工厂设计中机械加工车间工艺设计分析

工厂建设 与设 汁 996年第 2期 总第 1 36朝 工厂设计中机械加工车间工艺设计分析 云南省机械研宪设计院工艺室 王颖 要 作者论述 TI厂设计 中机 I车问I艺设计 } 。十算 拖 车闸布置以厦其他一些设计中考虑到的问题，并使主间设计选弱技术先进、经济合理 ，符合产品结 构、工艺特征厦批量太小，从而达到减轻工人劳动强度 提 高生产效率的 目的 主题词 三兰兰土 IL 窑 方 工 丁H 16 ．^ 一 、前言 防科工办所届 小三线”军工厂中机械加工能力较强 工艺设 计工 作在IFI程设计 中占有 主导地 的一十厂。迁址新建的机械加工车问有 200多台鱼 值·工艺设计要练台考虑设计项 目中技术、工艺 、设 届 切削机床 ，对于设计这样大型的机械加工车问·需 备、市置、生产组织等各娄问题，主要解决工厂在基 要进 行全面、综 合的分析 比较 ，方能做出技 术上先 建，技改阶段与总体有关的 比较重大的问题 ，为设计 进 、经济上合理的设汁 项目建成投产后达刊纲领产量，提高产品质量，降低 二、生产纲领 消耗 t取得 良好的经济效益奠定基础 车间年生产纲领具体立门下 ： 机械加工 车间在机械工厂的各车问中起着十分 (1)2 ． 6万套五十铃 _、系列轻型载货汽车后挢 重要的作用 ，其产品的精度直接关系到工厂产品质 传动轴零部件的机械加工(每套 后桥传 动轴包括 s 量的好坏 ，故机械加工车同的工艺设计就显得非常 种 6件机加工零件){ 重要 机械加工车 同工艺设计是在明确 了生产 的对 (2)1 ． 5万套五十铃 N系列轻型载货汽车前桥 象 ，生产纲领后，就要考虑采用何种工艺技术、选用 总成零 、部件的机槭加工(每套前桥总成包括 1 3种 何种工艺装备 ·井确定工时定额水平，计算和决定采 20件机加工零件)} 用 定数量的各种设备及劳动力。选用形式要适宜， (3)1万件火车客车轴承保持架的机械加工； 血能满足生产技术要求；场地 面积足够并具备各种 (4)2千套机床配件的机械加工 ； 公用设旌的厂房 ·对其进行合理的布置和安排，使整 (5)80套烟机配件的机械加工 个车间在生产过程中的生产工艺路线合理，物料流 由上可知，该车间的生产纲领可分 为主产品 程量短，运输工作量最少 —— 五十铃 N 系列轻型汽车零 件共 1 8种 45．6 1991年 l 0月，我 院承接 了云南机器二厂调整 、 万什 的机 械加工；副产品一火车 客车轴承保持架 1 迁址 、改造初步设计的任务，其中笔者承担了该厂机 万件 、 机床配件 和烟机配件数百种两千多件的机械 t,i；bI~ 间的工 艺设计工作。云机二厂是云南省国 加工 。 l ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ～ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ， ● 用户选择工艺的着眼点一般是投资、焊接 质量、换型改造的适应性，对于老厂的改造，占地面 积有时也是重要的考虑因素。如果用户追求焊接质 量、自动化水平和生产线的柔性，且资金雄厚，可选 择机器人方案。如果用户资金少t可以选用手工方 案，采用熟练工人以克服焊接质量差且不易控制的 缺点。“上海一一大众”装焊 生产线 的成功证明丁年 生产纲领为十几万辆时采用手工方案是可行的 奥 迪轿车副车架总成的生产 腈况证实 了手工方案生产 保安件是行的通的。如果用户资金不太多，还想保证 1 8 焊接质量好 ，年生产纲领十万辆 上 ． 产品 种能 稳定相当长的一段时间 ．能充分发挥专 机生产效率 高的特点，能够保证在换型改造前收回投资，并获得 可观的利润，可 选用专机方案 “上海 大众 副 车架总成生产线就是采用专机组成的生产线。对于 Jet~a A 副车架总成的生产 ，考虑到产品的质量、换 型改造 、生产 自动化水平和资金等多方面的因素一确 定 了机器人方案为优选方案。 (收稿 日期 9S—I】一H) ， f 一 ／ 一 一 )(=~， f 维普资讯 http://www.cqvip.com r艺 与装备 ， 工厂建设与设计 三、工艺设计 1、确定生产组织J!