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1、设施规划与物流分析变速箱课程设计说明书专业班级学生姓名学 号指导教师年 月目 录一、设计题目1二、原始给定条件1（一）变速箱的结构及有关参数1（二）作业单位划分3（三）生产工艺过程3三、产品产量分析5四、产品工艺过程分析5（一）计算物流量5（二）绘制各零件的工艺过程图5（三）绘制产品总工艺过程图6（四）绘制产品初始工艺过程表8五、物流分析9（一）绘制从至表9（二）绘制物流强度汇总表9（三）划分物流强度等级9（四）绘制作业单位物流相关图10六、作业单位非物流相互关系分析10七、作业单位综合相互关系分析11八、工厂总平面布置13（一）综合接近程度13（二）作业单位位置相关图13参考文献16一、设计
2、题目变速箱厂总平面布置设计二、原始给定条件公司有地16000(m2)，厂区南北为200，东西宽80，该厂预计需要工人300人，计划建成年产100000套变速箱的生产厂。（一）变速箱的结构及有关参数变速箱由40个零件构成，装配图如图1所示。每个零件、组件的名称、材料、单件重量及年需求量均列于表1中。表1 零件相关数据表工厂名称： 变速箱厂产品名称变速箱产品代号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/kg40小端盖HT2001000000.03239垫圈65Mn2000000.00438螺母Q2352000000.01137螺栓Q2353000
3、000.03236销352000000.02235防松垫片Q2156000000.01034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65Mn6000000.00627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Q27
4、51000000.08020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Q2751
5、000000.0404螺栓Q23512000000.0143密封盖Q2351000000.0202可穿透端盖HT2001000000.0401调整垫片08F2000000.010图1 变速箱装配图（二）作业单位划分表2 作业单位建筑汇总表根据变速箱的结构及工艺特点，设立如下表所示11单位，分别承担原材料存储、备料、热处理、加工与装配、产品性能试验、生产管理等各项任务。序号作业单位名称用途建筑面积/(mm)备注1原材料库储存钢材、铸锭20 30露天2铸造车间铸造12 243热处理车间热处理12 124机加工车间车、铣、钻12 365精密车间精镗、磨削12 366标准件、半成品库储存外购件、半成品
6、12 247组装车间组装变速器12 368锻造车间锻造12 249成品库成品储存12 1210办公、服务楼办公室、食堂等80 6011设备维修车间机床维修12 24（三）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。假定标准件采用外购，总的工艺过程可分为零件的制作与外购、半成品暂存、组装、性能测试、成品储存等阶段。1、零件的制作与外购变速箱上的机盖、机座、大齿轮、轴、齿轮轴和端盖都是采用自制的方法获得。2、标准件、外购件与半成品暂存生产出的零、组件经检验合格后，送入半成品库暂存。定期订购的标准件和外购件均存放在半成品库。3、组装所有零件、组件在组装车间集中组装成变速箱成品。4、性能测试
7、所有组装出的变速箱均需进行性能试验，试验合格的成品送入成品库，试验不合格的返回组装车间进行修复。一次组装合格率值为80%，二次组装合格率为100%。5、产品存储所有合格的变速箱存放在成品库等待出厂。表3 变速箱零件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29HT2002.50010000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4 变速箱零件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25HT200310000序号作业单位名称工序内容工序材料利
8、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5 变速箱零件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13401.000100000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6 变速箱零件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11Q2750.800100000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95
9、4热处理车间渗碳淬火5机加工车间磨986半成品库暂存表7 变速箱零件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齿轮轴6Q2751.400100000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半成品库暂存表8 变速箱零件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8HT2000.050100000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80表9 变速箱零件加工工艺过程表工艺表产品名称件号材料单
10、件质量/kg计划产量年产总质量小端盖8HT2000.0321000003200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80三、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套，属于大批量生产，适合于按产品原则布置，宜采用流水线的组织形式。四、产品工艺过程分析（一）计算物流量表10 变速箱零件加工工艺过程表产品名称毛重/kg废料/kg铸造废料锻造废料机加工废料精加工废料1精加工废料2全年总质量机盖
11、2.5/(0.800.800.98)=3.9863.9860.2=0.7973.9860.80.2=0.6383.9860.80.80.02=0.0511.486100000=148600机座3.0/(0.800.800.98)=4.7834.7830.2=0.9574.7830.80.2=0.7654.7830.80.80.02=0.06121.783100000=178300大齿轮1.0/(0.800.800.98)=1.5941.5940.2=0.3191.5940.80.2=0.2551.5940.80.80.02=0.020.594100000=59400大端盖0.05/(0.60.
