课程设计---变速箱厂总平面布置设计

- 0 -物流工程课程设计说明书目录一 课程设计目的和要求. 2二 课程设计任务. 3三 产品-产量分析 12四 产品工艺过程分析. 12五 物流分析. 17六 作业单位非物流相互关系分析. 22七 作业单位综合相互关系分析. 32八 工厂总平面布置 35九 方案的评价与选择. 39十 设计体会和心得. 40- 1 -十一 参考文献 41十二 附录 41一、课程设计的目的和要求 物流工程课程设计是物流工程课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而进行的一次基本训练。其目的是：（1）能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。（2）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。（3）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。（4）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。 - 2 -二、物流工程课程设计任务书课程设计题目 变速箱厂总平面布置设计 课程设计内容与要求：原始给定条件： 公司有地 16000 平方米，厂区南北为 200 米，东西宽 80 米，工厂预计需要工人 300 人，计划建成年产 100000 套变速箱的生产厂。1、变速箱的结构及有关参数变速箱由 19 个零件构成，装配图如图所示。每个零件、组件名称、材料、单件重量及年需求量均列于表 240 中- 3 - 4 - 5 -工厂名称：变速箱厂产品名称 变速箱 产品编号 110 计划年产量 100000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 单件重量/kg说明39 垫圈 65Mn 200000 0.00438 螺母 Q235 200000 0.01137 螺栓 Q235 300000 0.03236 销 35 200000 0.02235 防松垫片 Q215 100000 0.01034 轴端盖圆 Q235 100000 0.05033 螺栓 Q235 200000 0.02032 通气器 Q235 100000 0.03031 视孔盖 Q215 100000 0.05030 垫片 橡胶纸100000 0.00429 机盖 HT200 100000 2.50028 垫圈 65Mn 600000 0.00627 螺母 Q235 600000 0.01626 螺栓 Q235 600000 0.10325 机座 HT200 100000 3.00024 轴承 200000 0.45023 挡油 Q215 200000 0.004- 6 -圈22 毡封油圈 羊毛毡100000 0.00421 键 Q275 100000 0.08020 定距环 Q235 100000 0.09019 密封盖 Q235 100000 0.05018 可穿透端盖 HT150 100000 0.04017 调整垫片 08F 200000 0.00416 螺塞 Q235 100000 0.03215 垫片 橡胶纸100000 0.00414 游标尺 100000 0.05013 大齿轮 40 100000 1.00012 键 Q275 100000 0.08011 轴 Q275 100000 0.80010 轴承 200000 0.4509 螺栓 Q235 2400000 0.0258 端盖 HT200 100000 0.0507 毡封油圈 羊毛毡100000 0.0046 齿轮轴 Q275 100000 1.4005 键 Q275 100000 0.0404 螺栓 Q235 1200000 0.0143 密封盖 Q235 100000 0.020- 7 -2 可穿透端盖 HT200 100000 0.0401 调整垫片 08F 200000 0.0102.作业单位的划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表所示 11 个单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能测试、生产管理等各项生产任务。作业单位建筑汇总表序号 作业单 位名称用途 建筑面积 /（m*m）备注01 原材料库 储存钢材 20*30 露天02 铸造车间 铸造 12*2403 热处理车间 热处理 12*1204 机加工车间 车、铣、钻 13*3605 精密车间 精镗、磨削 12*3606 标准件、半成品库储存外购件、半成品12*2407 组装车间 组装变速箱 12*36- 8 -08 铸造车间 铸造 12*2409 成品库 产品储存 12*1210 办公服务楼 办公楼、食堂等80*6011 设备维修车间 机床维修 12*243、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、性能试验、成品储存等阶段。