BTL thiết kế xưởng: Tính toán thiết kế và quy hoạch mặt bằng cho một dây chuyền gia công chi tiết cơ khí

Bài tập lớn thiết kế xởng

Đề bài
Tính toán thiết kế và quy hoạch mặt bằng cho một dây chuyền gia công chi
tiết cơ khí với các số liệu sau đây
- Sản lợng theo yêu cầu hàng năm: 50.000 chiếc/năm
- Thời gian định mức gia công các nguyên công ( phút chiếc)
Thứ tự nguyên công

Máy gia công

Thời gian gia công ( phút /chiếc)

01

Phay

P82

40

02

Tiện

1K62

50

03

Phay

6M12

30

04

Kiểm tra

Bàn máp

20

05

Phay

6M12

20

06

Khoan

2A125

40

- Vốn thời gian làm việc theo quy định chung hàng năm
Máy 2200 giờ/năm ( chế độ 1 ca /ngày)
Thợ 2000 giờ/năm ( chế độ 1 ca /ngày)
- Số ca sản xuất hàng ngày: 2 ca
Yêu cầu
1, Xác định nhịp sản xuất tuyệt đối và tơng đối
2, Tính số máy cần thiết cho dây chuyền gia công ( Số lợng từng loại máy,
tổng số )
3, Tính số thợ đứng máy cho từng loại máy và cho cả dây chuyền.
4, Tính nhu cầu về diện tích của dây chuyền.
5, Xác định phơng thức bố trí máy và xây dựng sơ đồ quy hoạch về mặt
bằng cho dây chuyền gia công đảm bảo những quy định về không gian, an toàn ,
vệ sinh công nghiệp ...vv
6, Xác định kết cấu nhà xởng, khẩu độ, phơng tiện nâng chuyển ...
7, Xây dựng bản vẽ quy hoạch mặt bằng cho dây chuyền gia công đã tính
toán, thiết kế.

sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

1


Bài tập lớn thiết kế xởng

1. Xác định sản lợng và dạng sản xuất
a. Sản lợng
Là số lợng sản phẩm đợc chế tạo theo chơng trình sản xuất hàng năm của
nhà máy, còn gọi là sản lợng định hình.
Số lợng cụ thể của các loại chi tiết trong sản phẩm cần chế tạo đợc xác định
nh sau:

N = N 0 .m.(1 +



)(1 +
)
100
100

N: Là số lợng chi tiết cần chế tạo (chiếc/năm).
N0: Là sản lợng định hình của sản phẩm (chiếc/năm), N0 = 50000.
m: Là số lợng chi tiết loại i trong sản phẩm, m = 1.
: Là tỷ lệ % số chi tiết dự trữ để phòng ngừa sự cố, chọn = 7%.
: Là tỷ lệ % số chi tiết phế phẩm không tránh khỏi, chọn = 5%.
N = N 0 .m.(1 +



7
5
)(1 +
) = 50000.1.(1 +
)(1 +
) = 56175 (chiếc/năm).
100
100
100
100

b. Dạng sản xuất

Theo bảng: Phân loại phân xởng cơ khí theo dạng sản xuất.
Dạng sản xuất

Sản lợng hàng năm N của từng loại chi tiết
tuỳ theo trọng lợng Q
Q<4 kg
Q>200 kg
Q=4ữ200 kg

Đơn chiếc

N<100

N<10

N<5

Loạt nhỏ

N=100ữ500

N=10ữ200

N<5ữ100

Loạt vừa

N=500ữ5000

N=200ữ500

N=100ữ300

Loạt lớn

N=5000ữ50000

N=500ữ5000

N=300ữ1000

Hàng khối

N>50000

N>5000

N>1000

Ta thấy với N > 50000 chiếc/năm thì dạng sản xuất luôn là dạng sản xuất
hàng khối với mọi trọng lợng của chi tiết.
2. Xác định số máy cần thiết cho dây chuyền gia công
Số lợng thiết bị công nghệ cần thiết chế tạo chơng trình sản xuất của phân
xởng cơ khí có thể đợc xác định chính xác hoặc gần đúng.
Chính xác: xác định số lợng máy cần thiết cho từng nguyên công rồi tính
tổng số máy các loại cho tất cả các nguyên công.
Số lợng máy cho từng nguyên công: Ci=Ti/FMi.mi
Trong đó:
Ti là tổng thời gian nguyên công đợc thực hiện trên máy loại i đợc tính

nh sau: Ti =ttc.N/60 (giờ/năm)
sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

