年产94000套变速箱厂总平面布置设计 精品.docx
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年产94000套变速箱厂总平面布置设计精品
题目年产94000套变速箱厂总平面布置设计
一、设计题目
变速箱厂总平面布置设计
二、原始给定条件
公司有地16000平方米，厂区南北区为200米，东西宽80米，该厂预计需要工人300人，计划建成年产94000套变速箱的生产厂。
2.1变速箱的结构及有关参数
变速箱由39个零件构成，装配图如图所示。
每个零件、组建的名称、材料、单件重量及年需求量均列于下表。
表1零件明细表
工厂名称：
变速箱厂
共1页
产品名称
变速箱
产品代号
110
计划年产量
94000
第1页
序号
零件名称
零件代号
自制
外购
材料
总计划需求量
零件图号
形状
零件重量/kg
说明
39
垫圈
√
65Mn
188000
0.004
38
螺母
√
Q235
188000
0.011
37
螺栓
√
Q235
282000
0.032
36
销
√
35
188000
0.022
35
防松垫片
√
Q215
94000
0.010
34
轴端盖圆
√
Q235
94000
0.050
33
螺栓
√
Q235
188000
0.020
32
通气器
√
Q235
94000
0.030
31
视孔盖
√
Q215
94000
0.050
30
垫片
√
橡胶纸
94000
0.004
29
机盖
√
HT200
94000
2.500
28
垫圈
√
65Mn
564000
0.006
27
螺母
√
Q235
564000
0.016
26
螺栓
√
Q235
564000
0.103
25
机座
√
HT200
94000
3.000
24
轴承
√
188000
0.450
23
挡油圈
√
Q215
188000
0.004
22
毡封油圈
√
羊毛毡
94000
0.004
21
键
√
Q275
94000
0.080
20
定距环
√
Q235
94000
0.090
19
密封盖
√
Q235
94000
0.050
18
可穿透端盖
√
HT150
94000
0.040
17
调整垫片
√
08F
188000
0.004
16
螺塞
√
Q235
94000
0.032
15
垫片
√
橡胶纸
94000
0.004
续表1
14
游标尺
√
94000
0.050
13
大齿轮
√
40
94000
1.000
12
键
√
Q275
94000
0.080
11
轴
√
Q275
94000
0.800
10
轴承
√
188000
0.450
9
螺栓
√
Q235
2256000
0.025
8
端盖
√
HT200
94000
0.050
7
毡封油圈
√
羊毛毡
94000
0.004
6
齿轮轴
√
Q275
94000
1.400
5
键
√
Q275
94000
0.040
4
螺栓
√
Q235
1128000
0.014
3
密封盖
√
Q235
94000
0.020
2
可穿透端盖
√
HT200
94000
0.040
1
调整垫片
√
08F
188000
0.010
2.2作业单位划分
根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表所示的11个单位，分别承担材料储存、备料、热处理、加工与装配、产品、生产管理等各项生产任务。
表2作业单位建筑汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积/（mxm）
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
20*30
露天
2
铸造车间
铸造
12*24
3
热处理车间
热处理
12*12
4
机加工车间
车、铣、钻
12*36
5
精密车间
精镗、磨削
12*36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12*24
7
组装车间
组装变速器
12*36
8
锻造车间
锻造
12*24
9
成品库
成品储存
12*12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80*60
11
设备维修车间
机床维修
12*24
2.3生产工艺过程
变速箱的零件较多，但是大多数零件为标准件。
假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品存储等阶段。
1、零件的制作与外购
表3机盖加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
机盖
29
HT200
2.500
94000
23500000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
铸造车间
铸造
80
3
机加工车间
粗铣，镗，钻
80
4
精密车间
精铣，镗
98
5
半成品库
暂存
表4机座加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单间质量/kg
计划年产量
年产总质量
机座
25
HT200
3.000
94000
282000000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
铸造车间
铸造
80
3
机加工车间
粗铣，镗，钻
80
4
精密车间
精铣，镗
98
5
半成品库
暂存
6
表5大齿轮加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单间质量/kg
计划年产量
年产总质量
大齿轮
13
40
1.000
94000
94000000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
锻造车间
锻造
80
3
机加工车间
粗铣，镗，钻
80
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
表6轴加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
轴
11
Q275
0.800
94000
7520000
续表6
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
机加工车间
粗车、磨、铣
