Проектирование поточной линии механической обработки детали – втулка

1  Краткое описание  объекта производства и технологического процесса

 

Темой данного курсового проекта  является  проектирование поточной линии механической обработки детали – втулка.

 

Таблица 1.1 – Исходные данные по варианту №110

Деталь:	Втулка
Заготовка:	пруток D1=100 мм, L1=100мм
Материал:	сталь конструкционная  легированная 25XГТ ГОСТ 4543-71
Масса заготовки, кг:	6,2
Масса детали, кг:	3,7
Режим работы:	2 смены
Программа выпуска, шт.:	150000
Стоимость материала  заготовки, руб/т	8 283 000
Стоимость отходов, руб/т	166 000

По материалам: http://promportal.su

* Курс Нац. банка на 3.12.2012        278 БР/РР

 

Операции и соответствующие  сведения механической обработки данной детали представлены в таблице 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2 – Характеристика применяемого оборудования

Модель станка	Наименование  станка	Мощ-ность, кВт	Цена млн. руб.	Площадь, кв. м.	Основные технические  параметры, мм
SAMAT-400L	Токарный	5,5	172,2	3	Ø детали 400, длина - 1500
6ДМ80Ш	Фрезерный	4,0	412,3	1,9	Размер стола 320х800
BCA-1U52B NC2	Шлифовальный	5,5	103,32	6,8	Ø детали 200
3K227B	Внутришлифовальный	9	80,61	6	Ø детали 200, длина - 200

 

*Курс Нац. банка на 3.12.2012        8610 БР/$.

 

Таблица 1.3 – Характеристика инструмента, используемого на операциях

№ опер.		Наименование  инструмента								Стойкость в часах маш. вр.			Цена, Brb
005		Резец проходной  отогнутый ВК8 20х12х120 мм								1,8			10560
		РРезец подрезной отогнутый ВК8 25х16х140								1,9			13800
010		Фреза шпоночная 12,0мм, ВК8, конический хвостик								2,5			31250
015		Круг Кз 400х32х127 ПП 64С40СМ (поперечная подача)								2,1			217850
020		Круг Кз 4х3 (внутренне шлифование)								2,0			148900
025		-								Количество  промеров до полного износа
030		Штангенциркуль 0-125 мм (0,1 мм) ШЦ-1								25000			49891
		Линейка металлическая 300мм с двухсторонней шкалой								70000			6531
		Нутромер индикаторный НИ 50-100мм (0,01мм), “GRIFF”								50000			284950
Чертеж детали и маршрутный техпроцесс
ЭСКИЗ ДЕТАЛИ					БНТУ				Код детали		Материал
Разработал			Бабук И.		Кафедра «Экономика и  организация машиностроительного  производства»				101		Сталь конструкционная легированная  20ХН2М ГОСТ 4543-71
Проверил			Бабук И.М.		Наименование детали						Масса детали			ЕМ
Утвердил			Бабук И.М.		Вал						2,8			кг
Маршрутный  техпроцесс
Материал				Наименование детали				Код детали	БНТУ
Сталь конструкционная легированная  25ХГТ ГОСТ 4543-71				Втулка				110	Кафедра «Экономика и  организация машиностроительного  производства»
									Разработал		Бабук И.
									Проверил		Каштальян И.
Масса детали			ЕМ	КИМ		Заготовка		Профиль и размеры	Масса заготовки		ЕМ
3,7			кг	0,6		Пруток		D1=100, L1=100	6,2		кг
Операция	Наименование операции						Наименование инструмента		Разряд		Тшт	Тма		Тв.н	Тв.п
	Модель оборудования
005	Токарная SAMAT-400L						Резец проходной  отогнутый ВК8 20х12х120 мм Резец подрезной отогнутый  ВК8 25х16х140		3		4,7	2,77		0,78	0,41
010	Фрезерная 6ДМ80Ш						Фреза шпоночная 12,0мм, ВК8, конический хвостик		3		5,9	3,48		0,97	0,52
015	Шлифовальная BCA-1U52B NC2						Круг Кз 400х32х127 ПП 64С40СМ (поперечная подача)		4		3,9	2,30		0,64	0,34
020	Внутришлифовальная  3K227B						Круг Кз 4х3 (внутренне шлифование)		4		4,8	2,83		0,79	0,42
025	Моечная Моечная машина						-				-	-		-	-
030	Контрольная Стол ОТК						Штангенциркуль 0-125 мм (0,1 мм) ШЦ-1 Линейка металлическая 300мм с двухсторонней шкалой Нутромер индикаторный НИ 50-100мм (0,01мм), “GRIFF”					-		-	-

