Bài tập lớn môn thiết kế xưởng

Bài tập hướng dẫn môn thiết kế xưởng là 1 môn học bắt buộc của nghành kỹ thuật giúp người kỹ thuật tính toán được diện tích nhà xưởng phù hợp với số lượng máy móc cần phải bố trí sao cho phù hợp và tiện ích nhất

Đề bài Tính toán, thiết kế và quy hoạch mặt bằng cho một dây chuyền gia công chi tiết : càng gạt với các số liệu sau đây

- Sản lượng theo yêu cầu hàng năm của chi tiết là : 50.000 chiếc/năm

- Thời gian định mức để gia công từng chi tiết ( phút/ chiếc)

nguyên

công

( phút /chiếc)

3 2A55 (khoan, khoét, doa 2 lỗ d =16) 15,50

4 3B722 (mài mặt đầu thân và nắp biên) 10,00

5 7A414 (Xọc rãnh then ở hai lỗ d = 16) 10,00

6 Bàn kiểm tra (kiểm tra trung gian) 5,00

7 6H82 (phay cắt rời thành 2 càng) 10,00

- Vốn thời gian làm việc theo quy định chung hàng năm:

Máy: 2200 giờ/năm ( chế độ 1 ca /ngày)

Thợ : 2000 giờ/năm ( chế độ 1 ca /ngày)

- Số ca sản xuất hàng ngày: 2 ca

Yêu cầu

1 Tính số máy cần thiết cho dây chuyền gia công ( Số lượng từng loại máy,

Tổng số)

2 Tính số thợ đứng máy cần thiết cho từng loại máy và cho cả dây chuyền

3 Tính nhu cầu về diện tích của dây chuyền

4 Xác định phương thức bố trí máy và xây dựng sơ đồ quy hoạch về mặt bằng

cho dây chuyền gia công đảm bảo những quy định về không gian, an toàn , vệ sinh công nghiệp vv

5 Xác định kết cấu nhà xưởng, khẩu độ, phương tiện nâng chuyển

6 Xây dựng bản vẽ quy hoạch mặt bằng cho dây chuyền gia công đã tính toán thiết kế

1: Sản lượng và dạng sản xuất

a Sản lượng

Là số lượng sản phẩm được chế tạo theo chương trình sản xuất hàng năm của nhà máy, còn gọi là sản lượng định hình

Số lượng cụ thể của các loại chi tiết trong sản phẩm cần chế tạo được xác định như sau:

) 100 1 )(

100 1 (

0









N m

N

N: Là số lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm (chiếc/năm)

N0: Là số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch(chiếc/năm),

N0 = 50.000

m: Là số lượng chi tiết trong một sản phẩm, m = 1

: Là tỷ lệ % số chi tiết dự trữ để phòng ngừa sự cố, chọn  = 6%

: Là tỷ lệ % số chi tiết phế phẩm không tránh khỏi, chọn  = 5%

) 100 1 )(

100 1 (

0









N m

100

5 1 )(

100

6 1 (

1

b Dạng sản xuất

Theo bảng: Phân loại phân xưởng cơ khí theo dạng sản xuất

Dạng sản xuất

Sản lượng hàng năm N của từng loại chi tiết

tuỳ theo trọng lượng Q Q<4 kg Q=4200 kg Q>200 kg

Ta thấy với N= 55650 > 50000 chiếc/năm thì dạng sản xuất luôn là dạng sản xuất hàng khối với mọi trọng lượng của chi tiết

2 Xác định số máy cần thiết cho dây chuyền gia công

Số lượng thiết bị công nghệ cần thiết chế tạo chương trình sản xuất của phân xưởng cơ khí có thể được xác định chính xác hoặc gần đúng

Chính xác: xác định số lượng máy cần thiết cho từng nguyên công rồi tính tổng số máy các loại cho tất cả các nguyên công

Số lượng máy cho từng nguyên công: Ci=Ti /FMi.mi

Trong đó:

Ti là tổng thời gian nguyên công được thực hiện trên máy loại i được tính

như sau: Ti = 



m

j

j tcj N t

. (giờ/năm)

Nj : Là sản lượng cần chế tạo của chi tiết loại j (chiếc/năm)

ttcj : Là thời gian định mức để gia công một chi tiết loại j (phút/chi tiết)

m : số loại chi tiết gia công m =1

mi : Là số ca sản xuất trong một ngày đêm theo thiết kế mi= 2 ca

FMi : Là quỹ thời gian làm việc của một máy loại i theo chế độ làm việc 1 ca/ngày đêm, theo đề bài FMi = 2200 giờ/năm (chế độ 1 ca/ngày)

