Методические указания к выполнению практических работ

по курсу «Проектирование машиностроительных
производств»

Содержание

Исходные данные для выполнения практических занятий. 3

Практическая работа № 1. 5

Практическая работа № 2. 9

Практическая работа № 3. 14

Практическая работа № 4. 20

Практическая работа № 5. 21

Практическая работа № 6. 25

Практическая работа № 7. 28

Практическая работа № 8. 31

Практическая работа № 9. 33

Практическая работа № 10. 37

Практическая работа № 11. 38

 

 

Исходные данные для выполнения практических занятий

 

Таблица 1 - Производственная программа механического цеха

Вариант	Деталь 1	N, шт.		Деталь 2				N. шт.			Деталь 3			N, шт.
1	А	15000		Б				15500			В			45000
2	Б	54000		3				12500			Г			5200
3	Е	48000		Г				7500			Д			15250
4	В	82000		Е				14500			ж			5850
5	И	75000		Ж				60000			3			5400
6	Г	53400		А				22500			и			5600
7	И	68400		Д				48900			Б			63700
8	д	49500		3				55000			К			3200
9	в	56000		Е				7300			к			5700
10	А	15800		К				55700			ж			6500
Наименование показателя			Вариант
			1		2	3	4		5	6		7	8		9	10
Масса  детали 1,кг			12,1		9,1	13,5	1,2		2,7	1,9		1,7	1,0		2,7	1,7
Масса  детали 2,кг			4,2		2,6	11,1	5,1		3,2	4,3		2,0	2,9		1,2	1,4
Масса  детали З.кг			1,3		0.9	2,4	1,7		10,3	14		2,2	32,1		12	8,9

 

Таблица 2 - Технологические процессы механической обработки деталей

Деталь		Номер операции
		005	010	015	020	025	030	035	040	045	050
А	Операции	Токарно-винторезная	Токарная с ЧПУ	Токарно-винторезная	Внутришлифовальная	Зубофрезерный	Зубодолбежный	Внутришлифовальный	Зубошлифовальный	Зубохонинговальный
	Тшт-к	11,26	7,07	1,68	19,04	15,31	33,18	12,86	8,57	2,52
Б	Операции	Пило-отрезная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Внутришлифовальная	Зубофрезерный	Зубодолбежный	Внутришлифовальный	Зубошлифовальный	Зубохонинговальный	Обкатная
	Тшт-к	4,01	17,4	17,4	19,99	15,25	33,11	13,19	8,89	2,83	3,22
В	Операции	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Горизонтально-фрезерная	Вертик-фрезерная	Радиально-сверлильная	Внутришлифовальная	Круглошлифовальная
	Тшт-к	6,24	12,41	3,12	8,43	4,12	6,73	3,18
Г	Операции	Фрезерно-центровальная	Токарная с ЧПУ	Токарная с ЧПУ	Горизонтально-фрезерная	Шпоночно-фрезерная	Сверлильная с ЧПУ	Внутришлифовальная	Шлифовальная с ЧПУ
	Тшт-к	0,8	3,8	6,4	1,89	5,1	1,9	6,73	1,9
Д	Операции	Токарная с ЧПУ	Токарная с ЧПУ	Токарная с ЧПУ	Горизонтально-протяжная	Внутришлифовальная	Зубодолбежная	Зубодолбежная	Внутришлифовальная
	Тшт-к	1,72	2,82	3,67	0,95	8,65	14,5	12,39	5,54
E	Операции	Пило-отрезная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Вертикально-фрезерная	Долбежная	Круглошлифовальная	Круглошлифовальная
	Тшт-к	6,18	8,14	12,41	3,51	4,64	1,1	6,73	4,09
Ж	ОперациИ	Пило-отрезная	Токарно-винторезная	Вертикально-фрезерная	Зубофрезерная	Зубофрезерная	Круглошлифовальная	Зубошлифовальная
	Тшт-к	1,36	11,01	1,76	4,0	3,53	2,42	3,14
З	Операции	Токарно-винторезная	Токарная с ЧПУ	Шпоночно-фрезерная	Зубофрезерная	Зубофрезерная	Круглошлифовальная	Зубошлифовальная
	Тшт-к	6,66	1,24	0,59	4	3,53	2,42	3,14
И	Операции	Фрезерно-центровальная	Вертикально-сверлильная	Вертикально-протяжная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Зубофрезерная	Зубошевинговальная	Вертикально-протяжная	Круглошлифовальная
	Тшт-к	0,84	1,62	0,74	1,59	1,24	1,35	3,48	1,6	0,84	0,89
К	Операции	Фрезерно-центровальная	Вертикально-сверлильная	Вертикально-протяжная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Токарно-винторезная	Зубофрезерная	Зубошевинговальная	Вертикально-протяжная	Круглошлифовальная
	Тшт-к	2,10	2,15	2,0	3,69	5,13	1,05	1,0	1,12	1,23	4,20

 

Практическая работа № 1.

Расчет оборудования механического участка.

 

Определим программу запуска для каждой детали N_з , шт

,

где    N_В -  программа выпуска деталей;

К_П -  % увеличения годовой программы выпуска.

Коэффициент увеличения годовой программы, должен учитывать:

-  поставки по кооперации до 20%;

- количество деталей, используемых в качестве запасных частей к выпускаемым машинам до 30%.