 

Обоснование типа производства

 

 

Для обоснования типа производства необходимо рассчитать коэффициент закрепления операций Кз.о. Он равен:

К_з.о = О/m_p,

где О – количество детале-операций, выполняемых в данном подразделении (сумма основных технологических операций) О= 4;

m_p – расчетное число рабочих мест (единиц оборудования) в подразделении.

 

Расчетное число рабочих мест по подразделению определяется по формуле:

m_p =

где t_i — трудоемкость изготовления единицы продукции, как сумма трудоемкостей всех операций i-й детали, ч;

N_i - объем выпуска деталей i-й наименования, шт.,

Ф_д – эффективный фонд времени единицы оборудования, ч.

Действительный фонд времени определяется по формуле:

,

где Ф_Н – номинальный фонд времени работы поточной линии при двухсменной работе, ч;

α_Р  - коэффициент, учитывающий потери времени, связанные с проведением плановых ремонтов и всех видов обслуживания (0,03…0,07);

α_Н – коэффициент, учитывающий потери времени на настройку и подналадку оборудования во время рабочих смен (0,05…0,1).

Расчет номинального фонда времени проводится на планируемый год по формуле:

 

Ф_н = (365 –К _{пр и вых})*К_см *Т_см – К _предпр* К_см *Т_смпр ,

 

где К _{пр и вых} – количество праздников и выходных в году,

К_см –количество смен,

Т_см - продолжительность смены, ч;

К_предпр – количество предпраздничных дней;

Т_смпр – количество часов,  на которые сокращается предпраздничная смена.

Ф_н=(366-112)*2*8-9*1ч*2см=4046 ч.

 

Фд=4046*(1-(0,05+0,02))=3763 ч.

 

m_р=(4,7+5,9+3,9+4,8)*150000/(60*3763)= 12,8

 

Расчётное количество рабочих мест составляет 12,8 штук. Итак, коэффициент закрепления операций равен:

К_з.о =4 / 12,8 = 0,31

Т.к. К _з.о.<1, то производство является массовым.

 

Обоснование целесообразности организации поточного производства и выбора вида поточной линии

 

Целесообразность организации  поточной формы производства обычно проверяется на основании сравнения двух величин: с одной стороны – требуемого суточного выпуска объектов производства (деталей, сборочных единиц и т.п.), с другой стороны – суточной производительности поточной линии.

Требуемый суточный выпуск объектов производства рассчитывается исходя из заданного годового выпуска объектов производства, по формуле:

N_С = N_В/Д_Р

где Nс – суточный выпуск объектов, планируемых к производству на поточной линии, шт.;

Nв – годовая программа выпуска  тех же объектов, шт.;

Др – количество рабочих дней в году. Исходя из производственного календаря 2012 года Др= 254.

Итак, суточный выпуск объектов производства равен:

N_С = 150000/254= 591 шт.

Суточная производительность поточной линии рассчитывается  на основании следующих важнейших факторов: трудоемкости выполнения операций в условиях  двухсменного режима работы линии при ее загрузке не менее чем на 65…75%.

Qс = Фс*kз/ tср

Где Qс – производительность за сутки при работе в две смены, шт.;

Фс – фонд времени работы оборудования за сутки (при двухсменном режиме работы – 960 мин.);

kз – коэффициент загрузки  оборудования, принимается на уровне  не выше 65….75%;

tср – среднее время выполнения  основных операций на поточной  линии, мин.; определяется как  среднее арифметическое основных операций, т.е. без учета операций типа снятия заусенцев, промывки и т. п.

Итак, суточная производительность поточной линии равна:

Qс = 960*0,7/4,83= 139 шт.

