Проектирование и модернизация цеха

СОДЕРЖАНИЕ



Исходные данные для проектирования 

1 Обоснование типа производства и его краткая характеристика 

2 Определение количества станкочасов на годовую программу выпуска

3 Определение необходимого количества станочного оборудования

4 Определение основного технологического маршрута обработки деталей на специализированных участках

5 Расчет нормочасов сборки изделий на годовую программу выпуска

6 Определение общей численности рабочего состава цеха

6.1 Определение количества основных производственных рабочих

6.2 Определение численности вспомогательных рабочих

6.3 Определение численности работников ИТР

6.4 Определение численности счетно-конторского персонала

6.5 Определение численности младшего обслуживающего персонала

7 Определение общей площади сборочного участка

8 Определение площадей основных и вспомогательных площадей цеха

8.1 Площадь заточного отделения

8.2 Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки

8.3 Площадь инструментально - раздаточной кладовой 

8.4 Площадь ремонтного отделения 

8.5 Площадь отделения энергетики

8.6 Площадь складских отделений цеха 

8.7 Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости 

8.8 Площадь склада масел 

8.9 Площадь отделения сбора и переработки стружки 

8.10 Площадь межоперационных складов 

8.11 Площадь контрольного отделения 

8.12 Площадь под магистральные проезды

9 Составление ведомостей площадей цеха 

10 Выбор грузоподъемного оборудования 

Список использованной литературы


Исходные данные для проектирования



- Тип станка - консольно-фрезерный

- Количество типоразмеров – 7 шт

- Модель станка представителя – 6М11

- Годовая программа выпуска – 60 шт.

- Станкоемкость одного изделия – 2900ч

- Масса изделия – 2,1 т. (средний)


1. Обоснование типа производства и его краткая характеристика



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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технологический процесс: преимущественно дифференцирован.

Квалификация рабочих: средняя.

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


2. Определение количества станкочасов на годовую программу выпуска



,



где =2900ч – станкоемкость одного изделия

N=60 – годовая программа выпуска






3. Определение необходимого количества станочного оборудования



,



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







Принимаем  шт.

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



Таблица 3.1 – Общий состав оборудования

Станки

Завод консольно-фрезерных станков



% от общего количества

количество, шт.

принятое количество, шт

из них % автоматов, полуавтоматов, станков с ЧПУ, специальных

количество, шт.

принятое количество, шт.

