Проектирование участка цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирования участка цеха

Содержание

• Введение
• 1. Производственная программа. Расчет трудоемкости операции КПЭ
• 2. Оборудование производственного участка
• 3. Расчет численности работающих на участке
• 4. Расчет производственных и вспомогательных площадей
• 5. Выбор типа производственного здания
• 6. Технологическая планировка участка
• 7. Выбор межоперационного транспорта
• 8. Проектирование системы контроля
• 9. Схема энергетического процесса
• 10. Технико-экономические показатели проекта участка
• Список используемой литературы
• Введение
• Проектирование участков цехов имеет целью установить техническую возможность и экономическую целесообразность предлагаемого решения, выбора наилучшего и наиболее экономичного варианта и составление технико-экономического обоснования преимущества этого решения перед другими. Решение этих вопросов не ограничивается знанием методов обработки на различного рода станках и требует изучения и знания целого комплекса вопросов, связанных с расчетом мощностей, выбором организационных форм и методов выполнения производственного процесса, определением рабочего состава, площадей и всем устройством участка и цеха; необходимо также учитывать уровень развития данной отрасли, динамику измерителей производительности труда, новой техники и другие факторы.
• Исходными данными для проектирования участка цеха являются: рабочие чертежи изделия и технические условия на его изготовление, режим работы участка, производственная программа, технологический процесс и технологический маршрут, данные о действующем производстве, (планировка оборудования, план и разрез цеха), схема коммуникации всех видов энергии (электричество, пар, газ, воздух), а также сроки и очередность ввода мощностей на участке.
• 1. Производственная программа. Расчет трудоемкости операции КПЭ
• При наличии большой номенклатуры изделий, схожих по конструкции, иногда даже при наличии всех чертежей, нет необходимости разрабатывать технологические процессы на все изделия программы. В этом случае расчеты ведут по приведенной программе.
• Под производственной программой понимают перечень изделий, которые должны быть в заданном количестве изготовлены цехом за плановый период (год, квартал, месяц). Программа является основной для определения общей трудоемкости изготовления изделий в цехе и всех последующих расчетов мощностей цеха.
• Для нахождения производственной программы необходимо всю номенклатуру изготовляемых деталей расклассифицировать, получая группу или типы изделий, сходные по конструкции и технологии изготовления. В каждой группе выделяют изделие представитель, по которому все последующие расчеты. В качестве изделий-представителей принимают наиболее характерные изделия данной группы и к ним предъявляют следующие требования:
• - число изделий-представителей должно быть преобладающим в годовой программе;
• -общая годовая трудоемкость изделий-представителей должна составлять значительную величину от общей годовой трудоемкости, данной группу;
• -наличие в группе изделий близких аналогов, сходных по конструктивным признакам, габаритным размерам и массе [1].
• Производственная программа определяет количество годных деталей, подлежащих выпуску с рабочего места, участка (или цеха) в течение года.
• Годовая программа выпуска деталей N_пр (производственная программа) рассчитывается по формуле:
• мин (1.1)
• где М_r - годовая производительная мощность, шт.;
• К_з - коэффициент загрузки оборудования, принимаемый равными 0,8-0,85, что характеризует достаточно полное использование оборудования и наличие необходимого резерва времени;
• F_д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, час;
• Действительный годовой фонд времени работы оборудования определяется по формуле:

,(1.2)

где F_р - режимный годовой фонд времени работы оборудования;

- планируемые потери времени по i-й группе оборудования, в % (задается в диапазоне 3-10% в зависимости от группы [4], или для всего оборудования берется некоторое усредненное значение).

Режимный годовой фонд времени работы оборудования определяется по формуле:

, (1.3)

где

Д - количество рабочих дней;

Т - продолжительность смены, ч;

К_СМ - коэффициент сменности (планируется 2-х или 3-х сменная работа).

Расчет количества рабочих дней ведется согласно установленному федеральным законодательством порядку с учетом региональных и местных особенностей:

Д = 365 - 104 - 11 - 4 = 246 дней,

где

365 - количество календарных дней в году;

104 - количество выходных дней в году;

11 и 4 - количество праздничных дней в году в соответствии с федеральным и республиканским законодательством.