Т.к. Nс > Qс , то применение однопредметной поточной линии целесообразно.

При непрерывном производстве рабочие машины и оборудование  используются круглосуточно и круглогодично, не останавливаются на выходные и праздничные дни. К таким производствам относятся: выработка электрической энергии на электростанциях, подача тепла и других видов энергии потребителям, и некоторые другие непрерывные производства.

Большинство промышленных предприятий  относится к производствам с  прерывным производственным процессом, т.е. процесс может быть прерван  на выходные и праздничные дни, на ночное время. Эти предприятия работают в одну,  две или три смены.

В данном случае выбрано производство с прерывным производственным процессом.

4 Расчет основных параметров и оперативное планирование однопредметной поточной линии

4.1 Расчёт такта поточной линии

 

На однопредметной поточной линии такт потока равен:

r =60*3763/150000=1,5 мин/шт.

4.2 Расчёт потребного количества рабочих мест и обоснование вида поточной линии

 

Первоначально определяется расчетное  число рабочих мест (m_pi):

,

где t_шт.i – норма штучного времени на i-ой операции, мин;

r – такт потока, мин/шт.

Коэффициент загрузки рабочих мест определяется в процентах по каждой операции технологического процесса и  по линии в целом:

- по операциям 

;

- по линии в целом 

,

где Ко – количество операций.

На основе исходных данных проведем расчеты и полученные значения занесем  в таблицу 4.2.1.

 

Таблица 4.2.1 – Расчет  количества рабочих мест

Номер операции	Наименование операции	Наименование оборудования	Параметры
			tшт.	mp	mпр	kЗ,%
005	Токарная	SAMAT-400L	4,7	3,13	4	0,78
010	Фрезерная	6ДМ80Ш	5,9	3,93	4	0,98
015	Шлифовальная	BCA-1U52B NC2	3,9	2,60	3	0,87
020	Внутришлифовальный	3K227B	4,8	3,20	4	0,80
Итого:			19,3	12,87	15	0,86

 

 

Для обоснования вида поточной линии, необходимо установить, присутствует ли принцип синхронизации при выполнении операций. Условие синхронизации можно записать как:

,

Следовательно, принцип синхронизации не реализуется. Значит поточная линия является прерывной.

4.3 Анализ возможности использования многостаночного обслуживания

 

Необходимым условием организации  многостаночного обслуживания является неравенство вида:

t_м-а > t_зан,

 

где t_м-а – машинно-автоматическое время,

t_зан – время занятости рабочего, которое равно:

t_зан =t _в.н.+t _в.п.+t_пер,

где t _в.н. – вспомогательное неперекрывающееся время, мин.,

t _в.п. – вспомогательное перекрывающееся время, мин.,

t _а.н. – время активного наблюдения, мин.,

t_пер - время перехода работника от станка к станку, мин.

Итак, время занятости рабочего равно:

t_зан⁰⁰⁵ = 0,78+0,41+0,1=1,29 мин.

t_зан⁰¹⁰ =0,97+0,52+0,1=1,59 мин.

t_зан⁰¹⁵ =0,64+0,34+0,1= 1,08 мин.

t_зан⁰²⁰ =0,79+0,42+0,1= 1,31 мин.

Т.к. время занятости на каждой операции меньше машинно-автоматического времени, то многостаночное обслуживание возможно.

Теперь необходимо определить нормы обслуживания рабочего-многостаночника. Нормативное количество станков, обслуживаемых одним рабочим для прерывно-поточной линии, можно определить по формуле:

, 

где k^опт_зан – коэффициент оптимальной занятости рабочего, равный для данной детали единице.

Н₀₀₅=(2,77+0,78)/1,29= 2,67=2 (1 рабочий может обслужить 2 станка)

Н₀₁₀=(3,48+0,97)/1,59= 2,76=2

Н₀₁₅=(2,3+0,64)/1,08= 2,7=2

Н₀₂₀=(2,83+0,79)/1,31= 2,76=2

 

 

 

 

4.4 Разработка стандарт-плана линии и определение величины внутрилинейных заделов

 

Стандарт-план поточной линии представлен  на рисунке 4.4.1.