1）零件的制作与外购制作的零件如表 23 至 28 所示，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表 2-3 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 100000 250000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- 9 -3 机加工车间 粗铣、镗、钻 804 精密车间 精铣、镗 985 半成品库 暂存表 2-4 机座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 年产总质量机座 25 HT200 3.000 100000 300000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 803 机加工车间 粗铣、镗、钻 804 精密车间 精铣、镗 985 半成品库 暂存表 2-5 大齿轮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 年产总质量大齿轮 13 40 1.000 100000 100000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 锻造 803 机加工车间 粗铣、插齿、钻 804 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存表 2-6 轴加工工艺过程表- 10 -产品名称件号 材料 单件质量/kg 计划年产量年产总质量轴 11 Q275 0.800 100000 80000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 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存7表 2-7 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 100000 140000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 803 精密车间 精车 954 热处理车间 渗碳淬火5 机加工车间 磨 986 半成品库 暂存7表 2-8 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/kg 年产总质量端盖 8 HT200 0.050 100000 5000- 11 -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 603 机加工车间 精车 802）标准件、外购件与半成品暂存产出的零件加工完经过各个车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在办成品库。3）组装所有零件在组装车间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，合格后送入成品库房，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存放在成品库房等待出厂。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- 12 -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品种单一，产量较大，其年产量为 100000 台，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式。四、 产品工艺过程分析（1）计算物流量通过对产品的加工、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位质量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体计算过程如表 4-1 所示。废料/kg产品名称 毛重/kg 铸造废料 锻造废料 机加工废料 精加工废料 全年总质 量机盖 2.500/（0.8*0.8*0.98）=3.9860 3.9860*0.2=0.7972 3.9860*0.8*0.2=0.6378 3.9860*0.8*0.8*0.02=0.05101.486*100000=148600机座 3.000/(0.8*0.8*0.98)=4.7832 4.7832*0.2=0.9566 4.7832*0.8*0.2=0.7653 4.7832*0.8*0.8*0.02=0.06131.783*100000=178310大齿轮1.000/(0.8*0.8*0.98)=1.59441.5944*0.2=0.31891.5944*0.8*0.2+1.5944*0.8*0.8*0.02=0.02040.595*100000=59440轴0.800/(0.8*0.95*0.98)=1.07411.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.01631.074*0.8*0.05=0.04300.274*100000=27410齿轮轴1.400/(0.8*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.02861.8797*0.8*0.05=0.07520.480*10000=47970表 4-1 全年生产量计算全年物流量- 13 -（2）绘制各零件的工艺过程图根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如图4-1图 4-6 所示。图中序号分别为： 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， 8锻造车间。2废料16图 4-1 机盖物流量45 废料废料3.98600.79720.63780.05103.18882.55102.500原材料2废料16图 4-2 机座物流量45 废料废料4.78320.95660.76530.06133.82663.06133.000原材料端盖 0.050/(0.6*0.8)=0.1042 0.10424*0.4=0.0417 0.10424*0.6*0.2=0.0125 0.0542*100000=5420- 14 -8废料1图 4-3 大齿轮物流量43 废料1.59440.25511.27551.02046废料0.02041.00044原材料0.318944废料1图 4-4 轴物流量53 废料1.07410.21480.04300.85930.81636废料0.01630.8004原材料4废料1图 4-5 齿轮轴物流量53 废料1.8797037590.07521.50381.42866废料0.02861.4004原材料2废料14废料0.10420.01250.06250.050（3）绘制产品总工艺过程图原材料0.0417图 4-6 端盖物流量- 15 -变速箱总的生产过程可分为零件的加工阶段总装阶段性能实验阶段，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上，得到变速箱总工艺过程如图 4-7 所示。