转向器厂液压总平面布置设计.docx
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转向器厂液压总平面布置设计
设施规划与物流分析设计
一.课程说明
课程设计的目的
设施规划与物流分析课程设计是设施规划与物流分析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决实际技术问题的能力。
设计题目
液压转向器厂总平面布置设计。
设计内容与要求
《液压转向器厂总平面布置设计》内容与要求如下：
1.液压转向器厂物流分析。
2.液压转向器厂作业单位相互关系分析。
3.作业单位位置相关图，相当于A4图样的坐标纸一张。
4.作业单位面积相关图，相当于A4图样的坐标纸一张。
5.液压转向器厂总平面布置图三套，A4图样三张。
6.机加工布置图，相当于A4图样的坐标纸一张。
7.评价择优，选出最佳总平面布置图。
原始给定条件
当地现有一叉车修理厂，占地面积为16000m×m。
厂区南北长200m。
东西宽为80m，所处地理位置如图，该厂职工人数300人，计划改建成年产6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。
图1-1待建液压转向器厂厂区图
1.液压转向器结构及有关参数
液压转向器的基本结构有22个零、组件构成，每个零、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如表1-2
工厂名称：
液压转向器厂
共1页
产品名称
液压转向器
产品代号
计划年产量
6000（套）
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
尺寸
单件重
量（kg）
说明
1
连接块组件
√
20
6000
2
前盖
√
HT250
6000
3
X型密封圈
√
橡胶
6200
4
挡环
√
20
6000
5
滑环
√
20
6000
6
弹簧片
√
65Mn
42000
7
拔销
√
65Mn
6200
8
联动轴
√
45
6000
9
网体
√
HT250
6000
10
阀芯
√
45
6000
11
阀套
√
20
6000
12
隔盘
√
20
6000
13
限位柱
√
45
6000
14
定子
√
40Cr
6000
15
转子
√
45
6000
16
后盖
√
20
6000
17
螺栓
√
45
36000
18
O型密封圈
√
橡胶
21000
19
限位螺栓
√
45
6000
20
油堵
√
塑料
28000
21
标牌
√
铝
6000
22
护盖
√
塑料
6600
编制（日期）
审核（日期）
1-2零件明细表
2.作业单位划分
根据液压转向器结构及工艺特点，液压转向器厂设立如1-3所示11个作业单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能检验、生产管理与服务等各项生产任务。
作业单位建筑物汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积m2
结构型式
备注
1
原材料库
储存钢材、铸锭
20×30
露天
2
铸造车间
铸造
12×24
3
热处理车间
热处理
12×12
4
机加工车间
车、铣、钻削
18×36
5
精密车间
精镗、磨削
12×36
6
标准件、半成品库
储存外构件、半成品
12×24
7
组装车间
组装转向器
12×36
8
性能试验室
转向器性能检验
12×12
9
成品库
成品储存
12×12
10
办公、服务楼
办公室、食堂等
80×60
11
设备维修车间
机床维修
12×24
表1-3作业单位建筑物汇总表
3.液压转向器生产工艺过程
由于液压转向器结构比较简单，因此其生产工艺过程也很简单，总的工艺过程可分为零、组件制作与外购，半成品暂存，组装，性能试验与成品存储等阶段。
（1）零、组件制作与外购液压转向器上的标准件、异形件如塑料护盖、铝制标牌等都是采用外购、外协的方法获得，入厂后有半成品库保存。
其他零件由本厂自制，其工艺过程如1-4至1-16表。
表中各工序加工前工件重量为：
该工序加工后工件重量/该工序材料利用率
（2）标准件、外购件与半成品暂存生产出的零、组件经车间检验合格后，送入半成品库暂存。
定期订购的标准件和外协件均存放在半成品库。
（3）组装所有零、组件在组装车间集中组装成液压转向器成品。
（4）性能检验所有组装出的液压转向器均需进行性能试验，试验不合格的返回组装车间进行修复。
一次组装合格率估计值为80%，二次组装合格率为100%。
（5）成品存储所有合格液压转向器存放在成品库带出厂。
下面表格是液压转向器零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
连接块组件
1
20钢
6000
540
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
车、镗、压装
55
3
半成品库
暂存
表1-4连接块组件
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
前盖
2
