变速箱厂总平面布置设计.docx
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变速箱厂总平面布置设计
一、课程设计题目
年产11.3万套减速箱厂总平面布置设计
二、原始给定条件
公司有地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100000套减速箱的生产厂。
。
（一）减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2-1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2-1中。
图2-1减速箱装配图
表2-1零件明细表
产品名称
减速箱
产品代号
110
计划年产量
113000
第一页
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
单件重量/kg
说明
39
垫圈
√
65Mn
226000
0.004
38
螺母
√
Q235
226000
0.011
37
螺栓
√
Q235
339000
0.032
36
销
√
35
226000
0.022
35
防松垫片
√
Q215
113000
0.010
34
轴端盖圆
√
Q235
113000
0.050
33
螺栓
√
Q235
226000
0.020
32
通气孔
√
Q235
113000
0.030
31
视孔窗
√
Q215
113000
0.050
30
垫片
√
橡胶纸
113000
0.004
29
机盖
√
HT200
113000
2.500
28
垫圈
√
65Mn
678000
0.006
27
螺母
√
Q235
678000
0.016
26
螺栓
√
Q235
678000
0.103
25
机座
√
HT200
113000
3.000
24
轴承
√
226000
0.450
23
挡油圈
√
Q215
226000
0.004
22
毡封油圈
√
羊毛毡
113000
0.004
21
键
√
Q275
113000
0.080
20
定距环
√
Q235
113000
0.090
19
密封盖
√
Q235
113000
0.050
18
可穿透端盖
√
HT150
113000
0.040
17
调整垫片
√
08F
226000
0.004
16
螺塞
√
Q235
113000
0.032
15
垫片
√
橡胶纸
113000
0.004
14
游标尺
√
113000
0.050
13
大齿轮
√
40
113000
1.000
12
键
√
Q275
113000
0.080
11
轴
√
Q275
113000
0.800
10
轴承
√
226000
0.450
9
螺栓
√
Q235
2712000
0.025
8
端盖
√
HT200
113000
0.050
7
毡封油圈
√
羊毛毡
113000
0.004
6
齿轮轴
√
Q275
113000
1.400
5
键
√
Q275
113000
0.040
4
螺栓
√
Q235
1356000
0.014
3
密封圈
√
Q235
113000
0.020
2
可穿透端盖
√
HT200
113000
0.040
1
调整垫片
√
08F
226000
0.010
（二）作业单位的划分
根据减速箱的结构及工艺特点，设立如表2-2所示的11个单位，分别承担原材料的存储。
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2-2作业单位建筑汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积
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
12×36
5
精密车间
精镗、磨削
12×36
6
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12×24
7
组装车间
组装减速器
12×36
8
锻造车间
锻造
12×24
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
（三）减速箱生产工艺过程
减速箱的零件较多，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制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、产品存储等阶段。
1、零件的制作与外购
制作的零件如表2-3～表2-8，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。
表2-3减速箱零件加工工艺过程表
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
29
HT200
2.500
113000
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
80
3
机加工车间
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品车间
暂存
表2-4减速箱零件加工工艺过程表
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
25
HT200
3.000
113000
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
85
3
机加工车间
粗铣、镗、钻
80
4
精密车间
精铣、镗
98
5
半成品库
暂存
表2-5减速箱零件加工工艺过程表
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
25
40
1.000
113000
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
80
3
机加工车间
粗铣、插齿、钻
82
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
表2-6减速箱零件加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量
年产总质量
轴
11
Q275
0.800
113000
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
85
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
表2-7减速箱零件加工工艺过程表
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
6
Q275
1.400
113000
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
80
3
精密车间
精车
95
4
热处理车间
渗碳淬火
5
机加工车间
磨
98
6
半成品库
暂存
表2-8减速箱零件加工工艺过程表
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
8
HT200
0.050
113000
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
65
3
机加工车间
精车
80
2、标准件、外购件与半成品暂存
生产出的零件加工完经过车间检验合格后，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减速箱成品。
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、成品存储
所有合格减速箱均存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品种单一，产量较大，其年产量为113000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。
四、产品工艺过程分析
（一）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4-1所示
（二）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，绘制各零件的工艺过程如图4-1——图4-6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。
表4-1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）=3.9860
3.9860*0.2=0.7972
3.9860*0.8*0.2=0.6378
3.9860*0.8*0.8*0.02=0.0510
1.486*113000=167918
机座
3.000/（0.8*0.85*0.98）=4.5018
4.502*0.15=0.6753
4.502*0.85*0.2
=0.765
4.502*0.85*0.8*0.02=0.0612
1.501*113000=169613
大齿轮
1.000/（0.8*0.82*0.98）=1.5556
1.556*0.2
=0.311
