Тема 6. Проектирование горячих цехов кузнечно-штамповочного производства

При разработке проектов цехов КШП производительность оборудования следует определять в штучном выражении в единицу времени (час).

6.1. Методы определения потребного основного (ковочно-штамповочного) оборудования

Подбор оборудования, необходимого для программы цеха, включает 2 стадии:

1 стадия совпадает с проектированием технологического процесса. По принятому способу изготовления поковок или штамповок подбирают типаж основных кузнечно-прессовых машин. Далее определяют мощность оборудования, т.е. усилие, массу падающих частей и т.д., отвечающих размерам и свойствам материала обрабатываемой поковки и условиям обработки.

2 стадия – определение количества оборудования, относится непосредственно к расчету проектируемого цеха.

Определение типажа, мощности и количества оборудования, необходимого для выполнения заданной программы, является основным и наиболее ответственным вопросом в проекте цеха.

Неправильно выбранные типаж и мощность не обеспечивают изготовление отдельных поковок программы.

Неправильно подсчитанное количество оборудования может привести к его излишку, недостатку или его некомплектности.

Излишек оборудования ведет к повышенным капитальным затратам и недоиспользованию производственных мощностей.

Недостаток и некомплектность приводят к невозможности выполнить заданную программу.

Установка дополнительного оборудования затруднена вследствие недостатка площадей, а при наличии площадей – из-за необходимости перепланировки оборудования и т.п.

Некомплектность ведет к тому, что отдельная группа машин не обладает нужной пропускной способностью (например, не хватает печей).

Расчет количества производственного оборудования осуществляется 2-мя методами: − расчет по укрупненным показателям или детальный расчет по технологическому процессу.

Применение того или иного метода зависит от характера производства и от глубины проработки технологической части проекта, например, цехи индивидуального и мелкосерийного производства при задании программы в весовом выражении рассчитывают по укрупненным показателям.

Первый метод обычно применяют при составлении проектных заданий, когда программа цеха задана в виде массы поковок, а также имеются обобщенные показатели аналогичного производства. Этим методом чаще всего ведут проектирование цехов единичного и мелкосерийного производства.

Детальный расчет применяют при задании программы в виде спецификации поковок и при разработке детальных технологических процессов.

Этот расчет характерен для проектирования цехов серийного и массового производства.

6.2 Определение количества штамповочного оборудования и коэффициента его загрузки

6.2.1. Метод укрупненного проектирования

При укрупненном проектировании количество оборудования определяют двумя методиками:

1. по суммарной загрузке оборудования в станко- или машино-часах на годовую программу;

2. по технико-экономическим показателям (ТЭП).

Первую методику применяют, когда в программе заданы группы поковок по их массе.

При этом, вначале устанавливают технологию изготовления детали (ковка или горячая штамповка) и тип производственного процесса в цехе, затем выбирают типаж и усилие или массу падающих частей оборудования по данным аналогичных производств.

Мощность оборудования в этом случае определяют по массе поковок для каждой группы с определенной массой или по размерам поперечного сечения заготовок (ковочные молоты и паро-воздушные штамповочные молоты), или по массе слитков (ковочно-гидравлические прессы).

Для ковочных прессов предварительно необходимо установить по выходу годного массу слитков по группам поковок.

Количество оборудования каждого типоразмера рассчитывают по суммарной загрузке оборудования в станко-часах на годовую программу.

Загрузку − Тгр − определяют по средним укрупненным нормам съема в кг/час или штук/час (средняя часовая производительность) − Н_гр для каждого типо-размера оборудования и по величине годовой программы − П_гр в кг или штуках для данного типоразмера по формуле:

Тгр = станко-час, (6.1)

где:

Н_гр − укрупненная норма съема в кг/час или штук/час (средняя часовая производительность) для каждого типо-размера оборудования,

П_гр − годовая программа в кг или штуках для данного типо-размера.

Расчетное количество единицы оборудования каждого типо-размера n_Р.ГР. определяют по формуле:

nр.гр = , (6.2)

где

Фдо – действительный годовой фонд времени работы оборудования при числе смен m.

Если nр.гр = дробь, то округляют до целого принятого числа. Если дробь менее 0,4, а последующий бо'льший типоразмер недогружен, то это число прибавляют к числу машин следующего бо'льшего размера (кооперирование машин).

Если же бо'льшего оборудования не имеется, то изыскивают возможности уплотнения загрузки путем увеличения норм съема, либо переноса обработки ряда поковок на другие типы машин.

Таким образом, все предварительные расчеты корректируют в обязательном порядке.

После этого определяют окончательно коэффициент загрузки оборудования.

Коэффициент загрузки оборудования.

Коэффициент − К_З, определяющий относительную занятость данной группы оборудования при выполнении годовой программы, рассчитывается по формуле:

К_З = ·100 или в долях единицы К_З = ,

где:

n_Ф − фактически принятое число единиц оборудования.

Такой расчет оборудования ведут по каждому его типоразмеру.

Результаты сводят в таблицы.

Общее количество оборудования получают суммированием, т.е.

. (6.3)

Вторую методику расчета применяют, когда неизвестен развес поковок по группам.

Эта методика заключается в использовании следующих показателей:

1) расход машино-часов на единицу выпуска в проектируемом цехе – показатель трудоемкости единицы продукции;

2) удельное соотношение типо-размеров оборудования.

С использованием первого показателя определяют загрузку всего оборудования цеха в станко-часах на выпуск годовой программы и, далее, общее расчетное количество устанавливаемого оборудования.

Годовая загрузка оборудования (машино-час, станко-час ):

Т= П·h , (6.4)

где:

П − годовая программа;

h – машиноемкость (машино-час/шт., тонн т.е. расход машино-часов на единицу выпуска.).

При проектировании новых цехов машиноемкость единицы выпуска по практическим данным корректируют в сторону уменьшения в соответствии с оргтехмероприятиями по усовершенствованию производственного процесса в новом цехе.

Расчетное количество всего оборудования в цехе − h_Р

h_Р = = . (6.5)

Фактическое число машин определяют по среднему коэффициенту загрузки:

H_Ф = . (6.6)

Коэффициент загрузки оборудования К_З при проектировании принимают равным 0,80,85.

Принятое количество машин, подсчитанное для всего цеха, подразделяют по типоразмерам на основании процентного соотношения между группами оборудования, соответствующими данной отрасли машиностроения, т.е.

(6.7)

где

а – удельный показатель данного типа оборудования в общем балансе парка оборудования;

П^’_ф – фактическое число машин данного типоразмера.

Полученное число округляют до целого в ту или иную сторону, но так, чтобы общее количество не выходила за пределы П_ф.

Преимуществом второго способа (по второй методике) является то, что проектирование можно вести ускоренно, а точность расчета обычно лежит в пределах, практически требуемой.