鍛壓機(jī)床廠結(jié)構(gòu)車間工藝初步設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

I 目錄 目錄 .I 一總論 . 1 1.概述 . 1 2.設(shè)計(jì)的目的與意義 . 1 3.項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則 . 1 3.1 下料工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 . 2 3.2 機(jī)加工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 . 2 3.3 焊接工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 . 2 二工作區(qū)工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇 . 3 1.下料工作區(qū)設(shè)計(jì) . 3 1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng) . 3 1.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) . 4 1.3 工藝設(shè)計(jì)原則 . 4 1.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 . 4 1.3.2 工作區(qū)工藝布置 . 4 1.4 設(shè)備選擇計(jì)算 . 5 1.4.1 設(shè)備選型原則 . 5 1.4.2 設(shè)備的選擇方案 . 5 1.4.3 勞動(dòng)量計(jì)算 . 6 1.4.4 確定設(shè)備與人員數(shù)量 . 9 1.4.5 確定生產(chǎn)節(jié)拍 . 10 2.機(jī)加工作區(qū)設(shè)計(jì) . 12 2.1 生產(chǎn)綱領(lǐng) . 12 2.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) . 12 2.3 工藝設(shè)計(jì)原則 . 12 2.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 . 12 2.3.2 工作區(qū)的工藝布置 . 13 II 2.4 設(shè)備選擇計(jì)算 . 13 2.4.1 設(shè)備選型原則 . 13 2.4.2 設(shè)備的選擇方案 . 14 2.4.3 勞動(dòng)量計(jì)算 . 14 2.4.4 確定設(shè)備與人員數(shù)量 . 15 3.焊接工作區(qū)設(shè)計(jì) . 16 3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng) . 16 3.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) . 16 3.3 工藝設(shè)計(jì)原則 . 17 3.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 . 17 3.3.2 焊接工作區(qū)的工藝布置 . 18 3.4 設(shè)備選擇計(jì)算 . 18 3.4.1 設(shè)備選型原則 . 18 3.4.2 設(shè)備的選擇方案 . 19 3.4.3 確定設(shè)備與人員數(shù)量 . 19 三節(jié)能與能耗 . 21 四環(huán)境保護(hù) . 21 五勞動(dòng)安全衛(wèi)生 . 22 六廠房布局簡(jiǎn)介 . 24 參考文獻(xiàn) . 25 附錄 . 26 1.設(shè)備明細(xì)表： . 26 2.材料消耗量表： . 27 3.年運(yùn)輸量表： . 27 4.能源耗量表： . 28 5.主要數(shù)據(jù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： . 29 1 一總論 1.概述 結(jié)構(gòu)件是 具有一定形狀結(jié)構(gòu)，并能夠承受載荷的作用的構(gòu)件。如，支架、框架、內(nèi)部的骨架及支撐定位架等。 加工完成的工件在應(yīng)用的角度上可稱為結(jié)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)件需經(jīng)過二次加工工序的也可稱為加工件。 在建筑或土木工程行業(yè)所稱的結(jié)構(gòu)件是用某種材料制成的 ，具有一定形狀，并能夠承受載荷的實(shí)體。如：經(jīng)過吊裝、拼砌和安裝就能構(gòu)成橋梁和構(gòu)造物實(shí)體的各種鋼筋混泥土的結(jié)構(gòu)物件砌塊、水泥管塊建筑物的水泥預(yù)制板和支柱、機(jī)器的底座、電器產(chǎn)品的外殼及內(nèi)部的支架、飛機(jī)內(nèi)部的骨架、家具的框架等等 。 2.設(shè)計(jì)的目的與意義 通過本課程設(shè)計(jì)力求達(dá)到以下目的和意義： （ 1）在學(xué)習(xí)掌握所學(xué)的現(xiàn)代制造系統(tǒng)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)等課程的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過這次課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力以及協(xié)作攻關(guān)的能力，訓(xùn)練我們使用文獻(xiàn)資料和進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)算 的能力，提高文字和語(yǔ)言表達(dá)能力，為以后的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）打下基礎(chǔ)。 （ 2） 通過完成設(shè)計(jì)，可以知道 結(jié)構(gòu)件的加工過程 ；基本掌握 各車床的加工用途與加工能力 ；了解車間布局的設(shè)計(jì)原則。 3.