年产94000套变速箱厂总平面布置设计.doc

工业工程专业课程设计设 计 报 告题 目 年产94000套变速箱厂总平面布置设计班 级 工业工程091 姓 名 邢诒宝 学 号 24 指导教师 关开荣 2013年01月07日目录一、 设计产品名称1二、 原始给定条件12.1变速箱的结构及有关参数12.2作业单位划分22.3变速箱生产工艺过程3三、 产品产量分析4四、 产品工艺过程分析54.1 计算物流量54.2 绘制各零件的工艺过程图54.3 绘制产品总工艺过程图74.4绘制产品初始工艺过程表94.5绘制产品较佳工艺过程图9五、 物流分析105.1绘制从至表105.2绘制物流强度汇总表115.3划分物流强度等级115.4绘制作业单位物流相关图12六、 作业单位非物流相互关系分析12七、 作业单位综合相互关系分析147.1 选取加权值147.2 综合相互关系的计算147.4建立作业单位综合相互关系表17八、 工厂总平面布置178.1 综合接近程度178.2 作业单位为主相关图188.3 作业单位面积相关图19九、 方案的评价与选择21十、 总结22参考文献23一、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65mn1880000.00438螺母q2351880000.01137螺栓q2352820000.03236销351880000.02235防松垫片q215940000.01034轴端盖圆q235940000.05033螺栓q2351880000.02032通气器q235940000.03031视孔盖q215940000.05030垫片橡胶纸940000.00429机盖ht200940002.50028垫圈65mn 5640000.00627螺母q2355640000.01626螺栓q2355640000.10325机座ht200940003.00024轴承1880000.45023挡油圈q2151880000.00422毡封油圈羊毛毡940000.00421键q275940000.08020定距环q235940000.09019密封盖q235940000.05018可穿透端盖ht150940000.04017调整垫片08f1880000.00416螺塞q235940000.03215垫片橡胶纸940000.004续表114游标尺940000.05013大齿轮40940001.00012键q275940000.08011轴q275940000.80010轴承1880000.4509螺栓q23522560000.0258端盖ht200940000.0507毡封油圈羊毛毡940000.0046齿轮轴q275940001.4005键q275940000.0404螺栓q23511280000.0143密封盖q235940000.0202可穿透端盖ht200940000.0401调整垫片08f1880000.0102.2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/(m x m)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*243热处理车间热处理12*124机加工车间车、铣、钻12*365精密车间精镗、磨削12*366标准件、半成品库储存外购件、半成品12*247组装车间组装变速器12*368锻造车间锻造12*249成品库成品储存12*1210办公、服务楼办公室、食堂等80*6011设备维修车间机床维修12*242.3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29ht2002.5009400023500000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25ht2003.00094000282000000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13401.0009400094000000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803机加工车间粗铣，镗，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11q2750.800940007520000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6q2751.4009400013160000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8ht2000.050940004700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）=3.9863.986*0.2 =0.7973.986*0.8*0.2=0.6383.986*0.8*0.8*0.02 =0.0511.486*94000 =139684机座3/（0.98*0.80*0.80）=4.7834.783*0.2 =0.9574.783*0.8*0.2 =0.7654.783*0.8*0.8*0.02 =0.0611.783*94000 =167602大齿轮1/（0.98*0.80*0.80）=1.5941.594*0.2=0.3181.594*0.8*0.2 =0.2551.594*0.8*0.8*0.02 =0.0200.584*94000 =54896轴0.8/（0.98*0.95*0.80）=1.0741.074*0.2=0.2151.074*0.8*0.05=0.0431.074*0.8*0.95*0.02=0.0160.274*94000 =25756齿轮轴1.4/（0.98*0.95*0.80）=1.8801.880*0.2=0.3761.880*0.8*0.05=0.0751.880*0.8*0.95*0.02=0.0290.480*94000 =45120续表9端盖0.05/（0.80*0.60）=0.1040.104*0.4=0.0420.104*0.6*0.2 =0.0120.054*94000=507642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djk1284536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 2121 2121 1 2 1 2 -2 1 2 1 1 -2 1 2 1 2-2 22djkwjk1763703.22116419.4729214.4108710.4333598.631339.6w5082985.64.5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111284563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 2122 2122 12 1 1 -2 1 2 1 1-2 1 2 1 1 -2 