锻压机床厂结构车间工艺初步设计课程设计.docx
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锻压机床厂结构车间工艺初步设计课程设计
锻压机床厂结构车间工艺初步设计——课程设计
一．总论
1.概述
结构件是具有一定形状结构，并能够承受载荷的作用的构件。
如，支架、框架、内部的骨架及支撑定位架等。
加工完成的工件在应用的角度上可称为结构件。
结构件需经过二次加工工序的也可称为加工件。
在建筑或土木工程行业所称的结构件是用某种材料制成的，具有一定形状，并能够承受载荷的实体。
如：
经过吊装、拼砌和安装就能构成桥梁和构造物实体的各种钢筋混泥土的结构物件砌块、水泥管块建筑物的水泥预制板和支柱、机器的底座、电器产品的外壳及内部的支架、飞机内部的骨架、家具的框架等等。
2.设计的目的与意义
通过本课程设计力求达到以下目的和意义：
（1）在学习掌握所学的现代制造系统、生产计划与控制、工程经济学等课程的基本理论和基础知识的基础上，通过这次课程设计，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力，为以后的学习和毕业论文（设计）打下基础。
（2）通过完成设计，可以知道结构件的加工过程；基本掌握各车床的加工用途与加工能力；了解车间布局的设计原则。
3.项目设计原则
本课程设计对象为锻压机床厂结构车间的工艺初步设计。
结构车间按加工类型分为下料工作区、机加工作区、焊接工作区三个工作区。
按照不同的工作区划分，会有不同的设计原则。
3.1下料工作区设计原则
下料工作区工艺设计的主要原则：
（1）本车间采用更换模具轮番生产的组织形式，以适应多品种批量生产；
（2）数控与半自动气割设备组成柔性生产线，以提高设备的利用率，适应多品种生产；
（3）钢板下件后，经检验合格，直接采用专用工具将其运到机加车间或焊接车间，车间内不另设半成品存放库；
（4）切割废料收集后送到厂处理区集中外销；
（5）原材料主要是板料，车间内的运输采用电动双梁桥式起重机。
3.2机加工作区设计原则
机加工车间工艺设计的主要原则：
（1）本车间冲压设备采用更换模具轮番生产的组织形式，以适应多品种批量生产；
（2）大、中冲压设备组成柔性冲压线，以提高设备的利用率，适应多品种生产；
（3）大、中冲压设备均采用前移动工作台，换模采用快速夹紧机构，以适应更换模具、轮番生产的组织形式，缩短换模所用的时间；
（4）冲压件下线后，设有检验工具，经检验合格后，直接采用专用工具将其运到焊接车问，车间内不另设成品存放库。
3.3焊接工作区设计原则
焊接时，为保证焊接质量，必须选择合理的工艺参数，所选定的焊接工艺参数总称为焊接工艺规范。
例如，手工电弧焊的焊接工艺规范包括：
焊接电流、焊条直径、焊接速度、电弧长度（电压）和多层焊焊接层数等，其中电弧长度和焊接速度一般由操作者在操作中视实际情况自行掌握，其他参数均在焊接前确定。
二．工作区工艺设计与设备选择
1.下料工作区设计
1.1生产纲领
在做工厂设计之前，首先必须了解所设计车间或生产线要完成的任务及生产纲领。
下料工作区承担公司所有产品各种结构件的毛坯制作任务，主要完成的加工工序有切割下料等，其生产纲领见表1-1。
经初步测算，要完成生产纲领所需要的原材料约为3650t。
表1-1生产纲领
序号
产品名称
型号规格
外形尺寸
结构件重量（t）
生产纲领
台数
总重量
一、剪板机类
1
数控机械闸式剪板机
Q11K-6×3050
3800×1600×2200mm
5.8
18
104.4
2
机械闸式剪板机
Q11-6×3050
3800×1600×2200mm
5.8
80
464
3
液压闸式剪板机
Q11Y-6×8000
3000×2000×3800mm
18.5
1
18.5
4
液压剪板机
Q12Y-32×8000
5250×3020×2300mm
29.6
1
29.6
二、折弯机类
1
液压折弯机
WS67Y-60/3050
3400×1400×2400mm
4.7
90
423
三、生产线
1
数控棒料剪切线
S-QA42-250B
2500×1800×2500mm
14
5
70
2
棒料剪
Q42-1250
4700×3720×2500mm
28
1
28
四、协作件
1
结构件
2500
合计
3637.5
协作件均为焊接结构件，焊接结构件在结构车间经过的工艺流程为：
选材→划线→下料→卷板→焊接→较圆→焊接→检验。
最大件为剪板机Q11Y-6×8000的机架，外形尺寸3000×2000×3800mm，重18.5t。
最重件为剪板机Q12Y-32×8000的机架，外形尺寸5250×3020×2300mm，重29.6t。
最高件为棒料剪Q42-1250的机架，外形尺寸4700×3720×2500mm，重28t。
结构件钢板板厚在2-120mm范围内，其中60mm以下占50%。
1.2工作制度与年时基数
下料工作区采用一班工作制，根据《机械工厂年时基数设计标准JBT2-2000》计算得：
（1）设备年时基数气割设备采用间断性生产，每周5天，每年251天，一班生产制，焊割设备年时基数损失率为3％。
则气割设备设计年时基数为：
251×1×8×（1-3%）=1950h/年。
（2）工人年时基数工作环境为二类工作环境，间断性生产，每周5天，每年251天，一班生产制，工人年时基数损失率为11％。
则工人设计年时基数为：
251×1×8×（1-11%）=1790h/年。
1.3工艺设计原则
