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杠杆设计工艺分析与车间设施物流规划


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引言
机械制造基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、 技术基础课以及大部

分的专业课之后进行的。 这是学生在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入 的综合性的复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在学生四年的大学学 习中占有重要的地位。

2
2.1

零件的分析
零件的作用
题目给出的零件是杠杆。它的主要作用是用来支承、固定和传递扭矩的。要

求零件的配合是符合要求。后附杠杆零件图。

2.2

零件的工艺分析

2.2.1 零件的技术要求 杠杆零件的Φ 25、Φ 10、Φ 8 四孔的轴线具有垂直度要求。现主要技术分析 如下: 由Φ 40mm 的圆及 30mm 的宽凸台组成的上端面表面粗糙度为 Ra10μ m, 40mm Φ 外圆下端面表面粗糙度为 Ra5μ m,两平面位置 54 00 .300 mm。 Φ 30mm 的两个凸台的表面粗糙度为 Ra10μ m,与Φ 40mm 的下圆表面位置分
? 别为 54 0 0 . 74 mm, 54 00 . 450 mm,两凸台厚 15mm。 -

? Φ 25mm 的孔的尺寸为Φ 25 0 0 . 033 mm,表面粗糙度为 Ra2.5μ m,并且后续各孔

对其底面将有位置度和平行度要求,即都以其为设计基准。
? Φ 10mm 的孔的尺寸为Φ 10 0 0 . 015 ,表面粗糙度为 Ra5μ m。

? 两个Φ 8mm 的孔的尺寸为Φ 8 0 0 . 033 mm,表面粗糙度为 Ra2.5μ m,孔轴线与Φ

25mm 的孔轴线距 82±0.2mm,平行度为 0.2mm。 该杠杆的形状特殊、结构简单,是常见的杠杆零件。为实现起功能,对其 的配合面要求较高,加工精度要求较高。因其在工作中的工作平稳,故无须进行 热处理。
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综上所述,该杠杆的各项要求制定较合理,符合其功用。 2.2.2 零件的工艺性分析 分析零件图可知, 杠杆中间的两平面和左右两边的端面要进行切削加工,Φ 25、Φ 10、Φ 8 孔的端面均为平面,这样可以防止加工的过程中钻头钻偏,可以 保证加工的精度和配合的精度。另外,除了Φ 10 孔以外,对其余的三孔的孔内 表面的要求较高。 要采取必要的措施以保证其表面精度。但这些加工精度可以在 正常的生产条件下采用经济的方法保质保量地加工出来。 端面和孔的加工可以通 过通用铣床和钻床保证其加工精度,而不需要使用高精度的机床,通过钻削、铣 削的加工就可以达到要求。 2.2.3 确定零件的生产类型 由题目可知杠杆零件的生产类型为中批生产类型。

2.3

确定毛坯的种类和制造方法

2.3.1 确定毛坯的制造形式 杠杆零件的材料为灰铸铁 HT20-40。考虑到杠杆零件在工作中的载荷平稳并 且处于润滑状态, 因此应该采用润滑效果较好的铸铁,以使金属纤维尽量不被裁 断,保证零件工作可靠。 2.3.2 确定毛坯的制造方法 由题目可知该零件达到中批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,铸造表 面质量的要求高,故可采用铸造质量稳定的,适合中批生产的金属模铸造。毛坯 的拔模斜度为 5 度。又由于零件的对称特性,故采取两件铸造在一起的方法,便 于铸造和加工工艺过程,而且还可以提高生产率。

