南京理工大學(xué)泰科院物流設(shè)施規(guī)劃結(jié)課課程設(shè)計報告書

1、1 引言設(shè)施布置設(shè)計是物流系統(tǒng)分析的重要一環(huán)， 它受到生產(chǎn)物流系統(tǒng)及其他設(shè)計 環(huán)節(jié)的影響，也對生產(chǎn)物流系統(tǒng)及其他設(shè)計環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。一個設(shè)施是一個有機(jī)的整體， 由相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)組成， 因此，必須以設(shè)施 系統(tǒng)自身的目標(biāo)作為整個規(guī)劃設(shè)計活動的中心。設(shè)施規(guī)劃總的是使人力，財力，物力和人流，物流，信息流得到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的配置和安排， 即要確保規(guī)劃的企業(yè)能以最小投入得到最大的收益。無論新設(shè)施的規(guī)劃還是舊設(shè)施的再規(guī)劃，一致目標(biāo)是：（1）簡化加工過程（2）有效地利用設(shè)備、空間、能源和人力資源（3）最大限度地減少物料搬運(yùn)（4）縮短生產(chǎn)周期（5）力求投資最低（6）為職工提供方便、舒適、安全和符合職業(yè)衛(wèi)

2、生的條件上訴目標(biāo)之間往往存在沖突。要用恰當(dāng)?shù)闹笜?biāo)對每一個方案進(jìn)行綜合評價， 達(dá)到總體目標(biāo)的最優(yōu)化。 為達(dá) 到最優(yōu)化方案由如下考慮：（1）減少或消除不必要的作業(yè)（2）以流動的觀點(diǎn)作為設(shè)施規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)（3）運(yùn)用系統(tǒng)的概念（4）重視人的因素（5）設(shè)施規(guī)劃設(shè)計是從宏觀到微觀，又沖微觀到宏觀的反復(fù)迭代、并行設(shè)計的過程1.1 原始給定條件本文種原始給定條件主要有：（1）工廠占地 5400平方米，南北 90 米，東西 60米。（2）計劃年產(chǎn)量為 10000 件。2基本要素2.1 作業(yè)單位明細(xì)表工廠各個單位部門的占地面積大小與其建筑物外形尺寸對布置設(shè)計影響很 大。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備占地面積大小、物流模式及

3、其通道、人員活動區(qū)域、 建筑結(jié)構(gòu)等因素加以確定具體布局。根據(jù)生產(chǎn)工藝過程需要，本廠由如下表 2.1所示的作業(yè)單位構(gòu)成。表2.1 作業(yè)單位明細(xì)表工廠名 稱發(fā)動機(jī)連桿活塞機(jī)構(gòu)制造廠產(chǎn)品名 稱連桿活塞機(jī)構(gòu)計劃產(chǎn)量10000序號零件名稱自制外購材料單件重量(kg)生產(chǎn)量1活塞VZL4011.0002活塞環(huán)V合金鑄鐵0.0803活塞銷V20Cr0.0804連桿401.500100005連桿螺栓VML40Cr0.0256連桿軸瓦(含連 桿瓦、蓋)V銅鉛合金、低碳合金鋼3.0002.2 作業(yè)單元的劃分根據(jù)連桿組的結(jié)構(gòu)及其工藝特點(diǎn)，設(shè)立如表2.2所示的8個單位部門，分別 承擔(dān)備料、鍛壓、特處理、加工、暫存、裝

4、配和儲存成品等各項生產(chǎn)任務(wù)。作業(yè)單位建筑匯總表2.2如下:表22 建筑單位匯總表序列作業(yè)單位 名稱用途建筑面積（平方米）1原材料庫儲存鋼材與鑄錠等20x20=4002鍛造車間鍛造10x20=2003熱處理車 間熱處理（調(diào)質(zhì)）10x20=2004加工車間車，銃，鉆，滾齒10x20=2005精密車間鏜削，磨削，剃齒10x20=2006標(biāo)準(zhǔn)件與 半成品庫儲存外購、標(biāo)準(zhǔn)件、半成品10x20=2007裝配車間裝配成型20x20=4008成品庫儲存成品10x20=2002.3 生產(chǎn)工藝過程活塞連桿組由活塞組和連桿組兩部分構(gòu)成。（一）活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、活塞銷卡環(huán)等零件組成。1. 活塞由頂部、頭部

