Báo cáo bài tập lớn thiết kế và bố trí mặt bằng hệ thống sản xuất chi tiết trục trong nhà máy cơ khí

Trang 1 0BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA: CƠ KHÍBÁO CÁO BÀI TẬP LỚNHỌC PHẦN: THIẾT KẾ MẶT BẰNG HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆPThiết kế và bố trí mặt bằng hệ thống sản xuất chi t

lOMoARcPSD|39514913 0 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: THIẾT KẾ MẶT BẰNG HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP Thiết kế và bố trí mặt bằng hệ thống sản xuất chi tiết trục trong nhà máy cơ khí Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Hữu Phấn Khóa : 15 Nhóm : 08 Nguyễn Thanh Tuấn : 2020605079 Nguyễn Hữu Tuấn Anh : 2020601440 Trần Đức Huy : 2020607012 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 Hà Nội Năm 2022 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 LỜI NÓI ĐẦU Hoạt động về sản xuất chưa bao giờ phát triển nhanh và mạnh như hiện nay Kéo theo đó là sự phát triển của các nhà máy xí nghiệp sản xuất mọc lên để đáp ứng được yêu cầu về lực lượng và lượng hàng hóa sản xuất nhiều như vậy Nhà máy và xí nghiệp luôn tìm cách để hiện đại hóa và tạo ra các hệ thống sản xuất mới nhằm mục đích cạnh tranh và tối ưu hóa Và để cải tiến một dây chuyền sản xuất hay tạo mới đó là chuyện không phải đơn giản đối với các doanh nghiệp Mục đích của những công việc này nhằm phá bỏ được những nút thắt trong sản xuất của doanh nghiệp tối ưu hóa thời gian làm việc của máy sao cho thời gian sản xuất là ngắn nhất, cải thiện môi trường làm việc, tăng năng suất lao động Tưởng trừng như nó chỉ là một hoạt động nhỏ nhưng thực tế để làm được thì phải mất rất nhiều thời gian và nghiên cứu mới cởi bỏ được nút thắt đó Thiết kế hệ thống không chỉ tối ưu hóa công việc mà bên cạnh đó nó còn giúp sản phẩm của doanh nghiệp sau khi thiết kế xong có giá thành rẻ nhất và cạnh tranh với thị trường nhất Nhưng thực trạng hiện nay các doanh nghiệp của chúng ta đang không chú tâm đến vấn đề này cho lắm Có những dây chuyền đã hoạt động từ 5-10 năm nhưng chưa 1 lần được đổi mới và đánh giá lại Đó chính là sai sót trongviệc thiết kế hệ thống mà cần phải khắc phục Chính vì vậy đồ án lần này sẽ là một bài học cho sinh viên chúng em để tích lũy những kinh nghiệm về thiết kế hệ thống và lắm bắt được thực tế sản xuất của các doanh nghiệp Từ đó sẽ làm nền tảng cho chúng em nghiên cứu và vận dụng những kiến thức chuyên nghành đã được học vào trong công việc sau này Do vẫn còn hạn chế và lượng kiến thức và kinh nghiệm về nhiều mặt, nên việc thực hiện đồ án lần này rất mong được sự chỉ dẫn và góp ý của hội đồng Những đóng góp này sẽ giúp chúng em hoàn thiện đồ án và có kinh nghiệm khắc phục cho đồ án tốt nghiệp sắp tới Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT CHI TIẾT TRỤC TRONG NHÀ MÁY 1 1.1 Khái quát về thiết kế mặt bằng 1 1.1.1 Tổng quan 1 1.1.2 Mục tiêu của việc thiết kế