2.4

拟定工艺路线

2.4.1 基面的选择 粗基准的选择: 对于本零件而言, 按照粗基准的选择原则,选择本零件的加工表面就是宽度 为Φ 40mm 的肩面表面作为加工的粗基准,可用压板对肩台进行加紧,利用一组 V 形块支撑Φ 40mm 的外轮廓作主要定位,以消除四个自由度。再以一面定位消除 两个自由度,达到完全定位,就可以加工Φ 25(H7)的孔。 精基准的选择:
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主要考虑到基准重合的问题,和便于装夹,采用Φ 25(H7)的孔作为精基准。 2.4.2 工件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有:粗精铣宽度为 40mm 的上下平台、钻Φ 10(H7)孔、钻 2 ×Φ 8+0.015 0 的小孔、粗精铣Φ 30 凸台的平台。材料为 HT20-40,加工方法选 择如下: Φ 40mm 圆柱的上平台:表面粗糙度为 Ra10,采用粗铣→精铣的加工方法。 Φ 40mm 圆柱的下平台:表面粗糙度为 Ra5,采用粗铣→精铣的加工方法。 Φ 30 的凸台上下表面:表面粗糙度为 Ra10,采用粗铣→精铣的加工方法。 钻Φ 25(H9)内孔:公差等级为 IT6~IT8,表面粗糙度为 Ra2.5,采用钻孔→ 扩孔钻钻孔→粗铰→精铰的加工方法,并倒 1×45°内角。 钻Φ 10(H7)内孔:公差等级为 IT7~IT8,表面粗糙度为 Ra5,采用钻孔→粗 铰→精铰的方法。 钻Φ 8(H7)内孔:公差等级为 IT6~IT8,表面粗糙度为 Ra2.5,采用钻孔→粗 铰→精铰的加工方法。

2.5

确定工艺路线
制定工艺路线的出发点, 应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等

技术要求得到合理的保证。在生产纲领(生产纲领的大小对生产组织和零件加工 工艺过程起着重要的作用, 它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,决定了 所应选用的工艺方法和工艺装备。)已确定为中批生产的条件下,可以考虑采用 通用机床,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果, 以便使生产成本尽量下降。 2.5.1 工艺路线 工序Ⅰ:毛坯准备 工序Ⅱ:粗精铣宽度为Φ 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台 工序Ⅲ:粗精铣宽度为Φ 30mm 的凸台表面 工序Ⅳ:钻孔Φ 25(H9)使尺寸达到Φ 23mm 工序Ⅴ:扩孔钻钻孔Φ 25(H9)使尺寸达到Φ 24.8mm 工序Ⅵ:铰孔Φ 25(H9)使尺寸达到Φ 25(H9) 工序Ⅶ:钻Φ 10(H7)内孔使尺寸达到 9.8mm
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工序Ⅷ:粗铰Φ 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm 工序Ⅸ:精铰Φ 10(H7)内孔使尺寸达到Φ 10(H7) 工序Ⅹ:钻 2×Φ 8(H7)小孔使尺寸达到 7.8mm 工序ⅩⅠ:粗铰 2×Φ 8(H7)小孔使尺寸达到 7.96mm 工序ⅩⅡ:精铰 2×Φ 8(H7)小孔使尺寸达到Φ 8(H7) 工序ⅩⅢ:检验入库 2.5.2 工艺方案的分析

根据宽度为 40mm 的上下肩面作为粗基准,Φ 25(H7)孔作为精基准,只要加 工Φ 25 孔时尺寸达到要求的尺寸,那样就保证了 2×Φ 8(H7)小孔的圆跳动误差 精度等。结合工艺路线,根据工序集中的加工原则,最终制定下面方案路线: 工序Ⅰ:铸造毛坯; 表面时效热处理。 工序Ⅱ:粗铣Φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面; 精铣Φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面。 工序Ⅲ:粗铣凸台面; 精铣凸台面。 工序Ⅳ:钻Φ 25(H9)孔; 扩钻Φ 25(H9)孔; 粗铰Φ 25(H9)孔; 精铰Φ 25(H9)孔。 工序Ⅴ:钻 2×Φ 8(H7)孔; 粗铰 2×Φ 8(H7)孔; 精铰 2×Φ 8(H7)孔。 工序Ⅵ:钻Φ 10(H7)孔; 粗铰Φ 10(H7)孔; 精铰Φ 10(H7)孔。 工序Ⅶ:表面去毛刺。 工序Ⅷ:检验入库。