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
7
表7齿轮轴加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
齿轮轴
6
Q275
1.400
94000
13160000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
机加工车间
粗车、磨、铣
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
7
表8端盖加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
端盖
8
HT200
0.050
94000
4700
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
备料
2
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
精车
80
2、标准件、外购件与半成品暂存
生产出的零件加工完经过各车间检验合格后，送入半成品库暂存。
外购件与标准件均放在半成品库。
3、组装
所有零件在组装车间中集中组装成变速箱成品。
4、性能测试
所有成品都在组装车间进行性能测试，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。
5、成品储存
所有合格变速箱均放在成品库等待出厂。
三、产品—产量分析
生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，进而影响着工厂设备的布置形式。
根据以上已知条件可知，待布置设计的变速箱厂的产品单一，产量较大，其年产为94000台，属于大批量生产，适用于按品种原则布置，宜采用流水线的组织形式。
四、产品工艺过程分析
4.1计算物流量
通过对产品加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单件重量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。
具体计算过程如下表所示。
表9各零件物流量计算
产品名称
毛重/kg
废料/kg
铸造废料
锻造车间
机加工废料
精加工废料
机加工废料（磨）
全年总质量
机盖
2.5/（0.98*0.80*0.80）=3.986
3.986*0.2=0.797
3.986*0.8*0.2=0.638
3.986*0.8*0.8*0.02=0.051
1.486*94000=139684
机座
3/（0.98*0.80*0.80）=4.783
4.783*0.2=0.957
4.783*0.8*0.2=0.765
4.783*0.8*0.8*0.02=0.061
1.783*94000=167602
大齿轮
1/（0.98*0.80*0.80）=1.594
1.594*0.2=0.318
1.594*0.8*0.2=0.255
1.594*0.8*0.8*0.02=0.020
0.584*94000=54896
轴
0.8/（0.98*0.95*0.80）=1.074
1.074*0.2=0.215
1.074*0.8*0.05=0.043
1.074*0.8*0.95*0.02=0.016
0.274*94000=25756
齿轮轴
1.4/（0.98*0.95*0.80）=1.880
1.880*0.2=0.376
1.880*0.8*0.05=0.075
1.880*0.8*0.95*0.02=0.029
0.480*94000=45120
续表9
端盖
0.05/（0.80*0.60）=0.104
0.104*0.4=0.042
0.104*0.6*0.2=0.012
0.054*94000=5076
4．2绘制各零件的工艺过程图
根据各流程零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如下图所示
图中序号分别是：
1-原材料库，2-铸造车间，3-热处理车间，4-机加工车间，5-精密车间，6-半成品库，7-锻造车间。
图1机盖物流量图2轴物流量
图3大齿轮物流量图4轴物流量
图5齿轮轴物流量图6端盖物流量
4.3绘制产品总工艺过程图
变速箱总的生产过程可分为零件加工阶段—总装阶段—性能试验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。
将变速箱所有工艺过程汇总在一张图中，得到变速箱总工艺过程图如图所示。
该图清楚地表示出变速箱生产的全过程以及各工序和个作业单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。
详图见附图4-7
图7变速箱总工艺过程图（单位：
Kg）
图中：
装配顺序为：
机座→齿轮轴→外购件（轴承、挡油圈、键）→轴→大齿轮→外购件（键、定距环、轴承）→机盖→外购件（视孔盖、垫片、通气器、销、调整垫片）→端盖→外购件（可穿透端盖、密封盖、毡封油圈、螺栓、轴端盖圆、螺栓、调整垫片、可穿透端盖、密封盖、毡封油圈、螺栓、垫圈、螺栓、螺母、垫圈、防松垫片、螺栓、螺母、油标尺、垫片、螺塞）。
4.4绘制产品初始工艺过程表
为了研究各零件、组建生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品排列于产品工艺过程表中，得到变速箱初始工艺过程表如下表所示。
表10产品初始工艺过程表
作业单位
机座
机盖
齿轮轴
大齿轮
轴
端盖
序号
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
1
2
8
4
5
3
6
原材料库
铸造车间
锻造车间
机加工车间
精密车间
热处理车间
半成品
①
②
③
④
⑤
2
1
2
1
①
②
③
④
⑤
2
1
2
1
①1
②2⑤1
③2
④-2
⑥
①1
②2
③1⑤1
④-2
⑥
①1
②2⑤1
③2
④-2
⑥
①
②
③
2
2
∑DjkWjk
1763703.2
2116419.4
729214.4
108710.4
333598.6
31339.6
W
5082985.6
4.5绘制产品较佳工艺过程图
由初始产品工艺过程表可知，按照现行的工艺顺序，存在物流倒流的情况，为了使物流顺流强度W达到最大，可对某些作业单位的顺序进行交换。
经计算发现交换作业单位3和作业单位6，可使顺流强度达到最大。