Рассчитаем режимный годовой фонд времени работы оборудования:

=246•8•2=3936 часов;

Действительный годовой фонд времени работы оборудования:

часов;

Т_шт - норма штучного времени, мин.

Норма штучного времени на обработку изделия определяется по формуле:

Т_шт =Т_о + Т_всп + Т_об + Т_д, мин (1.4)

где Т_о - основное время, мин;

Т _всп - вспомогательное время, мин;

Т _об - время обслуживания рабочего места, мин;

Т _д - дополнительное время, мин;

Основное время определяем по формуле:

, мин (1.5)

где t₁ - очистка тлеющим разрядом, мин;

t₂ - ионная очистка, мин;

t₃ - нанесение покрытия, мин;

n₁ - количество деталей в одной садке, шт.

Специфика вакуумных установок такова, что требует разогрева установки перед работой, т.е. выхода ее на рабочий режим вакуумной системы и охлаждения ее после работы. Отсюда определяем по формуле:

, мин (1.6)

где t₄ - загрузка деталей, мин;

t₅ - выход установки на рабочий режим, мин;

t₆ - время охлаждения деталей после обработки, мин;

t₇ - выгрузка обработанных деталей, мин;

t₈ - время разогрева установки, мин;

t₉ - время охлаждения установки, мин;

n₂ - количество деталей обработанных за один день, шт.

Время обслуживания рабочего места определяем из следующего соотношения:

, мин (1.7)

где t₁₀ - время очистки вакуумной камеры и оснастки, мин;

t₁₁ - время обслуживания вакуумной системы, мин;

t₁₂ - время замены расходных элементов (катодов), мин;

n₃ - количество деталей, обработанных за период от одной очистки вакуумной камеры и оснастки до следующей, шт;

n₄ - количество деталей, обработанных за период от одного обслуживания вакуумной системы до следующего, шт;

n₅ - количество деталей, обработанных за период от одной замены расходных элементов до следующей, шт.

Дополнительное время выделяется на отдых и регламентируется условиями работы. Согласно литературе Т_доп=7% от Т_о.

Из [4] примем, что t₁=8 мин; t₂=5 мин; t₃=230мин; n₁=12 шт. Тогда:

=20,4 мин.

Из [4] примем, что t₄=0,5 мин/дет, следовательно, 12•0,5=6 мин; t₅ =20 мин; t₆=60 мин; t₇=20 мин; t₈=60 мин; t₉=60 мин; n₂=24 шт. Подставляя, получим:

=13,83 мин.

Из [4] примем, что t₁₀=300 мин; t₁₁=300 мин; t₁₂=180 мин; n₃=96 шт; n₄=96 шт; n₅=72 шт. Получаем:

=8,75 мин.

Т_доп = 0,07·20,4=1,43 мин.

Тогда норма штучного времени определится, как:

Т_шт = 20,4+13,83+8,75+1,43=43,79 мин.

Годовая программа выпуска:

=4309 шт.

