年产105000套变速箱厂总平面布置设计课程设计--学士学位论文.doc

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1、 工业工程专业课程设计2设 计 报 告题 目 年产105000套变速箱厂总平面布置设计 班 级 工 业101 姓 名 白 平 学 号 11010310125 指导教师 关 开 荣 2013年11月26日目录一、课设原始给定条件11.1变速箱的结构及有关参数11.2作业单位的划分41.3变速箱生产工艺过程5二、产品产量分析8三、产品工艺过程分析83.1计算物流量83.2绘制各零件的工艺过程图93.3绘制产品总工艺过程图113.4多品种工艺过程分析13四、物流分析144.1绘制从至表144.2 绘制物流强度汇总表154.3划分物流强度等级164.4绘制作业单位物流相关图17五、作业单位非物流相互关

2、系分析17六、作业单位综合相互关系分析196.1选取加权值196.2综合相互关系的计算196.3建立作业单位综合相互关系表22七、工厂总平面布置227.1综合接近程度227.2作业单位位置相关图23八、方案的评价与选择26参考文献26I一、课设原始给定条件公司占地16000m2，厂区南北为200m，东西宽80m。该厂预计需要工人300人，计划建成年产105000 套变速箱的生产厂。 1.1变速箱的结构及有关参数变速箱由39个零件构成，装配图见图1-1，1-2，1-3 所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1-1中。图1-1 减速器装配图（1）图1-2 减速器装配图（2）图

3、1-3 减速器装配图（3）表1-1 变速箱零件明细表工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱产品编号110计划年产量105 000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65Mn2100000.00438螺母Q2352100000.01137螺栓Q2353150000.03236销352100000.02235防松垫片Q2151050000.01034轴端盖圆Q2351050000.05033螺栓Q2352100000.02032通气器Q2351050000.03031视孔盖Q2151050000.05030垫片橡胶纸1050000.00429机盖HT2001

4、050002.50028垫圈65Mn6300000.00627螺母Q2356300000.01626螺栓Q2356300000.10325机座HT2001050003.00024轴承2100000.45023挡油圈Q2152100000.00422毡封油圈羊毛毡1050000.00421键Q2751050000.08020定距环Q2351050000.09019密封盖Q2351050000.05018可穿透端盖HT1501050000.040 (续)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105 000 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

5、17调整垫片08F2100000.00416螺塞Q2351050000.03215垫片橡胶纸1050000.00414游标尺1050000.05013大齿轮401050001.00012键Q2751050000.08011轴Q2751050000.80010轴承2100000.4509螺栓Q23525200000.0258端盖HT2001050000.0507毡封油圈羊毛毡1050000.0046齿轮轴Q2751050001.4005键Q2751050000.0404螺栓Q23512600000.0143密封盖Q2351050000.0202可穿透端盖HT2001050000.0401调整垫片

6、08F2100000.0101.2作业单位的划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表1-2所示的11个单位，分别承担原料储存、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项生产任务。表1-2 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 x 30露天2铸造车间铸造12 x 243热处理车间热处理12 x 124机加工车间车、铣、钻12 x 365精密车间精镗、磨销12 x 366标准件、半成品库储存外购件、半成品12 x 247组装车间组装变速箱12 x 368锻造车间铸造12 x 249成品库成品储存12 x 1210办公、服务楼办公

7、楼、食堂等80 x 6011设备维修车间机床维修12 X 241.3变速箱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、成品储存等阶段。1. 零件的制作与外购制作的零件如表1-3至表1-8所示。表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表1-3 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29HT2002.500105 0002625000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

8、表1-4 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25HT2003.000105 000315 000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1-5 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13401.000105 000105 000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1-6 轴加工工艺过程表产品名称件

9、号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量轴11Q2750.800105 00084 000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1-7 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6Q2751.400105 000147 000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1-8 端盖加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计

10、划年产量/kg年产总质量端盖8HT2000.050105 0005 250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试验，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产品存储所有合格变速箱存放在成品库等待出厂。二、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

11、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105 000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。三、产品工艺过程分析 3.1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3-1所示表3-1 全年生产量计算全年物流量产品名称毛重/kg废料/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）=3.9863.9860*0.2=0.7973.9860*

12、0.8*0.2= 0.6383.9860*0.8*0.8*0.02= 0.0511.486*105000=156030机座3.000/(0.8*0.8*0.98)=4.7834.7832*0.2=0.9574.7832*0.8*0.2=0.7654.7832*0.8*0.8*0.02= 0.0611.783*1050000=187215大齿轮1.000/(0.8*0.8*0.98)=1.5941.5944*0.2=0.3191.5944*0.8*0.2+ 1.5944*0.8*0.8* 0.02=0.2760.595*105000=62475轴0.800/(0.8*0.95*0.98)=1.0

