Проектирование сборочных цехов
Проектирование сборочных цехов.
Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе, где из отдельных деталей и узлов собираются готовые изделия, качество сборочных работ значительно влияет на эксплуатационные свойства машин, их надежность и долговечность. Даже при точном изготовлении деталей и некачественной сборке машина не будет обладать необходимыми качествами.
Трудоемкость сборочных работ составляет:
- в сельскохозяйственном машиностроении – 20 – 30 %
- в автомобилестроении – 20 – 25 %
- в тяжелом машиностроении – 25 – 35 %
Сборочный цех проектируется для выполнения узловой и общей сборки, производства испытаний, окраски и упаковки изделий.
Сборочные цеха различают по типу производства, общей площади цеха и грузоподъемности подъемно-транспортных средств.
Основой для проектирования сборочного цеха является его производственная программа, включающая:
1. спецификации поступающих в цех узлов и деталей;
Рекомендуемые материалы
2. сборочные чертежи и технические условия на приемку и испытание изделий.
Организационные формы сборки.
Проектирование сборочных цехов также, как и механических, ведется по точной, приведенной или условной программе.
Проектирование цехов массового и крупносерийного производства ведется по точной программе.
Проектирование сборочных цехов мелкосерийного и серийного производства при разнообразной и обширной номенклатуре ведется по приведенной программе, для составления которой все подлежащие сборке машины распределяются на группы по конструктивной и технологической однородности. В каждой группе есть типовой представитель, на который разрабатывается техпроцесс с нормированием каждой операции.
Различают две основные организационные формы сборки: стационарную и подвижную. Стационарная сборка изделия может осуществляться последовательно или параллельно. В последнем случае весь объем сборочных работ расчленяется по узлам, собираемым параллельно на разных рабочих местах, с последующей сборкой всего изделия из деталей и узлов.
При подвижной сборке собираемый объект перемещается от одного сборочного места к другому, причем за каждым рабочим местом закрепляются определенные операции и рабочие. Эти основные формы сборки делятся еще на поточные и непоточные.
Поточная сборка может осуществляться как при неподвижном объекте сборки, так и при подвижном.
При неподвижном объекте поточная сборка выполняется на расположенных в линию неподвижных стендах. Каждый рабочий (или бригада рабочих) в соответствии с установленным тактом сборки выполняет одну и ту же, твердо закрепленную за ним операцию, переходя от одного стенда к другому. Такая сборка обычно применяется в условиях мелкосерийного производства или при сборке крупногабаритных изделий (тяжелые станки, двигатели и пр.) и когда такт сборки достаточно велик.
Поточная сборка при подвижном объекте может осуществляться несколькими способами:
1. на непрерывно движущемся конвейере, скорость перемещения которого обеспечивает возможность выполнения сборочных операций на протяжении каждого рабочего места;
2. на конвейере с пульсирующим (периодическим) движением, когда сборка производится в периоды остановки объекта;
3. с перемещением собираемого объекта от одного рабочего места к другому вручную (по рольгангу, на рельсовых и безрельсовых тележках и др.) или с помощью специальных механических транспортирующих средств.
Основной расчетной величиной при поточной сборке является «такт сборки», определяющий период времени равномерного выпуска собранных изделий или узлов.
При поточной сборке с регламентированными перерывами на обслуживание рабочих мест, отдых и т.д. пользуются «действительным тактом сборки»
где Фрм - действительный годовой фонд времени работы сборочного оборудования рабочего места за вычетом годовых потерь времени на регламентированные перерывы на обслуживание рабочих мест, отдых и прочее в часах;
Д – годовой выпуск изделия или узла, шт.
В проектных организациях техпроцесс сборки разрабатывается по картам или маршрутным ведомостям. Для определения последовательности операций сборки составляют технологическую схему сборки.
При разработке по картам тех. процесс разбивают на операции и переходы, указывают оборудование, инструмент, приспособление, норму времени и количество рабочих, необходимых для выполнения каждой операции.
В единичном и мелкосерийном производстве тех. процесс сборки обычно разрабатывается по маршрутным ведомостям. Техпроцесс разбивается только на операции.
Определение трудоемкости сборки.
Трудоемкость сборочных работ определяется следующими методами:
- по технологическому процессу
- методом сравнения (по производственной программе);
- по данным заводов;
- по укрупненным показателям.
По технологическому процессу – трудоемкость определяется путем нормирования операций и переходов на основе известных структурных формул:
Определение Тшт и Тштк производится по общемашиностроительным нормативам на слесарно-сборочные работы, разработанные для соответствующих видов производства. Т.к. при сборке основное и вспомогательное время является ручным, то их объединяют в оперативное время:
Трудоемкость может быть определена также и другими методами, которые рассмотрены при проектировании механических цехов. Общую трудоемкость сборки машины подразделяют а трудоемкость слесарно-пригоночных работ Тсл, узловой сборки Тузл, и общей сборки - Тобщ.
