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1、 物流工程课程设计报告书变速箱厂总平面布置设计General Layout design of Transmission Plant学 号200811413107学生姓名何桂浩所在专业工业工程所在班级1081指导教师侯东亮职称讲师成 绩2011年 12 月 29 日目 录目 录摘 要IABSTRACTII1设计题目12原始给定条件12.1变速箱的结构及有关参数12.2作业单位划分32.3生产工艺过程43产品产量分析64产品工艺过程分析64.1计算物流量64.2绘制各零件的工艺过程图74.3绘制产品总工艺过程图84.4绘制产品初始工艺过程表105物流分析115.1绘制从至表115.2绘制物流强度
2、汇总表115.3划分物流强度等级125.4绘制作业单位物流相关图126作业单位非物流相互分析137作业单位综合相互关系分析158工厂总平面布置198.1综合接近程度198.2作业单位位置相关图198.3作业单位面积相关图208.4作业单位面积相关图的调整219方案的评价与选择25鸣 谢26参考文献27摘 要摘 要设施规划与物流分析是工业工程专业一门重要的主干专业课，其主要内容是研究工厂总平面布置、车间布置以及物料手动等内容；其目标是通过对工厂各组成部分相互关系的研究分析，进行合理的工厂布置，得到高效运行的生产系统，获得最佳的经济效益和社会效益。 工厂布置设计是一项多因素、多目标的系统优化问题。
3、系统布置设计方法提供了一种以作业单位物流与非物流的相互关系分析为主的规划设计方法，采用一套表达极强的图例符号和简明表格，通过一系列条理清晰的设计程序进行工厂布置设计。本课程设计综合运用所学知识，采用了系统布置设计等方法，综合考虑各方面因素，分析物流强度等，对变速箱厂进行总体平面布局，设计出多套相应的方案，通过评价得到最佳的平面布局。关键词：设施规划；平面布局；变速箱厂IIABSTRACTABSTRACTFacilities Planning and Logistics analysis is an important industrial engineering backbone of cou
4、rses, the main content of the total plant layout, plant layout and material manually, etc.; Its objectives is through the relationship between the various components of plant research and analysis conducted Rational plant layout, production systems are highly efficient operation to obtain the best e
5、conomic and social benefits.Plant layout design is a many factors and many of the target system optimization problems. System layout design method provides a to work unit with the logistics logistics the relationship of the analysis of the planning and design method mainly, using a set of express st
6、rong illustrations symbols and concise form, through a series of structured design procedures of plant layout design. This course design comprehensive knowledge, the system arrangement design method, taking account of various factors, such as logistics strength analysis of the gearbox factory in ove
7、rall layout, design a set of corresponding solutions, through the evaluation get the best layout.KEYWORDS: Facilities planning; Layout; Gearbox factory广东海洋大学2008级本科生课程设计变速箱厂总平面布置设计工业工程，200811413107，何桂浩指导教师：侯东亮1 设计题目变速箱厂总平面布置设计2 原始给定条件公司有地16000，厂区南北为200m。东西宽80m，该厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套变速箱的生产厂。2.1 变
8、速箱的结构及有关参数变速箱由39个零件构成，装配图见图2-1速箱装配图所示；每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量如表2-1零件明细表所示：图2-1变速箱装配图表2 -1 零件明细表工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱产品代号110计划年产量100000序号零件名称零件代号自制外购材料总计划需求量零件图号形状单件重量/kg说明39垫圈65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000000.03236销352000000.02235防松垫片Q2151000000.01034轴端盖圆Q2351000000.05033螺栓Q2352000000.020
9、32通气器Q2351000000.03031视孔盖Q2151000000.05030垫片橡胶纸1000000.00429机盖HT2001000002.50028垫圈65Mn6000000.00627螺母Q2356000000.01626螺栓Q2356000000.10325机座HT2001000003.00024轴承2000000.45023挡油圈Q2152000000.00422毡封油圈羊毛毡1000000.00421键Q2751000000.08020定距环Q2351000000.09019密封盖Q2351000000.05018可穿透端盖HT1501000000.04017调整垫片08F
