспортных целей.

Строительная часть плана.

колонны с осями и обозначением номера каждой колонны;

наружные и внутренние стены, а также перегородки;

окна, ворота, двери;

подвалы, подземные комнаты, антресоли.

2.2.7 Проектирование вспомогательных отделений механического цеха

К вспомогательным отделениям относятся:

заготовительное отделение;

заточное отделение;

контрольное отделение;

ремонтное отделение (ремонтная база);

мастерская для ремонта приспособлений и инструмента;

изготовление СОЖ;

переработка стружки;

цеховой склад материалов и заготовок;

промежуточный и межоперационный склад;

инструментально-раздаточный склад;

склады приспособлений, абразивов, масел, вспомогательных материалов.

Заготовительное отделение

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

Может быть совмещено со складом материалов и заготовок и является частью его хозяйства или же для крупных предприятий может быть самостоятельным.

Оборудование - отрезные станки, дисковые пилы, приводные ножовки, центровальные и фрезерно-центровальные станки, правильные, обдирочные станки, прессы для правки и др.

Определение потребного количества оборудования производится на основании разработанного тех. процесса на заготовительные операции:

Удельная площадь обычно составляет 25 - 30 м².

Площадь считается :

Заточное отделение

С целью улучшения качества заточки режущего инструмента заточка выполняется централизованно.

Основное оборудование - заточные станки.

Точный расчет заточных станков как правило не производится из-за большой трудоемкости расчетов и отсутствия полных исходных данных.

Потребное количество заточных станков общего назначения в среднем составляет 4 - 6% от количества станков, обслуживаемых заточкой.

После заточки часто применяют доводку режущего инструмента с целью улучшения качества отделки и повышения производительности.

Особое значение имеет доводка для твердых сплавов, т.к. они обладают большой твердостью и хрупкостью. После доводки выкрашивание в значительной степени устраняется. Доводка производится на специальных станках, количество которых принимается равным приблизительно Ѕ количества заточных станков, на которых затачивается инструмент, подлежащий доводке.

Удельная производственная площадь заточного отделения составляет 8 - 10 м², а уд. общая площадь этого отделения - 10 - 12 м² на 1 станок. Во вспомогательную площадь этого отделения входят:

площадь для хранения чертежей перетачиваемого инструмента;

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

Заточное отделение следует располагать смежно с инструментальным складом.

Кол-во рабочих - 1,7 - 2 чел. на один заточной станок при работе в 2 смены.

Проектирование технического контроля в механических цехах

В механических цехах устраиваются контрольные отделения, которые являются частями (отделениями) заводского ОТК. Контрольное отделение проверяет:

качество материала (путем наружного осмотра);

правильность размеров, полученных при обработке;

качество поверхности (эталоны чистоты).

Разновидности контроля:

непосредственно на рабочем месте на станке;

на специальных контрольных площадках (пунктах);

в контрольном отделении цеха.

Кроме того, контроль, выполняемый в цехах, может быть летучий, промежуточный и окончательный.

Летучий - в форме периодических проверок деталей в процессе их изготовления для предупреждения массового брака. Наиболее эффективным методом летучего контроля является статистический контроль, применяемый в серийном и массовом производстве. Летучему контролю подвергаются первые детали, обработанные после наладки или переналадки станка, а другие детали - после определенных операций.

Промежуточный контроль - производится между операциями, когда деталь прошла одну операцию. Производится в единичном и серийном производствах на контрольных площадках, установленных в конце каждой группы станков (указывается в планировке).

При расположении станков по порядку технологического процесса контрольные площадки располагаются у станков, после которых производится контроль (расточных, шлифовальных, хонинговальных, отделочных и т.п.)

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

Окончательному и промежуточному контролю подвергаются или все детали (сплошной контроль) или выборочно. В случае обнаружения брака при обработке на поточной линии все последующие операции подвергают сплошному контролю до устранения обнаруженных отклонений.

Подробный расчет потребного количества контролеров производится на основе разработанных контрольных карт. Но это требует значительного времени. На практике контролеров принимают в процентном отношении от числа станочников:

в серийном производстве - 5 - 7 % от числа станочников;

в массовом производстве - 12 - 15 % от числа станочников.

Площадь контрольных пунктов и контрольного отделения можно определить путем планировки всех рабочих мест работников контроля, оборудования и инвентаря.

Укрупненно:

Где R_контр - количество контролеров;

S_уд = 5 - 6 м² на 1 работника в контрольном отделении.

коэффициент 1,5 - 1,75 учитывает расположение оборудования инвентаря и проходов.