球阀加工厂总平面布置设计.docx
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球阀加工厂总平面布置设计
中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
0
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
工业工程
题目：
球阀加工厂总平面布置设计
指导教师：
侯世旺职称:
讲师
职称:
2011年12月9日
中北大学
课程设计任务书
2011～2012学年第一学期
学院：
机械工程与自动化学院
专业：
工业工程
学生姓名：
李秋生学号：
0802074232
课程设计题目：
球阀加工厂总平面布置设计
起迄日期：
11月27日～12月9日
课程设计地点：
中北大学
指导教师：
侯世旺
系主任：
李瑞琴
下达任务书日期:
2011年11月27日
课程设计任务书
1.设计目的：
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及分析的方法
2）通过对xxx厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中各种图例符号及表格，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）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。
2.设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1）产品分析，产品——产量分析，确定生产类型；2）生产工艺过程分析，绘制工艺过程图；
3）进行物流分析，得到物流相关表；4）进行作业单位相互关系分析，得到作业单位相关关系表；
5）将作业单位物流相关表与非物流相关表加权合并，求出作业单位综合相互关系表；6）绘制作业单位位置相关图；
7）绘制作业单位面积相关图；8）列出影响布置的修正因素与实际限制条件
9）产生三套布置方案；10）布置方案的自我评价，从物流效率、工艺流程要求及生产变化适应性等方面对各方案进行评价比较，得出最佳方案
3.设计工作任务及工作量的要求（包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等）：
1）说明书应包括必要的图纸及文字说明，不少于3000字
2）工厂布置说明书应包括各阶段工作数据表格、各布置方案见图集文字说明，工作量不少于12000字
3）绘制作业单位位置相关图
4）绘制作业单位面积相关图
5）布置方案
4．主要参考文献：
1．伊俊敏.物流工程.北京：
电子工业出版社，2005
2．蔡临宁.物流系统规划.北京：
机械工业出版社，2003
3．程国全.物流设施规划与设计.北京：
中国物资出版社，2003
4．齐二石.物流工程.北京：
中国科学技术出版社，2001
5.王家善.设施规划与设计.北京：
机械工业出版社，1995
5．设计成果形式及要求：
1．绘制作业单位位置相关图
2．绘制作业单位面积相关图
3.xxx厂总平面布置图三套
4.评价择优，得出最佳平面布置图
5.编写设计说明书，工作量不少于12000字
6．工作计划及进度：
时间为两周
1.物流分析2天
2.作业单位相互关系分析，物流关系与非物流相关系合并1天
3.绘制作业单位位置相关图1.5天
4.绘制作业单位面积相关图0.5天
5.绘制布置方案图1天
6.编写设计说明书3天
7.准备答辩1天
系主任审查意见：
签字：
年月日
一、基本要素分析
1、球阀结构及参数
球阀是由旋塞演变而来的，它的启闭件作为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90o实现开启和关闭的目的。
球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭。
球阀装配图如下图所示：
图1球阀装配图
球阀零件明细表如下：
表1球阀零件明细表
工厂名称：
球阀加工装配厂
产品名称
球阀（qf100）
序
号
零件名称
自制
外购
材料
单位成品
消耗量
单件重量（kg）
备注
大型号
中型号
小型号
1
阀体
√
ZG25
1
5
3.5
2
2
闷盖
√
ZG25
1
2
1.5
1.1
3
密封圈
√
聚四氯乙烯
2
0.02
0.01
0.007
4
阀芯
√
40Cr
1
0.8
0.5
0.3
5
调整垫
√
聚四氯乙烯
1
0.01
0.005
0.002
6
螺柱
√
Q235
4
0.09
0.04
0.02
7
螺母
√
Q235
4
0.08
0.05
0.04
8
填料垫
√
40Cr
1
0.45
0.2
0.15
9
中填料
√
聚四氯乙烯
1
0.12
0.05
0.03
10
上填料
√
聚四氯乙烯
1
0.12
0.05
0.03
11
填料压聚套