 

Номер операции	Норма времени, мин.	Число рабочих мест	Загрузка,		Условный номер рабочего	Порядок  обслуживания	Период обхода, мин
			%	мин			30      60     90    120    150    180   210   240  i
1	4,7	4	100	240	1
			100	240	2
			100	194,4	3
			13	31,2	4
Задел между 1-й и 2-й  операциями
2	5,9	4	100	240	5
			100	240	6
			100	240	7
			93	223,2	8
Задел между 2-й и 3-й операциями
3	3,9	3	100	240	9
			100	240	10
			60	144	11
Задел между 3-й и 4-й  операциями
4	4,8	4	100	240	12
			100	240	13
			100	240	14
			20	48	11
Суммарный и средний заделы

Рисунок 4.4.1 – Стандарт-план работы и графики движения оборотных заделов на однопредметной прерывно-поточной линии

 

Изменение оборотного задела между  двумя смежными операциями в течение фазы рассчитывается по формуле:

,         (12)

где τ – продолжительность фазы, когда на смежных операциях работает неизменное число станков, мин;

mi, m_i+1 – число работающих станков соответственно на предыдущей и последующей операциях в течение фазы;

, – норма штучного времени соответственно на предыдущей и последующей операциях, мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Разработка планировки поточной линии

 

Составление планировки следует начинать с расчета величины производственной площади участка или поточной линии, результат этого расчета  представлен в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 - Расчет производственной площади

Наименование оборудования	Модель	Габаритные размеры, мм	Количество единиц, шт	Коэффициент дополнитель-ной площади	Производствен-ная площадь, м2
1.Токарно-винторезный станок	SAMAT-400L	2900x1020	4	3,5	41,4
2.Фрезерный станок	6ДМ80Ш	1100х1700	4	4	29,9
3. Круглошлифо-вальный станок	1U52B NC2	2950х2295	3	4	81,1
4.Шлифовальный станок	3K227В	2900х2080	4	4	96,5
5. Моющая машина	-	900х2060	1	4	7,6
6.Контрольный стол	-	900х2060	1	4	7,6
7.Рольганг	-	23795х160	2	4	30,6
Итого:					294,7

 

На планировке, представленной в приложении Б на формате А3, изображён участок обработки данной детали типа втулка,  в котором оборудование располагается в порядке технологического процесса, что соответствует принципу прямоточности.

В начале и в конце производственного  участка находится тара для складирования деталей.

В результате полученная длина участка  составила 26,5 м, а ширина 11,05 м. Полученная площадь участка равна 292,8 м², что меньше расчётной величины. 

6 Обоснование выбора транспортных средств

 

На данной поточной линии оборудование располагается в порядке обработки деталей. Масса обрабатываемой детали составляет 3,7кг, т.е. относительно лёгкая. Согласовываясь с планировкой расположения оборудования на участке, принимается использование неприводного роликового конвейера (рольганга).

Так как длина обрабатываемой детали составляет 100мм, то примем ширину рольганга  160мм. В виду того, что рольганг неприводной его уклон составит 3 градуса.

Для удобства работы станочников установим  два рольганга одинаковой длины  для каждой линии.

Средняя стоимость 1 пог.м. неприводного роликового конвейера составляет 110 у.е.

Курс Нац. банка на 3.12.2012        8610 БР/$. Тогда стоимость общей длины двух рольгангов составит:

Ц_о=23,795*110*2*8610= 45,1 млн.руб.

 

 

 

 

7. Организация ремонта оборудования

 

Оборудование в процессе эксплуатации периодически нуждается в восстановлении необходимых эксплуатационных свойств  путем ремонта. Ремонт продлевает сроки  использования оборудования. Главная  цель ремонтного хозяйства предприятия  — обеспечение постоянной работоспособности и предупреждение прогрессирующего изнашивания оборудования путем его своевременного ремонта и обслуживания.

Структура ремонтного цикла следующая:

К-Т-Т-С-Т-Т-К

Т.е. текущих ремонтов – 4, средних  – 1 и 6 осмотров.

Основным нормативом при организации и планировании ремонтных работ является длительность ремонтного цикла Тц, под которым понимается период оперативного времени работы оборудования между двумя капитальными ремонтами.

