Проектирование прерывно-поточной линии механической обработки деталей на металлорежущих станках
Проектирование прерывно-поточной линии механической обработки деталей на металлорежущих станках
3
7070
1 ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА
Курсовое проектирование по учебной дисциплине «Организация и планирование производства» ставит своей целью:
- закрепить теоретические знания в области организации производственных процессов изготовления деталей методами поточного и непоточного производства;
- приобрести практические навыки по проектированию поточных линий или участков серийного производства деталей;
- закрепить теоретические знания и приобрести практические навыки в области расчета технико-экономических показателей изготовления деталей и обоснования экономической эффективности принимаемых решений;
- развить навыки самостоятельно принимать решения, используя исходные данные, справочные и нормативные документы с учетом конкретных производственных условий при проектировании поточных линий или участков серийного производства;
- подготовиться к выполнению дипломного проекта и его технико-экономическому обоснованию.
Задачи выполнения курсового проекта:
- освоение методов расчета на основании проектного задания выполнения обоснования вида поточной линии или участка серийного производства;
- освоение методов расчета количества оборудования, численности работающих, календарно-плановых нормативов, технико-экономических показателей работы проектируемого подразделения, обеспечения его необходимым количеством инструментов;
- разработка планировки расположения оборудования в пространстве и составление графика проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту;
- расчет себестоимости изготовления деталей;
- обоснование экономической эффективности проектных решений.
Задачей курсового проекта является спроектирование однопредметной прерывно-поточной линии (ОППЛ). Данную однопредметную прерывно-поточную линию необходимости спроектировать для массового произдводства деталей типа - втулка.
Массовое производство - производится большое число изделий одного и того же типа по неизменным чертежам в течение длительного времени. Признаки: закрепление за каждым рабочим местом одной постоянно повторяемой операции, использование агрегатных, автоматических и специализированных станков, а также автоматических линий, оснащение специальными приспособлениям, инструментом и измерительными устройствами. Тип производства определяют по коэффициенту закрепления операций, который определяется отношением числа различных операций, выполняемых в течении месяца к числу рабочих мест, на которых эти операции выполняются.
Ремонтная служба относится к ремонтному производству.
Общими характерными признаками организации производства во вспомогательных и обслуживающих подразделениях являются:
- низкий уровень концентрации, специализации и кооперирования;
- мелкосерийный и индивидуальный характер производства;
- партионный и единичный методы организации производства.
где Q- число операций;
p- количество рабочих мест;
Кз.о. = 1 для массового производства,
Кз.о. = 10 для серийного производства,
Кз.о. = 40 для единичного производства.
Кз.о. = 6 / 8 = 0,75
Кз.о. = 0,75 - массовое производство.
В курсовом проекте разрабатываются основные вопросы организации производства, оперативного управления и технико-экономического планирования поточной линии или участка серийного производства механической обработки деталей на металлорежущих станках.
Задача курсового проекта - спроектировать прерывно-поточную линию механической обработки на металлорежущих станках детали втулка.
2. ОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВИДА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ
Предметная и особенно подетальная формы специализации цехов и участков машиностроительных предприятий при выпуске больших объемов однородной продукции, в массовом или серийном типах производства, обусловливают необходимость создания поточного производства - наиболее прогрессивной и эффективной формы организации производственных процессов.
Поточное производство - такая форма организации производства, при которой процесс получения заготовок, обработки деталей, сборки узлов и машин ритмично повторяется на рабочих местах, расположенных в порядке выполнения технологических операций. Его разработал и впервые использовал на своих предприятиях Г.Форд.
Характерными признаками поточногo производства являются:
- массовость выпуска продукции в течение более или менее длительного периода;
- расчленение процесса изготовления продукта на простые операции и закрепление их в пространстве за отдельными специализированными рабочими местами;
- пространственное расположение оборудования или рабочих мест друг за другом в порядке выполнения операций, исключающее встречные перемещения предметов труда при их обработке;
- немедленная (без межоперационных пролёживаний) передача предметов труда на следующие операции по мере их обработки на предыдущих операциях;
- применение для межоперационного перемещения предметов труда специальных транспортных средств, обеспечивающих определенную скорость перемещения.