10、2000000.00416螺塞Q2351000000.03215垫片橡胶纸1000000.00414游标尺1000000.05013大齿轮401000001.00012键Q2751000000.08011轴Q2751000000.80010轴承2000000.4509螺栓Q23524000000.0258端盖HT2001000000.0507毡封油圈羊毛毡1000000.0046齿轮轴Q2751000001.4005键Q2751000000.0404螺栓Q23512000000.0143密封盖Q2351000000.0202可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F200000
11、0.0102.2 作业单位划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表2-2所示11各单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项生产任务。表2-2 作业单位建筑汇总表序号作业单位名称用途建筑面积/（m x m）备注1原材料库储存钢材、铸锭20 x 30露天2铸造车间铸造12 x 243热处理车间热处理12 x 124机加工车间车、铣、钻12 x 365精密车间精镗、磨销12 x 366标准件、半成品库储存外购件、半成品12 x 247组装车间组装变速器12 x 368锻造车间锻造12 x 249成品库成品储存12 x 1210办公、服务楼办公楼、食堂等80 x
12、 6011设备维修车间机床维修12 x 242.3 生产工艺过程变速箱的零件比较多，但是大多数零件为标准件。假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品存储等阶段。1、 零件的制作与外购制作的零件如表2-3表2-8，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表2-3变速箱零件-机盖加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机盖29HT2002.500100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造803机加工车间粗铣，镗，钻804精密车间精铣，镗985半成品库暂存表2-4变速箱零件-机座加工工艺
13、过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量机座25HT2003.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造803机加工车间粗铣、镗、钻804精密车间精铣、镗985半成品库暂存表2-5变速箱零件-大齿轮加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量大齿轮13401.000100000序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2锻造车间锻造803机加工车间粗铣，插齿，钻804热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-6变速箱零件-轴加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产
14、总质量轴11Q2750.800100000 序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间粗车，磨，铣803精密车间精车954热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-7变速箱零件-齿轮轴加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量年产总质量齿轮轴6Q2751.400100000 序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2机加工车间粗车，磨，铣803精密车间精车954热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表2-8变速箱零件-端盖加工工艺过程表产品名称件号材料单件质量/kg计划年产量/kg年产总质量端盖8HT2000.
15、050100000 序号作业单位名称工序内容工序材料利用率（%）1原材料库备料2铸造车间铸造603机加工车间精车802、 标准件、外购件与半成品暂存生产出的零件加工完经过各车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在半成品库。3、 组装所有零件在组装车间集中组装成变速箱成品。4、 性能测试所有成品都在组装车间进行性能测试，不合格的就在组装车间进行修复，合格后送入成品库，即不考虑成品组装不了的情况。5、 成品存储 所有合格变速箱均存放在成品库等待出厂。3 产品产量分析生产的产品品种的多少及每种产品产量的高低，决定了工厂的生产类型，进而影响着工厂设备的布置形式。根据以上已知条件可知，待布
16、置设计的变速箱厂的产品品种单一，产量较大，其年产量为100000，属于大批量生产，适合按产品的原则布置，宜采用流水线的组织形式。4 产品工艺过程分析4.1 计算物流量通过对产品加工、组装、检验等各种加工阶段以及各工艺过程路线的分析，计算每个工艺过程各工序加工前工件单位质量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体计算过程如表4-1所示。表4-1 各零件物流量计算产品名称毛重/kg废料/kg铸造废料锻造废料机加工废料精加工废料全年总质量机盖2.500/(0.80*0.80*0.98)=3.98603.9860*0.20=0.79723.9860*0.80*0.20=0.63783.9
17、860*0.80*0.80*0.02=0.0510（0.7972+0.6378+0.0510)*100000=148600机座3.000/(0.80*0.80*0.98)=4.78324.7832*0.20=0.95664.7832*0.80*0.20=0.76534.7832*0.80*0.80*0.02=0.0612(0.9566+0.7653+0.0612)*100000=178310大齿轮1.000/(0.80*0.80*0.98)=1.59441.5944*0.20=0.31891.5944*0.80*0.20+1.5944*0.80*0.80*0.02=0.2755(0.3189+