Từ thời gian định mức gia công các nguyên công (phút/chi tiết) đã cho ở đề bài ta tính được tổng thời gian máy cần thiết để gia công hết N = 55650 chi tiết trong 1 năm và số máy cần thiết đối với từng nguên công ở bảng sau:

nguyên

công Máy gia công

Thời gian gia công (phút/chi tiết)

Tổng thời gian cần thiết (giờ/năm)

Ti

Số máy cần thiết

Ci

Chọn hình thức gia công không theo nhịp thời gian nên Ci quy tròn để có giá trị nguyên: +khi số lẻ có giá trị < 0,5 thì bỏ đi kết hợp với làm thêm giờ để hoàn thành khối lượng yêu cầu + Khi số lẻ có giá trị > 0,5 thì lấy lên 1 cộng với nhận thêm việc

Nguyên công Máy gia công Số máy cần thiết sau khi đã

quy tròn Si

Tổng số máy cần thiết là

S = 



n

i

i S

1

= 2+2+3+2+2+1+2 = 14máy

3 Xác định số lượng lao động

Số lượng lao động cần thiết của phân xưởng cơ khí được xác định theo các thành phần sau:

- Công nhân sản xuất gồm có:

+ Công nhân sản xuất chính (thợ đứng máy, thợ nguội, thợ kiểm tra)

+ Công nhân phụ (mài dụng cụ, vận chuyển, sửa chữa, cấp phát vật liệu )

- Nhân viên phục vụ sản xuất (vệ sinh công nghiệp, trực )

- Lực lượng gián tiếp (kỹ thuật viên, quản lý điều hàn , văn thư )

a.Thợ đứng máy

Tính theo định mức gia công cho từng loại máy i

60

.

1

j m

j

tcj Mi

Ci Mi

Ci

i Mi

N t K

F K

F

T





Trong đó:

Ti : Là tổng giờ máy cần thiết

FCi : Là quỹ thời gian làm việc của một thợ đứng máy loại i, theo yêu cầu của

đầu bài ta có: FCi = 2000 giờ/năm (chế độ 1 ca/ngày)

KMi : Là hệ số xét đến khả năng một thợ có thể vận hành nhiều máy đồng thời, với sản xuất hàng khối KMi = 1,8 2,2 chọn KMi = 2

i : Là biến đếm về số kiểu loại máy dùng cho dây chuyền, phân xưởng

N : Là sản lượng chi tiết

ttc : Là định mức thời gian gia công cho một chi tiết (phút/chi tiết)

Thay các số liệu vào ta có bảng sau:

nguyên

công

Máy gia công

Tổng thời gian cần thiết (giờ/năm)

Ti

Số thợ đứng máy cần thiết

RMi

Số lượng thợ đứng máy RMi là số thập phân phải quy tròn để có số nguyên theo chỉ tiêu sau:

+ Khi số lẻ có giá trị < 0,5 thì bỏ đi và nâng bậc cho người thợ cuối

+ Khi số lẻ có giá trị > 0,5 thì lấy tăng lên 1 và hạ bậc cho người thợ cuối

Ta có bảng sau:

nguyên

công

Máy gia công

Số thợ đứng máy cần thiết sau khi đã quy tròn

RMi

Ghi chú

6 Bàn kiểm tra 1 Nâng bậc cho người thợ cuối

Tổng số thợ đứng máy:

RM = RMi = 2 + 2 + 4 + 2 + 2 + 1 + 2 = 15 (thợ)

b Thợ nguội

Số lượng thợ nguội tính theo tỷ lệ % so với tổng số thợ đứng máy tùy thuộc vào dạng sản xuất

Sản xuất hàng khối : 3 %

 Số lượng thợ nguội: RN = 0,03.RM = 0,03.47 = 1,41 (thợ)

Chọn RN = 1 và nâng bậc thợ nguội

c Thợ kiểm tra:

Số lượng thợ kiểm tra chất lượng gia công cần thiết xác định theo tỷ lệ % so với tổng cộng của thợ đứng máy và thợ nguội 5 – 15 % Chọn khoảng 6%

