课程设计变速箱厂总平面布置设计.docx
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课程设计变速箱厂总平面布置设计
物流工程
课程设计说明书
一．课程设计目的和要求…………………………….2
二．课程设计任务…………………………………….3
三．产品----产量分析…………………………………12
四．产品工艺过程分析……………………………….12
五．物流分析………………………………………….17
六．作业单位非物流相互关系分析………………….22
七．作业单位综合相互关系分析…………………….32
八．工厂总平面布置…………………………………..35
九．方案的评价与选择……………………………….39
一十．设计体会和心得………………………………….40
一十一．参考文献………………………………………..41
一十二．附录……………………………………………..41
一、课程设计的目的和要求
物流工程课程设计是物流工程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实际技术问题的能力。
二、物流工程课程设计任务书
课程设计题目 变速箱厂总平面布置设计
课程设计内容与要求：
原始给定条件：
公司有地16000平方米，厂区南北为200米，东西宽80米，工厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套变速箱的生产厂。
1、变速箱的结构及有关参数
变速箱由19个零件构成，装配图如图所示。
每个零件、组件名称、材料、单件重量及年需求量均列于表2－40中
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
100000
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
200000
0.004
38
螺母
√
Q235
200000
0.011
37
螺栓
√
Q235
300000
0.032
36
销
√
35
200000
0.022
35
防松垫片
√
Q215
100000
0.010
34
轴端盖圆
√
Q235
100000
0.050
33
螺栓
√
Q235
200000
0.020
32
通气器
√
Q235
100000
0.030
31
视孔盖
√
Q215
100000
0.050
30
垫片
√
橡胶纸
100000
0.004
29
机盖
√
HT200
100000
2.500
28
垫圈
√
65Mn
600000
0.006
27
螺母
√
Q235
600000
0.016
26
螺栓
√
Q235
600000
0.103
25
机座
√
HT200
100000
3.000
24
轴承
√
200000
0.450
23
挡油圈
√
Q215
200000
0.004
22
毡封油圈
√
羊毛毡
100000
0.004
21
键
√
Q275
100000
0.080
20
定距环
√
Q235
100000
0.090
19
密封盖
√
Q235
100000
0.050
18
可穿透端盖
√
HT150
100000
0.040
17
调整垫片
√
08F
200000
0.004
16
螺塞
√
Q235
100000
0.032
15
垫片
√
橡胶纸
100000
0.004
14
游标尺
√
100000
0.050
13
大齿轮
√
40
100000
1.000
12
键
√
Q275
100000
0.080
11
轴
√
Q275
100000
0.800
10
轴承
√
200000
0.450
9
螺栓
√
Q235
2400000
0.025
8
端盖
√
HT200
100000
0.050
7
毡封油圈
√
羊毛毡
100000
0.004
6
齿轮轴
√
Q275
100000
1.400
5
键
√
Q275
100000
0.040
4
螺栓
√
Q235
1200000
0.014
3
密封盖
√
Q235
100000
0.020
2
可穿透端盖
√
HT200
100000
0.040
1
调整垫片
√
08F
200000
0.010
2.作业单位的划分
根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表所示11个单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能测试、生产管理等各项生产任务。
作业单位建筑汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积/（m*m）
备注
01
原材料库
储存钢材
20*30
露天
02
铸造车间
铸造
12*24
03
热处理车间
热处理
12*12
04
机加工车间
车、铣、钻
13*36
05
精密车间
精镗、磨削
12*36
06
标准件、半成品库
储存外购件、半成品
12*24
07
组装车间
组装变速箱
12*36
08
铸造车间
铸造
12*24
09
成品库
产品储存
12*12
10
办公服务楼
办公楼、食堂等
80*60
11
设备维修车间
机床维修
12*24
3、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、性能试验、成品储存等阶段。
1）零件的制作与外购
制作的零件如表2－3至2－8所示，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。
表2-3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
29
HT200
2.500
100000
250000
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
半成品库
暂存
表2-4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
25
HT200
3.000
100000
300000
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
半成品库
暂存
表2-5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
13
40
1.000
100000
100000
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
80
3
机加工车间
粗铣、插齿、钻
80
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
轴
11
Q275
0.800
100000
80000
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
7
表2-7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
6
Q275
1.400
100000
140000
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
7
表2-8端盖加工工艺过程表
产品名称
件号
材料
单件质量/kg
计划年产量/kg
年产总质量
端盖
8
HT200
0.050
100000
5000
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
60
3
机加工车间
精车
80
2）标准件、外购件与半成品暂存
产出的零件加工完经过各个车间检验合格后，送入半成品库暂存。
外购件与标准件均放在办成品库。
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测试，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库房，即不考虑成品组装不了的情况。
5）成品储存
所有合格变速箱均存放在成品库房等待出厂。
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100000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
（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4-1所示。
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*100000=148600
机座
3.000/（0.8*0.8*0.98）=4.7832
4.7832*0.2=0.9566
4.7832*0.8*0.2
=0.7653
4.7832*0.8*0.8*0.02=0.0613
1.783*100000=178310
大齿轮
1.000/（0.8*0.8*0.98）=1.5944
1.5944*0.2
=0.3189
1.5944*0.8*0.2+1.5944*0.8*0.8*0.02=0.0204
0.595*100000=59440
轴
0.800/（0.8*0.95*0.98）
=1.0741
1.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.0163
1.074*0.8*0.05=0.0430
0.274*100000=27410
齿轮轴
1.400/（0.8*0.95*0.98）
=1.8797
1.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=0.0286
1.8797*0.8*0.05=0.0752
0.480*10000=47970
端盖
0.050/（0.6*0.8）
=0.1042
0.10424*0.4=0.0417
0.10424*0.6*0.2=0.0125
0.0542*100000=5420
（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。
（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。
666
66
五、物流分析
1、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
887.3
295.4
159.5
1342.2
2
铸造车间
707.7
707.7
3
热处理车间
326.6
224.5
551.1
4
机加工车间
102.0
797.5
320.0
127.6
1347.1
5
精密车间
224.5
550.0
774.5
6
半成品库
1299.2
1299.2
7
组装车间
1299.2
1299.2
8
锻造车间
127.6
127.6
9
成品库
合计
887.3
326.5
1457.3
1022
870.0
1299.2
287.1
1299.2
7448.6
编制（日期）
审核（日期）
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
887.3
7
4—5
797.7
2
1—4
295.4
8
4—6
320.0
3
1—8
159.5
9
4—8
127.6
4
2—4
707.7
10
5—6
550.0
5
3—4
326.6
11
6—7
1299.2
6
3—5
224.5
12
7—9
1299.2
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）
15030045060075090010501200
物流强
度等级
1
6—7
A
2
7—9
A
3
1—2
E
4
4—5
E
5
2—4
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
3、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
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5-4和表6-3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：
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
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