Таблица
Соотношение трудоемкости видов сборочных работ, %.
Вид сборочных работ | Тип производства | ||||
Единичн. | М/серийн. | Серийное | Кр/серийн. | Массовое | |
Слесарно- пригоночные | 25 – 30 | 20-25 | 15-20 | 10-15 | - |
Узловая сборка | 5-10 | 10-15 | 20-30 | 30-40 | 45-60 |
Общая сборка | 60-70 | 60-70 | 50-65 | 45-60 | 40-55 |
Определение количества рабочих мест и оборудования.
Количество рабочих мест определяется по трудоемкости сборки, рассчитанной одним из рассмотренных выше способов.
Для непоточного производства при точном проектировании:
где Тсб – трудоемкость сборки одного изделия, чел/час;
Д – годовой выпуск изделий или узлов в шт;
Фрм – действительный годовой фонд времени рабочего места, час;
Рсб – средняя плотность работы.
Под плотностью работы понимают число рабочих, приходящихся на одно рабочее место. Так при работе на верстаке плотность равна 1, при работе на стендах узловой и общей сборки Рсб = 2, 3, 4 и больше в зависимости от габаритов и сложности сборки.
Полученное Мр округляется до целого числа. Отношение расчетного количества рабочих мест к принятому является коэффициентом загрузки рабочих мест.
При укрупненном проектировании для определения количества рабочих мест всего цеха или отделения расчет ведут по формуле:
где - суммарная трудоемкость годового выпуска цеха по сборке в чел/час;
- средний коэффициент загрузки, равный 0,75 – 0,8;
Рсб = 1,2 – 1,8
При поточной сборке, в т.ч. конвейерной, при регламентированных перерывах количество рабочих мест определяется по действительному такту сборки:
где Ти – трудоемкость сборки изделия (узла), равная суммарному оперативному времени по всем операциям, чел/час.
- действительный такт сборки;
Рср – средняя плотность работы.
В состав технологического оборудования сборочного цеха входят также:
- сборочные стенды;
- прессы;
- механизированные сборочные установки и инструмента (гайковерты, шпильковерты, сверлильные машинки, шлифовальные машинки и др.);
- сборочные автоматы;
- установки и стенды для испытания оборудования.
При разработанном тех. процессе сборки количество указанного оборудования определяется по формулам, аналогичным применяемым для расчета количества станков в механических цехах:
где Тоб – годовая трудоемкость выполнения операций на оборудовании данного типа;
Фдо – годовой действительный фонд работы оборудования при принятом числе смен.
Рабочий состав сборочного цеха.
К производственным рабочим сборочных цехов (отделений, участков) относятся:
- слесари по сборке, отладке и испытанию узлов и изделий;
- слесари-электрики;
- электромотажники по сборке и отладке электросистем;
- мойщики деталей и узлов;
- маляры и упаковщики,
а также другие профессии рабочих, связанных с выполнением работ по сборке и испытанию изделий.
Потребное количество рабочих:
где Тсб – годовая трудоемкость сборки или слесарно-пригоночных работ для изготовления узла или изделия, чел/час;
Фдр – действительный годовой фонд времени рабочего, час.
Количество сборщиков на каждую сборочную операцию при поточной сборке:
где Топ – суммарное оперативное время данной операции, мин;
tд – такт сборки.
На конвейерной сборке к полученному расчетному числу сборщиков необходимо добавить 2 – 5% резервных рабочих для замены временно отлучающихся с линии, а также для устранения задержек, дефектов и т.п.
Средний разряд производственных рабочих сборочных цехов для серийного производства составляет 3,5 – 4,0, для массового – 3,0 - 3,5.
К вспомогательным относятся крановщики, раздатчики инструмента, кладовщики, транспортные рабочие. количество вспомогательных рабочих принимается в % от количества производственных рабочих на основании опытных данных:
Rвсп = 20 – 25% для серийного производства;
Rвсп = 15 – 20% для массового производства.
Младший обслуживающий персонал (МОП) – 1 – 3% от общего числа рабочих;
ИТР + служащие – 12 – 15% от общего числа рабочих.
Площадь сборочного цеха (отделения)
Величину общей площади цеха (включая отделения испытания, окраски, упаковки и вспомогательные службы) определяют по показателям удельной общей площади на одно рабочее место. Рассчитанную таким образом площадь цеха при выполнении планировки оборудования уточняют.
Удельная площадь цехов заводов автомобильной промышленности:
1. Сборка коробок передач – 15 – 20м2 на 1 раб. место.