 Số lượng thợ kiểm tra: RKT = 0,1.(RM + RN) = 0,1.(47 + 1) = 4,8 (thợ) Chọn RKT = 5

d Bậc thợ bình quân của công nhân sản xuất chính Bbq

Bậc thợ bình quân của công nhân sản xuất chính đối với dây chuyền, phân xưởng gia công được xác định theo quy mô sản xuất Đối với sản xuất loạt lớn, hàng khối: Bbq = 3,25 – 3,5

Số lượng các thành phần lao động khác được tính theo tỷ lệ % so với tổng số công nhân sản xuất chính (thợ đứng máy + thợ nguội + thợ kiểm tra)

Công nhân phụ: Đối với sản xuất hàng khối 50 – 70 % Chọn 60% ta có:

RCNP = 0,6.( RKT + RM + RN) =0,6.(47 + 1 + 5) = 31,8 (công nhân) Chọn RCNP = 32

Nhân viên phục vụ: 2 –3 % Chọn 3% ta có:

RNVPV = 0,03.( RKT + RM + RN)

=0,03.( 47 + 1 + 5) = 1,59  2 (nhân viên)

Kỹ thuật viên: 10 –13 % Chọn 12% ta có:

= 0,12.( 47 + 1 + 5) = 6,36  6 (nhân viên)

Quản lý, điều hành, văn thư: 4 –5 % Chọn 4% ta có:

RQL = 0,04.( RKT + RM + RN) = 0,04.( 47 + 1 + 5) = 2,12  2 (nhân viên)

Tổng số lao động trong dây chuyền:

R = 47 + 1 + 5 + 32 + 6 + 2 = 93 (người)

4 Xác định nhu cầu về diện tích của dây chuyền

Tính theo phương pháp tính chính xác:

Theo cách này phải dựa vào sơ đồ quy hoạch mặt bằng phân xưởng để xác

định tổng diện tích phân xưởng (A ) gồm: Diện tích sản xuất (Asx), diện tích phụ (Ap)

Diện tích sản xuất được xác định: i

N

i i

1 0





Trong đó:

Si: Số máy chọn dùng

A0i : Là diện tích của một trạm công nghệ (máy, bàn nguội, bàn kiểm tra) loại i,

A0i = AMi.fi

AMi : Là diện tích hình chiếu bằng của một máy loại i

fi : Là hệ số về các loại diện tích phụ cần thiết (thao tác, đặt phôi, dụng cụ, gá lắp, vận chuyển, sửa chữa ) tùy theo cách bố trí mặt bằng sản xuất, Bố trí máy theo thứ tự công nghệ: fi = 2,4 – 3,8, chọn fi = 3

Với nhóm máy phay P82 ta có:

AM1 = 2100x1140 = 2394000 mm2  2,394 m2  A01  7,18 m2

Với nhóm máy tiện 1K62 ta có:

AM2 = 3812x1216 =4635392 mm2  4,635 m2  A02  13,9 m2

Với nhóm máy phay 6M12 ta có:

AM3 = 2260x1745 = 3943700 mm2  3,944 m2  A03  11,82 m2

Với nhóm bàn máp ta có:

AM4  1 m2  A04  3 m2

Với nhóm máy phay 6M12 ta có:

AM5 = 2260x1745 = 3943700 mm2  3,944 m2  A05  11,82 m2

Với nhóm máy khoan 2A125 ta có:

AM6 = 980.825 =808500 mm2  0,8 m2  A06  2,4 m2

Ta có diện tích sản xuất:

. 7,18.6 13,9.8 11,82.5 5.3 11,82.3 2,4.6

1

0      





i N

i i

SX A S A

Diện tích phụ Ap được xác định theo tỷ lệ % so với diện tích sản xuất

+ Kho trung gian (Ap1 ) khoảng 10 – 15 %, chọn 12% ta có:

+ Chuẩn bị phôi (Ap2) khoảng 15 – 20 %, chọn 18% ta có:

+ Tông kiểm tra chất lượng (Ap3) khoảng 3 – 5 %, chọn 4% ta có:

+ Sinh hoạt (Ap4) khoảng 10 % ta có:

Tổng diện tích cần thiết của phân xưởng:

A = ASX + 



N

i pi A

1

= 1,44.ASX = 1,44.278,24 = 400,6 (m2)