3

加工余量和工艺尺寸的确定
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3.1

机械加工余量、工序尺寸的确定

杠杆的材料是 HT20-40,毛坯的重量 10kg,生产类型为中批生产。 由(参考文献:机械加工余量手册,孙本绪、熊万武,北京:国防工业出版社) 可知,要确定的毛坯机械加工余量和尺寸公差,先确定以下各项因素。 3.1.1 公差等级 由杠杆的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。 3.1.2 铸件的重量 查资料估算实体杠杆零件重量为 6 千克, 由此再估算起毛坯的重量为 8 千克。 3.1.3 零件的分模面 根据该杠杆零件的形位特点, 该零件的Φ 25、 8 轴线组成的平面为分模面, Φ 属于直分模面。 3.1.4 零件表面粗糙度 由零件图可知,该杠杆的各加工表面的粗糙度 Ra 均大于 2.5?m。 根据上述诸因素, 由于毛坯采用金属模铸造,可查表确定该铸件的尺寸公差 和机械加工余量以及各加工表面的工序尺寸,所得结果见下表。
表 1 各加工表面表面总余量 加工表面 基本尺寸 加工余量数值(mm) 说明

Φ 40mm 的上下平台

40

4

加工上下表面

宽度 30mm 的平台

30

3

加工上表面

Φ 30mm 的凸台上下 面

30

3

凸台上下面

Φ 10(H7)孔

10

3

加工内孔

Φ 8(H7)孔

8

3

加工内孔

Φ 25(H9)孔

25

4

加工内孔

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表 2 Φ 40mm 的上、下平台 工艺路线 毛坯 粗铣 精铣 基本尺寸 62 56 54 3(单边) 1(单边) 工序余量 工序精度 ±1.8 0.3 0.3 工序尺寸 62±1.8 56 - 0 . 300 54 - 0 . 300
0 0

表 3 Φ 30mm 的左凸台上下表面 工艺路线 毛坯 粗铣 精铣 基本尺寸 49 52 53 3(单边) 1(单边) 工序余量 工序精度 ±1.8 0.4 0.4 工序尺寸 49±1.8 52 0 53 0
? 0 .4

? 0 .4

表 4 Φ 25(H9)孔 加工表面 Φ 25(H9) Φ 25(H9) Φ 25(H9) Φ 25(H9) 加工方法 钻孔 扩孔 粗铰孔 精铰孔 加工余量 11.5(单侧) 0.9(单侧) 0.07(单侧) 0.03(单侧) H9 公差等级 — — 工序尺寸 Φ 23 Φ 24.8 Φ 24.94 Φ 25(H9)

表 5 Φ 10(H7)孔 加工表面 Φ 10(H7) Φ 10(H7) Φ 10(H7) 加工方法 钻孔 粗铰孔 精铰孔 加工余量 4.9(单侧) 0.08(单侧) 0.02(单侧) 公差等级 — — H7 工序尺寸 Φ 9.8 Φ 9.96 Φ 10(H7)

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表 6 2×Φ 8(H7)孔 加工表面 2×Φ 8(H7) 2×Φ 8(H7) 2×Φ 8(H7) 加工方法 钻孔 粗铰孔 精铰孔 加工余量 4.9(单侧) 0.08(单侧) 0.02(单侧) 公差等级 — — H7 工序尺寸 Φ 7.8 Φ 7.96 Φ 8(H7)

