Страница

им. А. Н. Туполева-КАИ

Набережночелнинский филиал

 

Конспект лекций

по дисциплине «Проектирование машиностроительных производств»

 

 

 

Набережные Челны

Содержание:

Тема 1. Общие сведения по проектированию механосборочного производства

1. Цели и задачи изучения темы............................................................. 5

2. Перечень основных вопросов темы....................................................5

3. Краткое содержание основных вопросов темы.................................5

3.1. Основные понятия и определения................................................5

3.2. Основные задачи проектирования...............................................12

3.3. Последовательность проектирования.........................................13

Тема 2. Состав и количество основного технологического оборудования

1. Цели и задачи изучения темы..............................................................16

2. Перечень основных вопросов темы.................................................... 16

3. Краткое содержание основных вопросов темы................................. 16

3.1. Основные положения по выбору состава технологического оборудования..............................................................................………………………16

3.2. Производственная программа выпуска изделий и методы проектирования цеха.. ..............................................................… ………………………..22

3.3. Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки и сборки...................................................................…………………………..26

3.4. Режим работы и фонд времени................................................... …28

3.5. Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест для поточного производства...........................……………………29

3.6. Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест при непоточного производства........................…………………..34

Тема 3. Принципы и структура построения основных производственных процессов

1. Цели и задачи изучения темы............................................................. …..37

2. Перечень основных вопросов темы...................................................…...37

3. Краткое содержание основных вопросов темы...............................……37

3.1. Основные принципы выбора структуры цеха...........................…...37

3.2. Методика выбора структуры цеха и организационных форм его основных подразделений....................................................... ………40

3.3. Расположение производственных участков цеха.....................……44

3.4. Предварительное определение площади цеха и основных параметров производственного здания.................................…...…………..47

3.5. Выбор варианта расположения оборудования на участках механической обработки...........................................................…………….49

3.6. Особенности расположения оборудования и рабочих мест на участках сборки..........................................................................………..54

3.7. Планировка оборудования и рабочих мест............................... …..55

 

Тема 4. Определение состава и числа работающих

1. Цели и задачи изучения темы........................................................... …..63

2. Перечень основных вопросов темы.................................................. ….63

3. Краткое содержание основных вопросов темы............................... ….63

3.1. Определение числа производственных рабочих....................... …64

3.2. Многостаночное обслуживание..............................................…….66

3.3. Определение числа вспомогательных рабочих.......................……68

3.4. Определение числа ИТР, служащих и младшего обслуживаю­щего персонала.........................................................................………………………….69

Тема 5. Компоновка механосборочных цехов

1. Цели и задачи изучения темы.........................................................……...72

2. Перечень основных вопросов темы.................................................. ……72

3. Краткое содержание основных вопросов темы.............................……...72

3.1. Выбор параметров здания .......................................................… ……72

3.2. Компоновочный план............................................................………..75

3.3. Расчет площадей цеха ............................................................… …….76

3.4. Основные принципы компоновочных решений....................……...78

Литература..................................................................................................………...81

ТЕМА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. Цели и задачи изучения темы:

-знание задач, особенностей и основных направлений развития техноло­гического проектирования механосборочного производства;

-знание применяемых в науке, технике и производстве терминов, опреде­лений и условных обозначений, относящихся к технологическому проек­тированию механосборочного производства;

-знание этапов и последовательности проектирования механосборочных цехов.

Перечень основных вопросов темы

2.1 Основные понятия и определения.

2.2 Основные задачи проектирования.

2.3 Последовательность проектирования.

Краткое содержание основных вопросов темы

З.1 Основные понятия и определния (наименование вопроса)

Механосборочное производство, состоящее из комплекса производ­ственных участков и вспомогательных подразделений, в котором проте­кают производственные процессы изготовления изделий, представляет со­бой сложную систему, структура и параметры которой находятся в непо­средственной зависимости от сложности конструкции, номенклатуры вы­пускаемой продукции и характеристик производственного процесса ее из­готовления.

Понятие производственный процесс в машиностроении определя­ется как совокупность всех действий людей и орудий производства, необ­ходимых на данном предприятии для изготовления выпускаемых изделий.

Следовательно, производственный процесс включает в себя не толь­ко обработку деталей, их контроль, сборку и испытания, но и межоперационную транспортировку обрабатываемых деталей, передачу деталей с участка на участок внутри цеха, хранение деталей на участках обработки и сборки, на складах, обслуживание рабочих мест, заточку инструмента, ремонт оборудования и оснастки, снабжение материалами и всеми видами энергии, планирование, учет, управление производством и т.д.