mặt bằng 1 1.1.3 Ý nghĩa của việc thiết kế mặt bằng 1 1.1.4 Phân cấp cho một bài toán mặt bằng 1 1.2 Loại sản phẩm chính 1 1.3 Các loại thiết bị cần thiết cho việc sản xuất chi tiết trục 2 1.4 Qui trình thiết kế mặt bằng và các cách thức thiết kế mặt bằng 6 1.4.1 Ứng dụng và phân loại 6 1.5 Các loại mặt bằng thiết kế trong các xưởng cơ khí 7 1.5.1 Các loại mặt bằng 7 1.5.2 Một số lưu ý khi thiết kế mặt bằng 7 1.6 Tổng quan các dạng sản xuất trong cơ khí 8 1.6.1 Tổng quan về sản xuất trong cơ khí 8 1.6.2 Tổng quan các dạng sản xuất trong cơ khí 9 1.7 Các nguyên công, gia công cho các dạng chi tiết dạng trục 11 1.7.1 Tổng quan về sản xuất chi tiết trục 11 1.7.2 Tổng quan về nguyên công gia công trong cơ khí 11 1.7.3 Nguyên công gia công bề mặt chuẩn của chi tiết trục 13 1.8 Mô hình thiết kế hệ thống sản phẩm 13 1.8.1 Khái quát 13 1.8.2 Tổng quan về mô hình thiết kế hệ thống sản phẩm 14 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỐ TRÍ MẶT BẰNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT CHI TIẾT TRỤC 16 2.1 Tính toán các thiết bị phục vụ cho hệ thóng sản xuất chi tiết trục 16 2.1.1 Xác định và phân tích các nguyên công gia công chi tết trục 16 2.1.2 Dòng di chuyển của sản phẩm qua các nguyên công 18 2.1.3 Phân tích thời gian 18 2.1.4 Tính số sản phẩm yêu cầu sản xuất tại mỗi trạm làm việc 18 2.1.5 Tính toán số lượng thiết bị cần thiết 20 2.2 Mặt bằng hiện tại của nhà máy sản xuất chi tiết trục 21 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 2.2.1 Mặt bằng hiện tại và dòng dịch chuyển của các ca làm việc 21 2.3 Thiết lập ma trận tần suất di chuyển và bố trí mặt bằng qua phương pháp giải thuật 23 2.3.1 Sơ đồ di chuyển 23 2.3.2 Áp dụng giải thuật sắp xếp theo trọng số nhị phân để bố trí mặt bằng mới cho xưởng 26 2.3.3 Tái bố trí mặt bằng xưởng 33 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ QUI TRÌNH NHẬP VÀ XUẤT HÀNG CỦA KHO 35 3.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật mô phỏng 35 3.1.1 Định nghĩa 35 3.1.2 Mục đích của mô phỏng 35 3.1.3 Ưu và nhược điểm của mô phỏng 35 3.1.4 Các thành phần chính trong một mô hình mô phỏng 35 3.2 Thiết lập mô phỏng 36 3.2.1 Tổng quan về phần mềm Plant Simulation 36 3.2.2 Tiến hành mô phỏng 37 3.2.3 So sánh mặt bằng ban đầu và sau cải tiến 39 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ MẶT BẰNG CẢI TIẾN XƯỞNG GIA CÔNG 43 4.1 Xây dựng quy trình sản xuất 43 4.1.1 Cách để xây dựng quy trình sản xuất trong doanh nghiệp 43 4.1.2 Mục đích của việc xây dựng quy trình sản xuất 44 4.1.3 Quy trình sản xuất xưởng gia công chi tiết trục 45 4.2 Mặt bằng cải tiến xưởng gia công 45 KẾT LUẬN 46 HƯỚNG KIẾN NGHỊ CẢI TIẾN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Bảng thể hiện số sản phẩm yêu cầu tại mỗi công đoạn 19 Bảng 2.2 Số máy cần thiết cho mỗi nguyên công 20 Bảng 2.3 kích thước và diện tích các cụm máy 22 Bảng 2.4 Giản đồ FROM – TO 