Рассчитаем такт запуска r_з , шт

,

где F_Д – действительный фонд времени работы оборудования, ч

,

где    F_н  – номинальный фонд времени, принимаемый по данным производственного календаря на плановый год, F_н = 2016 ч.;

S  – число смен;

К_Р - потери времени на плановый ремонт оборудования.

Усредненная величина потери времени на плановый ремонт оборудования К_Р =5%.

Тип производства количественно оценивается двумя показателями: средним показателем массовости g_m и коэффициентом закрепления операций К_зо на стадии проектирования наиболее обоснованным является использование показателя массовости. Следовательно, если при расчете этих показателей получится разные типы производства, то необходимо его определить по среднему показателю массовости.

Выполним расчет показателя массовости

где    t _ij - штучное время обработки i-ой детали на j -ой операции, мин.;

m_i - число операций в технологическом процессе обработки i -ой детали, шт.;

г_з - такт запуска i-й детали, мин.;

k_b - средний коэффициент выполнения нормы времени, принятый в подразделении, k_b  »1,1.

Выполним расчет коэффициента закрепления операций

К_зо =S m_i/S

где S - количество рабочих мест в подразделении, рассчитанное на заданную программу выпуска деталей.

Определение типа производства по рассчитанным показателям g_m и К_зо производится с помощью таблицы 1.

Таблица 1

Количественная оценка показателей g_m  и К_зо.

Тип производства	Средний показатель массовости	Коэффициент закрепления операций
Массовый	1-0.6	1
Крупносерийный	0,5-0.1	2-10
Среднесерийный	0,1-0,05	11-22
Мелко серийный	0.05 и менее	23-40
Единичный	-	Более 40

 

Определим количество деталей в партии для одновременного запуска n, шт

,

где     а  – число дней, на которое необходимо иметь запас деталей, а = 10;

F  – число рабочих дней в году, F = 252.

В условиях серийного производства для предметно-замкнутых участков расчет количества оборудования ведется по каждой группе станков.

Количество оборудования q_Р, шт

,

где k_В = 1,2 – средний коэффициент выполнения норм.

 

Определяем коэффициент загрузки оборудования на каждой операции k_Зi, %

,

где    q_Прi – принятое число единиц оборудования на операции.

Принятое количество оборудования - это округленное расчетное значение, причем всегда в большую сторону. Коэффициент загрузки оборудования определяется как отношение расчетного числа станков к принятому числу станков. Не рекомендуется коэффициент загрузки оборудования превышать 0,85.

Определяем средний коэффициент загрузки оборудования k_Зср

,

где    - сумма расчетных единиц станков;

 - сумма принятых единиц станков.

Ориентировочное число основных производственных участков может быть определено, исходя из расчетного числа рабочих мест и нормы управляемости для мастера участка.

Списочная численность производственных рабочих на участке при серийном производстве , чел

,

 

где    F_P – полезный фонд работы оборудования, F_P=1865 ч;

N_З – годовая программа запуска деталей;

t_ij – штучно-калькуляционное время по операциям;

k_В – средний коэффициент выполнения норм, k_В=1,2.

Поскольку расчетное значение основных производственных рабочих не равно единице (1 человеку) необходимо принять число производственных рабочих для каждой операции технологического процесса.

Общая численность основных рабочих на участке , чел

,

где    Ф_Э – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, Ф_Э=4060 ч;

k_З – коэффициент загрузки оборудования, k_З=0,85;

g_ПР – количество рабочих принятых по операциям.

Норма управляемости (Synp), в свою очередь, зависит от уровня управления и типа производства. В нашем случае речь идет о производственном (нижнем) уровне управления, нормы управляе­мости для которого приведены в таблицеЗ.

Таблица 3

Норма управляемости для мастера производственного участка S_упр

Должность	Тип производства
	Массовое и  крупносерийное	Серийное	Мелкосерийное и единичное
Мастер	35-40 рабочих мест	30 рабочих мест	25 рабочих мест

Определим расчетное число рабочих мест в подразделении

S=S t_шт-к N _з/ F_д  k _b

Определим число участков n

n=S/S_yпр

где   S-число рабочих мест в цехе, шт.

Практическая работа № 2.

Определение принципа формирования участка.

 

Для выбора принципа формирования производственного подразделения используем в качестве основного показателя, степень кооперации х.

Степень кооперации определяется исходя из среднего числа материальных связей между единицами технологического оборудования, задействованных в технологических процессах изготовления деталей.

где    k_i – число материальных связей i-го оборудования;

N – количество технологического оборудования в производственном подразделении.

В качестве материальной связи учитывается грузопоток объектов производства передаваемый между единицами технологического оборудования. При этом учитывается грузовые потоки с учетом направления их перемещения, не только станка, но и на станок.

Повторяющиеся материальные связи учитываются однократно.

Для простоты подсчета материальных связей необходимо пронумеровать единицы технологического оборудования по видам технологических операций на основании условия, что каждой одноименной операции технологических процессов соответствует одна и та же модель станка.

Таким образом технологические процесс изготовления деталей будет выглядеть следующим образом.

А  1 – 2 – 3 – 4 – 3 – 5 – 2

Б  3 – 5 – 3 – 2 – 4 – 6 – 4

В  1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 6

Запись каждой материальной связи записывается с указанием направления движения грузопотока. Направление указывается стрелкой направления по отношению к рассматриваемой единице оборудования. Стрелка указывающая в направлении на номер рассматриваемого станка, означает, что грузопоток приходит на данный станок, стрелка указывающая от номера рассматриваемого станка, означает, что грузопоток уходит с рассматриваемого станка.