该图清楚的表示出变速器生产的全过程以及各工序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。1666666176 6 6 6 1 6 1 1 6 124 434685534645346484008600 179600250000 30000017800 5000 115000100000 80000 94800 140000废料4170废料1250104206250159440 107410127550102040废料废料废料20402551031890 8593081630废料废料废料2148043001630187970150380142860废料废料废料37590752028607912992001299200图 4-7 变速箱总工艺过程图注：装配顺序为：齿轮轴轴端盖箱体基座机盖外购件 外购件 外购件 原材料 原材料 外购件 原材料 原材料外购件 原材料 外购件 原材料6 6- 19 -五、物流分析1、绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程表 5-1，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。如表 5-1 所示表 5-1 变速箱加工工艺从至表 ( 单位： t )1 2 3 4 5 6 7 8 9 至从 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库组装车间锻造车间成品库合计1 原材料库 887.3 295.4 159.5 1342.22 铸造车间 707.7 707.73 热处理车间 326.6 224.5 551.14 机加工车间 102.0 797.5 320.0 127.6 1347.15 精密车间 224.5 550.0 774.56 半成品库 1299.2 1299.27 组装车间 1299.2 1299.28 锻造车间 127.6 127.69 成品库合计 887.3 326.5 1457.3 1022 870.0 1299.2 287.1 1299.2 7448.6编制（日期） 审核（日期）- 20 -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 5-2 之中。表 5-2 物流强度汇总表序号作业单位对（路线） 物流强度/t 序号 作业单位对（路线） 物流强度/t1 12 887.3 7 45 797.72 14 295.4 8 46 320.03 18 159.5 9 48 127.64 24 707.7 10 56 550.05 34 326.6 11 67 1299.26 35 224.5 12 79 1299.2- 21 -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，自从达填入物流强度分析表中，根据物流强度分别划分物流强度等级。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去确定。针对变速箱的工艺过程图，利用表 5-2 中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表 5-3，表 5-2 中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 5-3 物流强度分析表序号 作业单位对 （路线）物流强度（单位：t）150 300 450 600 750 900 1050 1200 物流强度等级1 67 A2 79 A3 12 E4 45 E5 24 E6 56 I7 34 I8 46 I9 14 O10 35 O11 18 O12 48 O3、 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表，如图 5-1 所示。- 22 -图 5-1 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 6-1所示。根据表 6-2 制定变速箱“基准相互关系” （见表 6-2） ，在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图 6-1 所示。表 6-1 变速箱各作业单位关系密切程度理由编号 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 人员联系设 备 维 修 车 间作 业 单 位 名 称原 材 料 库铸 造 车 间热 处 理 车 间机 加 工 车 间精 密 车 间半 成 品 库组 装 车 间锻 造 车 间成 品 库办 公 、 服 务 楼OUUUAUAIIOEIEOUUEUOUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUOUUUUOUUUO UUU- 23 -4 管理方便 8 信息传递表 6-2 作业单位基准相互关系等级表E/1X/5O/3U/6U/7U/5设 备 维 修 车 间作 业 单 位 名 称原 材 料 库铸 造 车 间热 处 理 车 间机 加 工 车 间精 密 车 间半 成 品 库组 装 车 间性 能 实 验 室成 品 库办 公 、服 务 楼U/4U/2X/5U/2U/1E/1A/3I/3U/6I/1E/1E/3I/3A/1A/3U/6U/3E/4U/1O/4U/6U/6U/2U/6U/3U/8X/3U3X/6U/5U/5U/3I/3U/1X/5E/5O/2E/2O/2I/3U/4U/5U/3O/6U/7O/7O/2O/2O/2图 6-1 作业单位非物流相关图符号 含义 说明 比例A 绝对重要 25E 特别重要 310I 重要 515O 一般密切程度 1025U 不重要 4580X 负的密切程度 不希望接近- 32 -七、作业单位综合相互关系分析从表 5-4 和表 6-3 可知，变速箱厂作业单位物流相互关系关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合作后再进行分析判断。