• 2. Оборудование производственного участка
• Количество оборудования на участке
• , шт (2.1)
• где
• N - годовой объем выпуска деталей на данной установке, шт;
• Ф_Д - годовой фонд времени работы оборудования, ч;
• К_ВН - коэффициент выполнения норм, равный 1,2;
• Ч_об - принятое количество установок - принимаем через округление расчётного количества станков по правилу: если дробная часть расчётного количества станков меньше 0,12, то округление в меньшую сторону и наоборот.
• Годовой объем выпуска деталей (10 деталей типа стакан) N=39714,77 шт.
• =6,53 шт.
• Примем необходимое количество оборудование равное 7шт.
• Общие сведения установки ННВ-6.6
• Установка ионно-плазменная камерная вакуумная ННВ-6.6 предназначена для нанесения упрочняющих однослойных и многослойных покрытий на инструмент широкой номенклатуры диаметром до 200 мм и длиной до 250 мм способом конденсации вещества с ионной бомбардировкой.
• Установка может использоваться при напылении коронок зубов, а также при декоративном напылении на изделиях из стекла и металла, фарфора и пластмассы.
• Структура условного обозначения
• ННВ-6.6:
• Н - метод нагрева - ионный;
• Н - основной конструктивный признак - камерная;
• В - среда в рабочем пространстве - вакуум;
• 6 - диаметр рабочей камеры, дм;
• 6 - высота рабочей камеры, дм;
• Технические характеристики:
• Потребляемая мощность, кВт - 50+5
• Напряжение питающей сети, В - 380+19/220+11
• Число фаз - 3
• Частота тока, Гц - 50
• Скорость осаждения покрытия (нитрида титана), мкм/ч - от 13 до 40
• Номинальный ток высоковольтного источника питания подложки, А - 20
• Диапазон плавного регулирования величины напряжения высоковольтного источника питания подложки, В - от 100 до 1500
• Диапазон плавного регулирования величины напряжения низковольтного источника питания подложки, В - от 20 до 280
• Максимальная нагрузка на шпиндель, кг - 110
• Максимально допустимая нагрузка на ось сателлита механизма вращения, кг - 10
• Диапазон плавного регулирования частоты вращения стола (в обе стороны), мин-1 - от 0,5 до 12
• Длительность цикла упрочнения инструмента, ч - от 2 до 2,5
• Размеры рабочей камеры, мм: диаметр - 600+30
• высота (длина) - 600-20
• Количество электродов токоподводящих (испарителей) - 3
• Остаточное давление в камере, Па (мм рт.ст.) - от 6,65·10-3 до 6,65·10-1 (от 5·10-5 до 5·10-3)
• Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более - 2
• Масса установки, т - 3,0
• Конструкция и принцип действия
• Установка состоит из следующих основных узлов: корпус; дверца; электрод токоподводящий (электродуговой испаритель); система водоохлаждения; вакуумная система; механизм вращения; основание; электрическая часть. Корпус имеет вид вертикального цилиндрического сосуда с боковым проемом, который закрывает дверца. Выполнен с двойными стенками, образующими полость водоохлаждения (или подогрева при откачке камеры). На боковых стенках корпуса установлены два токоподводящих электрода. Корпус с дверцей образует вакуумную камеру.
• Дверца имеет двойные стенки, которые образуют полость водоохлаждения. На дверце установлен третий токоподводящий электрод, который может быть размещен и на верхней плоскости корпуса.
• Электрод токоподводящий, представляющий собой электродуговой испаритель, состоит из корпуса и держателя, которые электрически изолированы друг от друга, и защитного кожуха.
• Система водоохлаждения состоит из панели водораспределительной и трубопроводов. В панели предусмотрена воронка для визуального контроля протока воды, а также датчики сигнализаторов уровня. Расход воды регулируют вентили, установленные на коллекторе.
• Вакуумная система обеспечивает создание в рабочей камере необходимого рабочего давления. Регулирование остаточного давления выполняется с помощью автоматического регулятора напуска рабочего газа.
• Механизм вращения имеет электромеханический привод, состоящий из электродвигателя постоянного тока и редуктора, соединенных клиноременной передачей. Электродвигатель позволяет изменять число оборотов и направление вращения.
• Основание предназначено для монтажа на нем камеры, вакуумной системы, системы водоохлаждения и подогрева. В тумбе основания расположен механизм вращения и блоки поджига дуги. Электродвигатель установлен на плите, которая крепится к тумбе основания.
• Вакуумная система, панель водоохлаждения расположены на площадке основания. В площадке под съемным листом размещены провода цепей управления и силовые цепи.
• Электрическая часть служит для электроснабжения установки и управления технологическим процессом. Электроснабжение производится от трехфазной сети напряжением 380 В, цепи управления питаются напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
• Высоковольтный источник питания, включающий в себя тиристорный преобразователь напряжения, высоковольтный трансформатор и выпрямитель, обеспечивает регулирование напряжения в пределах от 100 до 1500 В.
