课程设计变速箱厂总平面布置设计

1、物流工程课程设计说明书目录一 课程设计目的和要求. 2二 课程设计任务. 3三 产品-产量分析 12四 产品工艺过程分析. 12五 物流分析. 17六 作业单位非物流相互关系分析. 22七 作业单位综合相互关系分析. 32八 工厂总平面布置. 35九 方案的评价与选择. 39十 设计体会和心得. 40十一 参考文献. 41十二 附录. 41一、课程设计的目的和要求 物流工程课程设计是物流工程课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂布置设计工作而进行的一次基本训练。其目的是： （1）能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。 （2

2、）通过对某工厂布置设计的实际操作，熟悉系统布置设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统布置设计方法的规范设计程序。 （3）通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。 （4）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解实际技术问题的能力。 二、物流工程课程设计任务书课程设计题目变速箱厂总平面布置设计课程设计内容与要求：原始给定条件： 公司有地16000平方米，厂区南北为200米，东西宽80米，工厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套变速箱的生产厂。1、变速箱的结构及有关参数变速箱由19个零件构成，装配图如图所示。每个零件、组件名称、材料、单件重量及年需

3、求量均列于表240中 工厂名称：变速箱厂产品名称变速箱产品编号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Q2352000000.02032通气器Q2351000000.03031视孔盖Q2151000000.05030垫片橡胶纸1000000.00429机盖HT2001000002.50028垫圈65

4、Mn6000000.00627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08F2000000.00416螺塞Q2351000000.03215垫片橡胶纸1000000.00414游标尺1000000.05013大齿轮401000001.00012

5、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08F2000000.0102.作业单位的划分根据变速箱的结构及工艺特点，设立如表所示11个单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能测试、生产管理等各项生产任务。作业

6、单位建筑汇总表序号作业单 位名称用途建筑面积 /（m*m）备注01原材料库储存钢材20*30露天02铸造车间铸造12*2403热处理车间热处理12*1204机加工车间车、铣、钻13*3605精密车间精镗、磨削12*3606标准件、半成品库储存外购件、半成品12*2407组装车间组装变速箱12*3608铸造车间铸造12*2409成品库产品储存12*1210办公服务楼办公楼、食堂等80*6011设备维修车间机床维修12*243、生产工艺过程变速箱的零件较多，但是大多数零件为标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能试验、成品储存等阶段。1）零件的制作与外购制作的零件

7、如表23至28所示，表中的利用率为加工后产品与加工前的比率。表2-3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29HT2002.500100000250000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机座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座25HT2003.000100000300000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

8、-5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13401.000100000100000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轴11Q2750.80010000080000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7表2-7齿轮轴加工工艺过程表产品名称件号材

9、料单件质量/kg计划年产量年产总质量齿轮轴6Q2751.400100000140000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7表2-8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8HT2000.0501000005000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产出的零件加工完经过各个车间检验合格后，送入半成品库暂存。外购件与标准件均放在办成品库。3）组装所有零

10、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，合格后送入成品库房，即不考虑成品组装不了的情况。5）成品储存所有合格变速箱均存放在成品库房等待出厂。三、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台，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。四、 产品工艺过程分析（1）计算物流量通过对产品的加工、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

11、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全年生产量计算全年物流量产品名称毛重/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/（0.8*0.8*0.98）=3.98603.9860*0.2=0.79723.9860*0.8*0.2=0.63783.9860*0.8*0.8*0.02=0.05101.486*100000=148600机座3.000/(0.8*0.8*0.98)=4.78324.7832*0.2=0.95664.7832*0.8*0.2=0.76534.7832*0.8*0.8*0.0

12、2=0.06131.783*100000=178310大齿轮1.000/(0.8*0.8*0.98)=1.59441.5944*0.2=0.31891.5944*0.8*0.2+1.5944*0.8*0.8*0.02=0.02040.595*100000=59440轴0.800/(0.8*0.95*0.98)=1.07411.074*0.2+1.074*0.8*0.95*0.02=0.01631.074*0.8*0.05=0.04300.274*100000=27410齿轮轴1.400/(0.8*0.95*0.98)=1.87971.8797*0.2+1.8797*0.8*0.95*0.02=

13、0.02861.8797*0.8*0.05=0.07520.480*10000=47970端盖0.050/(0.6*0.8)=0.10420.10424*0.4=0.04170.10424*0.6*0.2=0.01250.0542*100000=5420（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， 6半成品库， 8锻造车间。2废料16图4-1 机盖物流量45废料废料3.98600.79720.63780.05103.18882.55102.50

14、0原材料 2废料16图4-2 机座物流量45废料废料4.78320.95660.76530.06133.82663.06133.000原材料 8废料1图4-3 大齿轮物流量43废料1.59440.25511.27551.02046废料0.02041.00044原材料0.3189 44废料1图4-4 轴物流量53废料1.07410.21480.04300.85930.81636废料0.01630.8004原材料图4-6 端盖物流量0.0417原材料4废料1图4-5 齿轮轴物流量53废料1.8797037590.07521.50381.42866废料0.02861.4004原材料 2废料14废料0

15、.10420.01250.06250.050（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。666666666161161244346855346453464840086001796002500003000001780050001150001000008000094800140000废料4170废料125010420625015944010741012