12、8)=0.10420.10420.4=0.04170.10420.60.2=0.01250.0542100000=5420轴0.8/(0.80.950.98)=1.074=1.071.0740.2=0.2151.0740.80.05=0.0431.0740.80.950.02=0.0160.274100000=27400齿轮轴1.4/(0.80.950.98)=1.87971.87970.2=0.3761.87970.80.05=0.07521.87970.80.950.02=0.02860.4798100000=47980小端盖0.032/(0.60.8)=0.0670.0670.4=0.0
13、270.0670.60.2=0.008040.03504100000=3504通过对产品加工、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工序加工前工件单件重量及产生的废料重量，并根据全年生产量计算全年物流量。具体过程如上表。（二）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图。图中序号分别是：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。图2 各零件的工艺过程图（三）绘制产品总工艺过程图变速箱总的生产过程可分为零件加工阶段 总装阶段 性能试验阶段，所有零件、组件在组装车间集中组装。将变速箱的所有
14、工艺过程如下图所示。该图清楚地表示出变速箱生产的全过程以及各工序和各作业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。变速箱装配顺序：2514、15、164065、23、24111310、12、20、2129368（9）1、2、3、4、5、717、18、19、20、2226、27、2837、38、3930、31、3233、34、35（四）绘制产品初始工艺过程表表11 初始产品工艺过程表 为了研究各零件、组件生产过程之间的相互关系，将总工艺过程图中的产品按照物流强度大小顺序，由左到右排列于产品工艺过程表中，即最左边的产品物流强度最大，由左到右物流强度逐渐递减，这样得到变速箱初始工艺过
15、程表如下表。作业单位机座机盖齿轮轴大齿轮轴大小端盖序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk1原材料2112122铸造2214机加工111118锻造-15精加工112112113热处理-1-1-16半成品库暂存2327880194010062118013190035490052610W5428570表12 较佳产品工艺过程表作业单位机座机盖齿轮轴大齿轮轴大小端盖序号名称流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk流程Djk1原材料2211122铸造1118锻造24机加工111213热处理2225精加工22-122-1226半成品库2245260187120076
16、1170102240043490060790W6395720五、物流分析（一）绘制从至表根据变速箱较佳工艺过程图，绘制出变速箱工艺过程物流从至表，如下表所示。（二）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之中。（单位：t）表13 变速箱从至表 至从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7组装车间8锻造车间9成品库合计1原材料库894295.4159.41348.82铸造车间701.510.23711.733热处理车间326.45326.454机加工车间102797.47319.991219.465精密
17、车间224.45558.16782.616半成品库1468.31468.37组装车间1468.31468.38锻造车间127.5127.29成品库合计894326.451450.85807.7878.151468.3159.41468.37453.15表14 物流强度汇总表序号作业单位对（路线）物流强度/t112894214295.4318159.4424701.552510.23634326.45745797.47846319.99956558.1610671468.311791468.3（三）划分物流强度等级将各作业单位对的物流强度大小排序，自大到小填入物流强度分析表中，根据物流强度分布划
18、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确定。针对变速箱的工艺过程图，利用上表中的统计的物流量，按由小到大的顺序绘制物流强度分析表。表中未出现的作业单位之间不存在固定物流，因此，物流强度为U级。表15 物流强度分析表（四）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图，如图4所示。表16 变速箱各作业单位相互关系密切程度理由六、作业单位非物流相互关系分析编号理由1工作流程的连续性2生产服务3物料搬运4管理方面5安全及污染6振动、噪声、烟尘7人员联系8信息传递针对变速箱生产特点，制定各作业单位相互关系密切程度理由如下表所示。根据变速