5、和裙部3部分組成?；钊^部是活塞環(huán)槽以上的部分，共有三道環(huán)槽，上面兩道用以安裝氣環(huán)，下面一道用以安裝油環(huán)。第一環(huán)槽鑲奧氏體鑄鐵耐磨圈，油環(huán)槽內(nèi)有4個4mm的油孔，對稱分布在活塞銷孔兩側(cè)。第一道環(huán)槽為梯形槽，第二道、第三道環(huán)槽為矩形糟。第一道環(huán)槽槽口寬 3. 0mm第二環(huán)槽寬2.385mm第三環(huán)槽（油環(huán)槽） 寬4mm活塞裙部為鼓形橢圓，橢圓長軸（與活塞銷垂直方向）與短軸（與活塞銷平行 方向）長度相差為0.35mm安裝在缸體上的噴油嘴噴出的壓力機(jī)油冷卻活塞的裙 部。活塞的材料為共晶硅鋁合金或鋁鋅合金。2. 活塞環(huán)有兩道氣環(huán)和一道油環(huán)第一道活塞環(huán)截面為梯形桶面環(huán)，梯形角度為 15°，采用球

6、墨鑄鐵制造， 圓周表面鍍鉻以提高耐磨性和抗拉缸能力。 第二道活塞環(huán)為錐面扭曲環(huán)， 頂面有 內(nèi)斜 45°切口，外圓呈錐面，錐面角為 90。第二環(huán)采用合金鑄鐵制造。第三道 環(huán)為脹圈式組合油環(huán)， 其內(nèi)設(shè)襯環(huán)， 以提高油環(huán)的彈力， 油環(huán)本體采用合金鑄鐵 制造，螺旋襯環(huán)的材料為65Mn彈簧鋼絲。3. 活塞銷采用低碳合金鋼 (20Cr) ，內(nèi)外圓表面滲透碳淬火活塞銷的裝配： 活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套的連接配合， 采用“全 浮式”，即在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套內(nèi)，還可以在 銷座孔內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動，以使活塞銷各部分磨損均勻。注意事項： 當(dāng)活塞銷直徑超出使用極限時，應(yīng)更換新活

7、塞銷。 活塞銷與活塞裝配時，先將鋁合金活塞在水或機(jī)油中加熱至50C -70 C,保溫一段時間，取出抹干凈后，將涂抹有 15W/40潤滑油的活塞銷用手掌心平穩(wěn) 地推入活塞銷座孔和連桿小頭。 活塞銷推入錐座孔后，其端面不得超過卡環(huán)槽。 活塞、活塞銷、連桿裝配成組合件后，連桿、活塞銷能自由擺動，活塞銷 與活塞銷座孔之間，在工作狀態(tài)下呈“浮式” ，活塞銷可在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動。(二)連桿組 連桿組主要由連桿、連桿軸瓦(含連桿蓋)和連桿螺栓組成。 連桿組的功用是連接活塞和曲軸， 將活塞承受的力傳給曲軸， 并將活塞的往 復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。1. 連桿(1) 工作條件及要求 工作時，連桿承受活塞銷

8、傳來的氣體作用力以及連桿本身擺動和活塞組往復(fù) 運(yùn)動時的慣性力， 這些力的大小和方向都是周期性變化的。 因此，連桿受到壓縮、 拉伸和彎曲等交變載荷的作用， 這就要求連桿的質(zhì)量盡可能小并具有足夠的剛度 和強(qiáng)度。如強(qiáng)度不足，會發(fā)生連桿螺栓、大頭蓋及桿身斷裂，造成嚴(yán)重事故。如 剛度不足， 會使連桿大頭變形失圓， 導(dǎo)致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損； 還會 使連桿桿身彎曲，造成活塞與氣缸偏磨，活塞環(huán)漏氣和竄油等。連桿采用合金鋼模鍛而成，斷面是工字形。結(jié)構(gòu)連桿由連桿小頭、桿身，、連桿大頭三部分組成 連桿小頭與活塞銷相連，連桿通過小頭，用活塞銷與活塞連接，柴油機(jī)工 作時，連桿與活塞銷可以相對自由轉(zhuǎn)動， 連桿小

9、頭上壓入銅鉛雙金屬襯套，以提 高耐磨性。連桿小頭的頂上有一個集油孔，曲軸旋轉(zhuǎn)激濺起來的機(jī)油、甩到活塞 內(nèi)腔的頂部，冷卻活塞后，落下時，一部分機(jī)油通過集油孔流入連桿小頭內(nèi)孔潤 滑活塞銷。此外，活塞冷卻噴嘴噴出的機(jī)油冷卻活塞后， 其中一部分機(jī)油也通過 集油孔流入連桿小頭內(nèi)孔潤滑活塞銷。 連桿桿身采用工字形斷面，這樣可以使之在最小重量下具有最大的強(qiáng)度和 剛度。 連桿大頭連桿通過連桿大頭與連桿軸頸相連，連桿大頭為斜切口（68 ° ）分開式，被分開的部分稱為連桿蓋。2. 連桿軸瓦采用銅鉛合金薄壁軸瓦，內(nèi)表面鍍鉛錫合金，以提高其耐磨性，外表面鍍錫 以防銹。3. 連桿螺栓連桿螺栓是承受交變拉伸載荷