HT250
6000
5400
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
准备铸锭
2
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
精铣、镗、钻
80
4
精密车间
精镗
95
5
半成品库
暂存
表1-5前盖
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
挡环
4
20钢
6000
180
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
车削
40
3
半成品库
暂存
表1-6挡环
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
滑环
5
20钢
6000
180
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
车削
40
3
半成品库
暂存
表1-7滑环
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
联动器
8
45钢
6000
1620
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
车、铣
40
3
精密车间
精磨
99
4
半成品库
暂存
表1-8联动器
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
阀体
9
HT250
6000
42000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率（%）
1
原材料库
准备铸锭
2
铸造车间
铸造
60
3
机加工车间
精铣、镗
70
4
精密车间
精镗
90
5
半成品库
暂存
表1-9阀体
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
阀芯
10
45钢
6000
3600
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
精车、钻、铣
70
3
热处理
热处理
4
精密车间
精磨
99
5
半成品库
暂存
表1-10阀芯
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
阀套
11
20钢
6000
3360
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
车削
80
3
半成品库
暂存
表1-11阀套
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
隔盘
12
20钢
6000
1920
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
铣、钻
80
3
半成品库
暂存
表1-12隔盘
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
限位柱
13
45钢
6000
60
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
车、镗
70
3
热处理车间
热处理
4
精密车间
端磨
99
5
半成品库
暂存
表1-13限位柱
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
定子
14
40Cr
6000
7200
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
热处理车间
退火
3
机加工车间
车、钻、插、铣
50
4
热处理车间
调质
5
精密车间
研磨
99
6
半成品库
暂存
表1-14定子
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
转子
15
45钢
6000
3600
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
热处理车间
正火
3
机加工车间
车、铣、钻
70
4
热处理车间
淬火
5
精密车间
研磨
90
6
半成品库
暂存
表1-15轴子
产品名称
件号
材料
单重（kg）
计划年产量（套）
年产总重（kg）
后盖
16
20钢
6000
4800
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
车、钻
80
3
半成品库
暂存
表1-16后盖
二.基本要素分析
产品P-产量Q分析
企业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。
机械制造业设备布置的基本形式按产品在制造过程中的位置是否变化分为产品移动式和产品固定式两大类。
产品移动式布置又可分为产品原则布置、工艺原则布置及成组布置形式。
每一种设备布置形式各有特点，分别适合不同的生产类型。
（1）产品原则布置
产品原则布置也称为流水线布置或对象原则布置。