Основной составляющей производственного процесса является тех­нологический процесс, содержащий действия, непосредственно связанные с изменением формы, размеров или физико-механических свойств обрабатываемых заготовок, полуфабрикатов или деталей и их сборкой в сбороч­ные, а также контролем соответствия их заданным техническим требова­ниям.

Прочие вспомогательные процессы, протекающие в цехе, должны обеспечивать бесперебойное выполнение основного технологического про­цесса.

Различают две формы организации производственных процессов - поточную и непоточную.

Характерным признаком поточного производства является - непре­рывность перемещения заготовок, полуфабрикатов или собираемых изде­лий в процессе их изготовления с операции на операцию в порядке после­довательности их выполнения, причем это движение осуществляется с по­стоянным тактом в рассматриваемый промежуток времени. Время проле-живания полуфабрикатов между операциями в таких случаях равно или кратно такту.

При непоточном производстве в процессе их изготовления находятся в движении с различной продолжительностью операций и пролеживания между ними.

Для каждого производства устанавливают программу выпуска, под которой понимают совокупность изделий установленной номенклатуры, выпускаемых в заданном объеме в год. Число изделий, выпускаемых в еди­ницу времени (год, квартал, месяц) называют объемом выпуска.

Каждое механосборочное производство обладает определенной про­изводственной мощностью, под которой понимают максимально возмож­ный выпуск продукции установленной номенклатуры и количества, кото­рый может быть осуществлен за определенный период времени при устано­вленном режиме работы. Различают действительную и проектную мощ­ность.

Проектная мощность - это установленная в проекте строительства или реконструкции производства производственная мощность, которая должна быть достигнута при условии обеспечения производства приняты­ми в проекте средствами производства, кадрами и организацией производ­ства.

Производственная мощность действующего производства не является постоянной и зависит от технического уровня работающих, уровня исполь­зования основных и оборотных фондов, сменности работы, уровня механи­зации и автоматизации производства и других фактов.

Изготовление изделий занимает определенное время. Календарное время изготовления изделий от начала производственного процесса до его окончания называют производственным циклом.

Движение заготовок, полуфабрикатов или изделий может осущест­вляться поштучно или партиями. Партией принято называть определенное число заготовок, полуфабрикатов или изделий, одновременно посту­пающих на рабочую позицию (место).

Для выполнения производственного процесса рабочие позиции (места) должны быть оснащены соответствующим образом. В зависимости от содержания операции и организации ее проведения на рабочей позиции (месте) могут быть расположены: технологическое оборудование, накопи­тели с полуфабрикатами, один рабочий или группа рабочих, средства ав­томатической загрузки и разгрузки оборудования (роботы, манипуляторы, автоматические агрегаты загрузки), режущий и контрольно-измерительный инструмент, оснастка, средства технического обслуживания и охраны тру­да, элементы системы управления и др.

Исходя из организационных соображений несколько рабочих пози­ций (мест) объединяют, образуя производственный участок. Производ­ственным участком называют часть объема цеха, в котором расположены рабочие позиции (места), объединенные транспортно-накопительными уст­ройствами, средствами технического, инструментального и метрологиче­ского обслуживания, средствами управления участком и охраны труда, на котором осуществляются технологические процессы изготовления изделий определенного назначения.

Более крупной организационной единицей является производствен­ный цех, который представляет собой производственное административно-хозяйственное обособленное подразделение. Цех включает в себя производ­ственные участки, вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения, а также помещения общественных организаций.

Вспомогательные подразделения создают для обслуживания и обес­печения беспрерывной работы производственных участков. К ним относят­ся: отделение по восстановлению режущего инструмента, контрольное и ремонтное отделения, отделения для приготовления и раздачи СОЖ и др.

Состав производственных участков и вспомогательных подразделе­ний определяется конструкцией изготавливаемых изделий, технологиче­ским процессом, программой выпуска и организацией производства.

За общую площадь цеха в технологических расчетах принимают сумму производственной и вспомогательной площадей (без служебно-бытовой площади).

В состав производственной площади включают площади, зани­маемые рабочими позициями (местами), вспомогательным оборудованием, находящимся на производственных участках, проходами и проездами меж­ду оборудованием внутри производственных участков (кроме магистраль­ного проезда).