2


Bài tập lớn thiết kế xởng

N : Là sản lợng cần chế tạo của chi tiết.
ttc : Là thời gian định mức để gia công một chi tiết.
mi : Là số ca sản xuất trong một ngày đêm theo yêu cầu mi= 2 ca.
FMi : Là quỹ thời gian làm việc của một máy loại i theo chế độ làm việc 1
ca/ngày đêm, theo đề bài Fmi = 2200 giờ/năm (chế độ 1 ca/ngày).
Từ thời gian định mức gia công các nguyên công (phút/chiếc) đã cho ở đề
bài ta tính đợc tổng thời gian máy cần thiết để gia công hết N = 56175 chi tiết
trong 1 năm và số máy cần thiết đối với từng nguên công ở bảng sau:
Thứ tự
nguyên công
01
02
03
04
05
06

Phay
Khoan
Tiện
Phay
Kiểm tra

Phay

Máy gia công
P82
2H53
1K62
P82
Bàn máp
6M12

Tổng thời gian
cần thiết (giờ/năm)
gia công (phút)
Ti
Thời gian

40
20
50
60
20
20

37450
18725
46812,5
56175
18725
18725

Số máy
cần thiết
C
i
8,51
4,26
10,64
12,77
4,26
4,26

Tính nh vậy ta thấy số máy cần dùng quá lớn vì vậy tăng số ca sử dụng máy
thành 3 ca để giảm tổng số máy trong dây chuyền và giảm mặt bằng diện tích
nhà xởng. Tính lại ta có:
Tổng thời gian
Số máy
Thứ tự
Thời gian
cần thiết (giờ/năm) cần thiết
Máy gia công
nguyên công
gia công (phút)
C
Ti
i
01 Phay
P82
40
37450
5,41

02 Khoan
2H53
20
18725
2,84
03 Tiện
1K62
50
46812,5
7,09
04 Phay
P82
60
56175
8,51
05 Kiểm tra
Bàn máp
20
18725
2,84
06 Phay
6M12
20
18725
2,84
Chọn hình thức gia công theo dây chuyền nên Ci quy tròn lấy tăng lên 1 để
đảm bảo tính chất liên tục của chuỗi các nguyên công theo nhịp sản xuất chung
từ đó ta có số lợng máy cho từng nguyên công nh sau:
Thứ tự nguyên công
01

02
03
04

Phay
Khoan
Tiện
Phay

Máy gia công
P82
2H53
1K62
P82

sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

Số máy cần thiết sau khi đã
quy tròn
6
3
8
9
3


Bài tập lớn thiết kế xởng

05 Kiểm tra
06 Phay

Bàn máp
6M12

3
3

3. Xác định số lợng lao động
Số lợng lao động cần thiết của phân xởng cơ khí đợc xác định theo các
thành phần sau:
- Công nhân sản xuất gồm có:
+ Công nhân sản xuất chính (thợ đứng máy, thợ nguội, thợ kiểm tra).
+ Công nhân phụ (mài dụng cụ, vận chuyển, sửa chữa, cấp phát vật liệu..).
- Nhân viên phục vụ sản xuất (vệ sinh công nghiệp, trực ...).
- Lực lợng gián tiếp (kỹ thuật viên, quản lý điều hàn , văn th ...).
a.Thợ đứng máy
Tính theo định mức gia công cho từng loại máy i.

