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1.1工艺设计的主要原则
(1)遵循工艺规程原则。汽车工厂冲压车间的布局设计必须按照工艺的要求进行合理配置,从而满足汽车加工的需要。(2)最小距离移动原则。汽车工厂冲压车间设计要充分考虑到成本与效率因素,搬运线上的各项操作程序之间要保证短距离,物流和人员的流动也要保持经济距离,从而可以大大节省物流时间和成本。在汽车零部件加工过程中,通过不断优化加工流程,保证整个加工过程合理有序,不会发生混乱。(3)直线前进原则。汽车工厂冲压车间要求机器上安排操作的流程按照材料加工或装配过程的顺序进行,避免迂回和倒流,尽量按直线型流水布置。(4)充分利用空间和场地原则。冲压车间内场地有限,人员、设备和物料较多,在加工过程中要尽可能物尽其用、节约用地。(5)生产均衡原则。维持各种设备和工位生产的均匀进行,必要时设置缓冲区以协调各个工位。(6)尽量简化搬运作业,减少搬运环节原则。在汽车工厂冲压车间内,汽车加工生产用的物料搬运要使用专门的设备和容器,按照科学的操作方法进行作业,让整个物料运输过程尽量简化和高效,提高系统的物流可靠性。
1.2主要生产设备的选型
在选择车身冲压车间设备时应遵循以下原则:(1)在汽车工厂冲压车间内使用的设备要符合国家环保和节能要求,要有正规的进货渠道。防止劣质设备进入车间导致加工过程出现差错。(2)所选用的设备应结构合理,操作起来也比较方便,技术工艺上比较成熟和合理,尤其是安全性能要达标,避免给汽车零部件或者操作人员带来伤害。(3)在设备选型上要符合企业实际情况,并充分考虑企业的长远发展状况,不能过于超前选择那些十分先进却并不实用的设备,也不能选用那些目前可以满足使用,但很快就会淘汰的设备,看似节省了成本,实则给企业带来巨大经济负担。目前,汽车工厂冲压车间中主要的设备主要有:(1)开卷落料设备。开卷落料线是一种常用于汽车行业表面覆盖件卷板的开卷、清洗涂油、校平、落料和码垛的板材加工设备,其功能是向冲压线提供料片,目前在发达国家的汽车制造厂中已普遍采用。(2)冲压线设备。1)板料拆垛系统是完成板料自动上线中的重要部分,一套完整的冲压自动化拆垛系统主要由两个部分组成:一是垛料机,垛料机有两台,两台之间形成联动设计,当其中一台没有料时,系统可以自动的切换到另一台继续工作,保证了工作效率。二是移载机。移载机的主要功能是物料的运输,垛料机作业完毕后系统将物料送到输送带上,然后穿过清洗机、涂油机送到达对。2)清洗、涂油系统,板料运输至清洗机,要经过多道清洗工序,将板料表面上的杂质清除干净。然后进行涂油处理,形成表面一层油膜,油膜对于防止板料被腐蚀具有重要作用,而且也可以大大延长材料的使用寿命。3)压力机设备。压力器是汽车工厂冲压车间最关键的设备,在节能降耗的大环境下,汽车工厂冲压车间大多使用机械压力机。尽管与油压机相比,机械压力机的制造成本要高不少,但同时其生产节拍也是油压机的两倍左右。而且从长远看,机械压力机的生产能耗和后期的维修养护成本都比较低,因此是车身冲压车间不错的选择。
1.3土建设计
汽车冲压车间荷载较大,因此对土建的设计要求比较高。(1)车间规模设计。汽车冲压车间的规模根据压机的形式来具体设计,一般而言,冲压车间压机有三种三模形式,分别是左右、前面以及侧面上模,这三种形式比较起来,前面上模对车间面积要求最小,一些跨度在15m或以上的厂房都满足生产要求。侧上模比前面上模所需要的车间面积稍大,一般21m或以上的厂房也都满足要求。左右上模所需要车间面积最大,而且这种压机形式也是目前汽车冲压车间最常见的形式,一般要求车间跨度在24m以上,不然铲车运输起来就不方便。车间的长度也是根据压机形式进行设计,一般全自动冲压生产区域所需长度为60m。车间的高度设计中,除了考虑压机的形式外,还要充分考虑行车高度。(2)压机基础。冲压车间内自动化压机线的基础是一项非常重要的土建内容,其形式有独立基础、条形基础、地下室基础三种形式。独立基础为压机线上的每台压机均独立设基础,压机之间不连通,因此每台压机的废料都是独自运输处理,尽管这种形式成本较低,但对物流带来不利的影响,最终也会增加成本支出,因此逐渐被淘汰掉;条形基础是将每台压机基础贯通布置,并在基础内设废料输送和收集废料,由于这一形式使废料物流与生产物流完全分开,故目前较常用;地下室基础使压机基础成为一个大空间,除布置压机设备、废料输送线外还可布置公配设施及部分维修区域,使车间使用面积大大增加,但由于造价过高,目前使用也不多。