√
35
1
0.35
0.2
0.15
12
阀杆
√
40Cr
1
0.45
0.2
0.09
13
扳手
√
ZG25
1
0.55
0.3
0.16
2、作业单位划分情况
表2作业单位建筑物汇总表
作业单位建筑物汇总表
序号
作业单位名称
用途
建筑面积
结构形式
备注
1
原材料库
存放原材料
72*108
跨距12
7776
2
外购件及标准件库
存放标准件及外购件
60*72
跨距12
4320
3
机加工车间
对零件进行机加工
72*180
跨距12
12960
4
化工车间
对零件进行化学加工
60*72
跨距12
4320
5
热处理车间
铸造零件，对零件进行热处理
72*180
跨距12
12960
6
油漆车间
对零件油漆
60*72
跨距12
4320
7
总装车间
装配成品，并检验成品
120*360
跨距12
43200
8
成品库
存放成品
72*108
跨距12
7776
9
办公服务楼
管理和服务活动
72*108
跨距12
7776
10
车库
停放车辆
96*96
跨距12
9216
3、工艺过程分析
球阀生产工艺流程：
（1）零、组件制作与外购（续表为自制件工艺过程卡）
（2）组装所有零、组件在总装车间集中组装为成品。
（3）上漆组装完成后，至油漆车间，每件成品需用油漆0.13kg
（4）产品储存所有上漆产品转运至成品库待出厂。
表3阀体的工艺过程卡
阀体
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
阀体
qf101
ZG25
2
100000
200000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
热处理车间
铸造阀体毛坯
90
3
机加工车间
粗铣、粗车
80
4
热处理车间
淬火
100
5
机加工车间
精铣、精车
90
表4闷盖的工艺过程卡
闷盖
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
闷盖
qf102
ZG25
1.1
100000
110000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
热处理车间
铸造闷盖毛坯
90
3
机加工车间
粗铣、粗车
80
4
热处理车间
淬火
100
5
机加工车间
精铣、精车
90
表5密封圈的工艺过程卡
密封圈
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
密封圈
qf103
聚四氯乙烯
0.007
100000
700
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
化工车间
热挤压成型
98
表6阀芯的工艺过程卡
阀芯
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
阀芯
qf104
40Cr
0.3
100000
30000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
机加工车间
铣槽、粗车
75
3
热处理车间
淬火
100
4
机加工车间
精车
85
表7调整垫的工艺过程卡
调整垫
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
调整垫
qf105
聚四氯乙烯
0.002
100000
200
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
化工车间
热挤压成型
98
表8填料垫的工艺过程卡
填料垫
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
填料垫
qf108
40Cr
0.15
100000
15000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率/﹪
1
原材料库
原材料出库
100
2
机加工车间
粗车
75
3
热处理车间
淬火
100
4
机加工车间
精车
85
表9中填料工艺过程卡
中填料
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
中填料
qf109
聚四氯乙烯
0.03
100000
3000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率
1
原材料库
原材料出库
100
2
化工车间
热挤压成型
98
表10上填料工艺过程卡
上填料
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
上填料
qf110
聚四氯乙烯
0.03
100000
3000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率