RMi =

Ti
t tc .N
=
FCi .K Mi 60.FCi .K Mi

Trong đó:
Ti : Là tổng giờ máy cần thiết.
FCi : Là quỹ thời gian làm việc của một thợ đứng máy, theo yêu cầu của đầu
bài ta có: FCi = 2000 giờ/năm (chế độ 1 ca/ngày).
KMi : Là hệ số xét đến khả năng một thợ có thể vận hành nhiều máy đồng

thời, với sản xuất hàng khối KMi = 1,8...2,2 chọn KMi = 2.
i : Là biến đếm về số kiểu loại máy dùng cho dây chuyền, phân xởng.
N : Là sản lợng chi tiết.
ttc : Là định mức thời gian gia công cho một chi tiết (phút/chi tiết).
Thay các số liệu vào ta có bảng sau:
Thứ tự

Máy

nguyên công

gia công

01
02
03
04
05
06

Phay
Khoan
Tiện
Phay
Kiểm tra
Phay

P82
2H53
1K62

P82
Bàn máp
6M12

Tổng thời gian
Số thợ đứng máy
cần thiết (giờ/năm)
cần
thiết
Ti
RMi
37450
9,36
18725
4,68
46812,5
11,70
56175
14,04
18725
4,68
18725
4,68

Số lợng thợ đứng máy RMi là số thập phân phải quy tròn để có số nguyên
theo chỉ tiêu sau:
sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

4

Bài tập lớn thiết kế xởng

+ Khi số lẻ có giá trị < 0,5 thì bỏ đi và nâng bậc cho ngời thợ cuối.
+ Khi số lẻ có giá trị > 0,5 thì lấy tăng lên 1 và hạ bậc cho ngời thợ cuối.
Ta có bảng sau:
Thứ tự

Máy

nguyên công gia công
01
02
03
04
05
06

Số thợ đứng máy cần
thiết sau khi đã
quy tròn

Ghi chú

RMi
9
5
12
14
5

5

Phay
P82
nâng bậc cho ngời thợ cuối
Khoan
2H53
hạ bậc cho ngời thợ cuối
Tiện
1K62
hạ bậc cho ngời thợ cuối
Phay
P82
nâng bậc cho ngời thợ cuối
Kiểm tra Bàn máp
hạ bậc cho ngời thợ cuối
Phay
6M12
hạ bậc cho ngời thợ cuối
Tổng số thợ đứng máy:
RM = RMi = 9 + 5 + 12 + 14 + 5 + 5 = 50 (thợ)

b. Thợ nguội
Số lợng thợ nguội tính theo tỷ lệ % so với tổng số thợ đứng máy tùy thuộc
vào dạng sản xuất.
Sản xuất hàng khối : 3 %
Số lợng thợ nguội: RN = 0,03.RM = 0,03.50 = 1,5 (thợ)
Chọn RN = 2 và hạ bậc 1 thợ
c. Thợ kiểm tra:
Số lợng thợ kiểm tra chất lợng gia công cần thiết xác định theo tỷ lệ % so

với tổng cộng của thợ đứng máy và thợ nguội 5 15 %. Chọn khoảng 10%
Số lợng thợ kiểm tra: RKT = 0,1.(RM + RN) = 0,1.(50 + 2) = 5,2 (thợ)
Chọn RKT = 5
d. Bậc thợ bình quân của công nhân sản xuất chính Bbq
Bậc thợ bình quân của công nhân sản xuất chính đối với dây chuyền, phân
xởng gia công đợc xác định theo quy mô sản xuất. Đối với sản xuất loạt lớn,
hàng khối: Bbq = 3,25 3,5.
Số lợng các thành phần lao động khác đợc tính theo tỷ lệ % so với tổng số
công nhân sản xuất chính (thợ đứng máy + thợ nguội + thợ kiểm tra).
Công nhân phụ: Đối với sản xuất hàng khối 50 70 %. Chọn 60% ta có:
RCNP = 0,6.( RKT + RM + RN) =0,6.(50 + 2 + 5) = 34,2 (công nhân).
Chọn RCNP = 34
Nhân viên phục vụ: 2 3 %. Chọn 3% ta có:
RNVPV = 0,03.( RKT + RM + RN)
=0,03.(50 + 2 + 5) = 1,71 2 (nhân viên).
Kỹ thuật viên: 10 13 %. Chọn 12% ta có:
RKTV = 0,12.( RKT + RM + RN)
sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

5


Bài tập lớn thiết kế xởng

= 0,12.(50 + 2 + 5) = 6,84 7 (nhân viên).
Quản lý, điều hành, văn th: 4 5 %. Chọn 4% ta có:
RQL = 0,04.( RKT + RM + RN)
= 0,04.(50 + 2 + 5) = 2,28 2 (nhân viên).
Tổng số lao động trong dây chuyền:
R = 50 + 2 + 5 + 34 + 2 + 7 + 2 = 102 (ngời).