Для удобства подсчета материальных связей внутри технологических процессов необходимо построить таблицу 1, в которой занесем связи для каждого станка задействованного в технологических процессах.

Количество связей в таблице указываем дважды:

- указываем все существующие связи;

- в той же графе таблицы, только в скобках, оставляем связи без учета повторений (все два и более раза повторяющиеся связи, не указываем).

В примере заполнения таблицы каждый станок представлен в количестве 1 шт. Реальную таблицу необходимо заполнять с учетом количества оборудования полученного в практической работе № 1.

Таблица 1.

Таблица подсчета материальных связей

№ станка	Материальная связь	Ski	N
1		1	1
2		5	1
3		5	1
4		6	1
5		5	1
6		5	1
ИТОГО		27	6

Коэффициент кооперации в рассматриваемом примере

х = 27/6 = 4,5

Необходимо определить внутри границ какова принципа находится коэффициент кооперации для шести станков.

Значения коэффициентов кооперации и суммарное количество связей для всех принципов формирования производственных подразделений представлены на рисунках 1 и 2.

Нижняя граница линейного принципа имеет коэффициент кооперации

х = 2-2/6 =  1,6(6)

Граница между линейным и предметным принципом

х = 4-6/6 =  3

Граница между предметным и технологическим принципом

х = 10-16/6 = 7,3(3)

Выполним расчет коэффициентов кооперации для границ принципов формирования производственных подразделений, на основании формул в рис. 1, 2.

 

Рис. 1.

 

Рис. 2.

Графический способ определения принципа представлен на рисунке 3.

Рис. 3.

Данный подсчет показывает, что полученный результат для рассмотренных структур технологических процессов изготовления деталей А, Б, В соответствует предметному принципу.

3<4,5<7,(3)

Сделать соответствующий вывод о результатах расчетов, и дать характеристику принимаемого принципа формирования производственного участка.

Практическая работа № 3.

Формирование плана расположения технологического оборудования на участке механической обработки.

 

Рациональная планировка и организация рабочих позиций имеет большое значение для достижения наибольшей производительности и наименьшей себестоимости выпускаемой продукции.

Планировка производственного участка выполняется в масштабе 1:50. Оборудование и рабочие места выполняются в виде темплетов.

Темплет - схематическое изображение технологического оборудования в плане с учетов выступающих частей данного оборудования находящихся в крайнем положении, включая раздвижные его части, дверцы и кожухи.

Темплет выполняется по габаритам станка приведенным в его паспортных данных.

Для разработки темплет станков необходимо выбрать модели станков руководствуясь следующими соображениями:

1 – - станок должен иметь возможность обрабатывать детали имеющие максимальные габаритные размеры 300х100х100 (длина, ширина, высота или соответствующие им параметры тел вращения);

2 – станок должен входить в среднюю размерную группу станков (габариты до 4000х2000 мм);

3 – поскольку задание к практической работе № 1  не дают указаний на конкретные особенности обрабатываемых деталей и используемом для их изготовления станков, стараться использовать оборудование не оснащенное ЧПУ.

Используя рассмотренные ранее принципы нужно выбрать для каждой операции технологических процессов модель станка и указать его основные технические и габаритные характеристики. Кроме этого, для последующих практических работ необходимо указать нормы ремонтной сложности его механической и электрической частей.

Для краткости составления данных можно использовать запись характеристик станков в виде таблицы.

Для краткости составления данных можно использовать запись характеристик станков в виде таблицы 1.

Таблица 1. Характеристики станков размещаемые на участке.

Модель станка, его характеристики	16К20	7Б65	16К20Т1	5К310	3М152
Диаметр заготовки, мм	-	-	-	200	200
Длина заготовки, мм	-	-	-	365	1000
Длина стола, мм	-	450	-	-	-
Диаметр обрабатываемой поверхности, мм	220	-	250	200	200
Наибольший нарезаемый модуль, мм	-	-	-	4	-
Длина обрабатываемой поверхности, мм	710	-	1000	200	1000
Наибольшая длина хода салазок, мм	-	1250	-	-	-
Характеристика инструмента, мм	25×25	-	25×25	125	600×80×305
Конус отверстия шпинделя	КМ6	-	КМ6	КМ5	КМ4
Конус отверстия задней бабки	КМ5	-	КМ5	-	КМ4
Число скоростей	21	-	21	-	-
Скорость рабочего хода, м/мин	-	1,5-11,5	-	-	-
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5-1600	-	10-2000	63-480	1590
Число подач	24	-	б/с	-	б/с
Подача,  мм/об (мм/мин)	0,05-2,8		0,01-2,8	0,63-4	0,005-0,5
Скорость обратного хода, м/мин	-	20	-	-	-
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	11,0	22	11,0	4	10
Длина станка, мм	2505	3292	3700	2000	4635
Ширина станка, мм	1190	1333	1770	1300	2165
Высота станка, мм	1500	4540	1700	2040	2170
Масса станка, мм	2835	8080	3800	4000	4200

При размещении оборудования на технологических планировках следует обеспечить свободный доступ к рабочим местам, удобство работы рабочих и транспортирования заготовок к месту работы, близость комнат курения и туалетов, раздевалок, медпунктов, душей, комнат приема пищи и столовых, хорошее освещение помещений и постоянный воздухообмен, удобное расположение фонтанчиков для питья и пожарных гидрантов.

Организация рабочего места должна обеспечить непрерывность работы при соблюдении максимально возможной производительности, минимальной себестоимости выпускаемой продукции при обеспечении заданного качества.