13、741.074*0.2+1.074*0.8 *0.95 *0.02= 0.2311.074*0.8*0.05=0.0430.274*105000=28770齿轮轴1.400/(0.8*0.95*0.98)=1.8801.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.4051.8797*0.8*0.05=0.0750.480*105000=50400端盖0.050/(0.6*0.8)=0.1040.10424*0.4=0.0420.10424*0.6*0.2=0.0120.054*105 000=56703.2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

14、工艺过程如图3-1图3-6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116图3-1 机盖物流量45废料废料3.9860.7970.6380.0512.500原材料2.5513.1892废料16图3-2 机座物流量45废料废料4.7830.9570.7650.0613.8263.0613.00原材料图3-3轴物流量 图3-4齿轮轴物流量 图3-5大齿轮物流量 图3-6端盖物流量3.3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

15、过程汇总在一张图上，得到变速箱总工艺过程如图3-7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。按照机座外购件（14，15，16）齿轮轴外购件(5，23，24)轴 大齿轮外购件（10，12，20，21）机盖销端盖螺栓外购件（1，2，3，4，5，7）外购件（17，18，19，20，22）外购件（26，27，28）外购件(37，38，39) 外购件（30，31，32）外购件（33，34，35）的装配顺序 12 图3-7 变速箱装配工艺流程图 3.4多品种工艺过程分析表3-2多种产品生产产品流程零件名称机座轴大齿轮齿轮轴端盖机盖单件重量/

16、kg3.0000.8001.0001.4000.0502.500需求量/件105 000105000105 000105 000105 000105 000物流强度/kg315 00084 000105 000147 000 5 250262 500作业单位原材料库铸造车间机加工车间精密车间半成品库原材料库机加工车间精密车间热处理车间机加工车间半成品库原材料库锻造车间机加工车间热处理车间机加工车间半成品库原材料库机加工车间精密车间热处理车间机加工车间半成品库原材料库铸造车间机加工车间原材料库铸造车间机加工车间精密车间半成品库由表 3-2可知，6种零件共经过7个工位，包括原材料库，铸造车间，锻造

17、车间，机加工车间，精密车间，热处理车间，半成品库，该车间共有7个工序。（1） 计算各产品的物流强度，物流强度大小顺序为机座，机盖，齿轮轴，大齿轮，轴，端盖。（2） 按照机座，机盖，齿轮轴，大齿轮，轴，端盖找出零件的第一道工序都为原材料库，写在表3-3初始工艺过程表的第二列。（3） 继续按机座，机盖，齿轮轴，大齿轮，轴，端盖，取出第二道工序，分别为铸造车间，锻造车间，机加工车间锻造车间，机加工车间铸造车间，物流强度铸造车间为582750kg,锻造车间为105000kg机加工车间为231000kg。考虑到大齿轮的加工工序，锻造车间在前，机加工车间在后，所以顺序为，铸造车间，锻造车间，机加工车间，写

18、在表3-3初始工艺过程表的第二列。（4） 取第三道工序机加工车间，机加工车间，精密车间，机加工车间，精密车间，机加工车间，因为机加工前面已经排好，所以只剩下精密车间，写在表3-3初始工艺过程表的第二列。（5） 取第四道工序精密车间，精密车间，热处理车间，热处理车间热处理车间，因为精密车间已经排好，这里不再重复，只有热处理车间，写在表3-3初始工艺过程表的第二列。（6） 取第五道工序，半成品库，半成品库，机加工车间，机加工车间，机加工车间，因为机加工车间以排好，只剩下半成品库，写在表3-3初始工艺过程表的第二列。（7） 根据物流强度得到初始作业单位流程为: 原材料库-铸造车间-锻造车间-机加工车

19、间-精密车间-热处理车间-半成品库。考虑到各产品的各种工序之间的物流状况，取得不同的加权值Djk。表3-3 初始产品作业流程表作业单位机座机盖齿轮轴大齿轮轴端盖序号名称流程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库2121212112 12-2121 1-212 12-22112 363 9701 970 115660 240433 230398 16045 570W587 128 5尝试交换存在物流倒流情况的作业单位，选择3和4交换。经计算知，发现物流强度不再增加，于是认为表3-3为最佳作业流程表。四、物

20、流分析 4.1绘制从至表根据变速箱初始产品作业流程表3-3，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。如表4-1所示表4-1 变速箱加工工艺从至表 ( 单位： t ) 至从128453679合计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库组装车间成品库1原材料库931.665167.370272.3701371.4052铸造车间743.295743.2958锻造车间133.980133.9804机加工车间837.375107.1341.2501285.7255精密车间235.725577.500813.2253热处理车间235.725235.7256半成品库1393.2031393.20