3.2

选择加工设备
由于生产类型为中批生产, 故加工设备宜以采用通用机床为主,辅以少量专

用机床。 其生产方式为以通用机床加专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水生 产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。 粗精铣宽度为Ф 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。考虑到工件的定位 夹紧方案及夹具结构设计等问题, 采用立铣, 选择 X5012 立式铣床, 刀具选 D=2mm 的削平型立铣刀,专用夹具、专用量具和游标卡尺。 粗精铣宽度为Φ 30mm 的凸台表面。采用 X5012 立式铣床,刀具选 D=2mm 的 削平型铣刀,专用夹具、专用量检具和游标卡尺。 钻孔Ф 25(H9)使尺寸达到Ф 23mm。采用 Z535 型钻床,刀具选莫氏锥柄麻 花钻(莫氏锥柄 2 号刀)D=23mm,专用钻夹具,专用检具。 扩孔钻钻孔Ф 25(H9)使尺寸达到Ф 24.8mm。采用立式 Z535 型钻床,刀具选 D=24.7mm 的锥柄扩孔钻(莫氏锥度 3 号刀) ,专用钻夹具和专用检具。 铰孔Ф 25 (H9) 使尺寸达到Ф 25(H9)。 采用立式 Z535 型钻床, 刀具选 D=25mm 的锥柄机用铰刀,并倒 1×45°的倒角专用铰夹具和专用检量具。 钻Φ 10(H7)的内孔使尺寸达到Φ 9.8mm。采用立式 Z518 型钻床,刀具选用 D=9.8mm 的直柄麻花钻,专用的钻夹具和量检具。 扩Φ 10(H7)内孔使尺寸达到Φ 9.96mm。采用立式 Z518 型钻床,刀具选用 D=10mm 的直柄机用铰刀,专用夹具和专用量检具。 精铰Φ 10(H7)内孔使尺寸达到Φ 10(H7)mm。采用立式 Z518 型钻床,选 择刀具 D=10mm 的精铰刀,使用专用夹具和量检具。 钻 2×Ф 8(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。采用立式 Z518 型钻床,刀具选用 D=7.8mm 的直柄麻花钻,专用钻夹具和专用检量具。

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扩 2×Φ 8(H7)小孔使尺寸达到Φ 7.96mm。采用立式 Z518 型钻床,选择刀具 为 D=8mm 直柄机用铰刀,使用专用夹具和专用量检具。 精铰 2×Φ 8(H7)小孔使尺寸达到Φ 8(H7) 。采用立式 Z518 型钻床,选择刀 具为 D=8mm 的直柄机用铰刀,使用专用的夹具和专用的量检具。

3.3

加工余量、切削用量、工时定额的确定
工序二:粗精铣Φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面。 粗铣Φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面; 工件材料:HT20-40,铸造; 加工要求:粗铣φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面; 机床:X5012 立式铣床; 铣削深度:因为切削量较小,故可以选择 ap=3.0mm,一次走刀即可完成所需

长度。据 X5012 铣床参数,选择 nc =188r/min,实际切削速度 Vc=3.14×160× 188/1000=40m/min=94.5mm/s,根据 X5012 立式铣床工作台进给量,选择 fM=190mm/min,最终确定 ap=3.0mm,nc=190r/min,Vc=5.67m/min,fz=1.01mm/r, 计算基本工时 Tj=(l+l1+l2)/fM=0.492s。 精铣Φ 40 上下端面和宽度为 30 的平台面。 铣削深度:因为切削量较小,故可以选择 ap=1.0mm,一次走刀即可。 每齿进给量: 机床功率为 4.5kw, z=0.15~0.30mm/z, f 选较小量 fz=0.18mm/z。 据 X5012 铣床参数,选择 nc =188r/min,根据 X5012 立式铣床工作台进给量,选择 fM=190mm/min,最终确定 ap=1.0mm,nc=190r/min,Vc=5.67m/min,fz=1.01mm/r, 计算基本工时 Tj=(l+l1+l2)/fM=0.492s。 工序三:粗精铣Φ 30 凸台面。 粗铣凸台面; 机床: X5012 立式铣床; 铣削深度:可以选择 ap=3.0mm,一次走刀即可完成所需长度; 机床功率为 4.5kw,fz=0.15~0.30mm/z,由于是对称铣,较小量 fz=0.18mm/z, 据 X5012 铣床参数,选择 nc =188r/min, 则实际切削速度 Vc=3.14×160× 188/1000=40m/min=94.5mm/s,根据 X5012 立式铣床工作台进给量,fM=190mm/min。 最终确定 ap=3.0mm,nc=190r/min,Vc=5.67m/min,fz=1.01mm/r,基本工时 Tj=
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(l+l1+l2)/fM=0.478s。 精铣凸台面; 确定 ap=1.0mm,nc=190r/min,Vc=5.67m/min,fz=1.01mm/r,基本工时 Tj= (l+l1+l2)/fM=0.478s。 工序四:钻、扩、粗铰、精铰Φ 25(H9)mm 孔。 钻Φ 25(H9)孔; 钻孔余量为 23.0mm,扩孔的余量为 1.8mm,粗铰的余量为 0.14mm,精铰的 余量为 0.06mm。进给量的确定:由课程设计指南选取该工步的实际每转的进给量 为 f=0.4mm/r。参照课程设计指南所列 Z535 型立式钻床的主轴转速,取实际转 速 n=250r/min,再将此转速代入公式:n=1000V/π d 便求得该次工序的实际钻 削速度为:V=π nd/1000=250×π ×23/1000=18m/min,由课程设计指南表 2-26, 钻孔的基本时间可由公式 Tj= L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。其中 1=40mm,l2=1mm, L1=(D×cotkr)/2+(1~2)=(7.8×cot56)/2+(1~2)=3.6mm,f=0.3mm/r, n=1000r/min 将上述结果代入公式, 可得到该公序的基本时间: j= T (40mm+3.6mm +1mm)/(0.4mm/r×250r/min)=27s。 扩钻Φ 25(H9)孔; 进给量的确定:由课程设计指南选取该工步的每转进给量为 f=1.2mm/r。 切削速度的计算:由课程设计指南初选切削速度为 V 为 4m/min。由公式: n=1000V/π d 可求得该工序的钻头转速 n=51.35 r/min,参照课程 设计指南