• Источник опорного напряжения, включающий в себя тиристорный преобразователь (общий с высоковольтным источником), трансформатор и выпрямитель, обеспечивает регулирование напряжения от 20 до 280 В.
• Для получения при нанесении покрытий нитридов металла в установке предусмотрена система напуска рабочего газа (азота). Система состоит из клапана с электромагнитным приводом, клапана напускного регулируемого (автоматического натекателя) и электронного блока управления.
• 3. Расчет численности работающих на участке
• Состав и число работающих цехов определяются характером производственного процесса, степенью его автоматизации, уровнем кооперации и специализации вспомогательных служб в масштабах корпуса или завода, структурой и степенью автоматизации системы управления производством [2].
• В состав персонала участка входят основные производственные рабочие, вспомогательные рабочие, служащие рабочие и младший обслуживающий персонал (МОП).
• К числу производственных рабочих относятся
• Состав рабочих участка по нормам обслуживания
• 1. Число операторов
• R_опер=Ч_об·К_см , чел (3.1)
• где К_см - количество смен, принятое 2.
• Тогда:
• R_оп = 7·2=14 чел.
• 2. Число наладчиков
• R_нал =, чел (3.2)
• где Н_обс - норма обслуживания на одного наладчика в смену, шт. [4]
• R_нал= чел.
• На каждый участок требуется по 1 наладчику. Учитывая число смен, количество наладчиков принимаем равным 2.
• 3. Общее число основных производственных рабочих
• R_пр.раб=R_оп+R_нал (3.4)
• R_пр.раб=14+2=16 чел.
• Состав работающих
• 1. Численность вспомогательных рабочих
• R_вс.раб= R_пр.раб •0,2 (3.5)
• R_вс.раб= 16 •0,2=3,2
• Примем число вспомогательных рабочих 3 чел.
• 2. Численность служащих
• R_сл.раб=(R_пр.раб+R_вс.раб)•0,12 (3.6)
• R_сл.раб=(16+ 3)•0,12=2,28
• Примем число служащих 3 человека.
• 3. Численность МОП
• R_моп=(R_пр.раб+R_вс.раб)•0,2 (3.7)
• R_моп=(16+ 3)•0,2=3,8
• Примем численность МОП 4 чел.
• 4. Расчет производственных и вспомогательных площадей
• Площадь механического цеха по своему назначению делится на производственную, вспомогательную и служебно-бытовых помещений.
• К производственной площади относится площадь, занятая станками, верстаками и стендами межоперационной сборки, проходами и проездами между рядами станков (не магистральных), складами заготовок у станков, склизами, рольгангами и другим транспортным оборудованием [3].
• К вспомогательной площади относятся площади, занятые вспомогательными службами: ремонтным, инструментальным хозяйствами, складами и кладовыми, и другими вспомогательными службами, а также магистральными проездами, обслуживающими разные цехи.
• К площади служебно-бытовых помещений относятся площади, занятые раздевалками, душевыми, санитарными узлами, пунктом медицинской помощи, а также площадь, занимаемая администрацией цеха и другими техническими и конторскими службами по обслуживанию производства.
• При технологических расчетах учитывают только производственную и вспомогательную площади.
• Сумма производственной и вспомогательной площадей является общей площадью цеха.
• Площадь служебно-бытовых помещений учитывают в строительной части проекта.
• Размер площади цеха определяют различными методами в зависимости от того, ведутся ли предпроектные расчеты или разработка технического проекта.
• Основным показателем по определению площади цеха является удельная общая площадь, приходящаяся на один производственный станок.
• Величина удельных площадей зависит от характера производства, габаритных размеров принимаемого оборудования, а также особенностей планировки. Эти показатели для укрупненных расчетов принимают по данным выполненных проектов для аналогичных производств.
• Окончательный размер площади определяется путем распланировки всего оборудования, рабочих мест, подъемно-транспортных устройств с учетом установленных нормами технологического проектирования разрывов между отдельными типами оборудования и шириной проходов и проездов, а также необходимых вспомогательных служб [7].
• Планировка оборудования дает возможность проверить целесообразность принятой схемы здания (ширина пролетов, длина здания и число пролетов).
• Производственную площадь цеха определяем по удельным нормам.
• Удельной площадью на один станок считается площадь, занимаемая станком, тумбочкой станочника, рабочим, местом для складирования заготовок и готовых деталей и проходами [1].
• Площади цехов распределяются по следующим категориям:
• производственная, вспомогательная, складская, служебная, бытовая и пр.
• Расчет ведется нормативным методом.
• 1. Площадь основных производственных участков
• F_ст.уч=f_уд•Ч_об (4.1)
• f_уд - удельная площадь на один станок (примем 30м²)
• F_ст.уч =30•7=210м².
• 2. Общая производственная площадь участка