4. Xác định nhu cầu về diện tích của dây chuyền
Tính theo phơng pháp tính chính xác:
Theo cách này phải dựa vào sơ đồ quy hoạch mặt bằng phân xởng để xác
định tổng diện tích phân xởng (A ) gồm: Diện tích sản xuất (A sx), diện tích phụ
(Ap).
N

Diện tích sản xuất đợc xác định: ASX = A0i .S i
i =1

Trong đó:
A0i : Là diện tích của một trạm công nghệ (máy, bàn nguội, bàn kiểm tra)
loại i, A0i = AMi.fi
AMi : Là diện tích hình chiếu bằng của một máy, bàn nguội, bàn kiểm tra.
fi : Là hệ số về các loại diện tích phụ cần thiết (thao tác, đặt phôi, dụng cụ,
gá lắp, vận chuyển, sửa chữa...) tùy theo cách bố trí mặt bằng sản xuất, Bố trí
máy theo thứ tự công nghệ: fi = 2,4 3,8, chọn fi = 3,4.
Với nhóm máy phay P82 ta có:
AM1 = 2100x1140 = 2394000 mm2 2,394 m2 A01 8,140 m2
Với nhóm máy phay 6M12 ta có:
AM2 = 2260x1745 = 3943700 mm2 3,944 m2 A01 13,410 m2
Với nhóm máy khoan 2H53 ta có:
AM3 = 2240x870 = 1948800 mm2 1,949 m2 A01 6,627 m2
Với nhóm máy tiện 1K62 ta có:
AM4 = 3812x1216 =4635392 mm2 4,635 m2 A01 15,759 m2
Với nhóm bàn máp ta có:
AM5 1 m2 A01 3,4 m2
Si : Là số máy chọn dùng.
N: Là số nhóm máy.
Ta có diện tích sản xuất:

N

ASX = A0i .S i = 8,140.15 + 13,41.3 + 6,627.3 + 15,759.8 + 3,4.3
i =1

= 317,682 (m2)
Diện tích phụ Ap đợc xác định theo tỷ lệ % so với diện tích sản xuất.
+ Kho trung gian (Ap1 ) khoảng 10 15 %, chọn 12% ta có:
+ Chuẩn bị phôi (Ap2) khoảng 15 20 %, chọn 18% ta có:
+ Tông kiểm tra chất lợng (Ap3) khoảng 3 5 %, chọn 4% ta có:
+ Sinh hoạt (Ap4) khoảng 10 % ta có:

sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

6


Bài tập lớn thiết kế xởng

Tổng diện tích cần thiết của phân xởng:
N

A = ASX +

A
i =1

pi

= 1,44.ASX = 1,44.317,6820 = 457,462 (m2).

5. Xác định phơng thức bố trí máy và xây dựng sơ đồ quy hoạch về mặt bằng cho
dây chuyền gia công
(đảm bảo những quy định về không gian, an toàn, vệ sinh công nghiệp .v.v)
Với dạng sản xuất hàng khối ta chọn phơng pháp bố trí máy theo thứ tự các
nguyên công và các máy trong 1 nguyên công bố trí thành từng nhóm song song
cùng thực hiện quá trình gia công từ nguyên công 1 đến nguyên công 6 để cho ra
thành thành phẩm.
Với phơng pháp này thì số máy tiện ở nguyên công 3 thiếu 1 máy nếu ta
chia thành 3 nhóm. Vì vậy ta sẽ bổ xung thêm 1 máy tiện 1K62 nữa để bố trí dây
chuyền gia công đợc dễ dàng.
Ta tính lại tổng diện tích cần thiết của phân xởng:
N

A = ASX +

A
i =1

pi

= 1,44.(ASX + 15,759) = 1,44.333,441 = 480,16

(m2).
Chọn sơ bộ A = 480 (m2).
Cách bố trí máy đợc chọn sơ bộ nh hình dới đây:

Tiện 1K62

Bố trí các máy đảm bảo những khoảng cách an toàn quy định.