18、0.2755)*100000=59440轴0.800/(0.80*0.95*0.98)=1.07411.0741*0.20+1.0741*0.80*0.95*0.02=0.23111.0741*0.80*0.05=0.0430(0.2311+0.0430)*100000=27410齿轮轴1.400/(0.80*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.20+1.8797*0.80*0.95*0.02=0.40451.8797*0.80*0.05=0.0752(0.4045+0.0752)*100000=47970端盖0.050/(0.60*0.82)=0.10420.1042*0.4
19、0=0.04170.1042*0.60*0.20=0.0125(0.0417+0.0125)*100000=54204.2 绘制各零件的工艺过程图根据各零件的加工工艺过程与物流量，绘制各零件的工艺过程如图4-1图4-6所示。图中序号分别为： 1原材料库，2铸造车间，3热处理车间,4机加工车间，5精密车间，8锻造车间,6半成品库2废料16图4-1 机盖物流量45废料废料3.98600.79720.63780.05103.18882.55102.500原材料 0.95660.76530.06122废料16图4-2 机座物流量45废料废料4.78323.82663.06133.0001原材料0.25
20、510.02048废料1图4-3 大齿轮物流量43废料1.59441.27551.02046废料1.00044原材料0.3189 0.21480.04300.016244废料1图4-4 轴物流量53废料1.07410.85930.81636废料0.8004原材料0.04170.37590.07520.02864废料1图4-5 齿轮轴物流量53废料1.87971.50381.42866废料1.4004原材料 0.01252废料14废料0.10420.06250.050图4-6 端盖物流量 4.3 绘制产品总工艺过程图变速箱总的生产过程可分为零件的加工阶段总装阶段性能实验阶段，所有零件，组件在组装
21、车间集中组装。将变速箱所有工艺过程汇总在一张图上，得到变速箱总工艺过程如图4-7所示。该图清楚的表示出变速器生产的全过程以及各工序单位之间的物流情况，为进一步进行深入的物流分析奠定了基础。装装配顺序：机座齿轮轴外购件（键、挡油圈、轴承）轴大齿轮外购件（轴承、键、定距环）端盖外购件（调整垫片、可穿透油盖、密封盖、毡封油圈）机盖外购件（螺栓、轴端盖圆、销）外购件（游标卡尺、垫片、螺塞）外购件（螺栓、螺母、垫圈、防松垫片）外购件（垫片、视孔盖、通气器）4.4 绘制产品初始工艺过程表为了研究各零件、组件生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品按照物流强度大小顺序，由左到右排列于产品工艺过程表中，
22、即最左边的产品物流强度最大，由左到右物流强度逐渐递减，这样得到变速箱初始工艺过程表如表4-2所示表4-2 变速箱初始工艺过程表作业单位机座机盖齿轮轴大齿轮轴端盖序号名称流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij流程Dij1原材料21212121 1212-1 121 1-112 12-12112铸造8锻造4机加工5精加工3热处理6半成品库2251560187628077159051454044090032090W58869605 物流分析5.1 绘制从至表根据变速箱初始产品工艺过程表4-2，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如表5-1所示。表5-1 变速箱加工工工艺从至表 （单位：t）
23、至 从123456789合计原材料库铸造车间热处理车间机加工车间精密车间半成品库组装车间锻造车间成品库1原材料库887.34295.38159.441342.162铸造车间707.79707.7903热处理车间326.53326.534机加工车间 797.543201117.545精密车间224.49550774.496半成品库1297.801297.807组装车间1297.801297.808锻造车间127.55127.559成品库0合计887.34224.491457.25797.54870.001297.80 159.441297.80 6991.66编制（日期）审核（日期）5.2 绘制
24、物流强度汇总表根据产品的工艺过程和物流从至表，统计各单位之间的物流强度，并将物流强度汇总到物流强度汇总表5-2之中。表5-2 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t序号作业单位对（路线）物流强度/t112887.34746320.00214295.38853224.49318159.44956550.00424707.7910671297.80534326.5311791297.8064-5797.54128-4127.555.3 划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度按大小排序，自从大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划分物流强度等级。作业单位对或称为物流路线的物流强度等
25、级，应按物流路线比例或承担的物流量比例来去确定。针对变速箱的工艺过程图，利用表5-2中统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表5-3。表5-3中未出现的作业单位之间不存在固定的物流，因此，物流强度等级为U级。表5-3 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度（单位：t） 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 物流强度等级167 1297.80 A279 1297.80A312 887.34E445 797.54E524 707.79E656550.00I734326.53I846320I914295.38O1053224.49O1118 15