下料工作区的来料主要有板材，经下料后大部分送入机加工车间进行冲压、折弯，少部分直接进入焊接车间进行焊接。
1.3.1工艺设计方案
下料工作区的主要工艺流程如下：
选材→吊钢板→上件→去污→划线→预热→气割→冷却→焊补→打磨→标识→下件。
下料工作区主要完成下料工作。
在该工作区内有数控火焰切割机、半自动气割机、仿形气割机三种类型的设备。
其中，数控火焰切割机主要完成对大件的下料，半自动气割机与仿形气割机由于其灵活性，可以由工人操作，对大量的中小件或少量的大件进行下料。
1.3.2工作区工艺布置
下料车间的工艺布置如图1-1所示。
图中，由于技改内容要求新增一台数控气割机，因此，在该工作区内布置了两台数控气割机。
如图所示，两台数控气割机靠近墙壁并排布置。
这样做的原因就是尽量节省结构车间的工作面积，为起重机物料的暂存以及运输物料提供充足的空间。
图1-1下料车间工艺布置图
1.4设备选择计算
1.4.1设备选型原则
在选择下料工作区进行设备时，应遵循以下原则：
（1）优先选用国家推荐使用的符合环保和节能要求的设备；
（2）所选用的设备应结构合理、操作方便、技术成熟、处于国内领先水平，特别是安全性能要好，以充分保证操作人员的身心健康；
（3）以保证企业的经济效益为宗旨，应考虑到用户长远发展的需要，在选择设备尤其中大型设备时，既要考虑企业目前的生产状况，也要为以后的发展留出余地。
1.4.2设备的选择方案
本工作区主要设备的选型方案如下：
对于所要完成的最大件——剪板机Q11Y-6×8000的机架，考虑到其最大尺寸为3000×2000×3800mm，选用了数控火焰切割机CNC-4A进行切割下料，机器最大剪切厚度为150mm，最大剪切长度为12000mm，完全可以满足使用要求。
对于同一批量切割长度小于1650mm的板材边，选用仿形气割机CG2-150A进行批量切割，以提高切割效率。
目前所提供的切割设备见表1-2
表1-2主要设备说明
设备名称
型号
切割厚度（mm）
切割速度（mm/min）
切割最大长度（mm）
数控火焰切割机
CNC-4A
8-150
2000
12000
半自动气割机
CG1-30
5-70
50-750
1
仿形气割机
CG2-150A
5-100
50-750
1650
数控气割机
OMNIMATC6000
5-100
50-750
1
1.4.3劳动量计算
（1）剪板机机架
图1-2剪板机Q11-6×305机架
Q11K-6×3050数控机械闸式剪板机外形尺寸为3800×1600×2200mm。
切割长度的计算过程如下：
L前=2200×2+3800×4=19600mm
L台面=600×2+3800×2=8800mm
L左=L右=1600×2+2200×2=7600mm
L底=3800×2+1600×2=10800mm
L总=L前+L台面+L左+L底=54400mm
钢板厚度为25mm，则切割速度为360mm/min，加工台时为t=54400/360=152min。
Q11-6×3050机械闸式剪板机外形尺寸为3800×1600×2200mm。
气切割长度L总=54400mm
钢板厚度为25mm，则切割速度为360mm/min，加工台时为t=54400/360=152min。
液压闸式剪板机Q11Y-6×8000，其外形尺寸为3000×2000×3800mm。
气切割长度L总=60700mm,
钢板厚度为72mm，则切割速度为230mm/min，加工台时为t=60700/230=264min。
液压剪板机Q12Y-32×8000，其外形尺寸为5250×3020×2300mm。
气切割长度L总=75070mm
钢板厚度为74mm，则切割速度为230mm/min，加工台时为t=75070/230=326min。
（2）折弯机机架
图1-3液压折弯机WS67Y-60/3050机架
液压折弯机WS67Y-60/3050,外形尺寸为3400
1400
2400mm,切割长度的计算过程如下：
钢板厚度为88mm，则切割速度为230mm/min，加工台时为t=
/230=108min。
（3）棒料剪机架
图1-4棒料剪Q42-1250机架
Q42-1250棒料剪,外形尺寸为4700×3720×2500mm,切割长度的计算过程如下：
钢板厚度为46mm，则切割速度为310mm/min，加工台时为t=87360/310=282min。
S-QA42-250B数控棒料剪切线：
气切割长度
钢板厚度为46mm，则切割速度为310mm/min，加工台时为t=87360/310=282min。
1.4.4确定设备与人员数量
表1-3劳动量工时表3劳动量工时
序号
产品名称
型号规格
生产纲领
劳动量工时
台数
总重量（t）
气割
单台/h
全年/h
一、剪板机类
1
数控机械闸式剪板机
Q11K-6×3050
18
104.4
2.53
45.54
2
机械闸式剪板机
Q11-6×3050
80
464
2.53
202.4
3
液压闸式剪板机
Q11Y-6×8000
1
18.5
4.4
4.4
4
液压剪板机
Q12Y-32×8000
1
29.6
5.4
5.4
二、折弯机类
2
液压折弯机
WS67Y-60/3050
90
423
1.8
162
三、生产线
1
数控棒料剪切线
S-QA42-250B
5
70
4.7
23.5
2
棒料剪
Q42-1250
1
28
4.7
4.7
四、协作件
1
结构件
500
2500
4.0
2000
合计
696
3637.5
升级会员 