項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則 本課程設(shè)計(jì)對(duì)象為鍛壓機(jī)床廠結(jié)構(gòu)車間的工藝初步設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)車間按加工類型分為下料工作區(qū)、機(jī)加工作區(qū)、焊接工作區(qū)三個(gè)工作區(qū)。按照不同的工作區(qū)劃分，會(huì)有不同的設(shè)計(jì)原則。 2 3.1 下料工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 下料工作區(qū) 工藝設(shè)計(jì)的主要原則 ： （ 1）本車間采用更換模具輪番生產(chǎn)的組織形式，以適應(yīng)多品種批量生產(chǎn)； （ 2）數(shù)控與半自動(dòng)氣割設(shè) 備組成柔性生產(chǎn)線，以提高設(shè)備的利用率，適應(yīng)多品種生產(chǎn)； （ 3）鋼板下件后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，直接采用專用工具將其運(yùn)到機(jī)加車間或焊接車間，車間內(nèi)不另設(shè)半成品存放庫(kù)； （ 4）切割廢料收集后送到廠處理區(qū)集中外銷； （ 5）原材料主要是板料，車間內(nèi)的運(yùn)輸采用 電動(dòng)雙梁 橋式起重機(jī) 。 3.2 機(jī)加工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 機(jī)加工車間 工藝設(shè)計(jì)的主要原則： （ 1）本車間沖壓設(shè)備采用更換模具輪番生產(chǎn)的組織形式，以適應(yīng)多品種批量生產(chǎn)； （ 2）大、中沖壓設(shè)備組成柔性沖壓線，以提高設(shè)備的利用率，適應(yīng)多品種生產(chǎn)； （ 3）大、中沖壓設(shè)備均采用前移動(dòng)工作臺(tái)， 換模采用快速夾緊機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)更換模具、輪番生產(chǎn)的組織形式，縮短換模所用的時(shí)間； （ 4）沖壓件下線后，設(shè)有檢驗(yàn)工具，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，直接采用專用工具將其運(yùn)到焊接車問，車間內(nèi)不另設(shè)成品存放庫(kù)。 3.3 焊接工作區(qū)設(shè)計(jì)原則 焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量，必須選擇合理的工藝參數(shù)，所選定的焊接工藝參數(shù)總稱為焊接工藝規(guī)范。例如，手工電弧焊的焊接工藝規(guī)范包括：焊接電流、焊條直徑、焊接速度、電弧長(zhǎng)度（電壓）和多層焊焊接層數(shù)等，其中電弧長(zhǎng)度和焊接速度一般由操作者在操作中視實(shí)際情況自行掌握，其他參數(shù)均在焊接前確定。 3 二工作區(qū)工藝設(shè)計(jì)與 設(shè)備選擇 1.下 料工作區(qū)設(shè)計(jì) 1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng) 在做工廠設(shè)計(jì)之前，首先必須了解所設(shè)計(jì)車間或生產(chǎn)線要完成的任務(wù)及生產(chǎn)綱領(lǐng)。下料工作區(qū)承擔(dān)公司所有產(chǎn)品各種結(jié)構(gòu)件的毛坯制作任務(wù)，主要完成的加工工序有切割下料等，其生產(chǎn)綱領(lǐng)見表 1-1。經(jīng)初步測(cè)算，要完成生產(chǎn)綱領(lǐng)所需要的原材料約為 3650t。 表 1-1 生產(chǎn)綱領(lǐng) 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 型號(hào)規(guī)格 外形尺寸 結(jié)構(gòu)件重量 (t) 生產(chǎn)綱領(lǐng) 臺(tái)數(shù) 總重量 一、剪板機(jī)類 1 數(shù)控機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11K-63050 380016002200mm 5.8 18 104.4 2 機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11-63050 380016002200mm 5.8 80 464 3 液壓閘式剪板機(jī) Q11Y-68000 300020003800mm 18.5 1 18.5 4 液壓剪板機(jī) Q12Y-328000 525030202300mm 29.6 1 29.6 二、折彎?rùn)C(jī)類 1 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050 340014002400mm 4.7 90 423 三、生產(chǎn)線 1 數(shù)控棒料剪切線 S-QA42-250B 250018002500mm 14 5 70 2 棒料剪 Q42-1250 470037202500mm 28 1 28 四、協(xié)作件 1 結(jié)構(gòu)件 2500 合計(jì) 3637.5 協(xié) 作件均為焊接結(jié)構(gòu)件 ，焊接結(jié)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)車間經(jīng)過的工藝流程為： 選材 劃線 下料 卷板 焊接 較圓 焊接 檢驗(yàn)。 最大件為剪板機(jī) Q11Y-6 8000 的機(jī)架，外形尺寸 3000 2000 3800mm，重18.5t。 4 最重件為剪板機(jī) Q12Y-32 8000 的機(jī)架， 外形尺寸 5250 3020 2300mm，重29.6t。 最高件為棒料剪 Q42-1250 的機(jī)架，外形尺寸 4700 3720 2500mm，重 28t。結(jié)構(gòu)件鋼板板厚在 2-120mm范圍內(nèi)，其中 60mm以下占 50%。 1.