2结语
第1至第6步,属于设计院或工程公司的内部流程,其过程相对容易控制,视项目的规模和难度需要1-2个月的时间。第7步,业主方审批确认初设,是设计工作程序中的重点和难点。一方面因国外业主或其聘请的咨询公司要求高,一方面因不同的语言和设计理念等因素导致对技术方案的理解差异,初步设计迟迟无法确定。初步设计反复多变势必给后续的工作带来重要影响,影响项目的总体计划,因为初步设计不仅是施工图设计的依据,也是主机设备订货的基础。第8至11步,初设确认之后进入施工图设计阶段。施设阶段是各专业反复论证和优化的过程,同时需要外部设备供货商的大力配合,包括提交准确的设备基础图和布置总图等,满足各专业定最终方案的要求。相比初步设计,整个施工图设计的难度和复杂程度要大很多,视项目的规模和难度需要4-5个月甚至更长时间。此环节要求各专业设计人员和三审(校对、审核、审定)人员要反复细心检查设计方案以防出现重大纰漏。水泥工程实施中因各种设计问题造成施工返工的情况屡屡发生,为工程和企业带来负面影响。第12步,设计转化工作。这是国外水泥工程设计管理的特有环节,见下段论述。
2国外水泥工程设计转化工作的内涵
所谓设计转化,笔者的理解是将以我国的设计规范体系为基础做的工程设计按工程所在国要求的设计规范进行复核的一个过程。设计转化的范围一般是针对结构设计。大多国外水泥工程项目需要进行设计转化工作,满足设计标准符合当地或其他欧美标准的强制要求。以笔者参与管理的阿塞拜疆某水泥厂为例,本项目要求结构设计需符合美国规范,要采用美国规范对我方的结构设计进行强度和合规性复核,然后经当地政府审批后方可施工。本项目的设计转化工作是一个繁杂往复的过程,尤其因为土建施工单位为国外公司。
一方面结构设计图纸需要按美国规范进行转化满足当地政府审批的要求;另一方面图纸需转化成国外施工工人易于理解的形式,满足工程蓝图可施工性的要求。我国设计院所做的工程施工图设计准确地来说应称为”详细设计”,深度与国外施工图有一定差异。相比我国,国外常用的施工图是在“详细设计”的基础上增加和施工有关的信息,包括施工材料的可用性和施工措施等。仅举两例以便读者理解,比如我司水泥厂构筑物结构设计配筋图中的配筋表示方法不反映实际材料如何下料和其搭接方法,这需要在转化图中补充;比如我司设计图纸中不反映诸如施工措施用“马凳”钢筋(用于支撑结构配筋以便浇筑混凝土的辅助措施)等材料,这也需要在转化图中补充。
可以看出,国外工程设计转化工作对设计管理者和专业工程师提出了更高更新的要求。一方面要求我们技术过硬,与国外规范对标的同时要有说服对方的能力。另一方面要求我们能严格控制转化后的工程量。客观上因两国对图纸的表示方法和读图习惯的不同,主观上因各主体对各自利益的追逐,会造成转化后图纸在工程量上有较大增加。因此,如何在保证合规、安全、可靠的基础上减少工程量增加对整个工程的费用控制意义重大。
3结语
1车间任务和生产纲领
煤矿机修厂主要是以液压支架、支柱、采煤机、掘进机等综采设备、矿山机电设备修理为主开展生产活动的,主要对其进行大修和一般检修。修理量:服务矿区规模10.0Mt/a,机械总修理量:1.8万吨/a。其中液压支架年修理量600架/a,单体支柱年修理量1000根/a,矿山机械年修理量6000t/a,矿山电气年修理量66MW。
2生产性质
根据煤矿机修厂生产任务的特点,液压支架、支柱和各类电器开关为成批修理,采煤机和掘进机等为成套修理,其余设备均为单件小批量修理。
3工艺流程
进入厂内修理的综采综掘、三机两站等机电设备,先运入液压支架修理车间的冲洗间,对设备表面进行冲洗清理,然后送往各修理车间进行修理。液压支架、支柱冲洗清理后,用蓄电池电动平板车直接运入车间拆解组装区进行修理。修复好的综采综掘、矿山机电设备,经机电设备租赁站或相关部门试验、验收后,用胶轮平板车、叉车直接送至成品库存放或用汽车直接运往各矿井使用。
4主要生产工艺
4.1液压支架修理工段