22djkwjk1998703.21998703.2933598.6458710.4729214.435059.2w6153989五、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123456789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834.09277.657149.8741261.6212铸造车间665.313665.3133热处理车间397.554211.021608.5754机加工车间95.918749.678302.5120.4491268.5455精密车间211.02517728.026半成品库1247.2321247.2327组装车间1210.2321210.232续表128锻造车间120.449120.4499成品库合计834.09306.9381460.973960.698819.51247.232270.3231210.2327109.987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11-2834.0974-5749.67821-4277.65784-6302.531-8149.87494-8120.44942-4665.313105-651753-4397.554116-71247.23263-5211.021127-91210.2325.3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）200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 物流强度等级16-7a27-9a31-2e44-5e52-4e65-6i续表1473-4i84-6i91-4o103-5o111-8o124-8o5.4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分数等级分数等级分数等级123e4a7e130u0u0u141o2i3i150u0u0u160u0u0u170u0u0u181o1o2o190u0u0u 1100u2i2o 1110u0u0u230u0u0u243e3e6e250u-1x-1x260u0u0u270u0u0u280u0u0u290u0u0u 2100u-1x-1x 2110u2i2o342i2i4i351o-1x0u360u0u0u370u0u0u380u0u0u390u0u0u 3100u-1x-1x 3110u2i2o453e3e6e462i2i4i470u0u0u481o1o2o490u0u0u 4100u1o1u续表17 4110u2i2o562i2i4i570u0u0u580u-1x-1x590u0u0u 5100u1o1u 5110u3e3i674a4a8a680u0u0u690u0u0u 6100u2i2o 6110u0u0u780u0u0u794a4a8a 7100u1o1u 7110u3e3i890u0u0u 8100u-1x-1x 8110u2i2o 9100u2i2o 9110u0u0u 10110u1o1u在上表中，综合关系分数取值范围为（-1，8），按分数排列得出各分数段所占比例如表所示。在此基础上与综合相互关系密集程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对上表中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与下表推荐的比例尽量接近。表18 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（%）8a23.667e35.434i610.92o916.401u3054.5-1x59.1表19 综合相互关系密级与划分比列关系等级符号作业单位对数比例（%）绝对必要靠近a13特别重要靠近e25重要i38一般o515不重要u2085不希望靠近x0107.3建立作业单位综合相互关系表将表中的综合相互关系分转化为关系密集等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如图所示。图10 作业单位综合相互关系表八、工厂总平面布置8.1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，如下表所示。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，说明改作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边沿，因此，布置设计应当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。表20 综合接近程度排序图 至从1234567891011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设备维修车间1原材料库e/3u/0i/2u/0u/0u/0o/1u/0o/1u/02铸造车间e/3u/0e/3x/-1u/0u/0u/0u/0x/-1o/1 3热处理车间u/0u/0i/2u/0u/0u/0u/0u/0x/-1o/14机加工车间i/2e/3i/2e/3i/2u/0o/1u/0u/0o/15精密车间u/0x/-1u/0e/3i/2u/0x/-1u/0u/0i/26半成品库u/0u/0u/0i/2i/2a/4u/0u/0o/1u/07组装车间u/0u/0u/0u/0u/0a/4u/0a/4u/0i/28锻造车间o/1u/0u/0o/1x/-1u/0u/0u/0x/-1o/19成品库u/0u/0u/0u/0u/0u/0a/4u/0o/1u/010办公服务楼o/1x/-1x/-1u/0u/0o/1u/0x/-1o/1u/011设备维修车间u/0o/1o/1o/1i/2u/0i/2o/1u/0u/0综合接近程度7521459101508排序5791632108114根据综合接近程度排序表得各作业单位布置顺序依次为： 机加工车间；组装车间；半成品库；设备维修车间；原材料库；精密车间；铸造车间；成品库；热处理车间；锻造车间；办公服务楼。8.2作业单位位置相关图在绘制作业单位位置关系图时，作业单位之间的相互关系用下表所示的连线类型来表示。为了绘图简便，用“”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位的性质。表21 加权因素评价表符号系数值线条数密切程度等级颜色规范a4/ / / /绝对必要红e3/ / /特别重要桔黄i2/ /重要绿o1/一般蓝u0不重要不着色x-1.不希望棕xx-2 极不希望黑变速箱厂作业单位位置相关图如附图2所示： 图11 变速箱厂作业单位位置相关图8.3作业单位面积相关图选取绘图比例1:1000，绘制单位为mm，变速箱厂作业单位面积相关图如附图3所示。 图12 变速箱厂作业单位面积相关图根据变速箱厂的特点，考虑到相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱厂的平面布置方案如附图13。图13 变速箱厂平面图之一图14 变速箱厂平面布置图之二 图15 变速箱厂平面布置图之三九、方案的评价和选择运用加权因素法对变速箱厂进行评价，其评价过程和结果如下表所示。表22 加权因素评价表评价因素方案 123相对重要性ai等级得分等级得分等级得分物流效率与方便性e3a4e310空间利用率e