；式 根据车闸的生产纲领．通过详细研究产 品零件 图样．分析制定各零件机械加工工艺，井参 阅国内外 彳『关技术文献 ，对国内几个先进同行厂家的 同类型 车问进行考察和参观．结合工厂主产品零件种类较 少、批量^．而副产品零件种类繁多、批量小的情况． 决定机械~I]TE车间按混合原则组织生产。即主产品 按零 件组织流水线生产 ．副产品按工艺性质组织 机群式生产 这种按混台原则的生产组织形式符合 产品的结构 艺特征致产量的大小。 2、确定流水线的类型 车闸主产品山于品种少 批量大．选用流水生产 线的生产维舒{形式无疑是先进的。然而应采用什么 类型的生产线呢?若采用先进的专机组成藏水生产 线，生产效率高、加工质量好，但工厂现已有大量的 通用机床 ．若弃之而另购专机 ，势必花费大量投资。 此次迁址新建资金 比较紧缺，故从经济上讲 购专机 是不台理的 从工厂的实际出发，既要做到技术上先 进，卫要做 列经薪上台理 ，在选择流水线娄型时．就 必须考虑在充分利用原有设备的基础上+适 当增加 少螬必需的先进设备来组成滴水线 即适宜采用 由 通用机床组成 单 一产品的单 向流动的间隙流水生产 线 这种流水线的 持点是：每条流水线上固定制造一 种零件 流水线上所有工作地按工序时间完成零件 的加工 在各工作地上按单个零件没有强制的保持 节拍传递 零件在流水线上 作单方 向流动且各设备 之间有储量。这样的流水线 比较适合利用该厂原有 丈量通用机床的实际 3、确定流水线数量 确定 流水线类型后 ，就根 据主产品零件 的形 状特点．对其进行工艺分析 ，制定出各零件的机械加 工工艺过程，将 10种工艺较复杂的零件采用 9条流 水生产线进行加工 其中后桥传动轴零件采用四条 流水线进行加工 ，前桥主要零件采用五条流水线进 行加工。其他工艺简单的一些小杂件归并为 一组集 中加，r 后桥传动轴零件的四条流水生产线 为：①焊 接叉生产线；②凸缘叉生产线；@滑动更生产线；④ 滑动轴生产线 。前桥主要零件的五条藏水生产线为 ： ①前轴生产线 @转 向节总成生产线；@前轮救生产 线；@前制动毂生产线 ③ 转向节臂及转向节弯臂生 产线 (转 向节臂盟转向节弯臂工艺相似，故台在一 条流水线上加工) 4、工作和年时基数 全年 工作 306天，工 作班制除配件车加工组采 用三班制外．其余均为两班制。两班制每班工作8h． 三班制第 一、二班每班工 作 8h，第三班工作 6h 工人和机器的年时基数分别为： 班 {}I 工^年时基数(h) l 22ool第 二班 27oo．第三班1850 机器设备年时基敦(h)l 6。。l 6200 注：工作耕度和年时基敷是接当时的规定计算的 5、劳动量、设备及工人的计算 劳动量的确定主要根据零件工艺过程并参考工 厂现行的 BJ1 30汽 车零件加工工时，考虑到采用 了 流水线生产方式等因素 ，进行 了合理的调整后作为 _车次设计的劳动量。 主要生产设备的数量根据劳动量和工作班制计 算确定，计算 为： (、一 T／t (1) 式 中：c 计算设备数 丁 某类设备的垒年劳动量 t 根据工作班制所确定的设备年时基数(h) 根据计算，设备的造型在充分利用原有设 备的 基础上 ．适 当增加一些先进、高教的设备 如后桥传 动轴中滑动轴花键的加工选用半 自动花键轴铣床进 行加工 ；前轮毂的车劁加工选用 了一 台微控立式双 轴转塔车床 ，该机的选用不仅保证了加工精度。而且 能使加工效率威倍提高。前轮毂和前制动毂装配后 的合件选用带数显的单柱立式车床加工，既便 于装 夹又可提高生产效率 生产工人按照设计中采用的劳动量并根据设备 数量、多机床管理系数和工作班次计算确定 计算公 式 为； P一蕊T (2) 式 中；P—— 计算生产工人数 丁——某类设备的全年劳动量 — — 工人的年时基数(h) 五—— 多机床管理系数 辅助工人和其他人员则接比例配备。 四、车间平面布置 新建的机械加工车问由 1 5-1 8-1 Sm三跨厂房组 1 9 维普资讯 http://www.cqvip.com t 工厂建设与设计 1 996年第 2期 成，车间总宽度为 48m，长度 1 02．