Продолжительность ремонтного цикла:

Т_ц =А · k_ом · k_ми · k_тс · k_мс · k_в · k_д (час),

где А – исходная величина ремонтного цикла, различная для различных  видов оборудования, А=16800 часов;

k_ом – коэффициент, учитывающий род обрабатываемого материала:

1- конструкционная сталь;

0,75- другие  материалы;

k_ми – коэффициент, учитывающий род материала инструмента:

1- лезвийный инструмент;

0,8- абразивный инструмент;

k_тс – коэффициент, учитывающий класс точности обработки:

1-нормальная точность;

1,5- повышенная точность;

2- мастер-станки;

k_кс – коэффициент, учитывающий массу станка:

1- до 10т;

1,35- от 10 до 100 т

k_в – коэффициент, учитывающий возраст станка:

1-до 10 лет;

0,8- свыше 10 лет;

k_д – коэффициент, учитывающий год выпуска станка:

1- при оборудовании выпущенном  после 1987 года.

Итак, продолжительность ремонтного цикла токарно-винторезного станка Samat-400Lсоставит:

Т_ц=16800*1*1*1,5*1*1*1=25200 ч.

Длительность ремонтного цикла  в годах Т_цг равна:

Т_цг = Т_ц /(Ф_д · k_з) = 16800/(3763*0,78)=5,72 (лет)=67 мес.

Продолжительность межремонтного t и  межосмотрового t_о периодов:

=67/(1+4+1)=11,2 мес.

=67/(1+4+6+1)=5,6 мес.

 где  X_с – количество средних ремонтов в течение ремонтного цикла;

X_т – количество текущих ремонтов в течение ремонтного цикла;

X_о – количество осмотров в течение ремонтного цикла.

 

Теперь те же параметры рассчитаем для остальных станков:

6ДМ80Ш:

Т_ц=16800*1*1*1,5*1*1*1=25200 ч.

Т_цг = 16800/(3763*0,98)=4,6 (лет)=54,7 мес.

t=54,7/(1+4+1)=9,1 мес.

t_о=54,7/(1+4+6+1)=4,6 мес.

BCA-1U52B NC2:

Т_ц=16800*1*0,8*2*1*1*1=26880 ч.

Т_цг = 26880/(3763*0,87)=8,2 (лет)=98,5 мес.

t=98,5 /(1+4+1)=16,4 мес.

t_о=98,5 /(1+4+6+1)=8,2 мес.

3K227B:

Т_ц=16800*1*0,8*1,5*1*1*1=20160 ч.

Т_цг = 20160/(3763*0,8)=6,7 (лет)=80,4 мес.

t=80,4 /(1+4+1)=13,4 мес.

t_о=80,4 /(1+4+6+1)=6,7 мес.

В таблице 7.1 изображён план ремонта оборудования на 2012 г.

Трудоемкость ремонта по каждому  станку определяется на основе категории  сложности ремонта и норм трудоемкости на одну ремонтную единицу и определяется по формуле

 

Т_р=К_е · t_е (нормо-час)

где К_е – категория ремонтной сложности;

 t_е – норма времени на одну ремонтную единицу, ч, по нормативам.

Итак, трудоёмкость средних ремонтов станков составляет:

Т_р^SAMAT400l=12*16=192 н-ч

Т_р^6ДМ80Ш=9*16=108 н-ч

Т_р ^{BCA-1U52B NC2}=25*16=400 н-ч

Т_р^3K227B=27*16=432 н-ч

 

Трудоёмкость осмотров станков составляет:

Т_ро^SAMAT400l=12*0,75=9 н-ч

Т_ро^6ДМ80Ш=9*0,75=6,75 н-ч

Т_ро ^{BCA-1U52B NC2}=25*0,75=18,75 н-ч

Т_р^3K227B=27*0,75=20,25 н-ч

 

Продолжительность простоя оборудования в средней ремонте составит:

Пр_т^SAMAT400l=12*0,33=3,96 н-ч

Пр_т ^6ДМ80Ш=9*0,33=2,97 н-ч

Пр_т ^{BCA-1U52B NC2}=25*0,33=8,25 н-ч

Пр_т ^3K227B =27*0,33=8,91 н-ч

 