Первичным звеном поточного производства является поточная линия, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных рабочих мест, предназначенных для обработки или сборки определенных предметов.
Классификация поточных линий:
1 по степени специализации различают:
1.1 Однопредметные поточные линии, как правило, являются постоянно- поточными, для которых характерны:
а) производство одного вида продукции в течение длительного времени;
б) постоянно действующий, несменяемый технологический процесс;
в) большой масштаб производства однотипной продукции.
Эти линии применяют в условиях массового производства.
1.2 Многопредметные поточные линии создаются в тех случаях, когда программа выпуска продукции одного вида не обеспечивает достаточной загрузки оборудования линии, т.е. в серийном типе производства. В зависимости от последовательности запуска и метода чередования обрабатываемых на линии о6ъектов, т.е. деталей разных наименований, многопредметные поточные линии делятся на переменно-поточные, комплектно-групповые и групповые.
Переменно-поточной называется линия, на которой закрепленные за ней детали разного наименования изготавливаются поочередно через определенные промежутки времени с переналадкой оборудования. В период изготовления предметов одного наименования функционирование такой линии осуществляется по принципам однопредметной линии.
На комплектно-групповых поточных линиях запуск в обработку деталей разного наименования производится комплектами. Как Правило, комплекты подбираются из деталей одного изделия. Такая группировка обеспечивает комплектную подачу деталей на сборку.
На групповой поточной линии запуск в обработку деталей разных наименований ведется последовательно или параллельно без переналадки оборудования на всех рабочих местах. Предметы, закрепляемые за линией, конструктивно и технологически однородны и обрабатываются по групповой технологии с использованием групповой оснастки либо одновременно, либо поочередно, но без переналадки оборудования.
2 по степени непрерывности технологического процесса:
2.1 Непрерывно-поточных линиях предметы труда непрерывно передаются с операции на операцию поштучно или небольшими транспортными партиями с помощью механизированных или автоматизированных транспортных средств (конвейеров) через одинаковый промежуток времени, равный или кратный такту потока. При этом длительность операций технологического процесса на каждом рабочем месте должна быть равна или кратна такту (ритму). Такой технологический процесс принято называть синхронизированным.
Непрерывно-поточные линии большое распространение получили в сборочных процессах, поскольку организационная гибкость позволяет разделять технологический процесс на операции различной длительности, добиваясь их полной синхронизации. Вместе с тем непрерывно-поточные линии используются на обрабатывающих стадиях производства, в частности при металлообработке, когда длительности операций поддаются синхронизации.
2.2 Прерывно-поточные линии создаются в тех случаях, когда длительности операций не равны или не кратны такту и не достигается полная непрерывность производственного процесса. Для поддержания беспрерывности процесса на линии создаются межоперационные оборотные заделы между смежными операциями.
3 по виду использования транспортных средств различают линии с:
3.1 приводными средствами непрерывного действия (конвейерами),
Автоматические поточные линии характеризуются объединением в единый комплекс технологического и вспомогательном оборудования и транспортных средств, а также автоматическим централизованным управлением процессами обработки и перемещения предметов труда. На этих линиях все технологические вспомогательные и транспортные процессы полностью синхронизированы и действуют в едином такте (ритме).
Однако не всегда целесообразна и возможна организация многопредметных поточных линий. В ряде случаев не представляется возможным подобрать детали с одинаковым технологическим маршрутом или обеспечить параллельный вид движения при обработке партий деталей и их перемещение по рабочим местам. Поэтому предусматриваются другие формы организации серийного производства - ПЗУ с последовательным или параллельно-последовательным видом движения деталей.
При выполнении курсового проекта необходимо в соответствии с технологическими процессами обработки деталей произвести выбор вида участка серийного производства, кратко изложив в записке обоснование и пояснения.
3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
3.1 Расчет такта поточной линии
Такт поточной линии - средний интервал времени между выпуском отдельных обрабатываемых деталей.