• F_пр=F_ст.уч (4.2)
• F_пр=210м²
• Вспомогательная площадь.
• 1. Площадь для ремонта приспособления
• F_{рем.при}=f_{уд.рем.при}·S_{рем.при} (4.3)
• f_{уд.рем.при} - удельная площадь на один станок гр. ремпри (20м²);
• S_{рем.при} - число станков гр. ремпри;
• S_{рем.при}=0,04·Ч_об=0,04·7=0,28?1ст.
• F_{рем.при} =20·1=20м².
• 5. Выбор типа производственного здания
• При выборе типа здания для цеха необходимо учитывать соответствие его современным функциональным, техническим, экономическим и архитектурно-художественным требованиям[6].
• В курсовом проекте используем универсальное типовое блочное производственное здание крановой конструкции с фонарным покрытием с сеткой колонн для одноэтажных многопролетных зданий 6x12м, где 12 - шаг колонны, 6 - ширина пролетов. Так как цехи предприятий среднего и тяжелого машиностроения размещают в одноэтажных промышленных зданиях, компонуемых из основных и дополнительных унифицированных типовых секций (УТС).
• 6. Технологическая планировка участка
• В состав механических цехов входят производственные отделения или участки, вспомогательные отделения, служебные помещения и т.п. Состав производственных участков цехов определяется характером изготовляемых изделий, видом технологического процесса, объемом производства.
• Производственный участок служит для размещения на нем оборудования, служащего для выполнения технологических процессов обработки. При планировке механического участка оборудование располагают так, чтобы обеспечить прямоточность и последовательность прохождения заготовок по стадиям обработки, максимальное использование производственной площади, удовлетворять требованиям охраны труда, техники безопасности и противопожарной безопасности[9].
• В курсовом проекте оборудование разбиваем на участки по признаку изделий и располагаем станки по ходу технологического процесса. Такая планировка является наиболее удобной для механических цехов серийного производства. Схема расположения станков по технологическому процессу U-образная и зигзагообразная, что обеспечивает компактность технологического участка. При выполнении курсового проекта планировку станков на участке выполняем следующим образом:
• 1) сетка колонн 6м х 12м, колонны показываем в сечении 1200 х 600мм, в виде прямоугольного контура, сечение заштриховываем.
• 2) ворота и двери располагают по ходу направления людских потоков. На планировке показаны средства пожаротушения; в наиболее опасном месте должно быть их наибольшее количество.
• Определяем ширину проезда между двумя рядами станков при двустороннем движении транспортных средств по формуле:
• В=а*Н+b(z+D), (6.1)
• где В - ширина проезда, мм;
• Н - ширина рабочей зоны, Н=800мм;
• а - число рабочих зон, а=2;
• z - зазор между транспортным средством и рабочей зоной; при транспортировании тележками и электрокарами z=200mm;
• D- ширина транспортного средства, D=500 мм;
• b- число направлений движения, b=2.
• В=2*800+2(200+500)=3 м.
• План участка вычерчиваем в масштабе 1:100. На плане участка указываем станки и др. оборудование, гардеробная, колонны, противопожарные устройства. Место рабочего у станка обозначается кружком диаметром 500мм (рис. 6.1). Рабочие места предусматриваем со стороны проходов, что облегчает обслуживание рабочего места.