21、37组装车间1393.2031393.2039成品库合计931.665167.3701385.37837.375342.825918.751393.2031393.2037369.761编制（日期）审核（日期）4.2 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4-2之中。 表4-2 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/t112931.665846341.250218167.370953235.725314272.3701056577.500424743.2951134235.72558

22、4133.98012671393.203645837.37513791393.203 743332.8253- 4合并43与34。物流强度107.1+225.725=332.8254.3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4-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表4-3，表4-2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4-3物流强度分析表序号作业单位对（路线）物流

23、强度（单位：t）150 250 350 450 600 850 1000 1300物流强度等级167A279A312 E445E524E656I743I846I914I1053O1118O1284O4.4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表，如图4-4所示。图4-4 物流相关图五、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5-1所示。根据表5-1制定变速箱“基准相互关系”（见表5-2），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图5-3所示。表5-1 变速箱各作业单位关系密切程度理由编号理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运

24、4管理方面5安全及污染6振动、噪声、烟尘7人员联系8信息传递表5-2作业单位基准相互关系字母一对作业单位密切程度理由A组装车间与成品库搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题E机加工与精密车间 原材料与铸造车间锻造与成品库搬运物料的数量和形式 不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I原材料库与铸造车间 铸造车间与机加工车间精密车间与半成品车间，机加工车间搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度O办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造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接触不多、不常联系联系密切程度不大X办公楼、服务楼与铸造车间

25、、热处理车间、精密车间、锻造车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘图5-3 作业单位非物流相关图六、作业单位综合相互关系分析从表5-1和表5-3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：6.1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=1:16.2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1

26、1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6-1中将有55各作业单位对，即将有55个相互关系表6-1 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123E4A7E130U2I20141O3E4I150U0U0U160U0U0U170U0U0U181O2I3O190U0U0U 1100U2I20 1110U0U0U230U0U0U243E3E6E250U0U0U260U0U0U270U0U0U280U0U0U2-90U0U0U 2100U-1X-1X 2110U1U1034

27、2I2I4I35100U1U360U0U0U370U0U0U380U0U0U390U0U0U 3100U-1X-1X 3110U1O1U453E3E6E462I3E5I470U0U0U481O0U1U490U0U0U 4100U-1X-1X (续)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 4110U101U562I2I4I570U0U0U580U0U0U590U0U0U 5100U-1X-1X 5110U3E3I674A4A8A680U0U0U690U0U0U 6100U1O1U 6110U101U780U0U0U794A4A8A 7100U

28、3E3O7110U1O1U890UOU0U8100U-1X-1X8110U101U9100U1O1U9110U0U0U 10110U1O1U在表6-1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6-2所示。在此基础上与表6-3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6-1中关系密切表中的作业单位对之间的关系密切程度做适当的调整，使各等级比例与表6-3尽量接近。表6-2 综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数百分比8A23.56-7E35.54-5I47.52-3O59 0-1U3665-1X59.5表6-3 综合相互关系密级与划分比例关

29、系密级关系密级作业单位对数比例绝对必要靠近A1-3特别重要靠近E2-5重要I3-8一般O5-15不重要U20-85不希望靠近X0-106.3建立作业单位综合相互关系表将表6-3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6-3所示。图6-3 作业单位非物流相关图七、工厂总平面布置 7.1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，如表7-1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

30、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7-1 综合接近程度排序表作业单位代号12345678910111A/4O/1U/O/1U/U/U/U/U/U/2A/4U/E/3U/U/U/U/U/U/I/23O/1U/U/O/1U/U/U/I/2X/-1U/4U/E/3U/I/2O/1O/1U/U/X/-1U/5O/1U/O/1I/2E/3I/2U/U/U/U/6U/U/U/O/1E/3I/2U/U/U/I/17U/U/U/O/2I/2I/2U/U/U/U/8U/U/U/U/U/U/U/I/2U/I/29U/U/I/2U/U/U/U/I/2O/1E/310U/U/X/-1X/-1

31、U/U/U/U/U/O/111U/I/2U/U/U/I/2U/I/2U/U/综合接近程度69379854 4-19排序6110524789113根据表7-1综合接近程度排序表使得各作业单位布置顺序依次为：机加工车间 组装车间 精密车间成品库设备维修车间锻造车间原材料库半成品库铸造车间办公、服务楼热处理车间7.2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表7-2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性质。表7-2 关系密切表示法符号系数值线条数密切程度等级A4/绝对必要E3/特别重要I2/重要O1/一般U0不重要X-1-不希望选取绘图比例1：1000 ，绘制单位为mm，变速箱作业单位面积相关图如图图7-1变速箱作业单位面积相关图图7-2变速箱作业单位面积相关图根据变速箱特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱平面布置方案如下图。图7-3变速箱厂平面布置图A图7-4变速箱厂平面布置图B八