Проектирование участка механической обработки

Введение

Введение

Задачи проектирования машиностроительных производств весьма обширны, сложны и многообразны.

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.

где Д - 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 нормативов.

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

Таблица 3- Пример соотношения оборудования по видам в зависимости от отрасли

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

По результатам расчета и подбора составляется сводная ведомость станков.

6. Определение состава и количества работающих

В работе механического цеха участвуют:

1. Производственные рабочие (гл. образом станочники).

2. Вспомогательные рабочие.

3. МОП - младший обслуживающий персонал.

4. Служащие.

5. ИТР - инженерно-технические работники,

6. 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 Тшт.к - трудоемкость годового выпуска изделий в человеко-часах; Фд.р - действительный годовой фонд времени работы рабочего в час. (1860, 1840, 1820 ч.)

Км - коэффициент многостаночного обслуживания.

Расчет по заданному количеству станков.

,

отсюда . Подставив это значение в Кз, получим:

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

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

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

крупносерийное - Км = 1,5 - 1,8

серийное - Км = 1,3 - 1,5

мелкосерийное - Км = 1,1 - 1,2

Для получения общей численности производственных рабочих к числу рабочих-станочников следует прибавить производственных рабочих, работающих на неметаллорежущем оборудовании на рабочих местах, без оборудования. Далее составляется сводная ведомость состава производственных рабочих с соответствующими разрядами.

Число вспомогательных рабочих определяют на основании нормативов.

Для механических цехов число вспомогательных рабочих вместе с рабочими служб считают равным 45 - 50% от числа производственных рабочих. Для других отраслей эта цифра обычно составляет 18%. При определении общего числа в цехе предусматривается определенный процент женщин: для цехов, изготавливающих мелкие детали, - до 60%, средние - 45%, крупные - 30%, в автоматных цехах до 40%.

Младший обслуживающий персонал (МОП) составляют гардеробщики, уборщики, курьеры и т.п. Их число принимают равным 2-3% от общего числа рабочих. При расчетах числа цеховых служащих принимают равным 13 - 16% от общего числа рабочих. В том числе ИТР составляют 11,5 - 14%, а СКП - 1,5 - 2%. Число ИТР, ОТК и бюро инструментального хозяйства определяют отдельно, и оно равно 1,5 - 2,5% от числа производственных рабочих цеха.

7. Определение состава и размера производственной и вспомогательной площади участка

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.

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

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.

8. Проектирование рабочего места станочника

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

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

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

В серийном производстве число операций, выполняемых на одном рабочем месте, уменьшается, сокращается и номенклатура используемой оснастки, следовательно, требуется меньшее количество инвентаря. Рабочее место токаря в серийном производстве показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема рабочего места станочника

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

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

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

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

-обозреваемость всех подвижных частей станков из любой точки маршрута;

-удобная доставка заготовок и приспособлений на рабочее место;

-минимальные затраты времени на переходы между станками.

9. Принципы расстановки оборудования и выбор для своего участка

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

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

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

Групповой принцип применяется при большой номенклатуре изделий в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также для обработки отдельных деталей в серийном производстве. В этом случае создаются участки однородного оборудования (участок токарной, фрезерной, шлифовальной обработки), последовательность расположения которых на площади цеха определяется последовательностью обработки большинства типовых деталей.

Например, для обработки шкивов, фланцев, дисков, зубчатых колес принято располагать станочные участки таким образом: токарный фрезерный строгальный сверлильный шлифовальный.

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

Основные принципы размещения станков:

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

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

Станки вдоль участка могут располагаться в два, три и более рядов. При расположении станков в два ряда между ними должен быть предусмотрен проход (проезд) для транспорта. При трехрядном размещении станков возможны либо два (рисунок 3, а), либо один проход, который находится между одинарными и сдвоенными рядами станков (рисунок 3, б). Для подхода к станкам сдвоенного ряда (станки при этом расположены друг к другу тыльными сторонами), расположенным у колонн, между станками оставляют поперечные проходы. При четырехрядном расположении устраивают два прохода: у колонн станки располагают в один ряд, а сдвоенный ряд - посередине (рисунок 3, в).

Рисунок 3 - Схемы размещения оборудования

Станки по отношению к проезду могут располагаться вдоль, поперек и под углом.

Наиболее удобно располагать станки вдоль проезда и при фронтальном обращении станков к проезду. При поперечном расположении станков затрудняется их обслуживание, поэтому нужно предусматривать поперечные проезды.

Загрузочная сторона станков, использующих в качестве заготовки пруток, должна быть обращена к проезду; у остальных станков сторона с приводом обращена к стене или колоннам.

Станки по отношению друг к другу могут располагаться фронтально, «в затылок» или тыльными сторонами.

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 (таблицы1 и2)

а б

в г

Рисунок 4 - Расположение станков по отношению к проезду: а) вдоль и поперек; б) под углом и вдоль; в) под углом; г) в шахматном порядке

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

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

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

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

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

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

Рисунок 5 - Схемы размещения станков по отношению к друг другу и к элементам здания.

Таблица 4 - Нормы расстояний между станками

10. Разработка планировки оборудования

После выбора способа расположения оборудования приступают к разработке планировок.

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

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

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

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

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

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.

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.

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

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

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.

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.

Сетка колонн (план пролета) В механических цехах наиболее часто применяются сетки 186, 246, 1812 и 2412. В тяжелом машиностроении применяются сетки 306 и 366.

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).

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.

Рисунок 6 - Пример планировки участка механической обработки

Список рекомендуемой литературы

1. Вороненко В.П., Соломенцев Ю.М., Схиртладзе А.Г. Проектирование машиностроительного производства/Под ред. член-корр. РАН Ю.М. Соломенцева - М.: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», Янус-К, 2002. - 348 с.

2. Вороненко В.П., Схиртладзе А.Г., Брюханов В.Н. Машиностроительное производство/ Под ред. Ю.М.Соломенцева.- М.:Высш. Школа, Издательский центр «Академия», 2001. -304 с.

3. Вороненко В.П., Егоров В.А., Косов М.Г. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учебник для вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»/Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Машиностроение. 1992. - 272 с, ил. - (Технология автоматизированного машиностроения)

4. Егоров М.Г. Основы проектирования машиностроительных заводов. М.: Высшая школа, 1969, 480 с., ил.

5. Мельников Г.Н., Вороненко В.П. Проектирование механосборочных цехов: Учебник для студентов машиностроит. специальностей вузов/Под ред. А.М. Дальского. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с., ил. - (Технология автоматизированного машиностроения.

6. Шабашов, А.А. Проектирование машиностроительного производства [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.А. Шабашов. -- Электрон. дан. -- Екатеринбург : УрФУ, 2016. -- 76 с. -- Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/99079.

7. Вороненко, В.П. Проектирование машиностроительного производства [Электронный ресурс] : учебник / В.П. Вороненко, М.С. Чепчуров, А.Г. Схиртладзе ; под ред. В. П. Вороненко. -- Электрон. дан. -- Санкт-Петербург : Лань, 2017. -- 416 с. -- Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/93588.

Размещено на Allbest.ru