2. Сборка двигателей и шасси - 20 – 40 м2
3. Регулировка и сдача автомобилей - 100 – 200 м2
Для серийного производства машин средних размеров (станки, двигатели, насосы, компрессоры и др.) удельная площадь на 1 производственного рабочего принимается равной 24 – 32 м2.
При укрупненных расчетах принимают площадь сборочного отделения в % к площади механического цеха.
В единичном и мелкосерийном производстве площадь сборочного отделения (цеха) составляет в среднем 50 – 65% площади механического цеха;
в серийном – 30 – 40%
в массовом – 20 – 30%
при хорошо организованном поточном производстве 10 – 20%.
Планировка оборудования и рабочих мест сборочного цеха.
Расположение участков сборки должно соответствовать последовательности прохождения деталей и узлов по стадиям сборки. В соответствии с этим участки сборки должны располагаться в следующем порядке: Слесарная обработка деталей, если она предусматривается сборка механизмов, общая сборка машины, испытания, окраска. Сборка узлов и изделий высокой точности выделяется в изолированных термоконстантных отделениях.
В том случае, когда узловая и общая сборка производится в одном цехе или отделении, направление потоков сборки отдельных узлов располагают, как правило, перпендикулярно линии общей сборки машины с тем, чтобы конечная операция сборки узла совершалась вблизи места установки его на линии сборки. Окрасочные и сушильные камеры могут располагаться как в линии общей сборки, так и в линиях узловой сборки.
Транспортные устройства, применяемые при сборке.
Поточная подвижная сборка производится на различных транспортных устройствах, к числу которых относятся конвейеры, рольганги, подвесные монорельсовые пути с тельферами, тележки, карусельные столы и пр.
Конвейеры для сборочных работ:
- напольные конвейеры тележечные – вертикально-замкнутые и горизонтально замкнутые;
- подвесные цепные;
- шагающие пульсирующие;
- ленточные;
- пластинчатые и др.
Применяя то или другое транспортное устройство можно получить прямую или кольцевую линию потока при непрерывном или прерывистом (периодическом, пульсирующем) движении.
Тележечные вертикально-замкнутые конвейеры применяются для прямых сборочных линий, у которых первая операция находится в начале конвейера, а последняя – в конце его. Обратная ветвь этих конвейеров располагается под рабочей ветвью, над или под полом; технологические операции можно производить по обе стороны конвейера. Эти конвейеры бывают с опрокидывающимися и неопрокидывающимися тележками.
Горизонтально-замкнутые тележечные конвейеры применяются для кольцевых сборочных линий, когда процесс сборки состоит из большого количества технологических операций. Благодаря круговому движению у этих конвейеров используется вся длина его ходовой части.
Длина тележечных конвейеров для сборки бывает 15 – 200 м, при ширине 0,25 – 3,5 м. Скорость периодически действующих конвейеров – 4 – 5 м/мин, непрерывно действующих – 0,02 – 4 м/мин.
Подвесные цепные конвейеры представляют собой замкнутое тяговое устройство в виде подвески для грузов. Широко применяются в поточном производстве для передачи деталей с одного рабочего места к другому и в другие цеха на заводах автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.
Уклон при подъемах и спусках допускается до 45°, радиус закругления – 1 – 1,5 м. Скорость тяговой цепи – 0,1 – 10 м/мин.
Пульсирующий конвейер – сочетает достоинства подвижной и стационарной сборки. состоит из жесткой металлической рамы, которая опирается на гидравлические домкраты грузоподъемностью Р = 1 – 3 т.
Сборка производится на неподвижных стендовых плитах, установленных на фундаментах. Пульсирующие передвижения конвейера осуществляется на 1 шаг (от 0,5 до 1,2 м). Широко распространен в крупносерийном производстве при сборке станков.
Кроме того, в качестве транспорта при сборке используются ленточные конвейеры, рольганги, тележки (в т.ч. рельсовые), и другие виды транспорта.
При сборке на ленточных конвейерах могут применяться или длинные узкие верстаки (шириной ,4 – 0,6 м), расположенные вдоль линии сборки, или индивидуальные рабочие столы, установленные перпендикулярно линии сборки. Второй вариант удобнее при сборке легких и точных изделий.
При поточной сборке часто используются сборочные тележки, на которых закрепляют собираемые изделия; тележки последовательно передвигают от одного рабочего места к другому со скоростью 10 – 15 м/мин.
Планировка сборочного цеха.
При планировке отделений, участков и рабочих мест сборки должно быть предусмотрено следующее оборудование:
- верстаки, столы;
- сборочные автоматы и полуавтоматы;
- стенды;
-
рельсовые и безрельсовые тележки, конвейеры, наземные рельсовые пути, автоматические и полуавтоматические сборочные станки и линии, а также другое необходимое в конкретных условиях оборудование. Следует также предусмотреть места расположения сборщиков и возможность их перемещения.