Расположение оборудования и рабочих мест координируется относительно колонн. При расстановке станков руководствуются нормальными размерами промежутков между станками в продольном и поперечном направлениях, расстояниями от стен и колонн, которые устанавливают по нормам технологического проектирования. При этом все расстояния указывают от крайних положений движущихся частей станка и от постоянных ограждений (приспособления включают в габарит станка). При обслуживании технологического оборудования мостовым краном расстояние станков от стен и колонн устанавливают с учетом нормального положения крюка крана над станком. Нормы расстояний между станками не учитывают площадок для хранения заготовок (деталей), а также устройств для транспортирования заготовок между станками.

Размер рабочей зоны по нормам технологического проектирования составляет не менее 800 мм. Транспортируемые изделия не должны выходить за пределы транспортных средств (на площадь прохода). Место расположения рабочего, обслуживающего оборудование обозначается кружком диаметром 5 мм с заштрихованной тыльной половиной.

Нормы расстояний универсальных станков от проезда, относительно друг друга от стен и колонн здания приведены на рисунке 1 и в таблице 2.

Расстояния от фронта станка до проезда, равное 2000 мм, принимают только для продольно-фрезерных, продольно-строгальных и продольно-шлифовальных станков.

Рисунок 1

Нормы ширины проездов между участками и цехами в производственном здании приведены в таблице 3.

Таблица 2 - Нормы расстояний универсальных станков от проезда, относительно друг друга от стен и колонн здания

Расположение станков			Обозначение на рис. 1.	Расстояние,: Мм
				Единичное, мелкосерийное и среднесерийное производство				Крупносерийное и массовое производство
				Наибольший из габаритных размеров станка в плане, мм
				До 1800	От 1800 до 4000	От 4000 до 8000	Св. 8000	До 1800	От 1800 до 4000	Св. 4000
От проезда  до	фронта		а	1600		2000 2400		1000 1200
	тыльной стороны		б	500		500		500
	боковых сторон		в	500		700	1000	500
	в "затылок"		г	1700		2600		1400	1600	1800
Относительно друг   друга	тыльными сторонами		д	700	800	1000	1300	700	800	1000
	боковыми сторонами		е	900		1300	1800	900		1200
	фронтом и при обслуживании одним рабочим	одного станка	ж	2100	2500	2600		1900	2300	2600
		двух станков	3	1700		-		1400	1600	-
	при П-образном расположении трех станков обслуживаемых одним рабочим		и	2500		-		1400	1600	-
			к	700		-		700		-
От стен и колонн	фронта		л	1600		1600 2000		1300	1500
			л1	1300		1500		1300	1500
	тыльной стороны		м	700	800	900	1000	700	800	900
	боковых сторон		н	1200				900

 

 

Таблица 3 - Нормы ширины проездов между участками и цехами.

Вид проезда	Транспортные средства	Ширина проезда, мм
		при одностороннем движении	при двустороннем движения
Магистральный	Напольные: электротележкн. электротягачи. злектропогру зчики		4500
	автопогрузчики, автомашины,		5500
Цеховой	Все виды напольного электротранспорта.  кроме робокаров	А* + 1400	2А* + 1600
	робокары	А* +400	-
Пешеходный проход		-	1400
*А — ширина груза (транспорта) мм. Примечания:. 1 Количество и расположение магистральных проездов определяется компоновкой корпуса и схемой грузопотоков. 2. Ширина проезда вдоль наружных стен для протирки окон определяется шириной механизма для указанных работ — 400 мм. 3. Ширина канала стружкоуборки размешенного вдоль проезда, не входит в ширину проезда. 4. При развороте транспорта в проезде на 900 ширина проезда определяется характеристикой транспорта. 5. Следует выбирать ширину цехового проезда (мм) из ряда чисел: 1400, 2000, 2200. 2600, 2800. 3000. 3200. 4000

 

Практическая работа № 4.

Построение оптимального варианта плана механического участка.

 

На основании разработанных темплет и плана участка выполненного в практической работе №3, необходимо спроектировать участок на основании двух основных требований.

1- Площадь участка должна быть минимальной.

Для выполнения данного требования целесообразно расположить оборудование в две линии вдоль внутрицехового проезда.

Расположение станков на участке необходимо рассмотреть с различными способами их ориентирования относительно колонн или выступающих частей стен производственного здания.

2- Предусмотреть минимальные величины расстояний для перемещения полуфабрикатов между операциями выполняемыми на технологическом оборудовании участка.

Нахождение оптимального варианта производственного участка будем считать завершенным при наличии не менее трех вариантов расположения оборудования на участке.

Первоначально схема участка включает в себя схему взаимосвязи отдельных видов работ и маршруты движения деталей по рабочим местам. Каждая операция или вид работ изображается на схеме прямоугольником с указанием расстояний занимаемых оборудованием и расстояний между ним. После этого выполняется план участка признанный студентом оптимальным.

Практическая работа № 5.

Организация складской системы.

 

Основной задачей цеховых складов является обеспечение нормального хода производства. В комплекс цеховых складов могут входить склады металла, заготовок, межоперационный, склады готовых изделий.

Площадь склада заготовок и готовых изделий S, определяется по формуле

S=Q´t/D´q´k

где  Q - масса заготовок, обрабатываемых в цехе в течение года, т;

t - запас хранения заготовок, в днях;

D - число рабочих дней в году;.

q - средняя грузонапряженность площади склада, т. м²;

к - коэффициент использования площади склада, учитывающий проходы и проезды; при использовании напольного транспорта к= 0,25-0,4, штабелеров - 0,35-0,4.