24 Bảng 2.5 Khoảng cách di chuyển vùng vuông góc 26 Bảng 2.6 Chi phí vận chuyển 26 Bảng 2.7 Ký hiệu các cụm máy 27 Bảng 2.8 Thông tin về các chi tiết gia công, và quy trình gia công 28 Bảng 2.9 Gán số nhị phân, và tính toán số thập phân cho mỗi hàng 29 Bảng 2.10 Giá trị số thập phân của hàng theo thứ tự giảm dần 30 Bảng 2.11 Gán số nhị phân và tính giá trị số thập phân mỗi cột .31 Bảng 2.12 Giá trị số thập phân của cột theo giá trị giảm dần 32 Bảng 2.13 Các loại máy trong mỗi ô nhóm (ô ngăn) 33 Bảng 2.14 Thành lập các ô ngăn .34 Bảng 3.1 So sánh giữa mặt bằng trước và sau khi tái thiết kế 42 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 DANH SÁCH Ả Hình 1.1 Trục răng 2 Hình 1.2 Hình ảnh máy tiện CNC Hision 2 Hình 1.3 Máy khoan phay và taro CNC FANUC D21MiB 3 Hình 1.4 Lò muối nhiệt luyện điện NE140 4 Hình 1.5 Máy đột dập cơ khí J23-40T 5 Hình 1.6 Hệ thống X-Ray kiểm tra cắt lớp (CT) chi tiết cơ khí vừa & lớnModel NDT | analyzer 5 Hình 1.7 Hình ảnh mặt bằng nhà máy và siêu thị .6 Hình 1.8 Hình ảnh từ dự án Tàu tuần tra xa bờ lớp Harry DeWolf .9 Hình 1.9 Dây truyền lắp ráp điện thoiaj trong Samsung 10 HÌnh 1.10 Hình ảnh dây chuyền sản xuất giấy vệ sinh của tập đoàn cao su Việt Nam 11 Hình 1.11 Cấp cao nhất của mô hình IDEF kỹ thuật hệ thống sản xuất 15 Hình 2.1 Sơ đồ hóa các nguyên công 17 Hình 2.2 Sơ đồ dòng di chuyển theo nguyên công 18 Hình 2.3 Mặt bằng hiện tại cả phân xưởng .22 Hình 2.4 Giản đồ quan hệ giữa các bộ phận .24 HÌnh 2.5 Mặt bằng và dòng di chuyển sau khi tái bố trí mặt bằng 33 Hình 3.1 Giao diện Plant Simulation 37 Hình 3.2 Các module máy 37 Hình 3.3 Mặt bằng mô phỏng 38 Hình 3.4 Phân tích dây chuyền 38 Hình 3.5 Thông số hoạt động và số liệu tại các máy 39 Hình 3.6 Mặt bằng ban đầu khi chưa tái thiết kế 39 Hình 3.7 Mặt bằng sau khi tái thiết kế 40 Hình 3.8 Thông số hoạt động và số liệu tại các máy tại mặt bằng ban đầu .40 Hình 3.9 Thông số hoạt động và số liệu tại các máy tại mặt bằng cải tiến 41 Hình 4.1 Mặt bằng cải tiến xưởng gia công 45 Y Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT CHI TIẾT TRỤC TRONG NHÀ MÁY 1.1 Khái quát về thiết kế mặt bằng 1.1.1 Tổng quan Xây dựng bài toán mặt bằng là quá trình tối ưu hóa vị trí: Thiết bị, Vật tư, con người, cơ sở hạ tằng nhằm tối thiếu hóa khoảng cách nâng chuyển vật tư hay khoảng cách di chuyển của vật tư và nhân lực, đồng thời nâng cao năng suất Ngoài ra việc công nghê hay kỹ thuật sản xuất đổi mới, thiết bị nâng chuyển vật tư mới cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc thiết kế mặt bằng 1.1.2 Mục tiêu của việc thiết kế mặt bằng  Loại bỏ lăng phí  Tăng chất lượng phục vụ/sản phẩm  Tương tác giữa công nhân; Giữa công nhân và nhà quản lý; Giữa nhà quản lý với khách hàng  Loại bỏ điểm nghẽn  Hiệu quả nhân lực  Sử dụng hiệu quả không gian  Giảm thời gian chu kỳ sản suất/ thời gian phục vụ khách hàng  Thuận tiện trong di chuyển/sắp