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) 下料工作區(qū)采用一班工作制，根據(jù) 機(jī)械工廠年時(shí)基數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JBT2-2000計(jì)算得： （ 1）設(shè)備年時(shí)基數(shù) 氣割設(shè)備采用間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年 251 天，一 班生產(chǎn) 制 ， 焊割設(shè)備 年時(shí)基數(shù)損失率為 3 。則氣割 設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為： 251 1 8(1-3%)=1950h/年 。 （ 2）工人年時(shí)基數(shù) 工作環(huán)境為 二類工作環(huán)境，間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年251 天，一 班生產(chǎn) 制 ， 工人 年時(shí)基數(shù)損失率為 11。則工人 設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為： 251 1 8 (1-11%)=1790h/年 。 1.3 工藝設(shè)計(jì)原則 下料工作區(qū)的來料主要有板材，經(jīng)下料后大部分送入機(jī)加工車間進(jìn)行沖壓、折彎，少部分直接進(jìn)入焊接車間進(jìn)行焊接。 1.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 下料工作區(qū)的主要工藝流程如下： 選材 吊鋼板上件去污劃線預(yù)熱氣割冷卻焊補(bǔ)打磨標(biāo)識(shí)下件。 下料工作區(qū)主要完成下料工作。在該工作區(qū)內(nèi)有數(shù)控火焰切割機(jī)、 半自動(dòng)氣割機(jī)、仿形氣割機(jī)三種類型的設(shè)備。其中，數(shù)控火焰切割機(jī)主要完成對(duì)大件的下料，半自動(dòng)氣割機(jī)與仿形氣割機(jī)由于其靈活性，可以由工人操作，對(duì)大量的中小件或少量的大件進(jìn)行下料。 1.3.2 工作區(qū) 工藝布置 下料車間的工藝布置如 圖 1-1 所示。圖中，由于技改內(nèi)容要求新增一臺(tái)數(shù)控氣割機(jī)，因此，在該工作區(qū)內(nèi)布置了兩臺(tái)數(shù)控氣割機(jī)。如圖所示，兩臺(tái)數(shù)控氣割機(jī)靠近墻壁并排布置。這樣做的原因就是盡量節(jié)省結(jié)構(gòu)車間的工作面積，為起重機(jī)物料的暫存 5 以及運(yùn)輸物料提供充足的空間。 圖 1-1 下料車間工藝布置圖 1.4 設(shè)備選擇計(jì)算 1.4.1 設(shè)備選型原則 在選擇 下料工作區(qū)進(jìn)行 設(shè)備時(shí) ， 應(yīng)遵循以下原則： （ 1） 優(yōu)先選用國(guó)家推薦使用的符合環(huán)保和節(jié)能要求的設(shè)備； （ 2） 所選用的設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、操作方便、技術(shù)成熟、處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，特別是安全性能要好，以充分保證操作人員的身心健康； （ 3） 以保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益為宗旨，應(yīng)考慮到用戶長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，在選擇設(shè)備尤其中大型設(shè)備時(shí)，既要考慮企業(yè)目前的生產(chǎn)狀況，也要為以后的發(fā)展留出余地。 1.4.2 設(shè)備的選擇方案 本工作區(qū) 主要設(shè)備的選型方案如下： 對(duì)于所要完成的最大件 剪板機(jī) Q11Y-6 8000 的機(jī)架，考慮到其最 大尺寸為3000 2000 3800mm，選用了 數(shù)控火焰切割機(jī) CNC-4A 進(jìn)行切割下料，機(jī)器最大剪切厚度為 150mm，最大剪切長(zhǎng)度為 12000mm，完全可以滿足使用要求。 對(duì)于同一批量切割長(zhǎng)度小于 1650mm 的板材邊，選用 仿形氣割機(jī) CG2-150A 進(jìn)行批量切割，以提高切割效率。 目前所提供的切割設(shè)備見表 1-2 6 表 1-2 主要設(shè)備說明 設(shè)備名稱 型號(hào) 切割厚度 (mm) 切割速度(mm/min) 切割最大長(zhǎng)度 (mm) 數(shù)控火焰切割機(jī) CNC-4A 8-150 2000 12000 半自動(dòng)氣割機(jī) CG1-30 5-70 50-750 1 仿形氣割機(jī) CG2-150A 5-100 50-750 1650 數(shù)控氣割機(jī) OMNIMAT C6000 5-100 50-750 1 1.4.3 勞動(dòng)量計(jì)算 （ 1）剪板機(jī)機(jī)架 圖 1-2 剪板機(jī) Q11-6305 機(jī)架 Q11K-63050 數(shù)控機(jī)械閘式剪板機(jī) 外形尺寸為 380016002200mm。切割長(zhǎng)度的計(jì)算過程如下： L 前 =22002+38004=19600mm L 臺(tái)面 =6002+38002=8800mm L 左 =L 右 =16002+22002=7600mm L 底 =38002+16002=10800mm L 總 = L 前 +L 臺(tái)面 +L 左 +L 底 =54400mm 鋼板厚度為 25mm，則 切割速度為 360mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=54400/360=152min。 Q11-63050 機(jī)械閘式剪板機(jī)外形尺寸為 380016002200mm。 7 氣切割長(zhǎng)度 L 總 =54400mm 鋼板厚度為 25mm，則 切割速度為 360mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=54400/360=152min。 液壓閘式剪板機(jī) Q11Y-68000，其外形尺寸為 300020003800mm。 氣切割長(zhǎng)度 L 總 = 60700mm, 鋼板厚度為 72mm，則 切割速度為 230mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=60700/230=264min。 