其合并过程如下：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，对于变速箱厂来说，物流因素（m）影响并不明显大于其它非物流因素（n）的影响，因此，取加权值 m:n=1:12. 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：N=11*（11-1）/2=55,式中， N 为作业单位对数。因此，表 7-1 中将有 55 各作业单位对，即将有 55 个相互关系。表 7-1 作业单位之间综合相互关系计算表关系密切物流关系 加权值：1 非物流关系 加权值：1 综合关系作业单位 对分数 等级 分数 等级 分数 等级12 3 E 4 A 7 E13 0 U 2 I 2 O14 1 O 3 E 4 I15 0 U 0 U 0 U16 0 U 0 U 0 U17 0 U 0 U 0 U- 33 -18 1 O 2 I 3 O19 0 U 0 U 0 U110 0 U 2 I 2 O111 0 U 0 U 0 U23 0 U 0 U 0 U24 3 E 3 E 6 E25 0 U 0 U 0 U26 0 U 0 U 0 U27 0 U 0 U 0 U28 0 U 0 U 0 U29 0 U 0 U 0 U210 0 U -1 X -1 X211 0 U 1 O 1 O34 2 I 2 I 4 I35 1 O 0 U 1 U36 0 U 0 U 0 U37 0 U 0 U 0 U38 0 U 0 U 0 U39 0 U 0 U 0 U310 0 U -1 X -1 X311 0 U 1 O 1 U45 3 E 3 E 6 E46 2 I 3 E 5 I47 0 U 0 U 0 U48 1 O 0 U 1 U49 0 U 0 U 0 U410 0 U -1 X -1 X411 0 U 1 O 1 U56 2 I 2 I 4 I57 0 U 0 U 0 U58 0 U 0 U 0 U59 0 U 0 U 0 U510 0 U -1 X -1 X511 0 U 1 O 1 U67 4 A 4 A 8 A68 0 U 0 U 0 U69 0 U 0 U 0 U610 0 U 1 O 1 U611 0 U 1 O 1 U78 0 U 0 U 0 U79 4 A 4 A 8 A- 34 -710 0 U 3 E 3 O711 0 U 1 O 1 U89 0 U 0 U 0 U810 0 U -1 X -1 X811 0 U 1 O 1 U910 0 U 1 O 1 U911 0 U 0 U 0 U1011 0 U 1 O 1 U3. 划分关系密级在表 7-1 中，综合关系分数取值范围为 -18，按分数排列得出各分数段所占比例如表 7-2 所示，在此基础上与表 7-3 中推荐的综合相互关系密级程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表 7-1 中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与表 7-3 中推荐的比例尽量接近。表 7-2 综合相互关系密级等级划分总分 关系等级 作业单位对数 百分比（%）8 A 2 3.667 E 3 5.445 I 4 7.423 O 5 9.101 U 36 65.4-1 X 5 9.1表 7-3 综合相互关系密级与划分比例关系等级 符号 作业单位对数比例 （%）绝对必要靠近 A 13特别重要靠近 E 25重要 I 38一般 O 515不重要 U 2085不希望靠近 X 0104. 建立作业单位综合相互关系表将图 7-1 中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如图 7-1 所示。 - 35 -EXOUU U设 备 维 修 车 间作 业 单 位 名 称原 材 料 库铸 造 车 间热 处 理 车 间机 加 工 车 间精 密 车 间半 成 品 库组 装 车 间性 能 实 验 室成 品 库办 公 、 服 务 楼UUXUUUAIUIEIOAEUUOUUUUUUUUXUXUUUOUXIUUUOUUUUUUUUU图 7-1 作业单位综合相关关系图八、工厂总平面布置(一) 综合接近程度由于变速箱厂作业单位之间相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表 8-1 所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心;分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边缘。因此，布置设计应该按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序来布置作业单位顺序。- 36 -表 8-1 综合接近程度排序表根据表 8-1 综合接近程度排序表得各作业单位布置顺序依次为：4. 原材料库 ，7. 成品库 ，1. 机加工车间，6. 设备维修车间 ，2. 半成品库 ，9. 锻造车间 ，5. 铸造车间 ，3.组装车间 ，11. 办公服务楼， 8. 精密车间 ， 10. 热处理车间 (二) 作业单位位置相互图在绘制作业单位位置关系图时，作业