Токарно-винторезные

14,5

6,38

7

6,2

2,73

3

Токарно-карусельные

2,6

1,14

1

-

-

0

Токарно-револьверные

4,6

2,02

2

0,8

0,4

0

Токарные автоматы и полуавтоматы

3,5

1,54

2

-

-

0

Расточные

8,7

3,8

4

3,5

1,54

2

Сверлильные

13,3

5,85

6

4,3

1,9

2

Агрегатно-расточные и агрегатно-сверлильные

2,9

1,28

1

0,7

0,3

0

Строгальные и долбежные

2

0,88

1

-

-

0

Протяжные

1,6

0,7

1

-

-

0

Фрезерные

19,0

8,4

8

8,3

3,7

4

Зубообрабатывающие

6,6

2,9

3

1,6

0,7

1

Шлифовальные, хонинговальные, суперфинишные

18,5

8,14

8

5,3

2,33

2

Прочие

4,4

1,94

0

0,6

0,3

0

Итого

100



44

32



13



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

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

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

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

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



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

Модель станка

Кол-во

Краткая тех. характеристика

Удельная площадь, м2

Всего м2

1

2

3

4

5

16Б05

2

dmax= 250

Lmax= 500

мощность N= 1,5 кВт

масса, кг = 715

12

24

16К20

2

dmax= 400

Lmax= 1000

мощность N= 11 кВт

масса, кг = 2835

25

50

16К20Ф3

3

dmax= 400

Lmax= 1000

мощность N= 10

масса, кг = 4000

25

75

1512

1

dmax= 1250

Lmax=1000

мощность N= 30

масса, кг = 16500

25

25

1Д316

1

dmax прутка= 18

Lmax подачи прутка= 50

мощность N= 1,7

масса, кг = 1028

12

12

1А425

1

dmax прутка= 65

Lmax подачи прутка= 175

мощность N= 7,5

масса, кг = 4850

25

25

1М10А

1

dmax прутка= 10

Lmax подачи за цикл = 100

мощность N= 2,2

масса, кг = 840

12

12

11Т16В

1

dmax прутка= 16

Lmax подачи за цикл = 140

мощность N= 3

масса, кг = 1200

25

25

7Б56

1

Тяговая сила кН = 200

Ход салазок = 1600

Размер опорной

плиты = 450х450

d в планшайбе = 160

мощность N= 30

масса, кг = 7450

60

60

5140

1

dmax= 500

Нmax венца= 100

модуль = 8

мощность N= 4

масса, кг = 4400

25

25

53А20

1

dmax= 200

Нmax венца= 180

модуль = 6

мощность N= 7.5

масса, кг = 6800

25

25

5С277

1

dmax= 500

Нmax венца= 80

модуль = 12

мощность N= 5,5

масса, кг = 15000

25

25

6Р13

1

размеры стола – 400х1600

мощность N= 11

масса, кг = 4200

25

25

5А872

1

dmax= 800

Нmax венца= 125

модуль = 12

мощность N= 4

масса, кг = 12500

25

25

5853

1

dmax= 800

Нmax венца= 280

модуль = 12

мощность N= 075х2

масса, кг = 7500

25

25

3М153

1

dmax= 140

Lmax= 500

мощность N= 7,5

масса, кг = 4000

25

25

3У12Ф2

1

dmax= 200

Lmax= 500

мощность N= 5,5

масса, кг = 4200

25

50

Итого

21





508



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

Модель станка

Кол-во

Краткая тех. характеристика

Удельная площадь, м2

Всего м2

1

2

3

4

5

2421

1

рабочая зона – 250х450

мощность N= 1

масса, кг = 1985

12

12

2М615

1

рабочая зона – 900х1000

мощность N= 4,5

масса, кг = 8500

25

25

ИР320МФ4

1

рабочая зона – 320х320

емкость магазина - 36

мощность N= 7,5

масса, кг = 8000

25

25

ИР800МФ4

1

рабочая зона – 800х800

емкость магазина - 30

мощность N= 14

масса, кг = 12500

70

70

2Н125

2

dmax сверления= 25

рабочая зона – 400х450

мощность N= 2,2

масса, кг = 880

12

24

2М57

2

dmax сверления= 75

мощность N= 7,5

масса, кг = 10500

25

50

21104Н7Ф4

2

dmax сверления= 25

рабочая зона – 400х630

мощность N= 5,5

масса, кг = 8500

25

50

Агрегатный

1

Набор отдельных комплектующих станка под конкретные размеры детали

25

25

7110

1

размеры стола – 900х1000

мощность N= 75

масса, кг = 27500

70

70

6Р11

1

размеры стола – 250х1000

мощность N= 5,5

масса, кг = 2360

12

12

6Р82Ш

1

размеры стола – 320х1250

мощность N= 7,5

масса, кг = 3300

25

25

6Р13

1

размеры стола – 400х1600

мощность N= 11

масса, кг = 4200

25

25

6550Ф3

2

размеры стола – 500х1000

мощность N= 8

масса, кг = 10490

50

100

6305Ф4

2

размеры стола – 500х1250

мощность N= 7,8

масса, кг = 14000

50

100

3Е710

1

размеры стола – 400х125

размеры круга – 200х32х76

мощность N= 4

масса, кг = 2300

25

25

3Д725

1

размеры стола – 2000х630

размеры круга – 500х305х100

мощность N= 30

масса, кг = 15500

40

40

3К228

1

dmax заготовки= 560

dmax отверстия= 200

мощность N= 5,5

масса, кг = 6900

25

25

3Е721Ф3-1

1

размеры стола – 630х320

размеры круга – 400х63х127

мощность N= 7,5

масса, кг = 6360

25

25

Итого

23





728



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



.


4. Определение основного технологического маршрута обработки деталей на специализированных участках



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

005 Токарно-винторезная (карусельная, предварительная)

010 Термическая

015 Токарно-винторезная (карусельная, окончательная)

020 Вертикально-сверлильная (радиально-сверлильная)

025 Горизонтально-протяжная

030 Вертикально-фрезерная

035 Комплекс шлифовальных операций

040 Зубообработка

045 Слесарная

050 Термическая

055 Окончательное шлифование диаметров и торцов

060 Зубошлифовальная

065 Контрольная

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

005 Фрезерная

010 Горизонтально-расточная

015 Продольно-строгальная

020 Термическая

025 Горизонтально-расточная с ЧПУ

030 Фрезерная

035 Продольно-строгальная

040 Радиально-сверлильная

045 Плоскошлифовальная

050 Внутришлифовальная

055 Слесарная


5. Расчет нормочасов сборки изделий на годовую программу выпуска



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










6. Определение общей численности рабочего состава цеха



6.1 Определение количества основных производственных рабочих



Количество станочников определяется по формуле:



,



где =4015ч – действительный годовой фонд работы станка;

=44 шт – принятое количество станков;

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

=1860 ч – действительный годовой фонд работы одного рабочего;

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



,



принимаем Р=55 чел.

Определение количества сборщиков

Пропускная способность стенда определяется по формуле:







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

=2 – число рабочих смен в сутки

 - нормировочное время на общую сборку машины, ч







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



,



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



,



принимаем Ссб=7 шт.

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



,



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



,



принимаем Rcб=29 чел.

Определение количества разметчиков и слесарей-межоперационников

Трудоемкость разметочных работ определяется по формуле:









Численность разметчиков для среднесерийного типа производства определяется по формуле:





ч.



принимаем Тразм=4 чел.