液壓剪板機(jī) Q12Y-328000， 其外形尺寸為 525030202300mm。 氣切割長(zhǎng)度 L 總 = 75070mm 鋼板厚度為 74mm，則 切割速度為 230mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=75070/230=326min。 （ 2）折彎?rùn)C(jī)機(jī)架 圖 1-3 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050 機(jī)架 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050, 外形尺寸為 3400 1400 2400mm, 切割長(zhǎng)度的計(jì)算過程如下： 8 鋼板厚度為 88mm，則 切割速度為 230mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=/230=108min。 （ 3）棒料剪機(jī)架 圖 1-4 棒料剪 Q42-1250 機(jī)架 Q42-1250 棒料剪 , 外形尺寸為 470037202500mm, 切割長(zhǎng)度的計(jì)算過程如下： 9 鋼板厚度為 46mm，則切割速度為 310mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=87360/310=282min。 S-QA42-250B 數(shù)控棒料剪切線 ： 氣切割長(zhǎng)度鋼板厚度為 46mm，則切割速度為 310mm/min，加工臺(tái)時(shí)為 t=87360/310=282min。 1.4.4 確定設(shè)備與人員數(shù)量 表 1-3 勞動(dòng)量工時(shí)表 3 勞動(dòng)量工時(shí) 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 型號(hào)規(guī)格 生產(chǎn)綱領(lǐng) 勞動(dòng)量工時(shí) 臺(tái)數(shù) 總重量 （ t） 氣割 單臺(tái) /h 全年 /h 一、剪板機(jī)類 1 數(shù)控機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11K-63050 18 104.4 2.53 45.54 2 機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11-63050 80 464 2.53 202.4 3 液壓閘式剪板機(jī) Q11Y-68000 1 18.5 4.4 4.4 10 4 液壓剪板機(jī) Q12Y-328000 1 29.6 5.4 5.4 二、折彎?rùn)C(jī)類 2 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050 90 423 1.8 162 三、生產(chǎn)線 1 數(shù)控棒料剪切線 S-QA42-250B 5 70 4.7 23.5 2 棒料剪 Q42-1250 1 28 4.7 4.7 四、協(xié)作件 1 結(jié)構(gòu)件 500 2500 4.0 2000 合計(jì) 696 3637.5 27.86 2447.94 設(shè)備打孔勞動(dòng)量 2447.94 0.5=1224 計(jì)算設(shè)備數(shù) (2177+1224) 1950=1.88 采用設(shè)備數(shù) 4 負(fù)荷率 47% 計(jì)算生產(chǎn)工人 (2177+1224) 1790=1.9 采用生產(chǎn)工人 3 下料工作區(qū)年產(chǎn) 量為 3637 噸 10 千噸，由按工種的輔助工人數(shù)表可知：輔助工 5人：吊車工 2 人，掛鉤工 1 人，運(yùn)輸工 1 人，清掃工 1 人。 1.4.5 確定生產(chǎn)節(jié)拍 計(jì)算后的生產(chǎn)節(jié)拍見表 1-4，計(jì)算得下料工位節(jié)拍為 250 分鐘每臺(tái)。 表 1-4 生產(chǎn)節(jié)拍 下料工位名稱 節(jié)拍（ min） 選材 2 吊鋼板 5.5 上件 7 去污 5 劃線 43.7 預(yù)熱 4 氣割 250 冷卻 15 焊補(bǔ) 1 11 打磨 15 標(biāo)識(shí) 1 下件 7 計(jì)算得下料工位節(jié)拍為 250 分鐘每臺(tái)。 12 2.機(jī)加 工作區(qū) 設(shè)計(jì) 2.1 生產(chǎn) 綱 領(lǐng) 本車間主要承擔(dān)來 自下料工作區(qū)的板材的剪切、沖壓及折彎等工序，其生產(chǎn)綱領(lǐng)見表。經(jīng)初步估算，要完成生產(chǎn)綱領(lǐng)所需要的原材料約為 t。 表 2-1 生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)品名稱 沖壓件數(shù) 年生產(chǎn)綱領(lǐng) 種數(shù) 重量 /kg 年產(chǎn)量 凈重 /t 大中沖壓件 90 70 10000 700 小沖壓件 300 110 10000 1100 合計(jì) 1800 2.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) 機(jī)械加工車間為兩班工作制，根據(jù) 機(jī)械工廠年時(shí)基數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JBT2-2000計(jì)算得： 1.設(shè)備年時(shí)基數(shù)機(jī)加設(shè)備 間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年 251 天，兩班 班生產(chǎn)，機(jī)加設(shè)備 年時(shí)基數(shù)損失率為 5；即設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為 3820h/年 。 2.工人年時(shí)基數(shù) 一類工作環(huán)境，間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年 251 天，兩 班生產(chǎn)， 工人 年時(shí)基數(shù)損失率為 9；即 工人 設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為： 251 2 8 (1-9%)=3660h/年 。 