Нормативные данные для расчета площади складов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Нормы для расчета цеховых складов

Наименование и назначение склада	Запас хранения заготовок, дней				Средняя грузонапряженность склада, т/м2, при хранении"
	Е	С	К	М	в штабелях (для крупных и тяжелых деталей)	в стеллажах (для мелких и средних деталей)
Склад заготовок	15	8	3	1	3,0-4,0	2,0-7,0
Склад готовых деталей	10	6	2	1	2,0-2,5	1,2-4,0
Е - Единичное и мелкосерийное, С - Среднесерийное, К – Крупносерийное, М - массовое Для среднесерийного производства; для массового производства следует применять поправочный коэффициент 1,2, для крупносерийного -1.1. для единичного и мелкосерийного 0.8

Необходимо, однако, иметь в виду, что в условиях предприятий массового, крупносерийного и даже среднесерийного производства межоперационный склад в цехе практически не нужен.

Для выбора способа транспортировки изделий и полуфабрикатов необходимо определить объем партии n, шт.

n = Nз ´a/F,

где    Nз – программа запуска продукции, шт;

a - периодичность запуска партий, a = 10;

F - число рабочих дней в году, F=232 дня.

Выберем вид и параметры тары для транспортировки партии изделий.

Параметры металлических ящичных поддонов принимаем на основании данных таблицы 2.

Таблица 2 – Параметры ящичных металлических поддонов высокой грузоподъемности.

Модель	Грузоподъемность, кг.	Наружные размеры, мм			Масса, кг.
		а	b	c
1H 864-11	500	640	840	653	55
1H 865-11				753	62
1H 866-11				853	74
1H 1285-13	1000	840	1200	750	108
1H 1285-13				850	120
1H 1285-13				1050	139
1У 1284-17	2000			650	135
1У 1285-17				750	150
1У 1286-17	3200			880	165
1У 1288-17				1050	190

При определении вместимости полуфабрикатов и деталей в поддон, необходимо учитывать следующие условия:

1 – 150 мм от высоты поддона используются для вильчатых захватов погрузчиков;

2 - габаритные размеры деталей, 200´50´100 (длина, ширина, высота или соответствующие им параметры тел вращения);

3 – размещающиеся в таре заготовки не должны выступать за поверхность поддона по его высоте (данное требование обусловлено возможностью складирования поддонов в несколько ярусов по высоте).

На основании данных требований необходимо выбрать соответствующую тару.

В случае, если размер партии запуска не может быть помещен в одну тару из-за несоответствия ее грузоподъемности или малого внутреннего объема, необходимо разбить партию запуска на так называемые транспортные партии. Размер транспортной партии выбирать кратным партии запуска, для обеспечения равномерной загрузки используемой тары.

Таким образом, может быть выбрана соответствующая деталям тара, количество перемещаемых в них заготовок и масса перевозимого груза в одном поддоне.

По полученным значениям тары определим ее среднюю грузоподъемность c_т

где   q – максимальная грузоподъемность тары данного типоразмера, кг;

k_иi – коэффициент использования данной тары при транспортировании i-го наименования детали;

i – количество видов деталей подвергаемых транспортировке.

Коэффициент использования тары k_и определим как отношение массы перевозимого груза к грузоподъемности  тары.

Определим потребность в производственной таре z_тi на складе

z_тi=S_i/ c_тi

где   S_i – запас хранения груза соответствующего наименования, т;

c_тi – средняя грузоподъемность тары, т.

Запас хранения груза определяют на основании нормы запаса хранения грузов приведенного в таблице 3, на основании формулы

где    Q_i – годовое поступление груза соответствующего наименования, т;

  n_i – норма запаса хранения, дней.

Выполнить расчет потребного числа спутников z_c, при условии, что каждая деталь требует использования спутника.

z_c=( z₁+ z₂)´k_з

где - z₁ число спутников составляющих суточное задание;

z₂- число спутников для выполнения задания на следующие сутки;

k_з – коэффициент запаса, учитывающий неодинаковую продолжительность операций, k_з =1,1.

Для облегчения расчетов принимаем  z₁= z₂.

где Сп – число многоцелевых станков, принимаем равным числу станков на участке;

n_P – число рабочих дней в году;

t_ср – средняя продолжительность одной детале-операции, t_ср =0,29 ч.

 

Таблица 3 – Нормы запаса хранения

Склад	Запас хранения в днях для производства
Склад заготовок (отливки и поковки)	1-3
Промежуточный склад (отливки и поковки)	0,5-5
Склад готовых деталей	0,5-5

 

Практическая работа № 6.

Организация транспортной системы

 

Организация транспортной системы предполагает выбор транспортных средств, определение потребности цеха в транспортных средствах и рабочих.

На основании данных занятия №1, №5, выполнить расчет потребного количества электрокаров или автокаров.

Выбор вида привода транспортного средства для внутрицехового транспортного средства определяется необходимой грузоподъемностью транспортного средства. Однако использование электрокара является более приемлемым, поскольку при их эксплуатации отсутствуют вредные выбросы в атмосферу цеха.