16、7550102040废料废料废料204025510318908593081630废料废料废料2148043001630187970150380142860废料废料废料37590752028607912992001299200图 4-7 变速箱总工艺过程图注：装配顺序为：齿轮轴轴端盖箱体基座机盖外购件外购件外购件原材料原材料外购件原材料原材料外购件原材料外购件原材料66五、物流分析 1、绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程表5-1，绘制出变速箱工艺过程物流从至表。如表5-1所示表5-1变速箱加工工艺从至表 ( 单位： t ) 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

17、品库组装车间锻造车间成品库1原材料库887.3295.4159.51342.22铸造车间707.7707.73热处理车间326.6224.5551.14机加工车间102.0797.5320.0127.61347.15精密车间224.5550.0774.56半成品库1299.21299.27组装车间1299.21299.28锻造车间127.6127.69成品库合计887.3326.51457.31022870.01299.2287.11299.27448.6编制（日期）审核（日期）2、 绘制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

18、-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/t112887.3745797.7214295.4846320.0318159.5948127.6424707.71056550.0534326.611671299.2635224.512791299.23、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，自从达填入物流强度分析表中，根据物流强度分别划分物流强度等级。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

19、5-2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物流强度分析表序号作业单位对（路线）物流强度（单位：t） 150 300 450 600 750 900 1050 1200物流强度等级167A279A312E445E524E656I734I846I914O1035O1118O1248O3、 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表，如图5-1所示。图5-1作业单位物流相关图六作业单位非物流相互关系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6-2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

20、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作业单位基准相互关系等级表符号含义说明比例A绝对重要25E特别重要310I重要515 O一般密切程度1025U不重要4580X负的密切程度不希望接近图6-1作业单位非物流相关图七、作业单位综合相互关系分析从表5-4和表6-3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

21、小反映工厂布置时考虑因素的侧重点，对于变速箱厂来说，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：N=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切综合关系物流关系 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123E4A7E130U2I2O141O3E

22、4I150U0U0U160U0U0U170U0U0U181O2I3O190U0U0U 1100U2I2O 1110U0U0U230U0U0U243E3E6E250U0U0U260U0U0U270U0U0U280U0U0U290U0U0U 2100U-1X-1X 2110U1O1O342I2I4I351O0U1U360U0U0U370U0U0U380U0U0U390U0U0U 3100U-1X-1X 3110U1O1U453E3E6E462I3E5I470U0U0U481O0U1U490U0U0U 4100U-1X-1X 4110U1O1U562I2I4I570U0U0U580U0U0U590U

23、0U0U 5100U-1X-1X 5110U1O1U674A4A8A680U0U0U690U0U0U 6100U1O1U 6110U1O1U780U0U0U794A4A8A 7100U3E3O 7110U1O1U890U0U0U 8100U-1X-1X 8110U1O1U 9100U1O1U 9110U0U0U 10110U1O1U3. 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

24、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等级作业单位对数百分比（%）8A23.667E35.445I47.423O59.101U3665.4-1X59.1表7-3综合相互关系密级与划分比例关系等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图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作业单位综合相关关系图八、工厂总平面布置(一) 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，

25、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。表8-1综合接近程度排序表 至从1234567891011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办公服务楼设备维修车间1原材料库E/3O/1I/2U/0U/0U/0O/1U/0O/1U/02铸造车间E/3U/0E/3U/0U/0U/0U/0U/0X/-1O/1 3热处理车间O/1U/0I/

26、2U/0U/0U/0U/0U/0X/-1U/04机加工车间I/2E/3I/2E/3I/2U/0U/0U/0X/-1U/05精密车间U/0U/0U/0E/3I/2U/0U/0U/0X/-1U/06半成品库U/0U/0U/0I/2I/2A/4U/0U/0U/0U/07组装车间U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0A/4O/1U/08锻造车间O/1U/0U/0U/0U/0U/0U/0U/0X/-1U/09成品库U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4U/0U/0U/010办公服务楼O/1X/-1X/-1X/-1X/-1U/0O/1X/-1U/0U/011设备维修车间U/0O/1U/0U/0U/

27、0U/0U/0U/0U/0U/0综合接近程度8621148904-31排序3581742106119根据表8-1综合接近程度排序表得各作业单位布置顺序依次为：(二) 作业单位位置相互图在绘制作业单位位置关系图时，作业单位之间的相互关系用表8-2所示的连线类型来表示，用相应符号来表示作业单位，以便区分作业单位的性质。变速箱作业单位位置相关关系如图8-2表示。表8-2关系密切表示法符号系数值线条数密切程度等级颜色规范A4/ / / /绝对必要红E3/ / /特别重要桔黄I2/ /重要绿O1/一般蓝U0不重要不着色X-1 _ _ _ _ _ _ 不希望棕XX-2 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 极不希望黑图8-1变速箱厂作业单位位置相关图(三) 作业单位面积相关图选取绘图比例1：1000，绘制单位为mm，变速箱作业单位面积相关图，如图8-2所示。图8-2 变速箱厂作业单位面积相关图（四）作业单位面积相关关系图的调整根据变速箱的特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱厂平面见附录九、方案的评价与选择运用加权因素法对变速箱厂进行评价，其评价过程和评价结果如表9-1所示。表9-1加权因素评价表 评价因素方案 12相对重要性ai等级得分等级得分物流效率与方便性A4E310空间利用率E3E38辅助服务部门的综合效率I2I29工作环