2.3 工藝設(shè)計(jì)原則 機(jī)械加工車間的來料主要有板材和少量型材，經(jīng)剪切、沖壓、折彎、成形，大部分送入焊接車間進(jìn)行部件的焊接，還有一少部分直接進(jìn)行時(shí)效處理。 2.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)工藝流程如下： 上模沖裁（ 落料 /下形狀料）彎曲（ 拉 13 延 /壓形 /折 彎 /卷板） 整形（ 切邊 /沖孔 /整形 /翻邊 /翻孔 /沖翻孔 /切斷 /切口 /縮口 /擴(kuò)口 /半沖孔 /包邊 /內(nèi)外緣整修 /校平 ）檢驗(yàn)下模。 工藝設(shè)計(jì)時(shí)，在考慮到人流和物流，即遵循“原料下料沖壓成形成品”的流向來布置設(shè)備，盡可能地減少半成品在車間內(nèi)的逆向流動(dòng)，以縮短毛坯的搬運(yùn)距離，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 2.3.2 工作區(qū) 的工藝布置 機(jī)加 工作區(qū) 的工藝布置見下圖 2-1。 本車間擁有剪板機(jī)、液壓機(jī)、卷板機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、振動(dòng)剪、搖臂鉆床等多種設(shè)備。由于此工作區(qū)的設(shè)備并沒有明顯的流程順序，因而，并不需要對(duì)所有設(shè)備按照流程 排列。在此工作區(qū)中，我們考慮到壓力機(jī)等設(shè)備距離墻壁的安全距離，我們將各設(shè)備距離墻壁的距離均設(shè)為 4m。因剪板機(jī)和卷板機(jī)需要較大的工作面積，并且這兩種機(jī)器之間有加工的先后關(guān)系，因而在機(jī)加區(qū)我們將剪板機(jī)和卷板機(jī)按從左到右的水平順序排列，使加工過程更加順暢。 圖 2-1 機(jī)加車間的工藝布置圖 2.4 設(shè)備選擇計(jì)算 2.4.1 設(shè)備選型原則 壓力機(jī)的選擇：用一般材料，在壓力機(jī)上沖裁普通零件時(shí)，僅需考慮沖裁力，根據(jù)沖裁力選擇沖床的噸位?？紤]到模具的刃部被磨損，凸模與凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料的力學(xué)性能波動(dòng)及材料的厚度偏差等各 種因素的影響，沖裁力按下式計(jì)算： P=KLt式中： P 沖裁力 N； L 沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度 mm； t 材料厚度 mm； 材料抗剪強(qiáng)度， N/mm2； K 系數(shù)，一般 1.3。式中抗剪強(qiáng)度與材料種類和坯料原始狀態(tài)有關(guān)，為便于計(jì)算，可取 0.8 b，故沖裁力又可用下式 表達(dá)： P=1.3Lt Lt b 式中： b 材料的抗拉強(qiáng)度， MPa。將 P 折算成 kN 即可選擇正確的噸 14 位。 剪板機(jī)的型號(hào)可以根據(jù)剪切鋼板的厚度和寬度來選擇。 2.4.2 設(shè)備的選擇方案 目前提供的切割設(shè)備如表 2-2 所示。 表 2-2 主要設(shè)備說明 設(shè)備名稱 型號(hào) 規(guī)格 剪板機(jī) Q11 6.3 2000 剪板機(jī) Q11 20 2500 液壓機(jī) YQ32-400T 400t 卷板機(jī) W11 12 2000 機(jī)械壓力機(jī) J21-100t 100t 機(jī)械壓力機(jī) J21-40t 40t 摩擦壓力機(jī) J21-80t 80t 摩擦壓力機(jī) J53-100T 100t 折彎?rùn)C(jī) MY67-80 80t 振動(dòng)剪 Q21-5B 5 搖臂鉆床 Z3080 25 2.4.3 勞動(dòng)量計(jì)算 剪板機(jī)剪切寬度在 200mm 左右， 剪切長(zhǎng)度小于 2000mm， 剪板機(jī)的工作 速度為0.4 噸 /h。所以剪板機(jī)的加工時(shí)間為： 1800 0.4=4500h。 當(dāng)確定壓力機(jī)加工工時(shí)時(shí)，由于 小于 100 噸的壓力機(jī)成產(chǎn)速率約為： 500 件 /h。所以壓力機(jī)的加工時(shí)間為 ： 20000 500=40h。 搖臂鉆床鉆孔公式為： 其中 K=1， D 取 40mm， 鋼板厚度為 25mm 時(shí)，每個(gè)孔的加工時(shí)間為： 3.05 分，裝卸時(shí)間為 25 分鐘，對(duì)于 數(shù)控機(jī)械閘式剪板機(jī)每臺(tái)的鉆孔時(shí)間為 60 分鐘。整個(gè)機(jī)加工車間 搖臂鉆床鉆的加工時(shí)間為： 680 小時(shí)； 15 折彎?rùn)C(jī)的年工作時(shí)間為： 800 小時(shí) 。 2.4.4 確定設(shè)備與人員數(shù)量 確定 剪板機(jī) 所需的數(shù)量以及人員數(shù)量 ： 4500 3820=1.18 臺(tái)， 為滿足工作能力，需要 取 2 臺(tái) 剪板機(jī)。同樣，對(duì)于 壓力機(jī)： 40 3820=0.01，取 1 臺(tái) ；對(duì)于 搖臂鉆床：680 3820=0.18，取 1 臺(tái) ；對(duì)于 折彎?rùn)C(jī)： 800 3820=0.21 臺(tái)，取 1 臺(tái) 。 根據(jù)設(shè)備工作時(shí)的人員密度確定人員數(shù)： 剪板機(jī)： 2 臺(tái) 2 人 /臺(tái) =4 人，所以剪板機(jī)的工人共需要 6 人 ； 壓力機(jī) ：?jiǎn)吸c(diǎn)壓力機(jī)工人密度為 1，所以共需 2 人，每班 1 人 ； 鉆床、折彎?rùn)C(jī)每班各配 1 人，共需 4 人。 16 3.焊接 工作區(qū) 設(shè)計(jì) 3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng) 本車間主要承擔(dān)來自機(jī)加車間的板材的裝配、焊接等工序，其生產(chǎn)綱領(lǐng)見表 3-1。 