5 Xác định phương thức bố trí máy và xây dựng sơ đồ quy hoạch về mặt bằng cho dây chuyền gia công (đảm bảo những quy định về không gian, an toàn, vệ sinh

công nghiệp v.v)

Với dạng sản xuất hàng khối ta chọn phương pháp bố trí máy theo thứ tự các nguyên công và các máy trong 1 nguyên công bố trí thành từng nhóm song song cùng thực hiện quá trình gia công từ nguyên công 1 đến nguyên công 7 để cho ra thành thành phẩm

Với phương pháp này thì số máy tiện 1K62 ở nguyên công 2 thiếu 1 máy và máy phay 6M12 ở nguyên công 3 thiếu 1 máy nếu ta chia thành 3 nhóm Vì vậy ta

sẽ bổ xung thêm 1 máy tiện 1K62 nữa và một máy phay 6M12 để bố trí dây chuyền gia công được dễ dàng

Ta tính lại tổng diện tích cần thiết của phân xưởng:

A = ASX + 



N

i pi A

1

= 1,44.(ASX + 15,759 + 11,82) = 1,44.333,441 = 349 (m2)

Chọn sơ bộ A =350(m2)

Cách bố trí máy được chọn sơ bộ như hình dưới đây:

Bố trí các máy đảm bảo những khoảng cách an toàn quy định

 Khoảng các giữa các máy với tường nhà:

Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết:

a = 0,5 (m) b = 0,5 (m) c = 1,2 (m)

 Khoảng cách giữa các máy so với cột nhà

Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết:

d = 0,5 (m) e = 0,5 (m) f = 1,9 (m)

 Khoảng cách giữa các máy so với đường vận chuyển, đường đi:

Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết: h = 0,6 (m)

 Khoảng cách giữa các máy đặt liên tiếp cạnh nhau theo chiều dài máy:

Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết: k = 0,5 (m)

 Chiều rộng của đường vận chuyển giữa hai hàng máy:

Chọn phương tiện vận chuyển là xe đẩy tay với chiều vận chuyển theo hai chiều để cung ứng phôi cho từng máy đảm bảo thuận tiện

II Giữa 2 hàng máy đặt cùng chiều thao tác 2,6

IV Giữa hai hàng máy đặt cạnh bên sát mép đường 2,0

6.Xác định kết cấu nhà xưởng, khẩu độ, phương tiện nâng chuyển

a Kết cấu nhà xưởng

Kết cấu nhà xưởng dùng cho các phân xưởng sản xuất thường có hai dạng là nhà một tầng và nhà nhiều tầng, tuỳ theo tải trọng của phân xưởng là nhẹ, trung bình, nặng

Với tải trọng của phân xưởng là dạng trung bình nên ta chọn kết cấu là nhà một tầng kề sát nhau ở đây phân xưởng gia công cơ được bố trí độc lập so với các phân xưởng khác

Với sơ đồ bố trí sơ bộ như ở trên ta có: chiều rộng B = 18 m, chiều dài L của nhà xưởng chưa xác định được vì còn phụ thuộc vào số lưọng chi tiết, nhưng chiều dài cho dây chuyền này l = 36 m, chiều cao từ nền tới trần H = 8m Thiết bị nâng chuyển trong nhà xưởng một tầng bố trí kề sát nhau là cầu trục có tải trọng tối đa

là 5 tấn (8 tấn) Kết cấu chịu lực của loại nhà xưởng này là bê tông thép Khung lắp ghép tiêu chuẩn từ vật liệu kết cấu thường

b Kích thước chủ yếu của phân xưởng

Kích thước chủ yếu của phân xưởng là :

- Bề rộng gian B0 còn gọi là nhịp hay bước cột ngang và thường có giá trị là bội số của 3m, phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và kích thước thiết bị công nghệ Với sản phẩm vừa : B0= 18 m Do đó ta có số gian của phân xưởng là 1 gian

- Bước cột t còn gọi là bước cột dọc Tùy theo loại vật liệu xây dựng, kết cấu kiến trúc, tải trọng phân xưởng và tải trọng của thiết bị nâng chuyển: Chọn kiểu bình thường: t = 6 m

Ta có số hàng cột theo chiều dài của dây chuyền trong phân xưởng là:

Shc = l/t = 30/6 = 5 (hàng cột)

7 Xây dựng bản vẽ quy hoạch mặt bằng cho dây chuyền gia công đã tính toán, thiết kế (bản vẽ)