所列 Z535 型立式钻床的主轴转速,取转速 n=47r/min,再将此转速代入公式: n=1000V/π d 便求得该死工序的实际钻削速度为:V=π nd/1000=3.6m/min,Tj= (40mm+3.6mm+1mm)/(1.2mm/r×47r/min)=47s。 粗铰Φ 25(H9)孔; 进给量的确定:由课程设计指南选取该工步的每转进给量为 f=0.8mm/r。参 照课程设计指南所列 Z535 型立式钻床的主轴转速,取转速 n=63r/min,再将此 转速代入公式:n=1000V/π d 便可以求得该次工序的实际钻削速度为:V=π nd/1000=63×π ×25/1000=4.95m/min,Tj=(40mm+3.6mm+3mm)/(0.8mm/r× 63r/min)=55s。 精铰Φ 25(H9)孔;

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进给量的确定:由课程设计指南选取该工步的每转进给量为 f=0.6mm/r。 参照课程设计指南所列 Z535 型立式钻床的主轴转速, 取主轴转速 n=80r/min, 再将此转速代入公式:n=1000V/π d 便求得该次工序的实际钻削速度为:V=π nd/1000=80×π ×25/1000=6.28m/min,Tj=(40mm+3.6mm+5mm)/(0.6mm/r× 80r/min)=61s。 钻、粗铰、精铰 2×Φ 8(H7)mm 孔; 钻 2×Φ 8(H7)孔, 参考文献并参考 Z518 机床主要技术参数, 取钻 2×Ф 8(H7) 孔的进给量 f=0.3mm/r,初选钻 2×Ф 8(H7)孔的切削速 v=0.435m/s=26.1m/min, 按 机 床 实 际 转 速 取 n=1000r/min , 则 实 际 切 削 速 度 为 v=3.14 × 1000/1000m/min≈22m/min,Tj=(15mm+3.6mm+1mm)/(0.3mm/r×1000r/min) =4.2s 粗铰 2×Φ 8(H7)孔; f=0.3mm/r,n=750r/min 将上述结果代入公式,可得到该公序的基本时间: Tj=(25 mm+1.046mm+3mm)/(0.3mm/r×450r/min)=12.9s, V 粗=1/2V 钻=1/2 ×22m/min=11m/min。 精铰 2×Φ 8(H7)孔; 参考文献并参考 Z518 机床主要技术参数,取铰孔的进给量 f=0.3mm/r,参考 文献得:铰孔的切削速度为 v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速:n=1000v/π d=1000×18/3.14×8r/min=717r/min,按照机床的实际转速 n=720r/min。则实 际切削速度为:V=π dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18m/min。Tj=(15mm+ 1.046mm+5mm)/(0.3mm/r×720r/min)=5.8s 钻、粗铰、精铰Φ 10(H7)mm 孔; 钻Φ 10(H7)孔,由机械制造工艺设计简明手册,并参考 Z518 机床主要技术 参数,取钻Ф 10(H7)孔的进给量 f=0.3mm/r,初选钻Ф 10(H7)孔的切削速度 v=0.435m/s=26.1m/min, 由 此 算 出 转 速 为 :n=1000v/ π d=1000 × 26.1/3.14 × 9.8r/min=848.17r/min,按机床实际转速取 n=900r/min,则实际切削速度为 v=3.14 × 900 × 9.8/1000m/min ≈ 27.7m/min , Tj= ( 25mm + 1.046mm + 1mm ) / (0.3mm/r×900r/min)=6S。 粗铰Φ 10(H7)孔;