表 3-1 焊接車間生產(chǎn)綱領(lǐng) 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 型號(hào)規(guī)格 外形尺寸 結(jié)構(gòu)件重量(t) 生產(chǎn)綱領(lǐng) 臺(tái)數(shù) 總重量 一、剪板機(jī)類 1 數(shù)控機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11K-63050 380016002200mm 5.8 18 104.4 2 機(jī)械閘式剪板機(jī) Q11-63050 380016002200mm 5.8 80 464 3 液壓閘式剪板機(jī) Q11Y-68000 300020003800mm 18.5 1 18.5 4 液壓剪板機(jī) Q12Y-328000 525030202300mm 29.6 1 29.6 二、折彎?rùn)C(jī)類 1 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050 340014002400mm 4.7 90 423 三、生產(chǎn)線 1 數(shù)控棒料剪切線 S-QA42-250B 250018002500mm 14 5 70 2 棒料剪 Q42-1250 470037202500mm 28 1 28 四、協(xié)作件 1 結(jié)構(gòu)件 2500 合計(jì) 3637.5 3.2 工作制度與年時(shí)基數(shù) 焊接車間為一班工作制，根據(jù) 機(jī)械工廠年時(shí)基數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JBT2-2000計(jì)算得： 1.設(shè)備年時(shí)基數(shù) 焊接 設(shè)備： 間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年 251 天，兩班 班生產(chǎn)，焊接設(shè)備 年時(shí)基數(shù)損失率為 3；即 焊接 設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為： 251 2 8(1-8%)=3700h/年 。 17 2.工人年時(shí)基數(shù) 二類工作環(huán)境，間斷性 生產(chǎn)，每周 5 天，每年 251 天，兩 班生產(chǎn)， 工人 年時(shí)基數(shù)損失率為 11；即 工人 設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為： 251 2 8(1-11%)=3580h/年 。 3.3 工藝設(shè)計(jì)原則 焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量，必須選擇合理的工藝參數(shù)，所選定的焊接工藝參數(shù)總稱為焊接工藝規(guī)范。例如，手工電弧焊的焊接工藝規(guī)范包括：焊接電流、焊條直徑、焊接速度、電弧長(zhǎng)度（電壓）和多層焊焊接層數(shù)等，其中電弧長(zhǎng)度和焊接速度一般由操作者在操作中視實(shí)際情況自行掌握，其他參數(shù)均在焊接前確定。 選擇原則：在保證獲得優(yōu)質(zhì)焊 接接頭的前提下，優(yōu)先選擇常用的焊接方法，若生產(chǎn)批量較大，還需考慮有高的生產(chǎn)率和低廉的成本。 （ 1） 焊條直徑 選用 焊條直徑根據(jù)焊件的厚度和焊接位置來選擇。一般，厚焊件用粗焊條，薄焊件用細(xì)焊條。立焊、橫焊和仰焊的焊條應(yīng)比平焊細(xì)。平焊對(duì)接時(shí)焊條直徑的選擇如表 4-3所示： 表 3-2 焊條直徑的選擇（ mm） 工件厚度 2 3 4 7 8 12 13 焊條直徑 1.6 2.0 2.5 3.2 3.2 4.0 4.0 5.0 4.0 5.8 （ 2） 焊接電流和焊接速度 確定焊接電流和焊接速度的一般原則是：在保證焊接質(zhì)量 的前提下，盡量采用較大的焊接電流值，在保證焊透且焊縫成形良好的前提下盡可能快速施焊，以提高生產(chǎn)率。 焊接電流是影響焊接接頭質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要因素 。一般，細(xì)焊條選小電流，粗焊條選大電流。焊接低碳鋼時(shí)，焊接電流和焊條直徑的關(guān)系可由下列經(jīng)驗(yàn)公式確定： I=（ 30 60） d 式 中 I 為焊接電流（ A）， d 為焊條直徑（ mm）。焊接速度是指焊條沿焊縫長(zhǎng)度方向單位時(shí)間移動(dòng)的距離，它對(duì)焊接質(zhì)量影響很大 。 3.3.1 工藝設(shè)計(jì)方案 焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝過程可歸納如下： 焊縫邊緣清理 裝配 焊接 焊接變形矯正 焊后清理 檢驗(yàn) 。 18 3.3.2 焊接 工作區(qū) 的工藝布置 焊接工作區(qū) 的工藝布置見下圖 3-1。在本工作區(qū)內(nèi)共有兩道工序。第一個(gè)是焊接工序，第二個(gè)是時(shí)效處理工序。由于焊接工序需要較大的工作面積，因此，此工作區(qū)占據(jù)整個(gè)車間一半以上的面積。工件在焊接之后會(huì)送入拋丸清理設(shè)備進(jìn)行拋丸處理。由于拋丸清理設(shè)備的高度超過車間設(shè)計(jì)的規(guī)定高，在權(quán)衡增加車間高度和將拋丸清理設(shè)備外移的難度和成本之后，我們選擇將拋丸清理設(shè)備從主車間外移，在車間右側(cè)新建一塊高度達(dá) 12m 的廠房，用以容納拋丸清理設(shè)備。本結(jié)構(gòu)車間生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)件最重達(dá)到 29.6 噸，在往拋丸清理設(shè)備運(yùn)送結(jié) 構(gòu)件時(shí)，我們選擇用低壓電動(dòng)平板車。平板車的有效載荷為 40t，能滿足我們車間的任務(wù)需求。時(shí)效處理結(jié)束的結(jié)構(gòu)件經(jīng)由平板車送至拋丸清理設(shè)備內(nèi)進(jìn)行拋丸處理，處理結(jié)束之后再由平板車運(yùn)輸。由電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)吊往下一道工序。 