26、9.44O1284 127.55O5.4 绘制作业单位物流相关图根据以上分析，绘制作业单位物流相关图，如图5-1所示。图5-1 作业单位物流相关图6 作业单位非物流相互分析针对变速箱生产特点，制定各作业单位间相互关系密切程度理由如表6-1所示。根据表6-1制定变速箱“基准相互关系”（见表6-2），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图，如图6-1所示。表6-1变速箱各作业单位关系密切程度理由编号理由编号理由1工作流程的连续性5安全及污染2生产服务6振动，噪声，烟尘3物料搬运7人员联系4管理方便8信息传递表6-2 基准相互关系字母一对作业单位密切程度理由A半成品库与组装车间组装车间与成品库搬运物
27、料的数量、次数以及类似的搬运问题E原材料与铸造车间铸造车间与机加工车间机加工车间与精密车间维修和精密车间,组装搬运物料的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I热处理车间与机加工车间机加工车间与半成品库精密车间与半成品库设备维修与其他金属加工车间之间办公楼与成品库、半成品库、原材料搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度报表运送方便、管理方便O原材料库与机加工车间原材料库与锻造车间热处理车间与精密车间锻造车间与机加工车间办公楼与设备维修车间办公楼与其他加工车间联系频繁程度管理方便U设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品、成品库技术部门与成品库接触不多、不常
28、联系联系密切程度不大不常联系X办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘图6-1 作业单位非物流相关图7 作业单位综合相互关系分析从图5-1和图6-1可知，变速箱厂作业单位物流相互关系关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间综合相互关系密切程度，需要将两表合作后再进行分析判断。其合并过程如下：1. 选取加权值加权值的大小反映工厂布置时考虑因素的侧重点，对于变速箱来说，物流因素（m）影响并不明显大于其它非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n=1:12. 综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与非物流关系等级的高低进行量化，并加权求和，求出综合
29、相互关系如表7-1所示。当作业单位数目为11时，总作业单位对数为：P=11*（11-1）/2=55,式中，N为作业单位对数。因此，表7-1中将有55各作业单位对，即将有55个相互关系。表7-1 作业单位之间综合相互关系计算表作业单位对关系密级综合关系物流关系 加权值：1非物流关系 加权值：1分数等级分数等级分数等级1-23E3E6E1-30U1O1U1-41O1O2O1-50U0U0U1-60U0U0U1-70U0U0U1-81O1O2O1-90U0U0U1-100U2I2O1-110U0U0U2-30U0U0U2-43E3E6E2-50U-1X-1X2-60U0U0U2-70U0U0U2-8
30、0U0U0U2-90U0U0U2-100U-1X-1X2-110U2I2O3-42I2I4I3-51O-1X0U3-60U0U0U3-70U0U0U3-80U0U0U3-90U0U0U3-100U-1X-1X3-110U2I2O4-53E3E6E4-62I2I4I4-70U1O1U4-81O0U1U4-90U0U0U4-100U1O1U4-110U2I2O5-62I2I4I5-70U0U0U5-80U0U0U5-90U0U0U5-100U1O1U5-110U3E3I6-74A4A8A6-80U0U0U6-90U0U0U6-100U2I2O6-110U0U0U7-80U0U0U7-94A4A8A
31、7-100U1O1U7-110U3E3I8-90U0U0U8-100U1O1U8-110U0U0U9-100U1O1U9-110U0U0U10-110U1O1U 3. 划分关系密级在表7-1中，综合关系分数取值范围为 -18，按分数排列得出各分数段所占比例如表7-2所示，在此基础上与表7-3中推荐的综合相互关系密级程度划分比例进行对比，若各等级相差太大，则需要对表7-1中作业单位对之间的关系密切程度作适当的调整，使各等级比例与表7-3中推荐的比例尽量接近。表7-2综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数百分比（%）8A23.656E35.534I59.12O712.701U3563.6
32、-1X35.5表7-3综合相互关系密级与划分比例关系密级符号作业单位对数比例（%）绝对必要靠近A13特别重要靠近E25重要I38一般O515不重要U2085不希望靠近X0104. 建立作业单位综合相互关系表将表7-1中的综合相互关系总分转化为关系密级等级，绘制成作业单位综合相互关系图，如图7-1所示。 图7-1 作业单位综合相互关系图8 工厂总平面布置8.1 综合接近程度由于变速箱厂作业单位之间相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表8-1所示。综合接近程度分数越高，说明该作业单位越应该靠近布置图的中心;分数越低，说明该作业单位应该远离布置图的中心，最好处于布置图的边
33、缘。因此，布置设计应该按综合接近程度分数高低顺序进行，即按综合接近程度分数高低顺序来布置作业单位顺序。根据下表综合接近程度排序表使得各作业单位布置顺序依次为：机加工车间；组装车间；标准件、半成品库；精密车间；设备维修车间；原材料库；铸造车间；成品库；热处理车间；锻造车间；办公、服务楼。表8-1 综合接近程度排序图作业单位代号12345678910111E/3U/O/1U/U/U/O/1U/O/1U/2E/3U/E/3U/U/U/U/U/X/-1O/13U/U/I/2U/U/U/U/U/X/-1O/14O/1E/3I/2E/3I/2U/U/U/U/O/15U/U/U/E/3I/2U/U/U/U/I/26U/U/U/I/2I/2A/4U/U/O/1U/7U/U/U/U/U/A/4U/A/4U/I/28O/1U/U/U/U/U/U/U/U/