 

Продолжительность простоя оборудования при осмотре составит:

Пр_о^SAMAT400l=12*0,05=0,6 н-ч

Пр_о ^6ДМ80Ш=9*0,05=0,45 н-ч

Пр_о ^{BCA-1U52B NC2}=25*0,05=1,25 н-ч

Пр_о ^3K227B =27*0,05=1,35 н-ч

 

 

 

 

Среднегодовой объем слесарных работ Q_сл определяется по формуле

,

где t_о, t_т, t_с, t_к – норма времени на единицу ремонтной сложности при соответствующем виде ремонта;

К_об – количество установленного оборудования.

Qсл^SAMAT400l =(6*0,75+4*4+1*16+23)*4*12/5,72= 499,3 н-ч.

Qсл^6ДМ80Ш =(6*0,75+4*4+1*16+23)*4*9/4,6= 665,7 н-ч.

Qсл ^{BCA-1U52B NC2} =(6*0,75+4*4+1*16+23)*3*25/8,2= 544,2 н-ч.

Qсл ^3К227В=(6*0,75+4*4+1*16+23)*4*27/6,7= 959,1 н-ч.

Аналогично рассчитывается среднегодовой  объем станочных работ по ремонту.

 

Qст^SAMAT400l =(6*0,1+4*2+1*7+10)*4*12/5,72= 214,8 н-ч.

Qст^6ДМ80Ш =(6*0,1+4*2+1*7+10)*4*9/4,6= 200,3 н-ч.

Qст ^{BCA-1U52B NC2} =(6*0,1+4*2+1*7+10)*3*25/8,2= 234,1 н-ч.

Qст ^3К227В =(6*0,1+4*2+1*7+10)*4*27/6,7= 412,7 н-ч.

 

По величине среднегодового объема соответствующего вида работ определяются:

а) численность слесарей для ремонта  Ч_сл:

Чсл = Q_сл / Ф_р =4328,5/1790=2,4

б) численность станочников для  ремонта Ч_ст по формуле

Ч_ст = Q_ст / Ф_р =1895,7/1790=1,1

 

 

 

 

 

Таблица 7.1 – План ремонта  оборудования участка на 2012 г

№ опер.	Наименование  оборудования	Модель станка	Последний ремонт		КРС	t, мес	Вид ремонтных  операций, трудоёмкость по месяцам, сутки  простоя, 2012 год												Итого
			Вид	Дата			I	I I	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Qсл	Qст	Сутки простоя
005	Токарно-винторезный станок	SAMAT-400l	Т	XII	12	11					O						C		201	85,2	4,56
			Т	XI						О						C			201	85,2	4,56
			Т	X					О						С				201	85,2	4,56
			Т	IX				О						С					201	85,2	4,56
010	Фрезерный станок	6ДМ80Ш	Т	XII	9	9		О							С				114,8	63,9	3,42
			Т	XI			О							С					114,8	63,9	3,42
			Т	X									С					О	114,8	63,9	3,42
			Т	IX								С					О		114,8	63,9	3,42
015	Кругло-шлифовальный станок	BCA-1U52B NC2	Т	XII	25	16				С								О	418,75	177,5	9,5
			Т	XI					С								О		418,75	177,5	9,5
			Т	X				С								О			418,75	177,5	9,5
020	Шлифовальная	3К227В	Т	XII	27	13	С							О					452,25	191,7	10,26
			Т	XI									О					С	452,25	191,7	10,26
			Т	X								О					С		452,25	191,7	10,26
			Т	IX							О					С			452,25	191,7	10,26
Итого			Qсл (н-ч)				438,57	415,75	409	409	29,25	128,25	128,25	320,63	300	642,75	649,5	457,5	4328,45
			Qст (н-ч)				189,9	177,1	175,2	175,2	3,9	65,7	65,7	151,7	147	275,5	276,4	192,4		1895,7
			Суток простоя				9,36	9,3	8,85	8,85	1,95	4,32	4,32	8,28	6,93	14,12	14,57	10,61			101,46