Такт поточной линии r определяется по формуле
R = 60 Фд / Nв , (2)
где Фд- действительный фонд времени работы поточной линии в планируемом периоде, ч
Nв- программа выпуска деталей, шт.
Nв = 33670, шт.
Действительный фонд времени работы оборудования зависит от вида оборудования, его ремонтной сложности и, следовательно, среднего простоя его в ремонте и техническом обслуживании.
Величина Фд для поточной линии рассчитывается по формуле
Фд = Фн [1 - (бр + бн)], (3)
где Фн- номинальный фонд времени работы поточной линии при двухсменной работе, ч;
Фн= 4018, ч;
бр- коэффициент, учитывающий потери времени, связанные с проведением плановых ремонтов и всех видов обслуживания;
бр= 0,05;
бн- коэффициент, учитывающий потери времени на настройку и наладку оборудования во время рабочих смен;
бн =0,03;
Фд = 4018 · [ 1 - (0,05 - 0,03)] = 3937,64 ч
R = 60 · 3937,64 / 33670 = 7,01 мин
3.2 Расчет потребного количества рабочих мест
При проектировании ОППЛ потребное количество оборудования определяется для каждой технологической операции по формуле
mpi = Тштi / r , (4)
где Тштi - штучное время выполнения i- ой операции, мин
r- такт потока, мин
m005 = 5,1 / 7,01= 0,72 Принимаем m005 = 1 шт.
m010 = 6,9 / 7,01= 0,98 Принимаем m010 = 1 шт.
m015 = 1,9 / 7,01= 0,27 Принимаем m015 = 1 шт.
m020 = 4,1 / 7,01= 0,58 Принимаем m020 = 1 шт.
m025 = 1 / 1 =1 Принимаем m025 = 1 шт.
m030 = 1 / 1 =1 Принимаем m030 = 1 шт.
Коэффициент загрузки рабочих мест определяется в процентах по каждой операции технологического процесса:
Кзi = mpi / mпрi , (5)
Кз005 = 0,72 /1 = 0,72
Кз010 = 0,98/ 1 = 0,98
Кз015 = 0,27 / 1 = 0,28
Кз020 = 0,58 / 1 = 0,58
Кз025 = 1
Кз030 = 1
И по линии в целом:
Кз = , (6)
где Ко- количество операций,
Кз= 4,55 / 6 = 0,75,
Таблица 1 - Расчет количества рабочих мест
Номер операции
Наименование операции
Наименование оборудования, модель
Норма штучного времени, мин
Количество единиц оборудования, рабочих мест
Коэффициент загрузки рабочих мест k.З
тр
тпр
005
Токарная
16ВТ20П-21
5,1
0,72
1
0,72
010
Сверлильная
2С132
6,9
0,98
1
0,98
015
Фрезерная
6К82Г
1,9
0,27
1
0,27
020
Круглошлифовальная
2Т140
4,1
0,58
1
0,58
025
Моечная
ОМ-5343
--------
1
1
1
030
Контрольная
Стол ОТК
--------
1
1
1
Итого
4,55
6
4,55
3.3 Разработка стандарт-плана работы линии
Стандарт-план работы прерывно-поточной линии составляется на такой отрезок времени, который достаточен для выявления повторяемости процесса производства на данной линии.
На основании стандарт-плана ОППЛ уточняется количество необходимых для обслуживания линии рабочих, устанавливается способ и периоды передачи деталей с операции на операцию, количественный размер технологического и транспортного заделов между операциями и всего на линии.
Таблица 2 - Стандарт-план работы линии
Номер операции
Наименование операции
Норма времени (tin), мин
Такт(rпр), мин/шт
Количество рабочих мест
Номера рабочих мест
Загрузка рабочих мест
Количество рабочих на операции
Обозначение рабочих
Порядок обслуживания рабочих мест
График работы оборудования и перехода рабочих за период оборота линии (0,5 смены или 240 мин)
Выпуск изделия за период Т0=240 мин
Расчетное (Ср)
Принятое (Спр)
В %
В мин
30
60
90
120
150
180
210
240
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
15
16
17
18
19
20
21
22
1
Токарная
5,1
7,0
0,73
1
1
73
172,
1
А
1,3
34
2
Сверлильная
6,9
7,0
0,98
1
2
98
235,
1
Б
2
34
3
Фрезерная
1,9
7,0
0,27
1
3
27
64,8
1
В
3,1
34
4
Кругло- шлифовальная
4,1
7,0
0,58
1
4
58
139,
1
Г
4
34
5
Моечная
?