当产品品种很少而生产数量又很大时，应按产品的加工工艺过程顺序配置设备，形成流水线，这是大量生产中典型的设备布置形式。
由于产品原则布置是按产品的加工、装配工艺过程顺序配置各道工序所需设备、人员及物料，因此能最大限度的满足固定品种产品的生产过程对空间和时间的客观要求，生产效率非常高，单件产品生产成本低，但生产适应性即柔性差，适合于少品种大量生产。
（2）工艺原则布置
工艺原则布置也称为机群式布置。
这种布置形式的特点就是把同种类型的设备和人员集中布置在一个地方，如车床工段、铣床工段、刨床工段及磨床工段，就是分别把车床、铣床、刨床和磨床集中布置在一个地方。
这中布置方式便于调整设备和人员，容易适应产品的变化，生产系统的柔性大大增加。
但是，当工件需要多种设备进行加工时，就不得不往返于各工序之间，增加了产品搬运次数与搬运距离，常常带来物料交叉搬运和逆向流动的问题，这种布置形式通常适用于单件生产。
（3）成组原则布置
成组原则布置又称为混合原则布置。
在生产品种较多、每种产品的产量又是中等程度的情况下，将工件按其外形与加工工艺的相似性进行编码分组，同组零件用相近的工艺过程进行加工。
同时，将设备成组布置，即把使用频率高的机器群按工艺过程顺序组合布置成成组制造单元，整个生产系统由数个成组制造单元构成。
这种布置方式既有流水线的生产效率，又有机群式布置的柔性，可以提高设备开动率、减少物流量及加工时间。
成组原则布置适用于多品种、中小批量的生产类型。
现代成组原则布置包括柔性制造单元和柔性制造系统两种形式。
（4）固定工位式布置
产品固定工位式布置适用于大型设备如飞机、轮船的制造过程。
产品固定在一个固定位置上，所需设备、人员、物料均围绕产品布置，这种布置方式在一般场合很少使用。
综上所述，产品品种的多少，产量的高低直接决定了设备布置的形式，图2-1直观的反映了产品-产量与设备布置形式的关系。
因此，只有对产品-产量进行深入的分析，才能恰当的设备布置方式。
图2-1
根据对液压转向器厂的基本要素的分析，该厂生产的零件品种比较多，而且产量也不少，介于这两种情况，得出该厂应采用产品工艺原则布置方式。
三.物流分析
概述
据资料统计分析，产品制造费用的20%-50%是用作物料搬运，而物料搬运工作量直接与工厂布置情况有关，有效的布置大约能减少搬运费用的30%左右。
工厂布置的优劣不仅直接影响着整个生产系统的运转，而且通过对物料搬运成本的影响，成为决定产品生产成本高低的关键因素之一。
也就是说，在满足生产工艺流程的前提下，减少物料搬运工作量是工厂布置设计最为重要的目标之一。
因此，在实现工厂布置之前必须就生产系统各作业单位之间的物流状态作出深入的分析。
物流分析内容与方法
物流分析包括确定物料在生产过程中每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度的数量，一个有效的工艺流程是指物料在工艺过程中按顺序一直不断的向前一定直到完成，中间没有过多的迂回或倒流。
当物流移动是工艺过程的主要部分时，物流分析就是工厂布置设计的核心问题。
针对不同的生产类型，应采用不同的物流分析方法。
（1）工艺过程图在大批量生产中，产品品种很少，用标准符号绘制的工艺过程图直观的反映出工厂生产的详细情况，此时，进行物流分析只需在工艺过程图上注明各道工序之间的物流量，就可以清楚的表现出工厂生产过程中物料搬运情况。
另外，对于某些规模比较小的工厂，不论产量如何，只要产品比较单一，都可以用工艺过程图进行物流分析。
（2）多种产品工艺过程表在多品种且批量较大的情况下，如产品品种为十种左右，将各产品的生产工艺流程汇总在一张表上，就形成了多种产品工艺过程表，在这张表上各产品工艺路线并列绘出，可以反映出各个产品的物流途径。
（3）成组方法当产品品种达到数十种时，若生产类型为中小批量生产，进行物流分析时就有必要采用成组方法，按产品结构与工艺过程的相似性进行归类分组，然后对每一类产品采用工艺过程图进行物流分析;或者采用多种产品工艺过程表表示各组产品的生产工艺过程，再做进一步的物流分析。
（4）从至表当产品品种很多、产量很小，且零件、物料数量又很大的时候，可以用一张方阵图表示各作业单位之间的物流移动方向和物流量。
表中，方阵的行表示物流移动的源，称为从；列表示物料移动的目的地，称为至；行列交叉点标明由源到目的地的物流量，这就是从至表，从中可看出各作业单位之间的物流状况。
如上所述，不同的分析方法应用于不同的生产类型，其目的是为了工作方便，在物流分析时，应根据具体情况选择恰当的分析情况。
物流强度
根据前面的定义，物流分析包括确定物料移动的顺序和移动量两个方面。
如果通过工艺流程分析能够正确的确定各工序或作业单位之间的相互关系（前后顺序）。
那么各条路线上的物料移动量就是反映工序或作业单位之间相互密切程度的基本衡量标准。
我们把一定时间周期内的物流移动量成为物流强度。
对于相似的物料，可以用重量、体积、托盘或货箱作为计量单位。
当比较不同性质的物料搬运状况时，各种物料的物流强度大小应酌情考虑物料搬运的困难程度。
工艺过程图
任何物料在加工过程中进行移动时，有五种基本形式。
（1）操作处于成形、处理、装配、拆卸等操作过程中。
（2）运输处于移动或运输中。
（3）检验处于计数、试验、校验或检验中。