1
原材料库
原材料出库
100
2
化工车间
热挤压成型
98
表11填料压聚套工艺过程卡
填料压聚套
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
填料压聚套
qf111
35
0.15
100000
15000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率
1
原材料库
原材料出库
100
2
机加工车间
粗车
75
3
热处理车间
淬火
100
4
机加工车间
精车
85
表12阀杆工艺过程卡
阀杆
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
阀杆
qf112
40Cr
0.09
100000
9000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率
1
原材料库
原材料出库
100
2
热处理车间
铸造阀杆毛坯
95
3
机加工车间
粗铣、粗车
70
4
热处理车间
淬火
100
5
机加工车间
精铣、精车
80
表13扳手工艺过程卡
扳手
产品名称
件号
材料
单位重量/kg
年计划产量
总重量/kg
扳手
qf113
ZG25
0.16
100000
16000
序号
作业单位名称
工序内容
工序材料利用率
1
原材料库
原材料出库
100
2
热处理车间
铸造扳手毛坯
95
3
机加工车间
粗铣、钻孔
75
4
热处理车间
淬火
100
5
机加工车间
精铣、扩孔、绞孔
80
二、物流分析
物流相关分析是机械制造厂平面布置的基础，主要从以下步骤来进行分析：
1、产品工艺过程分析
1.1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，也就是说球阀的生产呈理想状态
（零库存存），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14所示：
表14各个零件原料重量与成品重量对比
产品名称
件号
材料
原始重量（kg）
材料利用率（%）
成品重量（kg）
废料（kg）
阀体
1
ZG25
3.0864
64.8
2
1.0864
闷盖
2
ZG25
1.6975
64.8
1.1
0.5975
密封圈
3
聚四氯乙烯
0.0071
98
0.007
0.0001
阀芯
4
40Cr
0.4706
63.75
0.3
0.1706
调整垫
5
聚四氯乙烯
0.00204
98
0.002
0.00004
填料垫
8
40Cr
0.2353
63.75
0.15
0.0853
中填料
9
聚四氯乙烯
0.0306
98
0.03
0.0006
上填料
10
聚四氯乙烯
0.0306
98
0.03
0.0006
填料压聚套
11
35
0.2353
63.75
0.15
0.0853
阀杆
12
40Cr
0.1692
53.2
0.09
0.0792
扳手
13
ZG25
0.2807
57
0.16
0.1207
1.2各个自制零部件工艺过程图
图2自制零部件工艺过程图
1.3产品总的工艺过程图
图3产品总的工艺过程图
2、物流强度分析
2.1作业单位之间的物流强度
根据表15即可得到表16最后一列
表15物流强度等级分划表
物流强度等级
符号
物流路线比例（%）
承担的物流量比例（%）
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16作业单位之间的物流强度
序号
作业单位对数
物流量
合计
物流强度等级
1
1-3
0.4706+0.2353+0.2353
0.9412
O
2
1-4
0.0071+0.0306+0.0306+0.00204
0.07034
U
3
1-5
3.0864+1.6975+0.1692+0.2307
5.1838
I
4
3-2
2+1.1+0.3+0.15+0.15+0.09+0.16
3.95
I
5
3-5
2.2222+1.2222+0.353+0.1765+0.1765+
0.1125+0.2
4.4629
I
6
4-2
0.007+0.002+0.03+0.03
0.069
U
7
5-3
2.7778+1.5278+2.2222+1.2222+0.353+
0.1765+0.1765+0.1607+0.1125+0.2667+0.2
9.1959
A
2.2各单位之间物流强度统计图
图4
2.3作业单位物流相关原始分析
由上面的原始物流作定量的分析后，得到原始物流相关表。
表17原始物流相关表
由原始物流相关表（表17）可得作业单位物流相互关系图（图5）如下图：
图5作业单位物流相互关系图
三、作业单位非物流相关分析
根据球阀结构及工艺特点，球阀厂的作业单位划分有原材料库、外购件及标准件库、机加工车间、化工车间、热处理车间、油漆车间、总装车间、成品库、办公服务楼和车库。