1.5944*0.8*0.18+1.5944*0.8*0.82*0.02=0.245
0.555*113000=62715
轴
0.800/（0.85*0.95*0.98）
=1.0109
1.011*0.15+1.011*0.85*0.95*0.02=0.163
1.011*0.85*0.05=0.0430
0.211*113000=23843
齿轮轴
1.400/（0.8*0.95*0.98）
=1.8797
1.880*0.2+1.880*0.8*0.95*0.02=0.0286
1.880*0.8*0.05=0.0752
0.480*113000=54240
端盖
0.050/（0.65*0.8）
=0.0962
0.096*0.35=0.0337
0.096*0.65*0.2=0.0125
0.046*113000=5198
原材料
图4-6端盖物流量
0.0337
（三）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。
将变速箱所有工艺过程汇总在一张图上，得到变速箱总工艺过程如图4-7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。
（四）绘制产品的工艺过程表。
初始工艺过程表
较佳工艺过程表
五、物流分析
（一）绘制从至表
根据变速箱较佳工艺过程表5-1，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。
如表5-1所示
表5-1变速箱加工工艺从至表（单位：
t）
至
从
1
2
3
4
5
6
7
8
9
合计
原材料库
铸造车间
热处理车间
机加工车间
精密车间
半成品库
组装车间
锻造车间
成品库
1
原材料库
944.2
318
171.2
1433.4
2
铸造车间
729.1
729.1
3
热处理车间
359.7
246.95
606.65
4
机加工车间
112.31
645.8
357.5
136.95
1252.56
5
精密车间
246.95
605
851.95
6
半成品库
1429.12
1429.12
7
组装车间
1429.12
1429.12
8
锻造车间
136.95
136.95
9
成品库
合计
944.2
359.26
1543.75
892.75
962.5
1429.1
308.15
1429.12
7868.83
编制（日期）
审核（日期）
（二）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5-2之中。
表5-2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/t
1
1—2
944.2
7
4—5
645.8
2
1—4
318
8
4—6
357.5
3
1—8
171.2
9
4—8
136.95
4
2—4
729.1
10
5—6
605
5
3—4
359.7
11
6—7
1429.12
6
3—5
246.95
12
7—9
1429.12
（三）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5-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表5-3，表5-2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5-3物流强度分析表
序号
作业单位对（路线）
物流强度（单位：
t）
10025040055070085010001150
物流强
度等级
1
6—7
A
2
7—9
A
3
1—2
E
4
2—4
E
5
4—5
E
6
5—6
I
7
3—4
I
8
4—6
I
9
1—4
O
10
3—5
O
11
1—8
O
12
4—8
O
（四）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5-1所示。
图5-1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6-1所示。
根据表6-2制定变速箱“基准相互关系”（见表6-2），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图6-1所示。
表6-1变速箱各作业单位关系密切程度理由
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6-2作业单位基准相互关系等级表
符号
含义
说明
比例
A
绝对重要
2—5
E
特别重要
3—10
I
重要
5—15
O
一般密切程度
10—25
U
不重要
45—80
X
负的密切程度
不希望接近
表2—18基准相互关系
字母
一对作业单位
密切程度的理由
A
原材料库与铸造车间，锻造车间、机加工车间组装
搬运物料的数量、次数
类似的搬运问题
E
铸造车间与机加工车间
锻造车间和成品库
维修和精密车间、组装
搬运物料的数量、次数和形式
方便、安全
服务的频繁和紧急程度
I
标准件、半成品和组装
机加工和热处理、精密车间
设备维修与其他金属加工车间之间
办公楼与成品库、半成品库、原材料
搬运物料的数量、体积
及共用相同的人员
服务的频繁程度
报表运送安全方便
O
办公楼与设备维修车间
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
技术部门与成品库
X
铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间
服务楼和主要办公室
灰尘、火灾
烟尘、臭味
外观、振动
图6-1作业单位非物流相关图
七、作业单位综合相互关系分析
从表5-1和表6-1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：
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:
1
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：
N=11*（11-1）/2=55,式中，N为作业单位对数。
因此，表7-1中将有55各作业单位对，即将有55个相互关系。
表7-1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
1—2
3
E
4
A
7
E
1—3
0
U
2
I
2
O
1—4
1
O
3
E
4
I
1—5
0
U
0
U
0
U
1—6
0
U
0
U
0
U
1—7
0
U
0
U
0
U
1—8
1
O
2
I
3
O
1—9
0
U
0
U
0
U
1—10
0
U
2
I
2
O
1—11
0
U
0
U
0
U
2—3
0
U
0
U
0
U
2—4
3
E
3
E
6
E
2—5
0
U
0
U
0
U
2—6
0
U
0
U
0
U
2—7
0
U
0
U
0
U
2—8
0
U
0
U
0
U
2—9
0
U
0
U
0
U
2—10
0
U
-1
X
-1
X
2—11
0
U
1
O
1
O
3—4
2
I
2
I
4
I
3—5
1
O
0
U
1
U
3—6
0
U
0
U
0
U
3—7
0
U
0
U
0
U
3—8
0
U
0
U
0
U
3—9
0
U
0
U
0
U
3—10
0
U
-1
X
-1
X
3—11
0
U
1
O
1
U
4—5
3
E
3
E
6
E
4—6
2
I
3
E
5
I
4—7
0
U
0
U
0
U
4—8
1
O
0
U
1
U
4—9
0
U
0
U
0
U
4—10
0
U
-1
X
-1
X
4—11
0
U
1
O
1
U
5—6
2
I
2
I
4
I
5—7
0
U
0
U
0
U
5—8
0
U
0
U
0
U
5—9
0
U
0
U
0
U
5—10
0
U
-1
X
-1
X
5—11
0
U
1
O
1
U
6—7
4
A
4
A
8
A
6—8
0
U
0
U
0
U
6—9
0
U
0
U
0
U
6—10
0
U
1
O
1
U
6—11
0
U
1
O
1
U
7—8
0
U
0
U
0
U
7—9
4
A
4
A
8
A
7—10
0
U
3
E
3
O
7—11
0
U
1
O
1
U
8—9
0
U
0
U
0
U
8—10
0
U
-1
X
-1
X
8—11
0
U
1
O
1
U
9—10
0
U
1
O
1
U
9—11
0
U
0
U
0
U
10—11
0
U
1
O
1
U
3.划分关系密级
在表7-1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7-2所示，在此基础上与表7-3中推荐的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7-1中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与表7-3中推荐的比例尽量接近。
表7-2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（%）
8
A
2
3.5
6—7
E
3
5.5
4—5
I
4
7.5
2—3
O
5
9
0—1
U
36
65
-1
X
5
9.5
表7-3综合相互
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