圖 3-1 焊接車間 工藝布置 圖 3.4 設(shè)備選擇計(jì)算 3.4.1 設(shè)備選型原則 （ 1）根據(jù)材料的焊接性選擇 一般說，低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼可采用各種焊接方法。高合金鋼、非鐵金屬及其 19 合金則宜采用能量集中，保護(hù)良好的焊接方法，如氬弧焊、電子束、等離子弧焊等。 （ 2）根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇 焊縫較短且不規(guī)則時(shí)，采用 氣焊、焊條電弧焊等手工焊方法；焊縫較長(zhǎng)且規(guī)則時(shí)，采用埋弧焊、氣體保護(hù)焊等機(jī)械化、自動(dòng)化焊接方法；薄板結(jié)構(gòu)采用電阻點(diǎn)焊、縫焊、氣焊 CO2 焊、氬弧焊和等離子弧焊等；厚板結(jié)構(gòu)采用埋弧焊、電渣焊、電子束焊等。 （ 3）根據(jù)生產(chǎn)批量選擇 生產(chǎn)批量較小時(shí)，宜采用氣焊、焊條電弧焊（以減少投資）； 生產(chǎn)批量較大時(shí)，宜采用電阻焊、摩擦焊、埋弧焊和氣體保護(hù)焊等高效焊接方法。 3.4.2 設(shè)備的選擇方案 目前所提供的切割設(shè)備見表 3-3 表 3-3 主要設(shè)備說明 設(shè)備名稱 型號(hào) 二氧化碳半自動(dòng)氣體保護(hù)焊機(jī) NBC 手工電弧焊機(jī) ZX7-200T 3.4.3 確定設(shè)備與人員數(shù)量 表 3-4 設(shè)備與人員數(shù)量 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 型號(hào)規(guī)格 生產(chǎn)綱領(lǐng) 勞動(dòng)量工時(shí) 臺(tái)數(shù) 總重量（ t） 氣體保護(hù)焊 手工焊 單臺(tái)/h 全年/h 單臺(tái)/h 全年 /h 一、剪板機(jī)類 1 數(shù)控機(jī) 械閘式剪板機(jī) Q11K-63050 18 104.4 24 432 17 306 2 機(jī)械閘 式剪板機(jī) Q11-63050 80 464 24 1920 17 1360 3 液壓閘 式剪板機(jī) Q11Y-68000 1 18.5 26.56 26.56 20 20 4 液壓剪板機(jī) Q12Y-328000 1 29.6 33 33 24 24 續(xù)表 20 二、折彎?rùn)C(jī)類 2 液壓折彎?rùn)C(jī) WS67Y-60/3050 90 423 66.4 5976 32 2880 三、生產(chǎn)線 1 數(shù)控棒 料剪切線 S-QA42-250B 5 70 38.5 192.5 117 585 2 棒料剪 Q42-1250 1 28 38.5 38.5 117 117 四、協(xié)作件 1 結(jié)構(gòu)件 500 2500 33 16500 24 12000 合計(jì) 3637.5 25118.5 17292 計(jì)算設(shè)備數(shù) 25118.5 3700=6.79 采用設(shè)備數(shù) 17 負(fù)荷率 40% 計(jì)算生產(chǎn)工人 17 2=34 采用生產(chǎn)工人 34 17292 3700=4.7 7 66.8% 7 7 21 三節(jié)能與能耗 本車 間采用拋丸清理設(shè)備代替噴砂設(shè)備。工件的拋丸除銹在拋丸室內(nèi)進(jìn)行，室體上兩個(gè)面安裝 12 臺(tái) 拋丸器，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將鋼丸拋至工件表面上，利用鋼丸的沖擊、刮削、將鋼材表 面的氧化皮及污物除去 ,拋丸器的拋射角度可以調(diào)整。經(jīng)過拋丸除繡后的工件，通過輸送進(jìn)入噴丸清理室內(nèi)，利用噴丸將工件復(fù)雜部位補(bǔ)噴，以達(dá)到質(zhì)量要求，并且用壓縮空氣將工件表面的砂粒、氧化皮、粉塵吹清，達(dá)到要求的工件表面清潔度。拋丸清理設(shè)備與噴砂設(shè)備相比，動(dòng)力消耗更小，更為經(jīng)濟(jì)。 四環(huán)境保護(hù) （ 1）廢水處理 拋丸清洗機(jī)產(chǎn)生的廢水經(jīng)排水溝流至車間外部的蓄水池， 再泵壓到污水處理站進(jìn)行處理。 （ 2）廢氣治理 廢氣主要是焊接車間產(chǎn)生的，焊接廢氣包括焊接煙塵和焊接煙氣。焊接過程中產(chǎn)生的主要有害氣體有：氮氧化物、一氧化碳和氟化氫。本項(xiàng)目車間較寬暢，可以加強(qiáng)車間通風(fēng)，使車間內(nèi)焊接廢氣的濃度能達(dá)到 GBZ2-2002 工作場(chǎng)限值要求。 22 五勞動(dòng)安全衛(wèi)生 車間生產(chǎn)勞動(dòng)過程中需要進(jìn)行保護(hù)，就是要把人體同生產(chǎn)中的危險(xiǎn)因素和有毒因素隔離開來，創(chuàng)造安全、衛(wèi)生和舒適的勞動(dòng)環(huán)境，以保證安全生產(chǎn)。本節(jié)講述對(duì)有害因素的防護(hù)內(nèi)容。 1.通風(fēng)防護(hù)措施 電氣焊接過程中 只要采取完善的防護(hù)措施，就能保證電氣焊工只會(huì)吸人微量的煙塵和有毒氣體。通過人體的解毒作用和排泄作用，就能把毒害減到最少程度，從而避免發(fā)生焊接煙塵和有毒氣體中毒現(xiàn)象。 在專門的焊接車間或焊接量大、焊機(jī)集中的工作地點(diǎn)，應(yīng)采用全面機(jī)械通風(fēng)，可集中安裝數(shù)臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)向外排風(fēng)，使車間內(nèi)經(jīng)常更換新鮮空氣。 2.噪聲控制 機(jī)加車間應(yīng)避免剪切或沖裁時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲。采用壓力較大的壓力機(jī)時(shí)，使沖裁力不超過設(shè)備公稱壓力的 2/3，同時(shí)采用減振基礎(chǔ)吸收振動(dòng)。對(duì)于噪聲較大的車間也可采用吸音墻或隔音板吸收噪 聲并防止向周圍傳。 3.個(gè)人防護(hù)措施 當(dāng)作業(yè)環(huán)境良好時(shí)，如果忽視個(gè)人防護(hù)，人體仍有受害危險(xiǎn)，當(dāng)在密閉容器內(nèi)作業(yè)時(shí)危害更大。