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参考文献并参考 Z518 机床主要技术参数,取孔进给量 f=0.3mm/r,参考文献 得:切削速度为(1/2-1/3)V 钻,故:V=1/2V 钻=1/2×27.7m/min=13.8m/min,由此 算出转速:n=1000v/π d=1000×13.85/3.14×9.96r/min=442.9r/min,取机床实 际转速 n=450r/min。Tj=(25mm+1.046mm+3mm)/(0.3mm/r×450r/min)=13S 精铰Φ 10(H7)孔; 参考文献并参考 Z518 机床主要技术参数,取铰孔的进给量 f=0.3mm/r, 参 考文献得:铰孔的切削速度为 v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速:n=1000v/π d=1000×18/3.14×10r/min=573r/min,按照机床的实际转速 n=600r/min。则实 际切削速度为:V=π dn/1000=3.14×10×600/1000 m/min=18.8m/min,Tj=(25mm +1.046mm+5mm)/(0.3mm/r×600r/min)=12S。

4

SLP 布置杠杆加工车间
合理的加工车间布置,有助于降低生产成本,提高生产效率,提高设备利用

率,确保生产系统的长期高效运作。

4.1

杠杆加工车间现状分析
由设计题目可知生产类型为轻型铸件中批量生产, 应将加工车间按成组原则

布置。作业的专业化程度较一般,在中批量生产条件下,设车间占地面积为 600 平方米, 现有员工 20 人, 杠杆产量为 10000 件/年, 毛坯质量 8KG, 清洗后 7.5KG, 经铣后 7KG,经 Z535 钻后 6.5KG,经 Z518 钻后 6KG,包装后 7.5KG。现有作业单 位如下表:
表 7 杠杆加工车间作业单位 序 1 2 3 4 5 6 7 8 号 设备名称 原材料室 清洗组 X5012 立式铣床 立式 Z535 型钻床 立式 Z518 型钻床 检验 包装区 成品库 备 注 存放原材料 清洗待加工零件 机加工设备 机加工设备 机加工设备 抽检产品尺寸、性能规格 包装成箱 成品存放

4.2

加工车间物流分析
杠杆加工车间加工设备间存在大量的物流活动, 对于直接分析杠杆加工车间
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的大量物流数据比较繁琐复杂, 所以 SLP 中将物流强度转化为五个等级,分别用 A、E、I、O、U 来表示。它分别代表超高物流强度、特高物流强度、较大物流强 度、一般物流强度和可忽略搬运五种物流强度。绘制成下表 8 所示:
表 8 物流强度等级比例划分表 物流强度等级 符号 物流路线比例(%) 承担物流量的比例 (%) 超高物流强度 特高物流强度 较大物流强度 一般物流强度 可忽略搬运 A E I O U 10 20 30 40 40 30 20 10

通过加工工艺路线,确定主要物流路线的物流强度并划分物流强度等级。详 细见下表:
表 9 主要作业单位对物流强度汇总表 序号 1 2 3 4 5 6 7 作业单位对 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 物流强度 8 7.5 7 6.5 6 6 7.5 物流强度等级 A E E I O O A