（4）停滞等待其他操作完成。
（5）存储处于存储中。
图3-1物料形态表示符号
下面分析给定的工艺过程表，由于各个部件的年需求量是固定的，也就是说液压转向器的生产呈理想状态（零库存生产），所以全年的物流量就没有必要给出。
工艺过程表计算出各个工序加工前后单件重量及废料重量如下表3—2所示：
各个零件原料重量与成品重量对比表
产品名称
件号
材料
原料重量（kg）
材料利用率（%）
成品重量（kg）
废料（kg）
连接块组件
1
20
55
前盖
2
HT250
挡环
4
20
40
滑环
5
20
40
联动器
8
45
阀体
9
HT250
7
阀芯
10
45
阀套
11
20
80
隔盘
12
20
80
限位柱
13
45
定子
14
40Cr
转子
15
45
后盖
16
20
80
表3-2
下面根据液压转向器厂各零、组件的工艺过程表绘制各零、组件的工艺过程图。
图3-3各零、组件工艺流程图
为了表示所有产品的生产过程，就需要为每一种产品绘制一份工艺过程图，但是当产品较多时，各自独立的工艺过程难以用来研究各种产品生产过程之间的相关部分，这时就需要把工艺过程图汇总成多种工艺过程图。
图3-4总的工艺流程图
3.5从至表
根据各零、组件的工艺流程图绘制相关的从至表如下。
表3-5从至表
3.6物流强度分析
物流分析包括确定物料移动的顺序和移动动量两个方面。
SLP中物流强度化成5个等级，分别用符号A,E,I,O,U表示，其物流强度逐渐减小，如下表所示
物流强度等级
符号
物流路线比例（%）
承担物流量比例（%）
超高物流强度
A
10
40
特高物流强度
E
20
30
较大物流强度
I
30
20
一般物流强度
O
40
10
可忽略搬运
U
表3-6
从至表绘制完成之后，在进行物流强度的相关分析。
表3-7物流强度分析表
表3-8原始物流相关表
表3-9作业单位物流相关表
四.作业单位相互关系分析
下面进行非物流方面的分析。
作业单位相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑一下方面：
（1）物流
（2）工艺流程
（3）作业性质相似
（4）使用相同的设备
（5）使用同一场所
（6）使用相同的文件档案
（7）使用相同的公用设施
（8）使用同一组人员
（9）工作联系频繁程度
（10）监督和管理方便
（11）噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的影响
（12）服务的频率和紧急程度
根据液压转向器厂的具体情况我们选择如下表所示的作业单位相互关系影响因素。
并在此基础上作出非物流的各作业单位相互关系图。
表4-1表4-2
从而制定非物流相互关系表.
表4-3作业单位非物流相互关系表
五．作业单位间物流与非物流相互关系合并
根据液压转向器厂物流和非物流关系的重要程度，将加权值定为1：
1，取A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-1，通过综合相互关系密切程度数值计算公式，计算出各作业单位对的综合作业关系分值和等级。
如下表。
表5-1作业单位综合相互关系计算表
表5-2作业单位综合相互关系表
六.绘制作业单位位置相关图
．综合接近程度计算
利用综合接近程度排序表，量化综合相互关系等级，并计算出各作业单位综合接近程度，按综合接近程度分数由高到低排序。
作业单位代号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
A/4
E/3
I/2
U/0
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
I/2
2
A/4
U/0
I/2
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
O/1
3
E/3
U/0
E/3
O/1
U/0
U/0
U/0
U/0
X/-1
U/0
4
I/2
I/2
E/3
E/3
O/1
I/2
O/1
U/0
I/2
U/0
5
U/0
I/2
O/1
E/3
I/2
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
6
I/2
U/0
U/0
O/1
I/2
E/3
U/0
U/0
U/0
I/2
7
U/0
U/0
U/0
I/2
U/0
E/3
A/4
U/0
I/2
I/2
8
U/0
U/0
U/0
O/1
U/0
U/0
A/4
A/4
O/1
U/0
9
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
U/0
A/4
O/1
I/2
10
U/0
X/-1
X/-1
I/2
U/0
U/0
I/2
O/1
O/1
I/2
11
I/2
O/1
U/0
U/0
U/0
I/2
I/2
U/0
I/2
I/2
综合接近程度
13
8
6
16
8
10
13
10
7
6
11
排序
2
7
10
1
8
6
3
5
9
11
4
表6-1液压转向器厂综合接近程度排序表
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