因此，加強(qiáng)個(gè)人的防護(hù)措施至關(guān)重要。一般個(gè)人防護(hù)措施除穿戴好工作服、鞋、帽、手套、眼鏡、口罩、面罩等防護(hù)用品外，必要時(shí)可采用送風(fēng)盔式面罩。 （ 1）預(yù)防煙塵和有毒氣體 當(dāng)在容器內(nèi)焊接，特別是采用氬弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)，除加強(qiáng)通風(fēng)外，還應(yīng)戴好通風(fēng)帽。使用時(shí)用經(jīng)過處理的壓縮空氣供氣，切不可用氧氣，以免發(fā)生燃燒事故。 （ 2）預(yù)防電弧輻射及灼傷 工作時(shí)必須穿好工作服（以白色工作服最佳），戴好工作帽、手套、腳蓋和面罩。在輻射強(qiáng)烈的作業(yè)場(chǎng)合如氬弧焊時(shí)，應(yīng)穿耐酸的工作服，并戴好通風(fēng)帽。在高溫條件下應(yīng)穿石棉工作服。工作地點(diǎn)周圍應(yīng)盡可能放置屏蔽板，以免弧光傷害別人。絕對(duì)不允許卷起袖口，穿短袖衣以及敞開衣服等進(jìn)行電焊工作，防止電焊飛濺物灼傷皮膚。為防止操作開關(guān)和閘刀時(shí)發(fā)生電弧灼傷，合閘時(shí)應(yīng)將焊鉗掛起來或放在絕緣板上，拉閘時(shí)必須先停止焊接工作。為了預(yù)防電光性眼炎，電焊工應(yīng)使用符合勞動(dòng)保護(hù)要求的面罩。面罩上的電焊護(hù)目鏡片，應(yīng)根據(jù)焊接電流的強(qiáng)度來選擇，用合乎作業(yè)條件 的遮光鏡片。 （ 3）對(duì)噪聲的防護(hù) 長(zhǎng)時(shí)間處于噪聲環(huán)境下工作的人員應(yīng)戴上護(hù)耳器，以減小噪聲對(duì)人的危害程度。 23 4.防火防爆 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要加強(qiáng)安全檢查，焊工進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)后，首先必須檢查操作現(xiàn)場(chǎng)和作業(yè)點(diǎn)下方 10m以內(nèi)不得存有易燃易爆物和雜物。焊接作業(yè)區(qū)內(nèi)所有電氣設(shè)備以及車間內(nèi)兩臺(tái)梁式起重機(jī)均采用防爆型，并在車間內(nèi)設(shè)置消防滅火器具。焊接操作使用的電器設(shè)備不得有漏電現(xiàn)象 ,氣瓶及氣焊設(shè)備不得有漏氣現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)有漏電 ,漏氣 ,產(chǎn)生火花 ,聞到焦糊味等非正?，F(xiàn)象 ,應(yīng)立即停止操作 ,關(guān)掉電源 ,氣源 ,進(jìn)行檢 查 ,排除隱患。電焊工在施焊過程中更換焊條時(shí)，嚴(yán)禁亂扔焊條頭，以免灼傷別人和引起火災(zāi)事故發(fā)生。下料車間與焊接車間采用防火墻隔開，進(jìn)出車間的兩個(gè)物流大門采用防火卷簾門。 24 六 廠房布局簡(jiǎn)介 廠房布局圖如圖 4-1 所示： 圖 4-1 廠房布局圖 廠房?jī)?nèi)各不同車間的功能及規(guī)劃說明在本文之前的章節(jié)中均已詳細(xì)交代，廠房（除去拋丸清理車間）總計(jì)長(zhǎng) 84.8m，寬 30.82m。車間總面積為 2829.5m2。車間內(nèi)共布置橋式起重機(jī)三臺(tái)，車間內(nèi)走道寬 3.00m。由于拋丸清理設(shè)備的高度高過起重機(jī)的梁高，如將其置于廠房?jī)?nèi)則需要整體 加高，成本過大，故而本文選擇將其另置空間，由電動(dòng)平板車將所需處理的加工件運(yùn)入處理。 25 參考文獻(xiàn) 1 鑄造車間和工廠設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編 .鑄造車間和工廠設(shè)計(jì)手冊(cè) K .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995. 2 楊波爾斯基 ，機(jī)械制造工廠和車間設(shè)計(jì)手冊(cè) K .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1982. 3 陳柏金，黃樹槐，熊曉紅 . 舊式水壓機(jī) CNC 改造 . 鍛壓技術(shù)， 2008， 33（ 1）：106-108. 4 王仲仁，皇甫驊，辛宗仁等 . 鍛造 . 鍛壓手冊(cè) M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002. 26 附錄 1.設(shè)備明細(xì)表： 設(shè)備名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 電力（ Kw) 價(jià)格（元） 每臺(tái) 合計(jì) 單價(jià) 總價(jià) 一、下料設(shè)備 數(shù)控火焰切割機(jī) CNC-4A 1 1 1 120000 120000 半自動(dòng)氣割機(jī) CG1-30 1 0.024 0.024 780 780 仿形氣割機(jī) CG2-150 1 0.024 0.024 2700 2700 數(shù)控氣割機(jī) CNCGDHG 1 3 3 150000 150000 小計(jì) 4.048 273480 二、沖壓、機(jī)加設(shè)備 剪板機(jī) Q11 6.3 2000 1 7.5 7.5 36000 36000 剪板機(jī) Q11 20 2500 1 30 30 210000 210000 液壓機(jī) YQ32-400T 400t 1 15 15 188000 188000 卷板機(jī) W11 12 2000 1 11 11 56000 56000 機(jī)械壓力機(jī) J21-100t 100t 1 7.5 7.5 78000 78000 機(jī)械壓力機(jī) J21-40t 40t 1 5.5 5.5 24000 24000 摩擦壓力機(jī) J21-80t 80t 1 7.5 7.5 60000 60000 摩擦壓力機(jī) J53-100T 100t 1 7.5 7.5 80000 80000 折彎?rùn)C(jī)