液压支架修理工段主要服务矿井液压支架大修和一般检修,液压支架年修理量600架/a,单体支柱年修理量1000根/a。液压支架大修周期按其过煤量计算,国产支架达10.00Mt~12.00Mt时进行一次大修,一套液压支架按150架计。液压支架一般检修(中修、项修)在一个大修周期内须进行2次~3次检修工作,一次一般检修量约按大修量的30%~50%计。液压支架在修理区内的时间为30d~45d,单体液压支柱修理在车间内的修理时间不超过30d。液压支架分批修理,首先对支架在露天作业场地进行清洗,去除表面浮煤杂质,在拆卸(装配)台位上分解成部件,运至各专业组进一步分解修理。完好的金属结构件运至露天或装配去堆放。当第二、三……批液压支架分解后,挑选完好或修复的金属结构件、立柱、千斤顶、阀组以及备品备件,在装配台位上进行第一批液压支架总装和空载试验等作业,以此类推。液压支架总质量大、运输量大,采用固定台位拆卸及装配。零部件按立柱、千斤顶、阀、顶梁等分类,运至各专业修理组进行维修。单体液压支柱采用流水作业法修理。型号规格相同的液压支架和单体液压支柱,采用零部件互换修理法。尽量利用已修复的零部件和备品备件。缩短设备在厂的停留时间,从而加快设备周转量,减少矿区设备的备用量。
4.2矿山机械修理工段
矿山机械修理工段主要承担矿井提升、排水、通风、压风、运输、采煤、掘进设备的大修和一般检修,矿山机械年修理量6000t/a。采煤机、掘进机按其过煤量及设备使用状况确定大修周期。一般情况下国产采煤机过煤量达1.00Mt~1.50Mt时进行一次大修,掘进机产量达0.20Mt~0.30Mt时进行一次大修。采煤机中修(一般检修)周期通常是倒一次面,中修一次。采煤机在厂大修时间约为75d,中修约为40d。采煤机、掘进机、刮板输送机、带式输送机、转载机、乳化液泵站、喷雾泵站、小绞车、小型工矿电机车、水泵等设备,采用专业分工工作方式和零部件互换修理法,缩短设备进厂修理时间,提高生产效率,减少厂房面积,有利于提高工人的熟练程度,保证修理质量。部分批量较大的零部件装配,如减速箱、轴类部件装配,采用流水线作业,便于采用专用设备和工具,提高作业效率。本车间由厂内修理和外修队组成。矿井提升机、主通风机等大型固定设备是矿井关键设备,采用外修队在设备安装地点进行修理。由于设备专业化等协作能力的增强,设备生产制造商扩大了售后服务范围,对设备的维修提供了保证,对修理难度大的大型矿山设备、专业设备根据修理实际情况由修理单位委托专业制造厂家承担修理或与厂家配合外修队共同完成修理,确保修理质量。
4.3矿山电气修理工段
矿山电气修理工段承担矿区矿井、选煤厂各类电动机、变压器、移动变电站、馈电开关、磁力启动器、综合保护装置、电气控制、矿井安全监控插件等电器设备大修量、部分设备一般检修和电气试验,矿山电气年修理量66MW。随着煤矿开采技术的发展,单台设备电力安装容量增大、自动化程度增高,品种繁多。矿山电气修理区仅服务于一般电气设备,由于市场经济发展逐渐成熟,在保证煤矿安全生产的前提下,部分设备由专业机修厂修理。矿山电气修理工段分电动机、变压器和开关三个维修组。电气设备采用水剂清洗,清洗方式为浸泡或加热加压冲洗。电动机大修后做绝缘电阻测定、绕组的整流电阻测量、工频耐压试验、转子开路电压试验、匝间耐压试验、空载试验、电流、转速、振动、噪声测量,重要的做升温试验。变压器大修后做绝缘电阻测量、电压比测量、直流泄漏和交流耐压试验、空载试验、全电压合闸冲击试验。电气试验站的任务为电气设备在检修过程中进行部分工序试验和检修后的成品试验,保证其修理质量。
5设备选用原则
优先选用国内技术先进、工艺可靠、质量优良、能耗低的厂家产品。根据本厂修理设备及加工件品种多、批量小的特点,设计主要选用通用设备。根据修理工艺要求,煤矿机修厂配备了必要的拆卸、清洗、修复、装配及试验等专用修理、检测设备,并加强了工器具的配置,以保证修复质量。
6储存及运输方式
外部运输车辆主要采用汽车、牵引拖挂平板车,厂内运输车主要为电瓶车、叉车、电动牵引平板拖车等,车间内过跨运输主要采用蓄电池电动平板车、叉车等。原材料、半成品、成品主要在厂区仓库贮存,工器具、器材、零配件等小件用货架存放,待修设备存放在各主要修理车间或露天场地内。
7结论