为了能够简单明了的表示所有作业单位之间的物流相互关系,下面绘制杠杆 加工车间作业单位间的物流相关表,见表 10。在进行车间布置时,物流相关表 中物流强度等级高的作业单位之间的距离应尽量缩小, 而物流强度等级低的作业 单位之间的距离可以适当加大。

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表 10 杠杆加工车间作业单位间的物流相关表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

作业单位名称及符号 原材料室

A
清洗组

U E U U E O I U O U U O U U A U U
U

X5012立式铣床 立式Z535型钻床 立式Z518型钻床 检验 包装区 成品库

U U U U U U U U U

4.3

加工车间非物流分析
在考虑加工车间设施规划问题时,不仅只有物流关系这一影响因素,非物理

关系也占有一定影响。 4.3.1 作业单位相互关系的非物流因素及非物流相互关系等级划分 在 SLP 分析中,产品 P、产量 Q、工艺过程 R、辅助服务部门 S 及时间安排 T 是影响车间布置的基本要素。 划分作业单位间相互关系密切程度的典型非物流影 响因素有以下几类: 作业流程的连续性, 物料搬运, 管理方便, 使用相同的设备, 管理方便。 通过调查并综合上述理由之后,得到各作业单元之间的非物流关系如表 11 所示。
表 11 杠杆加工车间非物流强度汇总表 序号 1 2 3 4 5 作业单位对 (物流路线) 1-2 2-3 2-6 3-4 3-5 13 非物流密切 程度等级 O O E I O

6 7 8 9 10

3-6 4-5 4-6 5-6 6-7

E A E E I

表中没有列出的作业单位对之间的非物流密切程度等级为 U 级, 加权值为 0, 不一一列举。利用与物流相关表相同的表格形式建立作业单位非物流相互关系 表, 如表 12 所示。 12 中每一个菱形框格为相应的两个作业单位之间的相互关 表 系密切程度等级。
表 12 杠杆加工车间作业单位非物流相互关系

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

作业单位名称及符号 原材料室 清洗组 X 5012 立式铣床 立式Z535 型钻床 立式Z518 型钻床 检验 I 包装区 U 成品库 U O U O I . A E U U U O E E U U U U E U U U E U U U U

4.4

作业单位综合相互关系

(1)确定作业单位对之间物流与非物流相互关系的相对重要性。杠杆加工 车间作业单位对之间的密切程度的物流因素相对不明显, 而非物流相互关系影响 因素较为明显, 所以,在杠杆加工车间的物流与非物流相互关系的相对重要性比 例取 m:n=1:3。 (2) 量化物流强度等级和非物流的密切程度等级, 对于表 11 和 12, A=4、 取 E=3、I=2、0=1、U=0 、X=-1,得出各等级的量化分,计算量化以后的所有作业 单位之间的综合相互关系,如表 13 所示。

14

表 13 杠杆加工车间作业单位综合相互关系表 序号 作业单位 对 关系密切程度 物流关系 (加权值: 1) 非物流关系 (加权值: 3) 等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 4-5 4-6 4-7 4-8 5-6 5-7 5-8 6-7 6-8 A U U U U U U E U U U U U E U U U U I U U U O U U O U 分值 4 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 1 0 等级 O U U U U U U O U U E U U I O E U U A E U U E U U I U 分值 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 3 0 0 2 1 3 0 0 4 3 0 0 3 0 0 2 0 分值 7 0 0 0 0 0 0 6 0 0 9 0 0 9 3 9 0 0 14 9 0 0 10 0 0 7 0 等级 I U U U U U U I U U E U U E O E U U A E U U E U U I U 综合关系

15

28

7-8

A

4

U

0

5

I

建立综合相互关系表,如下表 14 所示。
表 14 杠杆加工车间作业单位综合相互关系表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 作业单位名称及符号 原材料室