?
1
1
5
100
240
1
Д
5
34
6
Контрольная
?
?
1
1
6
100
240
1
Е
6
34
ИТОГО
20
7,0
4,56
6
-
-
-
6
6
-
4. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ РАБОЧИХ МЕСТ
4.1 Планировка участка поточной линии
Планировка - это план расположения технологического оборудования, рабочих мест, проходов и проездов, привязанный к конструктивным элементам здания. Планировка оборудования является основным техническим документом, определяющим организацию производственного процесса в пространстве.
Таблица 3 - Расчет производственной площади
Наименование оборудования
Модель
Габаритные размеры (длина ширина), мм
Занимаемая площадь, м2
Количество единиц, шт.
Коэффициент дополнительной площади
Производственная площадь, м2
Токарно-винторезный станок
16ВТ20П-21
2800Ч1190
3,3
1
3,5
11,55
Вертикально-сверлильный станок
2С132
1100Ч870
0,9
1
4,0
3,6
Горизонтально-фрезерный
станок
2С135
2135Ч1865
3,9
1
3,5
13,65
Кругло-шлифовальный
станок
2Т140
2950Ч2235
6,7
1
2,5
16,75
Моечная машина
ОМ-5343
5300Ч2850
15,1
1
2,0
30,2
Стол ОТК
Стол ОТК
2000Ч1500
3,0
1
3,5
10,5
Итого
86,25
Полученная величина производственной площади является расчетной, ориентировочной. Она позволяет в первом приближении представить потребность в площадях для размещения оборудования участка или поточной линии на общем плане цеха или иного структурного подразделения предприятия. Проектируемый участок является одним из элементов подразделения более высокого порядка и должен вписаться в общий строй других производственных подразделений.
4.2 Обоснование и выбор транспортных средств
В поточном производстве большое значение приобретает выбор средств межоперационного транспорта. Эти средства должны обеспечить бесперебойный поток деталей, ритмичность выполнения операций, временное хранение межоперационных заделов, а также быть надёжным в работе, дешёвыми в изготовлении и эксплуатации. Для перемещения обрабатываемых деталей на поточных линиях используются различные транспортные средства: периодического действия и конвейеры.
К транспортным средствам периодического действия относятся: напольные тележки, поворотные краны на колоннах, кран-балки с электрическими тельферами, мостовые электрические краны.
Наиболее широкое распространение получили конвейеры различных типов: приводные и неприводные роликовые (рольганги), ленточные, цепные подвесные.
Роликовые конвейеры (рольганги) могут быть приводными и неприводными. На приводных рольгангах ролики приводятся во вращение при помощи электрических двигателей, помещаемые на ролики, детали перемещаются под действием силы трения между роликами и поверхностью перемещаемого предмета. На неприводных рольгангах предметы перемещаются вручную (при горизонтальном расположении роликов) либо под действием силы гравитации. С этой целью конвейеры выполняют с уклоном 1-4° в сторону перемещения предмета. Нормальная высота рольганга 700-850 мм. Рольганги могут быть выполнены в виде сплошных роликовых столов либо в виде отдельных секций. При необходимости рольганги устраиваются с закруглениями, средний радиус закругления 1100-1800 мм. Для снятия с рольганга тяжелых деталей используются электрические тельферы или пневматические подъемники, которые размещаются на монорельсах таким образом, чтобы обеспечить подачу предметов труда в рабочую зону станка.