10、的重要零件。連桿螺栓采用ML40Cr材料制造。2.4 自制零件制造工藝過程表2.3連桿生產(chǎn)過程表連桿生產(chǎn)過程工序內(nèi)容機(jī)床設(shè)備作業(yè)單位名稱序號模鍛2調(diào)質(zhì)3粗、精銃兩平面立式雙頭回轉(zhuǎn)銃床4粗、精銃結(jié)合面立式雙頭回轉(zhuǎn)銃床磨兩平面立軸圓臺平面磨床5磨結(jié)合面立軸矩臺平面磨床鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔、孔口倒角立式五工位機(jī)床連桿體兩件粗鏜大頭孔，倒角臥式三工位機(jī)床鉆、攻螺紋孔，鉆、鉸定位孔臥式五工位機(jī)床4精鏜定位孔5連桿制造過程如下表2.4表2.4 連桿加工工藝過程表零件名稱零件序號材料單件質(zhì)量（kg）年總產(chǎn)量（件）連桿4451.50010000步驟對應(yīng)單位序列 及其作業(yè)單位工序大致內(nèi)容工序材料利用率（%11原材料

11、庫備料22鍛造車間模鍛8033熱處理車間調(diào)質(zhì)44加工車間粗、精銃；攻螺紋、 鉸9055精密車間磨、鉆孔、倒角；精 鏜9566標(biāo)準(zhǔn)件與半成 品庫暫存2.5 產(chǎn)品一一產(chǎn)量分析生產(chǎn)的產(chǎn)品品種的多少以及每種產(chǎn)品產(chǎn)量的高低，決定了工廠的生產(chǎn)類型， 進(jìn)而影響著工廠設(shè)備的布置形式。 根據(jù)以上已知條件可知，待布置設(shè)計的工廠產(chǎn) 品品種單一，產(chǎn)量較大，年產(chǎn)量為10000臺，屬于大批量生產(chǎn)，適合按產(chǎn)品的原 則布置，宜采用流水線的組織形式。2.6 產(chǎn)品工藝過程分析通過對產(chǎn)品的加工、組裝等階段以及各工藝過程路線的分析，計算每個工藝過程加工前工件的單位質(zhì)量以及產(chǎn)生的廢料重量。表2.5全年生產(chǎn)量計算全年廢料物流量零件名 稱

12、毛重 （kg）廢料（kg）鍛造廢 料機(jī)加工 廢料精加工 廢料總廢料全年連桿2.1930.4390.1760.0780.6936930圖2.1連桿物流量3物流分析3.1 繪制從至表當(dāng)物料移動式工藝過程的主要部分時，物流分析就是工廠布局設(shè)計的核心工 作，也是物料搬運(yùn)分析的開始。零部件物流是該部件在工廠內(nèi)移動時所走過的路 線，物流分析不僅腰考慮每個零部件在工廠內(nèi)的路線，還要遵循兩個最小和兩個避免的原則：兩個最小原則，即經(jīng)過距離最小和物流成本最小。兩個避免原則， 即避免迂回和避免十字交叉。從至表是以一定順序按行排列物料移動的起始作業(yè) 工序，以相同順序按列排列物料移動的終止工序， 行列相交的方格中記錄從

13、起始作業(yè)單位到終止作業(yè)單位的各種物料搬運(yùn)量的總和。 表3.1 物流強(qiáng)度從至表至12345678從原材料 庫鍛造車 間熱處理 車間加工車 間精密車 間半成品 庫裝配車 間成品庫合計1原材料 庫21930219302鍛造車 處理 車工車 密車 成品 庫56850568507裝配車 間56850568508成品庫0合計021930174501745015780150005685056850201313.2 物流強(qiáng)度等級劃分表3.2物流強(qiáng)度等級劃分表物流等級強(qiáng) 度符號含義物流比例(%承擔(dān)物流量 比例