Khoảng các giữa các máy với tờng nhà:
Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết:
a = 0,5 (m)
b = 0,5 (m)
c = 1,2 (m).

Khoảng cách giữa các máy so với cột nhà.
Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết:
sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

7


Bài tập lớn thiết kế xởng

d = 0,5 (m)
e = 0,5 (m)
f = 1,9 (m).

Khoảng cách giữa các máy so với đờng vận chuyển, đờng đi:
Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết: h = 0,6 (m).

Khoảng cách giữa các máy đặt liên tiếp cạnh nhau theo chiều dài máy:
Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết: k = 0,5 (m).

Khoảng cách giữa các máy đặt vuông góc với đờng vận chuyển:
Với máy cỡ vừa các khoảng cách cần thiết: l = 0,9 (m).

Chiều rộng của đờng vận chuyển giữa hai hàng máy:

Chọn phơng tiện vận chuyển là xe đẩy tay với chiều vận chuyển theo hai
chiều để cung ứng phôi cho từng máy đảm bảo thuận tiện.
Dạng

Đờng vận chuyển

Kích thớc B

I

Giữa 2 hàng máy đặt qoay lng nhau

2,0

II

Giữa 2 hàng máy đặt cùng chiều thao tác

2,6

III

Giữa 2 hàng máy đặt đối diện nhau

3,2

IV

Giữa hai hàng máy đặt cạnh bên sát mép đờng

2,0

6.Xác định kết cấu nhà xởng, khẩu độ, phơng tiện nâng chuyển....
a. Kết cấu nhà xởng
Kết cấu nhà xởng dùng cho các phân xởng sản xuất thờng có hai dạng là
nhà một tầng và nhà nhiều tầng, tuỳ theo tải trọng của phân xởng là nhẹ, trung
bình, nặng.
Với tải trọng của phân xởng là dạng trung bình nên ta chọn kết cấu là nhà
một tầng kề sát nhau. ở đây phân xởng gia công cơ đợc bố trí độc lập so với các
phân xởng khác.
Với sơ đồ bố trí sơ bộ nh ở trên ta có: chiều rộng B = 18 m, chiều dài L của
nhà xởng cha xác định đợc vì còn phụ thuộc vào số lọng chi tiết, nhng chiều dài
cho dây chuyền này l = 30 m, chiều cao từ nền tới trần H = 4,8 9,6 . Thiết bị
nâng chuyển trong nhà xởng một tầng bố trí kề sát nhau là cầu trục có tải trọng
tối đa là 5 tấn (8 tấn). Kết cấu chịu lực của loại nhà xởng này là bê tông thép.
Khung lắp ghép tiêu chuẩn từ vật liệu kết cấu thờng.
b. Kích thớc chủ yếu của phân xởng.
Kích thớc chủ yếu của phân xởng là :
- Bề rộng gian B0 còn gọi là nhịp hay bớc cột ngang và thờng có giá trị là bội số
của 3m, phụ thuộc vào kích thớc của sản phẩm và kích thớc thiết bị công nghệ.
Với sản phẩm vừa : B0=12, 15, 18 m.
sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

8


Bài tập lớn thiết kế xởng

Ta có số gian của phân xởng là:
Sg = B/B0 = 18/15 = 1 (gian)

- Bớc cột t còn gọi là bớc cột dọc. Tùy theo loại vật liệu xây dựng, kết cấu kiến
trúc, tải trọng phân xởng và tải trọng của thiết bị nâng chuyển: Chọn kiểu bình
thờng: t = 6 m.
Ta có số hàng cột theo chiều dài của dây chuyền trong phân xởng là:
Shc = l/t = 30/6 = 5 (hàng cột)
- Chiều cao phân xởng H : phụ thuộc vào kích thớc sản phẩm, kích thớc thiết bị
công nghệ, kích thớc cầu trục (thiết bị nâng chuyển) và yêu cầu vệ sinh công
nghiệp (đảm bảo thông thoáng)
7. Xây dựng bản vẽ quy hoạch mặt bằng cho dây chuyền gia công đã tính toán,
thiết kế (bản vẽ)

sinh viên: ngô đăng kỳ ctm6 - k43 đhbkhn

9