đặt nguyên vật liệu  Thuận lợi cho hoạt động bảo trì  Dễ dàng kiểm soát các hoạt động của hệ thống  Linh hoạt và thích ứng với thay đổi, yêu cầu mới  Tăng năng lực sản suất 1.1.3 Ý nghĩa của việc thiết kế mặt bằng Xác định vị trí các thiết bị trên mặt bằng là rất quan trọng trong sản xuất công nghiệp Thiết kế mặt bằng phù hợp sẽ giúp giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất và chất lượng Do vậy, bài toán bố trí mặt bằng sẽ hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu, hoạch định và ra quyết định 1.1.4 Phân cấp cho một bài toán mặt bằng Bài toán mặt bằng gồm có hai dạng: - Bài toán xác định vị trí thiết bị - nhà máy - Bài toán thiết kế mặt bằng 1.2 Loại sản phẩm chính Tên sản phẩm: Trục răng Cấu tạo:  Cổ trục: Vị trí dùng để lắp vòng bi nên đòi hỏi bề mặt khi gia công cần phải đạt độ chính xác cao theo đúng như yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo yêu cầu của mối ghép 1 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913  Rãnh then: Dùng để lắp then với truyền chuyển động cùng với các chi tiết khác thông qua then Do đó, khi gia công cần đảm bảo độ song song của 2 bề mặt  Ren: Dùng để lắp kẹp chặt lắp với rãnh then không cho bị trôi ra ngoài và cần tới phương pháp tiện ren  Răng: Dùng để truyền chuyển động quay tới các chi tiết khác, nên khi gia công cần phải đảm bảo độ chính xác về hình dáng hình học, độ đồng tâm cũng như bề mặt Hình ảnh minh họa [7]: Hình 1.1 Trục răng [7] 1.3 Các loại thiết bị cần thiết cho việc sản xuất chi tiết trục a Máy tiện CNC Hision HHììnnhh21 H2.ìnHhìnảhnhảnmhámy átyiệntiệCnNCCNC HHisisoinon[7[]7] Thông số và đặc điểm: 2 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com) lOMoARcPSD|39514913  Thông số kỹ thuật bao gồm TC25 / 30A / 35A / 40A  Độ cứng cao và độ ổn định cao  Duy trì độ chính xác cao  Cân bằng nhiệt của trục chính  Hệu quả cao và đặc tính cắt nặng  Loại trục chính: Belt spindle  Tốc độ trục chính: 5000 (rpm)  Hành trình X/Z: 110/240 mm  Kho dao tiện: 8  Hệ điều hành: SIEMENS 828D  Kích thước mâm cặp: 127 mm  Kích thước máy (D x R x C): 1900x1400x1700 (mm) b Máy khoan phay và taro CNC FANUC D21MiB Hiện nay trong hầu hết các lyĩnh vực tự động hóa nói chung và ngành công nghiệp ngành cơ khí nói riêng phần lớn 90% đều có sự trợ giúp của máy phay CNC Fanuc Nhằm mục đích đảm bảo độ chính xác, tối ưu thời gia gia công, tăng năng suất sản phẩm Hình 1.3 Máy khoan phay và taro CNC FANUC D21MiB [7] Thông số kỹ thuật:  Hành trình XYZ: 500 x 400 x 300 (mm)  Kích thước máy (D x R x C): 1650 x 1400 x 2000 (mm)  Côn trục chính: BT30  Tốc độ trục chính: 12 000 rpm  Hệ điều hành: FANUC 31i-B c Lò muối nhiệt luyện điện cực NE140 Loại lò này được sử dụng trong ngành nhiệt luyện để làm nóng bộ phận kim loại tan trong chất lỏng mặn hoặc các chất dịch muối phức hợp, để carriy vào từng loại xử lý nhiệt 3 Downloaded by XINH BONG (bongbong2@gmail.com)