На вспомогательных площадях размещают все оборудование и уст­ройства вспомогательных систем, не расположенных на производственных участках, а также магистральные и пожарные проезды.

Для движения автопогрузчиков, грузовых автомобилей в цехе созда­ют магистральные проезды шириной не менее 4 м, которые выбирают по нормам технологического проектирования.

На служебно-бытовой площади цеха размещают конторские и бытовые помещения. К конторским относят площадь, занятую административ­но-хозяйственными службами цеха. В ту же площадь включают и площадь конструкторских бюро, размещаемых в цехе.

Для осуществления производственных процессов в механосборочном производстве предусмотрен определенный штат работающих, которых де­лят на следующие категории: производственные (основные) и вспомога­тельные рабочие, инженерно-технические работники (ИТР), служащие, младший обслуживающий персонал (МОП).

Производственные рабочие - это работники механосборочного про­изводства, непосредственно выполняющие операции технологического процесса по изготовлению продукции.

Вспомогательные рабочие в механосборочном производстве - это ра­ботники, не принимающие непосредственного участия в выполнении опе­раций по изготовлению производственной программы выпуска продукции, а занятые обслуживанием технологических процессов.

Инженерно-техническими работниками называют работников, вы­полняющих обязанности по управлению, организации и подготовке произ­водства, занимающих должности, для которых требуется квалификация инженера или техника.

К служащим относят работников, выполняющих в соответствии с за­нимаемой должностью административно-хозяйственные функции, ведущих финансирование, учет, решающие социально-бытовые и подобные вопросы.

Младший обслуживающий персонал составляют сторожа, гардероб­щики, уборщики бытовых и конторских помещений.

Одним из этапов проектирования является компоновка цеха. Под компоновкой цеха понимают взаимное расположение площадей производ­ственных участков, вспомогательных отделений, магистральных проездов и служебно-бытовых помещений на площади цеха. После проведения компо­новки цеха осуществляют планировку оборудования на нем. Под плани­ровкой цеха понимают взаимное расположение технологического и вспо­могательного оборудования, а также других производственных средств и устройств на площади цеха.

Механосборочное производство обычно располагают в зданиях, имеющих один или несколько пролетов. Пролетом называют часть здания, ограниченную в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Расстояние между осями колонн в продольном направлении назы­вают шагом колонн, а в поперечном - шириной пролета. Расстояние между осями колонн в продольном и поперечном направлениях образует сетку ко­лонн. Под высотой пролета понимают расстояние от уровня пола до ниж­ней части несущих конструкций покрытия здания.

После разработки производственного процесса приступают к этапу планировки, во время которого производят увязку расположения рабочих позиций (мест) и вспомогательного оборудования в выбранном масштабе.

Планировку оборудования в техническом проекте выполняют в мас­штабе 1: 100 для малых и средних цехов, 1: 200 для больших цехов.

На планировке изображают и указывают: сечение колонн с фундаментами; магистральные проезды; наружные и внутренние стены; окна, во­рота и двери, как наружные так и внутренние; месторасположение рабо­тающих; подвалы, каналы, шахты и антресоли; верстаки, рабочие столы, подставки; места для хранения инструмента; места для складывания заго­товок и готовой продукции; транспортные устройства, площадки для кон­троля; ширину пролетов; шаг колонн; общую ширину цеха; ширину про­дольных и поперечных проездов; расстояние от станков до колонн, между станками и рабочими местами; нумерацию оборудования с ее расшифров­кой в спецификации; название всех производственных отделений и уча­стков.

Ввиду большого количества строительных элементов и производ­ственного оборудования, изображаемых на планах производственных по­мещений, целесообразно пользоваться принятыми условными обозначе­ниями (табл. 1.1).

 

 

 

3.2. Основные задачи проектировния (наименование вопроса)

Важнейшим показателем проекта является его технико-экономическая эффективность, определяемая более высоким уровнем производительности труда, которую он обеспечивает по сравнению с производительностью тру­да на действующих аналогичных производствах, минимальными относи­тельными капитальными вложениями (на единицу продукции), короткими сроками их окупаемости и рентабельности производства при его эксплуа­тации. Для обеспечения высокой технико-экономической эффективности в проекте должен рационально быть решен ряд сложных, тесно связанных между собой технологических, экономических и организационных задач.