14、(%超咼物流量A絕對重要1040特咼物流量E特別重要2030較大物流量I重要3020一般物流量O一般密切程 度4010可忽略物流量U不重要-3.3 物流相關(guān)圖依照從至表構(gòu)造一種表示所有作業(yè)單位相關(guān)系的關(guān)系表，在行與列相交方格中填入單位間物流強(qiáng)度等級。4非物流分析4.1 作業(yè)單位非物流相關(guān)影響因素表4.1作業(yè)單位相關(guān)理由表序列理由1工作流程連續(xù)性2生產(chǎn)服務(wù)3物料搬運(yùn)4管理方便5安全與污染6公共設(shè)備設(shè)施7振動8人員聯(lián)系對應(yīng)符號含義比例（%A絕對重要2 12E特別重要10 20I重要15 30O一般密切程度20 40U不重要35 804.2 非物流相關(guān)圖圖4.1非物流相關(guān)圖作業(yè)單位1原材料庫->

15、;A2鍛造車間3-E3熱處理車 間4加工車間5精密車間步6標(biāo)準(zhǔn)件與 半成品庫u J»A7裝配車間18成品庫U'''-''-uu<uuu-u5綜合相互關(guān)系分析在SLP中，要將作業(yè)單位物流間的相互關(guān)系與非物流進(jìn)行合并，求出合成的 相互關(guān)系-綜合相互關(guān)系，然后由各個作業(yè)單位綜合相互關(guān)系出發(fā)， 實現(xiàn)各作 業(yè)單位的合理布置。5.1 綜合相互關(guān)系計算表由以上給出的自行車廠作業(yè)單位物流相關(guān)圖與作業(yè)單位非物流相關(guān)圖，為了確定作業(yè)單位之間綜合相互關(guān)系密切程度，需要合并。(1) 加權(quán)值選取加權(quán)值的大小反應(yīng)出布置時考慮因素的側(cè)重點(diǎn)，對于連桿來說，物流因素(M)

16、的影響并不明顯大于其他非物流因素(N)的影響，因此，取加權(quán)值 M:N=1:1(2) 綜合關(guān)系計算根據(jù)工廠各個作業(yè)單位對之間物流與非物流關(guān)系等級的高低進(jìn)行量化，并加權(quán)求和，求出綜合相互關(guān)系。表5.1作業(yè)單位綜合相互關(guān)系計算表序號作業(yè)單位 對關(guān)系密切程度綜合關(guān)系物流關(guān)系非物流關(guān)系等級分值等級分值總分值等級11 2A4A48A21 3U0U00U31 4U0U00U41 5U0U00U51 6U0U00U61 7U0U00U71 8U0U00U82 3E3E36E92 4U0U00U102 5U0U00U112 6U0U00U122 7U0U00U132 8U0U00U1434E3E36E1535U

17、0U00U1636U0U00U1737U0U00U1838U0U00U1945E3E36E2046U0U00U2147U0U00U2248U0U00U2356E3E36E2457U0U00U2558U0U00U2667A4A48A2768U0U00U2878A4A48A對表5.1的數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計，得到表5.2如下:表5.2綜合相互關(guān)系等級劃分總分對應(yīng)符號含義作業(yè)單位 對數(shù)百分?jǐn)?shù)78A絕對重要31156E特別重要41434I重要0002O一般密切 程度000U不重要2175合計281005.2 綜合相互關(guān)系圖圖5.1綜合相互關(guān)系圖6綜合相關(guān)關(guān)系在SLP中，工廠總平面布置并不直接去考慮各作業(yè)單位的建

18、筑物占地面積 以及其形狀，而使從各個作業(yè)單位間相互關(guān)系密切程度出發(fā)，安排各個作業(yè)單位 之間相對位置。關(guān)系密切極高的作業(yè)單位之間距離近，關(guān)系密切極低的作業(yè)單位之間距離遠(yuǎn)。由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖依據(jù)SLP思想，首先根據(jù)綜合相互關(guān)系級別高低按 A,E,I,O,U級別順序先確 定不同級別作業(yè)單位位置，而同一級別的作業(yè)單位按綜合接近程度分值高低順序 來進(jìn)行布置。為此，要按綜合接近程度分值高低順序為作業(yè)單位排序，其結(jié)果如表6.1所示：表6.1 綜合接近程度排序表代號12345678代號原材料 庫鍛造車 間熱處理車間加工車 間精密車 間半成品 庫裝配車 間成品庫1原材料 庫A/4U/0U/0U/0U/0U/0U/02鍛造車 間A/4E/3U/0U/0U/0U/0U/03熱處理車間U/0E/3E/3U/0U/0U/0U/04加工車 間U/0U/0E/3E/3U/0U/0U/05精密車 間U/0U/0U/0E/3E/3U/0U/06半成品 庫U/0U/0U/0U/0E/3A/4U/07裝配車 間U/0U/0U/0U/0U/0A/4A/48成品庫U/0U/0U/0U/0U/0U/0A/4接近程度47666784排列次序73456218根據(jù)綜合接近程度排序表，可以看出各個作業(yè)單元的重要程度，并作出作業(yè)