Ленточные конвейеры применяют при необходимости перемещения мелких и легких предметов. Несущим элементом конвейера является прорезиненная лента, приводимая в движение мотор-барабаном. Диаметры барабанов 200-800 мм. Скорость движения конвейера обычно составляет 1,2-30 м/мин. Рабочие операции выполняются на оборудовании, расположенном вдоль конвейера. Предметы труда с конвейера на рабочее оборудование и обратно передаются вручную рабочими-операторами.
Цепные подвесные конвейеры представляют собой устройство, включающее замкнутый рельсовый путь, по которому перемещаются каретки, соединенные тяговой цепью. Для уменьшения сопротивления перемещению каретки снабжены парами роликов, которые катятся по направляющей. К кареткам прикреплены несущие подвески для грузов. В качестве направляющей для рельсовых путей используются двутавровые балки №12-16. Рельсовый путь может иметь пространственную трассу с подъёмами, спусками и поворотами, проходить над станками и проходами. Благодаря этому цепные подвесные конвейеры обеспечивают передачу обрабатываемых предметов от одного рабочего места к другому, а также могут перемещать предметы для дальнейшей обработки в другие цехи. Уклон при подъёмах и спусках конвейера допускаться до 45°; радиус закругления 1,0-1,5м.
В отдельную группу транспортных средств следует выделить склизы, скаты и желоба, на которых перемещение груза происходит под действием собственного веса. Склизы служат для перемещения деталей, имеющих плоские поверхности; скаты и желоба - для перемещения цилиндрических и шарообразных деталей. Склизы и скаты собираются из стандартных секций длиной 1,5-2м с уклоном от 1:10 до 1:15.
Шаг L ленточного конвейера находится в определенной взаимосвязи по формуле
L = V · r, (7)
где V- скорость конвейера, м/мин;
V = 3 м/мин;
r - такт поточной линии, мин;
r = 7,01;
L = 3 · 7,01 = 21,03 м
Длина непосредственно рабочей части конвейера lр зависит от расположения рабочих мест на линии, при двухрядном расположении оборудования определяется по формуле
(8)
Lр005 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр010 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр015 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр020 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр025 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр030 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр035 = 21,03/ 2 · 1 = 10,51 м
Lр общ = 63,06 м
Общая длина конвейера определяется по формуле
Lo = 2 · Lp + 2 · П · R, (9)
где R - радиус кривизны устройства;
R= 1,
Lo = 2 · 63,06 + 2 · 3,14 · 1,5 = 135,54
Таблица 4 - Спецификация транспортных средств
Номер
по плану
Наименование
транспортного
средства
Краткая
характеристика
Количество
Мощность, кВт
1
Приводной толкательный
конвейер
Поштучная передача деталей массой 123-750кг, могут быть приемники накопители
1
3
4.3 Планирование и организация обеспечения инструментом
Расчет потребного количества режущего инструмента производится по формуле
Кр = N · tm · nH / 60 ·Tизн · (1 - R), (10)
где Кр- количество режущего инструмента определенного типоразмера, шт
N- число деталей, обрабатываемых данным инструментом по годовой программе, шт
tm- машинное время на одну деталеоперацию, мин
nH- число инструментов одновременно работающих на станке, шт
Tизн- машинное время работы инструмента до полного износа, ч
5. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТА
5.1 Определение потребности в основных материалах
Потребность в основных материалах на годовую программу рассчитывается на основе норм расхода материалов и производственной программы выпуска изделий.
Норма расхода материала - это обоснованная плановая величина расхода соответствующего материала для производства единицы продукции. Эта норма складывается из следующих элементов: чистая масса детали после окончания всех операций производственного процесс а; возвратные отходы - остатки сырья и материалов, которые могут быть в дальнейшем каким-то образом использованы; потери - та часть материала, которая не может быть использована (например, потери металла на угар, на окалину, на травление и др.).
Таблица 8 - Расчет затрат на материалы с учетом возвратных отходов
Таблица 10 - Фонд заработной платы персонала участка поточной линии
Категория
работающих
Количество человек
Планируемая заработная плата одного
работающего, руб. ед.
Годовой
фонд,
руб.