19、箱“基准相互关系”（见下表），在此基础上建立非物流作业单位相互关系图。图4 作业单位物流相关图图5 作业单位非物流相关图表17 变速箱基准相互关系字母一对作业单位密切程度理由A组装车间与成品库搬运物料的数量、次数以及类似的搬运问题E机加工与精密车间原材料与铸造车间锻造与成品库搬运物料的数量和形式不可损坏没有包装的物品服务的频繁和紧急程度I原材料库与铸造车间 铸造车间与机加工车间精密车间与半成品车间，机加工车间搬运物料的数量和频数以及类似的搬运问题服务的频繁程度O办公楼与设备维修车间、原材料库与锻造办公楼与其他加工车间联系频繁程度管理方便U设备维修与原材料库、半成品、成品库原材料库与半成品接触不
20、多、不常联系联系密切程度不大办公楼、服务楼与铸造车间、热处理车间、精密车间、锻造车间灰尘、噪声、振动、异味、烟尘七、作业单位综合相互关系分析从上面两图可知，变速箱作业单位物流相关与非物流相互关系不一致。为了确定各作业单位之间的综合相互关系密切程度，需要将两表合并再分析判断。其合并过程如下：选取加权值加权值大小反映工厂布置时考虑的侧重点，对于变速箱来说，物流因素（m）影响并不明显大于其他非物流因素（n）的影响，因此，取加权值m:n=1:1。综合相互关系的计算根据该厂各作业单位对之间物流与物流关系等级的高级进行量化，并加权求和，求出综合相互关系如下表所示。当作业单位数目为11时，总作业单位数目对数
21、为：P=11(11-1)/2=55因此，下表将有55个作业单位对，即55个相互关系表18 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123E3E6E130U0U0U141O1O2O150U0U0U160U0U0U170U0U0U181O1O2O190U0U0U1100U0U0U1110U0U0U230U0U0U242I2I4I250U0U0U260U0U0U270U0U0U280U0U0U290U0U0U2100U-1X-1X2110U0U0U342I2I2I350U0U0U360U0U0U370U0U0U380U0U
22、0U390U0U0U3100U-1X-1X3110U0U0U453E3E6E461O1O2O470U0U0U480U0U0U490U0U0U4100U1O1O4110U0U0U562I2I4I570U0U0U580U0U0U590U0U0U5100U1O1O5110U3E3I674A0U4I680U0U0U690U0U0U6100U0U0U6110U0U0U780U0U0U794A4A8A7100U1O1O7110U3E3I890U3E3I8100U1O1O8110U3E3I9100U1O1O9110U0U0U10110U1O1O在表18中，综合关系分数取值范围为-1-8，按分数排列得出各分数
23、段所占比例如表19所示。在此基础上与表20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18中关系密切表中的作业单位对之间的关系密切程度做适当的调整，使各等级比例与表20尽量接近。表20 综合相互关系密级与划分比例表19 综合相互关系密级等级划分总分关系密级作业单位对数百分比8A11.856E23.634I814.52O916.301U3360-1X23.6关系密级关系密级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X010将表28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6八、工厂总平
24、面布置（一）综合接近程度图6 作业单位综合相互关系图由于变速箱作业单位之间的相互关系数目较多，为绘图方便，先计算各作业单位的综合接近程度，如表21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。根据表21综合接近程度排序表使得各作业单位布置顺序依次为：机加工车间 组装车间 精密车间成品库设备维修车间锻造车间原材料库半成品库铸造车间办公、服务楼热处理车间表21 综合接近程度排序图作业单位代号1234567891011
25、1E/3U/O/1U/U/U/O/1U/U/U/2E/3U/I/2U/U/U/U/U/X/-1U/3U/U/I/2U/U/U/U/U/X/-1U/4O/1I/2I/2E/3O/1U/U/U/O/1U/5U/U/U/E/3I/2U/U/U/O/1I/26U/U/U/O/1I/2I/2U/U/U/U/7U/U/U/U/U/I/2U/A/4O/1I/28O/1U/U/U/U/U/U/I/2U/I/29U/U/U/U/U/U/A/4I/2O/1U/10U/X/-1X/-1O/1O/1U/O/1U/O/1O/111U/U/U/U/I/2U/I/2I/2U/O/1综合接近程度541108595737排序7
26、911138264105（二）作业单位位置相关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22所示的连线类型来表示。为了绘图简便，用“”内标注号码来表示作业单位，而不严格地区分作业单位性质。液压转向器厂作业单位位置相关图如图7所示。表22 关系密级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-不希望棕色XX-2-极不希望黑选取绘图比例1：1000 ，绘制单位为mm，变速箱作业单位面积相关图如图8图8 变速箱作业单位面积相关图图7 变速箱厂作业单位面积相关图根据变速箱特点，考虑相关规定以及各方面的限制条件，得到变速箱平面布置方案如下3图。图9 变速箱厂平面布置图之一图10 变速箱厂平面布置图之二图11 变速箱厂平面布置图之三参考文献【1】蒋祖华，苗瑞，陈友玲.工业工程专业课程设计指导.北京：机械工业出版社，2006.【2】方庆琯，王转。现代物流设施与规划.北京：机械工业出版社，2004.【3】齐二石，方庆琯.物流工程.北京：机械工业出版社，2006.