Трудоемкость межоперационных слесарных работ определяется по формуле:









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





ч.



принимаем Тслес.=4 чел.


6.2 Определение численности вспомогательных рабочих



Численность вспомогательных рабочих для среднесерийного типа производства определяется по формуле:





,



принимаем Т=5 чел



6.3 Определение численности работников ИТР



Численность работников ИТР для среднесерийного типа производства определяется по формуле:





,



принимаем ИТР=9 чел.



6.4 Определение численности счетно-конторского персонала



Численность счетно-конторского персонала определяется по формуле:





,



принимаем Рскп=4 чел


6.5 Определение численности младшего обслуживающего персонала



Численность младшего обслуживающего персонала определяется по формуле:





,



принимаем Рмоп=3 чел

Ведомость работающих в цехе по категориям приведена в таблице 6.1



Таблица 6.1 - Ведомость работающих в цехе по категориям

Категории работающих

Количество

Производственные рабочие:

Основные:

- станочники

- сборщики

Разметчики

Cлесари-межоперационники





55

29

4

4

Всего производственных рабочих

92

Вспомогательные рабочие

5

Всего рабочих

97

ИТР

СКП

МОП

9

4

3

Всего работающих

113




7. Определение общей площади сборочного участка



Площадь сборочного участка определяется по формуле:



,



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







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


8. Определение площадей основных и вспомогательных площадей цеха



8.1 Площадь заточного отделения







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

Определяем количество заточных станков:







Принимаем Nз.о. = 3 шт.







8.2 Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки







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

N = 44 шт. – количество основных станков.

Определяем количество станков ремонтного отделения:







Принимаем Nр.и.о = 2 шт.







8.3 Площадь инструментально - раздаточной кладовой



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

Площадь данного отделения определяется по формуле:



,



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







8.4 Площадь ремонтного отделения







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

Определяем количество станков ремонтного отделения:







Принимаем Nз.о. = 2 шт.







8.5 Площадь отделения энергетики



Определяется укрупнено:









Принимаем 



8.6 Площадь складских отделений цеха



Склад состоит из склада пруткового материала и склада заготовок.

Площадь склада пруткового материала определяют по формуле:







	где А = 5 суток – запас хранения;

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

	D = 233 дня – количество рабочих дней в году;

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

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

	

	

	

	Площадь склада заготовок :







	где А = 12 суток – запас хранения;

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

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

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

	

	

	

	Общая площадь складского отделения составит: 

	

	

	

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

	

	

	

	

	Принимаем Sск=13м2

	Склад готовых деталей так же определяем укрупнено:

	

	

	

	

	Принимаем Sс.г.д=13м2

	

	8.7 Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости

	

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

	 - при количестве основного оборудования до 60 шт.

	

	8.8 Площадь склада масел

	

	

	

	8.9 Площадь отделения сбора и переработки стружки

	

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

	 - при количестве основного оборудования до 60 шт.

	

	8.10 Площадь межоперационных складов

	

	Определяется укрупнено и составляет 10% от общей производственной площади:

	

	

	

	

	Принимаем Sм.ск=13м2

	
8.11 Площадь контрольного отделения

	

	Площадь данного отделения определяется по формуле:

	

	

	

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

	f = 6 м2 - норма площади на одного контролера;

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

	

	

	

	8.12 Площадь под магистральные проезды

	

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

	

	

	

	Принимаем 

	
9. Составление ведомостей площадей цеха

	

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

	

	Таблица 9.1 – Ведомости площадей цеха

	№

	Наименование участков, отделений и служб цеха

	Площадь м2

	1

	Участок механической обработки тел вращения

	508

	2

	Участок механической обработки корпусных деталей

	728

	3

	Площадь сборочного участка

	580

	4

	Площадь заточного отделения

	30

	5

	Площадь отделения ремонта инструмента и оснастки

	48

	6

	Площадь инструментально - раздаточной кладовой

	66

	7

	Площадь ремонтного отделения

	54

	8

	Площадь отделения энергетики

	11

	9

	Площадь складских отделений цеха

	13

	10

	Склад готовых деталей

	13

	11

	Площадь отделения смазочно-охлаждающей жидкости

	40

	12

	Площадь склада масел

	15

	13

	Площадь межоперационных складов

	13

	14

	Площадь отделения сбора и переработки стружки

	75

	15

	Площадь контрольного отделения

	41

	

	Общая площадь всех отделений цеха

	2235

	16

	Площадь под магистральные проезды

	336

	Всего

	2571

	

	
10. Выбор грузоподъемного оборудования

	

	В качестве грузоподъемного оборудования, используемого в цехе, принимаем:

	- мостовые электрические краны;

	- передаточные тележки;

	- передаточные платформы;

	- местные подъемники.

	Мостовые электрические краны.

	Их количество определяется по укрупненному расчету.

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

	Передаточные тележки.

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

	Передаточные платформы

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

	Местные подъемники

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

	

	
Список использованной литературы

	

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

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

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

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

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