за месяц
за год
Производственные рабочие
11
852500
9377500
112530000
Вспомогательные рабочие
6
682000
8184000
49104000
Служащие
2
682000
818400
16368000
Итого
19
2216500
25745500
178002000
6. РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
6.1 Общее положение
Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе её производства природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, трудовых ресурсов, основных средств, нематериальных активов, а также других затрат на её производство и реализацию.
Промышленные предприятия, наряду с основной деятельностью по выпуску продукции, осуществляют инвестиционную деятельность, связанную с вложением денежных средств, направленным на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ и внедрение их результатов в производство. Каждая такая самостоятельная работа носит название «инвестиционный проект». Разрабатываемый курсовой проект является типичным представителем инвестиционного проекта.
Расчет отпускной цены выполняется по формуле
Ц = Сп + Сп • R / 100 + Нк, (13)
где Сп - полная себестоимость единицы продукции, руб.;
R - планируемая величина рентабельности единицы продукции, % (50%),
Таблица - Технико-экономические показатели проекта
Показатель
Значение
показателя
Объем производства товарной продукции без налогов и выручки, руб.
618124512,4
Себестоимость годового объема производства продукции, руб.
404002949,8
Численность промышленно-производственного персонала, чел.
19
Выработка на одного работающего (строка 1 : строка 3), руб.
32532869,07
Среднемесячная заработная плата ((строка 2: строка 3):12), руб.
21263313,15
Прибыль от реализации продукции (строка 1 - строка 2), руб.
214121562,6
Прибыль после уплаты налогов, руб.
72720530,96
Рентабельность продукции (строка 6 : строка 2),%
2
Срок окупаемости, год
4
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабук И.М. Экономика предприятия : учеб. пособие для студентов технических специальностей / И.М. Бабук. Минск: ИВЦ Минфина, 2006.
2. Козловский В.А. Организация производства на предприятиях машиностроения: учеб. пособие / ВА. Козловский (и др.). СПб.: СПбГПУ, 2002.
3. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция). М.: Экономика, 2000.
4. Новицкий Н.И. Организация, планирование и управление производством : учеб.-Метод. пособие / Н.И. Новицкий, В.П. Пашуто; под ред. Н.И. Новицкого. М.: Финансы и статистика, 2006.
5. Организация, нормирование и оплата труда: учеб. пособие / А.С. Головачев (и др.); под общ. ред. А.С. Головачева. Минск: Новое знание, 2007.
6. Организация производства и управление предприятием: учебник/под. ред. О.Г. Туровца. М.: Инфра-М, 2006.
7. Организация, планирование и управление машиностроительным предприятием : учеб. пособие для вузов / под ред. Н.С. Сачко, И.М. Бабука. Минск: Вышэйш. ШК., 1988.
8. Организация, планирование и управление производством: практикум (курсовое проектирование) / Н.И. Новицкий; под ред. Н.И. Новицкого. М.: КНОРУС, 2006.
9. Петров В.А. Групповое производство и автоматизированное оперативное управление / В.А. Петров. Л.: Машиностроение, 1975.
10. Проектирование технологических процессов в машиностроении : учеб. пособие для вузов / И.П. Филонов, ГЯ. Беляев, Л.М. Кожуро. Минск: УП «Технопринт», 2003.
11. Сачко Н.С. Организация и планирование машиностроительного производства: курсовое проектирование : учеб. пособие / Н.С. Сачко, И.М. Бабук. Минск: УП «Технопринт», 2001.
12. Сачко Н.С. Теоретические основы организации производства/ Н.С. Сачко. Минск: Дизайн ПРО, 1997.
13. Сачко Н.С. Организация и оперативное управление машиностроительным производством: учебник / Н.С. Сачко. Минск: Новое знание, 2008.
14. Соколицын С.А. Организация и оперативное управление машиностроительным производством/ С.А. Соколицын, Б.И. Кузин. Л.: Машиностроение, 1988.
15. Стивенсон В.Д. Управление производством / ВД. Стивенсон. М.: БИНОМ, 1999.
16. Теория расписаний / Р.В. Конвей, В.Л. Максвелл, Л.В. Миллер. М.: Наука, 1975.