Определите потребность цеха Q_mc в транспортных средствах

Q_mc = Q´ t_MC´k_н/1000´60´F_Н´q´k_r´k_п

где Q - общее годовое количество транспортируемых грузов на данном виде транспорта,  кг;

t_MC - среднее время рейса, определяется по формуле, мин;

k_н - коэффициент неравномерности прибытия и отправления грузов (k_н =1,2-1,3);

F_H - номинальный годовой фонд времени работы транспортной единицы, F_H = 3320 ч, для электропогрузцика, F_H = 3850 ч, для автопогрузчика;

q - грузоподъемность транспортного средства, определяется по таблице 1, т;

k_r - коэффициент использования транспортного средства при перевозке, определяется по таблице 1;

k_п - коэффициент использования транспортного парка.

Общее годовое количество транспортируемых грузов соответствует Q_i –годовому количеству поступления грузов, полученному в практической работе № 5, но должно учитывать необходимость вывоза отходов производст ва. Поэтому Общее количество транспортируемых грузов Q определим

Q = Q_i ´k_отх

где k_отх – увеличение грузов за счет вывоза отходов, k_отх = 1,2-1,5.

 

Таблица 1 – Характеристики цеховых транспортных средств

Вид транспортного средства	Грузоподъемность, т.	Максимальная скорость движения, км/ч		Коэффициент использования транспортного средства	Время погрузки и выгрузки, мин
		с грузом	без груза
Электрокар	1,5	4-5	9-10	0,5	3-5
Автокара	3,0	6-7	9-12	0,5	3-5

Перевозка грузов может производиться по постоянным маршрутам. Они проходят по заранее установленным направлениям, назначаются для выполнения систематически повторяющихся заявок, выбираются с учетом грузопотока и применяемых транспортных средств. Постоянные маршруты характерны для крупносерийного и массового производства и могут быть маятниковыми (односторонние, двусторонние, веерные) и кольцевыми, в зависимости от компоновочной схемы транспортной системы

В данной работе предлагается использовать одностороннюю маятниковую систему (возможны и другие варианты).

Среднее время одного рейса при односторонней маятниковой системе t_MC определяется

t_MC =L_ср/V_r + L_cp/V_б +t_п + t_p + t_з

где  L_cp - средняя длина пробега, определяется исходя из площади участка, м;

V_r,V_б - скорость движения транспортного средства с грузом и без груза соответственно, м/мин;

t_п, t_p- время на погрузку и разгрузку соответственно, мин;

t_з - время случайных задержек, t_з = 10% от времени затрачиваемого на движение с грузом и без груза, мин.

По полученным в данной работе и работе №5 данным пересмотреть полученную ранее планировку производственного участка с учетом:

1 -  необходимого транспортного средсва;

2 – размеров проезда;

3 – размеров производственной тары;

4 – производственная тара не должна выходить за рабочую зону и занимать проезд.

 

Практическая работа № 7.

Организация системы инструментообеспечения

 

В состав системы инструментообеспечения входят инструментально-раздаточная кладовая, кладовая приспособлений и абразивов, заточное отделение, отделение ремонта технологической оснастки и контрольно-поверочный пункт.

Выполнить расчет площадей под структурные подразделения системы инструментообеспечения механического цеха:

- инструментально-раздаточная кладовая;

- кладовая приспособлений;

- кладовая абразивов;

- заточное отделение;

- отделение по ремонту технологической оснастки.

Определить площадь кладовых инструментального хозяйства, используя данные таблицы 1.

Таблица 1 -Нормы расчета кладовых инструментального хозяйства цеха

Кладовая	Норма удельной площади на один металлорежущий станок по серийности производства, м2
	единичное и мелкосерийное	среднесерийное	крупносерийное и массовое
Инструментально–раздаточная кладовая (ИРК)	0,7-1,8	0,4-1,0	0,3-0,8
Приспособлений	0,6-1,6	0,35-0,9	0,15-0,6
Абразивов	0,55- 1,2	0,45-0,8	0,4-0,5

Численность кладовщиков ИРК определяется в зависимости от числа производственных рабочих, обслуживаемых одним кладовщиком. В условиях единичного и мелкосерийного типа производства один кладовщик обслуживает 40-45 производственных рабочих, в условиях среднесерийного и массового - 45-50 рабочих.

Заточное отделение. Количество станков общего назначения в заточном отделении определяется по процентному отношению к числу обслуживаемых станков: для цехов крупносерийного и массового производств с числом станков до 200 единиц - 4 %, свыше 200 единиц -3 %, для остальных цехов - соответственно 3 и 2%.

Общая площадь заточного отделения определяется исходя из количества заточных станков и удельной плошали на один станок, которая устанавливается: для цехов, выпускающих мелкие изделия. - 8-10 м²; средние изделия -10-12 м²; крупные изделия -12-14 м².

Количество рабочих-заточников R_з определяется по числу станков заточного отделения по формуле

R_з = S_з´ F_Д´ К_З/Ф´ К_М

где   S_з  - число основных станков заточного отделения;

F_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

К₃ - средний коэффициент загрузки оборудования, принимается равным 0,5-0,7;

Ф - действительный годовой фонд времени рабочего, ч;

К_м - коэффициент многостаночного обслуживания, К„=1,1 -1 ,2.

Отделение ремонта технологической оснастки. Количество основных станков в отделении ремонта технологической оснастки определяется по таблице 2. Число вспомогательного оборудования составляет примерно 40 % от числа основных станков отделения, но не менее трех и не более 11 единиц.