I
清洗组

U I U U E O A E E U U I U U I U U
E

X5012立式铣床 立式Z535型钻床 立式Z518型钻床 检验 包装区 成品库

U U E U U U U U U

4.5

轴承座加工车间作业单位位置相关图
在 SLP 分析中, 工厂平面布置并不直接去考虑各作业单位的建筑物占地面积

及其外部几何形状, 而是从各作业单位间相互关系密切程度出发,安排各作业单 位之间的相对位置; 综合接近程度分值越低,说明该作业单位越应该处于布置图 的边缘位置。 处于中央区域的作业单位应该优先布置, 也就是说, SLP 分析中, 在 根据综合相互关系级别高低按 A、E、I、O、U 级别顺序先后确定不同级别的作业 单位位置, 而同一级别的作业单位按综合接近程度分值高低顺序来进行布置。为 此,要按综合接近程度分值高低顺序为作业单位排序,结果如表 15 所示:

16

表 15 杠杆车间综合接近程度排序表 代号 1 2 3 4 5 6 7 8 综合相 互关系 排序 I 2 U 0 U 0 U 0 U 0 U 0 U 0 2 7 I 2 U 0 U 0 E 3 U 0 U 0 7 5 E 3 O 1 E 3 U 0 U 0 9 3 A 4 E 3 U 0 U 0 10 2 E 3 U 0 U 0 8 4 I 2 U 0 14 1 I 2 4 6 2 8 2 1 2 I 2 3 U 0 I 2 4 U 0 U 0 E 3 5 U 0 U 0 O 1 A 4 6 U 0 E 3 E 3 E 3 E 3 7 U 0 U 0 U 0 U 0 U 0 I 2 8 U 0 U 0 U 0 U 0 U 0 U 0 I

在绘制作业单位位置相关图时,采取如下步骤: (1)找出 A 级作业单位对。 (2)将综合接近程度最高的作业单位布置在相关图的中心位置。 (3)处理相互关系为 E 的作业单位对。 (4)处理剩余作业单位。 (5)得出最终作业单位位置相关图。
6 2 5 7

8
1

4 3

图 4.1 位置相关图 17

检验 原材料室

包装区

成品库

清洗组

图 4.2 加工车间平面布局图

18

结 束 语
机械设计制造基础与物流规划与设施分析是机械制造工艺课程教学的一个不 可或缺的辅助环节。 它是我全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实 践知识进行加工工艺及设施规划设计的一次重要实践。 培养了自己编制机械加工 工艺规程和设施规划的能力, 为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计 做了一些必要的准备。通过本课程设计自己的收获如下: 培养了自己综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(工程材料与热处理、 机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等)的理论知识,结合金工 实习、生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决机械加工工艺问题,初步 具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力 使自己提高了应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力,掌握了从事工 艺设计的方法和步骤。 进一步培养了自己机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本 技能。 所以, 非常感谢学校能够给我们提供这样的机会,在这样的条件下我想我们 的动手能力会越来越强, 但由于本人的能力有限本次设计终会有一些不足之处希 望老师给与修改点评,再次表示感谢。

19

参 考 文 献
[1] [2] [3] [4] [5] 陈宏钧. 方向明. 典型零件机械加工生产实例[M]. 北京: 机械工业出版社. 刘长青. 机械制造技术课程设计指导[M]. 武汉:华中科技大学出版社. 宁传华. 机械制造技术课程设计指导[M]. 北京:北京理工大学出版社. 李益民. 机械制造工艺简明手册[M]. 北京:机械工业出版社. 艾兴,肖涛纲. 切削用量简明手册[M]. 北京:机械工业出版社.

[6] 孙凤池,李旦. 机械加工工艺手册[M]. 北京:机械工业出版社. [7] 陈宏钧. 实用机械加工工艺手册[M]. 北京:机械工业出版社. [8] 汤普金斯. 设施规划[M]. 北京:机械工业出版社. [9] 王小兵,陶新良. 物流系统规划及设计[M]. 北京机械工业出版社. [10] Fred E.Mayers,Matthew P.Stephens. 制造设施设计和物料搬运[M]. 北 京:清华大学出版社. [11] 李晓沛,张琳娜,赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M]. 上海:上海科学技 术出版社.

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