Ширина пролетов сборочных цехов принимается в зависимости от габаритных размеров собираемых машин, оборудования и площадей рабочих мест и других условий.
Таблица
Габариты изделий | Ширина пролета, м |
Малые (станки для инструментального производства, приборы, швейные машины и т.п.) | 18 |
Средние (станки, двигатели, автомобили, тракторы и т.п.) | 18, 24 |
Крупные двигатели, локомотивы, вагоны и т.п. | 24, 30 |
Особо крупные (тяжелые станки, металлургическое оборудование и т.п.) | 30, 36 |
Расстояние между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) 6, 9 и 12 м. Длина пролета определяется также, как и для механического цеха, т.е. суммой размеров (по длине), считая по его оси, последовательно расположенных производственных и вспомогательных отделений, проходов и других участков цеха. Длина пролета должна быть кратна размеру шага колонн. Высота сборочных цехов (от пола до головки подкранового рельса) при наличии мостовых кранов должна быть не менее 6,15 м; при отсутствии мостовых кранов высота не менее 6 м.
Табл.
Нормы расстояний между сборочными столами и между верстаками.
Рабочие места | Нормы расстояний в мм при сборке узлов размером | |||
Наимено-вание | Расположение | Эскиз | до 800 ´ 800 мм | 800 ´ 800 – 1500 ´ 1500 мм |
Сбороч-ные столы | «в затылок» (а) | 1000 | 1700 | |
попарно по фронту (в) | 2000 | 2500 | ||
Верстаки | «в затылок» (а) | 1000 | - | |
попарно по фронту (в) | 2000 | - |
Компоновка сборочного цеха.
Сборочный цех располагается обычно в одном здании с механическим цехом, реже – в отдельном здании. Наиболее рационально расположение цехов в одном здании; в этом случае уменьшается пробег деталей, быстрее осуществляется подача деталей к сборочным местам, упрощается и удешевляется транспорт. Кроме того, в этом случае возможно объединение промежуточных и других складов, обслуживающих помещений; облегчается и ускоряется взаимосвязь между обоими цехами.
Наикратчайший пробег детали после обработки будет в том случае, если место окончательной операции механической обработки примыкает к сборочному конвейеру в той его позиции, где эта деталь ставится в собираемый агрегат или машину.
Этому расположению отвечает такая компоновка механического и сборочного цехов, когда сборочный цех расположен в пролете, перпендикулярном пролетам механического цеха. Пример такой компоновки приведен на рис. ______ .
Испытательные отделения.
Испытания узлов, агрегатов и изделий в целом является конечной операцией узловой и общей сборки машин; при этом испытания являются не только проверкой качества самой сборки, но и выполнения всего производственного процесса изготовления данных изделий. Испытания машин по назначению и длительности бывают:
- приемно-сдаточные;
- контрольные (повторные);
- специальные (научно исследовательские).
Приемно-сдаточные испытания проводят для определения фактических эксплуатационных характеристик.
Контрольные – в том случае, когда машина не прошла приемочных испытаний вследствие обнаруженных неисправностей. После устранения которых машина подвергается повторным испытаниям, которые называются контрольными.
Специальные испытания – проводят для проверки работоспособности машины и ее узлов, определения износа и т.д.
В зависимости от вида, назначения и масштаба выпуска машины проходят испытания на холостом ходу (проверка работы механизмов и паспортных данных) и под нагрузкой, а также испытания на производительность жесткость и точность работы.
При испытании на холостом ходу (обкаткой) проверяется правильность работы и взаимодействия органов управления машиной, надежность блокировок, безотказность работы и точность действия автоматических устройств, качество работы различных соединений.
При испытании под нагрузкой проверяются основные свойства машины в условиях близких к эксплуатационным.
При испытании на производительность проверяется скорость, проходимость и др. показатели, определяющие производственные характеристики машины.
Испытанию на прочность и жесткость подвергают металлорежущие станки и ряд других машин.
В лекции "Развитие советской психологии в послевоенные годы" также много полезной информации.
Оборудование испытательных отделений (станций) зависит от рода машин и режима испытаний:
- стенды (для механического оборудования);
- специальное оборудование в зависимости от вида испытываемых характеристик.
Площадь испытательного отделения укрупненно рассчитывается по показателям общей удельной площади. Точное определение площади производится при разработке плана расположения испытательных стендов, рабочих мест, проходов и проездов.
Помещения испытательных отделений располагают либо в сборочном цехе, либо в отдельном пролете. При наличии вредных выделений и шума испытательную станцию располагают в отдельном здании, конструкция которого должна снижать уровень шума.
Технико-экономические показатели сборочного цеха аналогичны технико-экономическим показателям механического цеха.