Таблица 2 - Нормы расчета количества основных станков отделений ремонта оснастки

Количество обслуживаемого оборудования	Выпуск продукции механического цеха, тыс. т.	Число основных станков в отделении при  серийности  производственного цеха
		Массовом и крупносерийном	Среднесерийном	Мелкосерийном и единичном
100	10	3	3	2
160	16	4	4	3
250	25	6	5	4
400	20	8	7	6
630	63	11	10	8

При условии, что все станки участка и цеха оснащены ЧПУ, выполнить расчет площадей под участки размерной настройки инструмента.

Площадь участка размерной настройки П определяется по формуле

П = П₁+П₂

где   П₁- площадь зоны обслуживания инструментов станков с ЧПУ;

площадь зоны размерной настройки инструментов.

П₁ = (n_c´A_c) + (n_c´A_д) + (n_c´A_p)

где    n_c – число станков с ЧПУ;

A_c, A_д – нормы площади для хранения инструмента и документации, соответственно, на один станок, A_c, =0,6 м², A_д=0,2м²;

A_p – норма площади на одно рабочее место, A_p =2-4 м².

П₂ = n_п´A_p

где n_п - число приборов для настройки инструментов, принимаем n_п =2.

Практическая работа № 8.

Организация системы метрологического обеспечения.

 

В цеховом контрольном пункте осуществляется контроль материала изделия путем его наружного осмотра, контроль параметров точности поверхностей и шероховатость поверхностей преимущественно по эталонным мерам.

Выполним расчет контролеров цеха.

Укрупнено, численность контролеров можно определить следующим образом, в поточном производстве число контролеров равно 5-7% от числа основных станков.

Площадь стандартного контрольного пункта принимают равной 6 м² из расчета 2 на 3 метра.

Число контрольных пунктов n_к, принимают округленно до целого числа в соответствии с формулой

n_к=(t_к´k_д.к.)/(Ф_э´60)

где t_к´ - среднее время контроля одной детали, t_к =1,5 мин;

k_д.к. – число деталей проходящих через контрольный пункт за год;

Ф_э – эффективный годовой фонд времени работы контрольного пункта, Ф_э = 3720 ч.

Число деталей проходящих через контрольный пункт k_д.к., определяется по формуле

k_д.к. = k_д.´q

где    k_д. – число деталей обрабатываемых в цехе, участке в течении года;

q – число деталеустановок, через которые деталь выводится на контроль.

q = q₁/(k₁´k₂)

где   q₁ - число деталеустановок, через которые деталь выводится на контроль по требованиям технолога или технологического процесса, q₁ =10;

k₁, k₂ – поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно контроль первой деталеустановки, обработанной в начале смены и вывод на контроль в связи со сменой инструмента, k₁=1,15, k₂ =1,05.

Определим параметры контрольно-поверочных пунктов.

Площадь контрольно-поверочных пунктов определяется из расчета 0,1 – 0,2 м² на один станок участка, механического цеха, но не менее 25 м² на один контрольно-поверочный пункт.

Число работающих в контрольно-поверочных пунктах принимаем равным 8-12% от числа контролеров.

Общие площади структурных подразделений системы метрологического обеспечения производства занести в таблицу с указанием численности работающих на них, с целью дальнейшего использования при построении планировки механического цеха.

Практическая работа № 9.

Проектирование цеховой ремонтной базы

 

 

Основная задача цеховой ремонтной базы - обеспечить бесперебойную эксплуатацию оборудования при минимальных затратах на ремонт и обслуживание.

Структура межремонтного цикла для металлорежущих станков массой до 10 т предусматривает выполнение двух средних, шести текущих ремонтов и девяти технических обслуживании.

Определите продолжительность Т _м.ц межремонтного цикла

Т_м.ц. = 24000´В_п´ В_м´B_y´В_т

где  В_п- коэффициент, учитывающий тип производства (для массового и крупносерийного производства равен 1,0, для среднесерийного 1,3, для мелкосерийного и единичного 1,5);

В_м - коэффициент, учитывающий род обрабатываемого материала, принимаем 1,2.

B_y - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации оборудования (при работе в нормальных условиях механического цеха равен 1,0, в запыленных и влажных помещениях 0,8);

В_т - коэффициент, отражающий особенности работы различных групп станков (для легких и средних станков равен 1,1).

Определите длительность межремонтного периода T_p

T_p=T_мц/N_c+N_m+l,

где    N_c- число средних ремонтов;

N_m- число текущих ремонтов.

Определите длительность межосмотрового периода T_о

T_о=T_мц/N_с+N_m+N_о+1

где   N ₀ - количество технических обслуживаний.

Основное назначение цеховой ремонтной базы - выполнение капитального ремонта и изготовление запасных деталей для ремонта оборудования. Помимо этого в ремонтной базе производится перемещение и демонтаж старого оборудования, ремонт всех видов оборудования своего цеха и модернизацию оборудования.

При определении количества оборудования работающего в цеховой ремонтной базе исходят из трудоемкости Т, годового объема ремонтных работ.

Т = Тст + Тсл

где   Тст – трудоемкость станочных работ;

Тсл - трудоемкость слесарных работ.

Количество основного оборудования n, ремонтной базы принимается с округлением до большего целого числа на основании трудоемкости станочных работ.

n=(Тст´k_м)/Ф_э´k_з

где  Тст – общая годовая станкоемкость ремонтных работ в часх;

коэффициент механизации работ, k_м =1,0;

Ф_э´ -  эффективный годовой фонд работы станка, Ф_э=3200 ч.;

k_з – коэффициент загрузки оборудования цеховой ремонтной базы.