Для решения технологических задач необходимо: проработать воп­росы технологичности изделий, спроектировать технологические процессы обработки и сборки, определить трудоемкость и станкоемкость операций, установить типаж и количество основного и вспомогательного оборудова­ния, состав и количество работающих, нормы расхода материалов, опреде­лить площади и размеры участков и цеха, планировку оборудования и др.

Для решения экономических задач необходимо: рассчитать себестоимость и рентабельность выпуска изделий, определить удельные приведен­ные затраты, составить калькуляции и др.

Для решения организационных задач необходимо: выбрать принципы формирования производственных.подразделений, разработать структуру управления, научную организацию труда, документооборот, систему кон­троля за ходом производства и др.

При разработке нескольких вариантов проекта механосборочного производства или его частей, необходимо выбрать оптимальный.

3.3. Последовательность проектировния (наименования вопроса)

Проектирование механосборочного производства, которое представ­ляет собой сложную динамическую систему, включает следующие последо­вательные этапы: структурно-функциональный, алгоритмический, пара­метрический и планировочный.

Структурно-функциональный этап может быть представлен в виде структурной модели цеха (участка), которая отражает состав, тип и вза­имодействие элементов и функциональной модели, учитывающей свойства элементов и системы, необходимы для выполнения своего служебного наз­начения.

Алгоритмический этап проектирования включает в себя составление алгоритмической модели, содержащей взаимные связи между элементами в процессе производства изделий.

На параметрическом этапе проектирования производится определение количественных значений взаимосвязей между отдельными физическими параметрами системы.

На планировочном этапе решается задача размерных связей между от­дельными элементами системы. Модели этого этапа аналогичны структур­ным, но отношения между элементами оцениваются в трехмерном про­странстве.

На основании исходных данных, которые определяют из условий ра­боты механосборочного производства и разработанных технологических процессов изготовления изделий, проектируют основные и вспомогатель­ные системы, а затем производят пространственную увязку всего оборудо­вания, формируя тем самым механосборочное производство изделий.

В исходных данных для проектирования должны быть указаны:

• номенклатура изделий, сборочных единиц и деталей, подлежащих из­готовлению и сборке;

• годовая программа выпуска по каждому наименованию изделий и де­талей;

• габаритные размеры, масса и материал изделий;

• трудоемкость и станкоемкость операций;

• типаж оборудования;

• режим работы цеха.

При проектировании цеха подлежат разработке и решению технологи­ческие, экономические и организационные задачи. Эти три типа задач должны решаться одновременно, т.к. каждое принимаемое в проекте техни­ческое решение должно быть экономически обоснованно и осуществлено в определенных организационных формах. Решение перечисленных выше за­дач при проектировании ведется в определенной последовательности, вы­текающей из взаимосвязанности решаемых вопросов.

В практике проектирования основные задачи решаются в последова­тельности указанной ниже.

Последовательность проектирования основной системы (производ­ственных участков):

• определение количества основного, (технологического) оборудования на участках основного производства по принятому технологическому про­цессу;

• выбор состава производственных участков;

• определение состава и количества оборудования на участке;

• определение алгоритма работы оборудования на участке;

• расчет производственной площади;

• разработка требований к условиям работы оборудования;

• составление заданий на проектирование нестандартного оборудования;

• компоновка производственных участков;

• планировка основного оборудования, предварительное определение чис­ла работающих.

Проектирование каждой вспомогательной системы - складской, тран­спортной, инструментообеспечения, ремонтного и технического обслужи­вания, контроля качества изделий, а также системы охраны труда осу­ществляют в той же последовательности, что и основной системы.

На этапе синтезирования производственной системы производится:

• определение обшей площади цеха и его габаритов;

• уточнение компоновки цеха;

• уточнение планировки оборудования;

• уточнение состава и количества работающих;

• определение технико-экономических показателей;

• выбор оптимального варианта проекта.

Блок-схема последовательности проектирования представлена на рис. 1.1.

 

 

 

Рис. 1.1 Последовательность проектирования

Контрольные вопросы:

1.Назовите основные этапы производственного процесса.

2.Назовите формы организации производственных процессов и дайте им краткую характеристику.

3. Дайте определения действительной и проектной мощностей механосбо­рочного цеха.

4. Что называется рабочей позицией, производственным участком, цехом?

5. Чем отличается компоновка цеха от планировки?

6. Назовите состав и содержание задач, решаемых при проектировании ме­ханосборочного цеха.

7. Назовите основные этапы процесса проектирования механосборочного цеха.