06mt柱距 6m，端 头有 7．5m 宽的三层辅助问。全车 同按产品类型分 为前桥工段，传动轴工段和配件工段矗E对该车间进 行平面布置时主要遵循物流顺畅、运输路线最短的 原则 ，井按下列步骤布置 ： ①首先进行车间区划布置 前桥零部件尺寸较 大，其JJt~I设备的尺寸也相应较大 t故将前桥工段布 置在较大的 18m 中问跨厂房内，而传动轴工段和配 件工段则分别布置于两个 15m的边跨厂房 内。 @ 报据本车间所处的位置及与其他部门的协作 关系，确定车间开门位置和车间物料 的流动方向。 @为使车间各工段的布置与车间总的物辩流向 柑协调 ，井尽量减少物料运输量，故将 与热处理车间 协作较多的配件工段布置于北边的 15米边跨内(因 为热处理车问在本车间的北边 )；而将与装配车 间联 系密切的传动轴工段布置于南边的15米边跨内(因 为装配车间位于本车间的南边 ) 同样前桥工段中的 大件如前轴 前轮毂和前制动数的加工工位靠近门 布置，以减少运输量 。 ④根据所确定的生产组织形式进行车间各工段 的设备布置 前桥工段和传动轴工段内各流水生产 线上的设备按照各生产线所要加工的零件之工艺流 程进行布置，配件 工段按机床类型 即机群式进行布 置 ⑤车间各工段设备的布置都按照工艺流程将各 零件加工工位的起点尽量靠近车间原材料的进料方 向t与车间总的物料流向相一致。 @ 流水线上设备布置所遵循的主要原则是加工 过程 中零件运动的直线性 也就是说 ，虽然个别情况 下零件不经过所有的机床 ，但所有在 流水线上的零 件都往一个方向移动，避免零件的往返运动 ，保证流 水生产线的顺忻 ⑦非流水线的设备按基本工艺路线进行机群式 布置。将车床、铣床等机床作斜向布置 ，以充分利用 车问面积 。 总之，机加工车间各工艺设备的布置都严格按 照有关设计进行。机床相互之间及机床与厂房 柱壁之间的距离都保证 了工作时的安全，以及机床 操作、上料、下料和修理的方便 五、其他 为提高生产效率，减轻工人的劳动强度，生产线 上尺寸小、重量轻 的在 制品罘 用滑道运输 I而尺寸 2O 总第 1 36期 大、重量重的在制品则 由辊道运输 前桥 中前轴的重 量由于大于 20千克，故采用 0．5吨单轨电葫芦吊装 上下机床。前轮毂和前制动毂装配起来的合件选用 一 台平衡吊来上下立车。 设计还需对车间的年运输量 、能源消耗和工艺 概算(包括设备购 置费、运杂费、安装费、基础费等) 进行较详细的统计计算。此外，还需对车问的防火、 防爆、肪机械伤害、通风除尘以及废油、废液、废屑的 处理等方面给予充分周垒的考虑。 经过以上诸方面的设计、计算，即可绘制出机械 加工车间工艺平面布置图，写 出该车间工艺设计说 明书．并 向建筑、给 水排水、电气、动力、暖通等专业 提出设计任务书。 六、设计要点 通过 对上述机械加工车间工艺设计的实例分 析 ，可得 出机械加工车间有以下设计要点： 1、首先确定生产纲领； 2、收集资料 ，根据产品的批量大小，对产品的结 构、工艺特征进行分析t从而确定车问的生产组织形 式 一般按以下原则确定：(1)若车间产品的品种少、 批量大，则按部件原则组织生产f(2)若车间产品的 品种多、批量小t则按工艺原则组织生产f (3)若车 间产 品有 的批 量较大、而有的批量较 小 ，则按混合原则组织生产。即一部分产品按部件原 则组织生产，另一部分 产品则按工艺原则组织生产。 3、编制产品零件／m~-I艺过程 ，并合理、经济地 选用先进的加工设备f 4、确定工作制度和年时基数f 5，计算确定劳动量、生产设备数量和生产工人 数量 ； 6、按 照有关设计 规范进 行车间平 面布置，并在 布置图上标明对水、电、气的要求； 7、对车间的运输量、能源消耗量和工艺投 资进 行计算 ； 8、编制设计说明书，并 向土建、公用、动力等专 业提 出设计任务书。 参 考 文 献 1 《机械制造工厂和丰埔设计手册》第四册．【苏】E．C．擂 渡尔斯基墒著 2 《机电工业设计'，上海市机 电谴计研究虎螭著 3 《全属机械加 工工艺人员手册' (收稿 日期．95-11—12) 维普资讯 http://www.cqvip.com