1、从物流、工作流程、作业性质相似、使用相同设备、使用同一场地等一系类因素整理出作业单位相互关系的主要因素，并给出理由编码如表18所示：
表18球阀作业单位相互关系密度理由
编码
理由
1
工作流程的连续性
2
生产服务
3
物料搬运
4
管理方便
5
安全及污染
6
功用设备及辅助
7
震动
8
人员联系
2、确定各作业单位对之间影响相互关系的因素，并初步确定相互关系等级如表19所示：
表19作业单位相互关系等级
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，酌情而定
3、调整相互关系等级比例，将最后的作业单位之间的相互关系等级填入作业相互关系表（图6）：
图6非物流作业单位相互关系图
四、作业单位综合相关分析
1、综合物流相关等级表
根据作业单位物流相互关系图（图5）和非物流作业单位相互关系图（图6）可以得出综合物流相关等级表（表20）:
表20综合物流相关等级表
作业单位对
相互关系程度
综合关系
物流关系加权值1
非物流关系加权值1
等级
分数
等级
分数
分数
等级
1-2
U
0
E
3
3
E
1-3
O
1
I
2
3
E
1-4
U
0
I
2
2
I
1-5
I
2
I
2
4
A
1-6
U
0
U
0
0
U
1-7
U
0
U
0
0
U
1-8
U
0
U
0
0
U
1-9
U
0
U
0
0
U
1-10
U
0
I
2
2
I
2-3
I
2
U
0
2
I
2-4
U
0
U
0
0
U
2-5
U
0
U
0
0
U
2-6
U
0
U
0
0
U
2-7
U
0
I
2
2
I
2-8
U
0
U
0
0
U
2-9
U
0
U
0
0
U
2-10
U
0
I
2
2
I
3-4
U
0
U
0
0
U
3-5
A
4
A
4
8
A
3-6
U
0
U
0
0
U
3-7
U
0
I
2
2
I
3-8
U
0
U
0
0
U
3-9
U
0
I
2
2
I
3-10
U
0
U
0
0
U
4-5
U
0
U
0
0
U
4-6
U
0
U
0
0
U
4-7
U
0
I
2
2
I
4-8
U
0
U
0
0
U
4-9
U
0
U
0
0
U
4-10
U
0
U
0
0
U
5-6
U
0
U
0
0
U
5-7
U
0
U
0
0
U
5-8
U
0
U
0
0
U
5-9
U
0
X
-1
-1
X
5-10
U
0
U
0
0
U
6-7
U
0
I
2
2
I
6-8
U
0
U
0
0
U
6-9
U
0
X
-1
-1
X
6-10
U
0
U
0
0
U
7-8
U
0
U
0
0
U
7-9
U
0
E
3
3
E
7-10
U
0
I
2
2
I
8-9
U
0
O
1
1
O
8-10
U
0
E
3
3
E
9-10
U
0
I
2
2
I
2、作业单位综合关系
由作业单位综合物流相关等级表（表20）归纳总结得出作业单位综合关系（图7）如下:
图7作业单位综合关系图
五、作业单位相关分析
1、综合接近程度排序
由作业单位综合关系图（图7）得到综合接近程度排序表（表21）
表21综合接近程度排序表
注:
表中A=4,E=3,I=2,O=1,U=0,X=-1,然后对表中的作业单位综合接近程度进行计算并排序。
2.绘制作业单位位置相关图
关系等级表示方式如下：
表22关系等级表示方式
等级
符号
系数值
线条数
绝对重要
A
4
////
特别重要
E
3
///
重要
I
2
//
一般重要
O
1
/
不重要
U
0
不希望
X
-1
……
规定关系程度为A级的作业单位对之间距离为一个单位距离长度，E级为两个单位距离长度，I级为三个单位距离长度，O级为四个单位距离长度,U级为五个单位距离长度,X级为六个单位距离长度。
（其中表示储存区,表示加工区）
2.1处理相关程度为A记的作业单位对
2.1.1从作业单位综合关系图（图7）中取出A级关系作业单位对，有1-5,3-5共涉及3个作业单位，按综合进程度排序为：
1，3，5。
2.1.2将综合接近程度排序最高的作业单位1布置在位置相关图的中心位置。
2.1.3处理作业单位对1-5，将作业单位5与作业单位1相距为单位距离长度（10cm）的位置上。
2.2依次处理E,I,O,U,X,直至处理完毕，并修改成功，最终的作业单位位置相关图（图8）如下：
图8作业单位位置相关图
六、作业单位面积相关分析
1、作业单位面积相关图
由作业单位位置相关图（图8）可以作出作业单位面积相关图
（图9）如下：
图9作业单位面积相关图
七、工厂总平面布置可行方案
假设不考虑其他因素，得到如下三个平面布置方案：
1、方案一
图10
2、方案二
图11
3、方案三
图12
八、评价方案并择优
1、计算权重
列出一些重要影响因素，计算它们的权重如下表：
表23
2、评选方案
表24
方案
评价指标
物料搬运效率及方便性
生产管理的方便性
扩建可能性
安全生产
辅助服务方便性
空间利用率
得
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