Общая годовая станкоемкость ремонтных работ Тст, определяется на основе ремонтоемкости

Тст = V_p´Т_рц

где  V_p – ремонтоемкость;

Т_рц – трудоемкость станочных работ на 1 единицу ремонтной сложности, Т_рц = 50 ч.

V_p = SR/t_рц

где SR – общая ремонтная сложность механической части станков участка, цеха;

t_рц – продолжительность ремонтного цикла, для массового и крупносерийного производств – 5,5, среднесерийного – 7, мелкосерийного и единичного производства 8 лет.

Данные о ремонтной сложности станков участка выбрать из результатов работы № 3.

Коэффициент загрузки оборудования цеховой ремонтной базы k_з, выбирается в соответствии с общей ремонтной сложностью станков участка, цеха, по следующим данным.

SR×10⁴         до 3            3-5              5-10            >10

    k_з             0,6              0,65            0,7              0,75

Примерный состав основного оборудования цеховой ремонтной базы приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Состав минимального комплекта основных станков РБ.

Станок	Число станков при общем числе основных станков
	5	7	10	14	18	25
1. Токарные	2	3	3	6	7	10
2. Универсально-фрезерные	1	1	1	1	2	3
3. Вертикально-фрезерные	-	-	1	1	1	2
4. Поперечно-строгальные	1	1	1	1	2	3
5. Долбежные	-	-	-	1	1	1
6. Сверлильные	1	1	2	2	3	3
7. Универсально-шлифовальные	-	1	1	1	1	2
8. Плоскошлифовальные	-	-	1	1	1	1
Итого	5	7	10	14	18	25

Площадь цеховой ремонтной базы определяется по показателю удельной площади на единицу основного оборудования согласно таблице 2. По числу основных станков ремонтной базы определяется также площадь склада запасных частей, к оборудованию основного производства, которое хранится на складе ремонтной базы.

Таблица 2 - Показатели обшей площади на единицу основного оборудования.

Общие площади структурных подразделений ремонтной цеховой базы занести в таблицу с указанием количества единиц основного оборудования, с целью дальнейшего использования при построении планировки механического цеха.

Практическая работа № 10.

Проектирование участка механической обработки детали

 

В качестве задания для выполнения практической работы №10 служит задание к курсовому проекту по технологии машиностроения, и разработанный для него технологический процесс изготовления детали.

Практическая работа повторяет последовательность расчетов полученных в работах № 1-3, 5, 6, 8.

При этом такой подход к выполнению практической работы позволяет оценить комплексный подход к проектированию производственного участка на основании взаимодействия с транспортной, складской и метрологической системами машиностроительного производства.

В качестве ориентиров при выполнении работы следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1 – участок должен иметь площадь (место) отводимую под размещение инженерно-технического персонала (мастер);

2 – в конце производственного участка работающего в условиях серийного, крупносерийного и массового производств необходимо предусмотреть контрольный пункт для контроля годности изготавливаемой продукции;

3 – для участков работающих в условиях единичного и мелкосерийного производств, необходимо предусмотреть наличие складов заготовок и готовой продукции;

4 – для участков работающих в условиях среднесерийного производства дополнительно рассмотреть возможность размещения межоперационного склада, или отведение площадей для складирования полуфабрикатов производства около технологического оборудования;

Результат практической работы должен быть отражен в таблице с указанием площадей отводимых под службы, размещаемые на участке и в плане участка, выполненном в масштабе 1:50.

Практическая работа № 11.

Построение компоновочного плана механического цеха.

 

Исходной информацией для выполнения данной работы служит информация и расчеты, полученные в практических работах № 4-9.

Поскольку масса деталей в исходных заданиях на выполнения практических работ не превышает 20 кг. Будем считать что производство размещаемое в механическом цехе относится к группе средних по массе объекта производства, а следовательно основным параметром производственного здания будет пролет имеющий величину 24 метра и шаг колонн – 12 метров. Таким образом, будет использована основная сетка колонн 24´12 м.

Высоту производственного здания выбрать из ряда 6,0; 7,2 м. Высота 10,8; 12,6 м., используется при применении кранового оборудования, учитывая возможности транспортной системы и условия свободного перемещения грузов по территории цеха.

Структурные подразделения входящие в состав механического цеха, для размещения которых не требуется основное производственное здание целесообразно размещать в пристроях к производственному зданию.

Пристройки к основному зданию, располагаются по его периметру, таким образом, чтобы не затруднять работу транспортной системы осуществляющей транспортировку из цеха и в цех. Для выполнения данного условия в цехе необходимо планировать два и более (в зависимости от его протяженности) основных магистральные проездов, позволяющих ввозить и вывозить из цеха изделия и полуфабрикаты с применением автотранспорта.

Ширина проезда при использовании автомобильного транспорта составляет 5,5 м.

Общая площадь цеха должна иметь величину достаточную для размещения не менее чем в одной типовой секции производственного одноэтажного здания каркасного типа. Размер типовых секций 72´72 или 72´144 метра.

Если расчетные размеры производственных подразделений полученные в работах 4-9 недостаточны для заполнения площади одной типовой секции, необходимо увеличить количество производственных участков без перерасчета вспомогательных площадей других служб и систем производства.

Результат работы отразить в таблице с указанием структурных подразделений, расчетной величины площади занимаемой этим подразделением и площади отведенной под это подразделение на плане цеха, а также план цеха выполненный в масштабе 1:200, 1:250.