通过交换调整，得到调整后的较佳产品工艺过程，如下表所示。
表11较佳产品工艺过程表
作业单位
机座
机盖
齿轮轴
大齿轮
轴
端盖
序号
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
流程
Djk
续表11
1
2
8
4
5
6
3
原材料库
铸造车间
锻造车间
机加工车间
精密车间
半成品库
热处理车间
①
②
③
④
⑤
2
1
2
2
①
②
③
④
⑤
2
1
2
2
①1
②2⑤1
③1
⑥
④-2
①1
②2
③1⑤1
⑥
④-2
①1
②2⑤1
③1
⑥
④-2
①
②
③
2
2
∑DjkWjk
1998703.2
1998703.2
933598.6
458710.4
729214.4
35059.2
W
6153989
五、物流分析
5.1绘制从至表
根据变速箱较佳产品工艺过程表，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。
表12变速箱加工工艺从至表
至
从
1
2
3
4
5
6
7
8
9
合计
原材
料库
铸造
车间
热处理车间
机加工车间
精密
车间
半成品车间
组装
车间
锻造
车间
成品
库
1
原材料库
834.09
277.657
149.874
1261.621
2
铸造车间
665.313
665.313
3
热处理车间
397.554
211.021
608.575
4
机加工车间
95.918
749.678
302.5
120.449
1268.545
5
精密车间
211.02
517
728.02
6
半成品库
1247.232
1247.232
7
组装车间
1210.232
1210.232
续表12
8
锻造车间
120.449
120.449
9
成品库
合计
834.09
306.938
1460.973
960.698
819.5
1247.232
270.323
1210.232
7109.987
编制（日期）
审核（日期）
5.2绘制物流强度汇总表
根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表中。
表13物流强度汇总表
序号
作业单位对
物流强度
序号
作业单位对
物流强度
1
1-2
834.09
7
4-5
749.678
2
1-4
277.657
8
4-6
302.5
3
1-8
149.874
9
4-8
120.449
4
2-4
665.313
10
5-6
517
5
3-4
397.554
11
6-7
1247.232
6
3-5
211.021
12
7-9
1210.232
5.3划分物流强度等级
将各作业单位对的物流强度按大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划分物流强度等级。
作业单位对或称为物流路线的物流强度等级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来确定。
针对变速箱的工艺过程图，利用统计的物流量，按由大到小的顺序绘制物流强度分析表、。
未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U级。
表14物流强度分析表
序号
作业单位对（路线）
物流强度（单位：
t）
2004006008001000120014001600
物流强
度等级
1
6-7
A
2
7-9
A
3
1-2
E
4
4-5
E
5
2-4
E
6
5-6
I
续表14
7
3-4
I
8
4-6
I
9
1-4
O
10
3-5
O
11
1-8
O
12
4-8
O
5.4绘制作业单位物流相关图
根据以上分析，绘制作业单位物流相关图：
图8作业单位物流相关图
六、作业单位非物流相互关系分析
针对变速箱生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表所示。
根据下表建立变速箱“基准相互关系”，在此基准上建立非物流作业单位相互关系图。
表15物流强度分析表
编号
理由
编号
理由
1
工作流程的连续性
5
安全及污染
2
生产服务
6
振动、噪声、烟尘
3
物料搬运
7
人员联系
4
管理方便
8
信息传递
表16基准相互关系
字母
一对作业单位
密切程度的理由
A
原材料与铸造、组装车间与成品库半成品库与组装车间
搬运物料的数量，次数以及类似的搬运问题
不可破损没有包装的物品
E
机加工与精密车间
原材料与铸造车间
锻造与机加工、维修与精密，组装
搬运物料的数量，次数和形式等搬运问题
I
原材料库与机加工车间、机加工车间与半成品库、热处理与机加工车间、机加工车间与半成品车间、维修与其他加工车间、办公楼与成品、半成品、原材料
搬运物料的数量，次数和形式等搬运问题
服务的频繁程度
报表运送方便、管理方便
O
办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造车间、精密车间与热处理、锻造车间与机加工车间、办公楼与其他加工车间
联系频繁程度
管理方便
U
设备维修与原材料库、半成品、成品库
原材料库与半成品、成品库
接触不多、不常联系
联系密切程度不大
不常联系
X
办公、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间
灰尘、噪声、振动、异味、烟尘
图9作业单位非物流相互关系图
七、作业单位综合相互关系分析
从上图可知，变速箱厂作业单位物流相关与非物流相互关系不一致。
为了确定个作业单位之间综合互相关系密切程度，需要将两表合并后再进行分析判断。
其合并过程如下：
7.1选取加权值
加权值的大小反映工厂布置时考虑因素的侧重点，对于变速箱来说，物流因素（m）影响并不明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:
n=1:
1。
7.2综合相互关系的计算
根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如表7-1所示。
当作业单位数目为11时，总作业单位对数为：
p=11*（11-1）/2=55,式中，p为作业单位对数。
因此，下表中将有55个作业单位对，即将有55个相互关系。
表17作业单位之间综合相互关系计算表
作业单位对
关系密切
综合关系
物流关系加权值：
1
非物流关系加权值：
1
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