ÂAÛI HOÜC ÂAÌ NÀÔNG
TRÆÅÌNG ÂAÛI HOÜC BAÏCH KHOA
KHOA CÅ KHÊ
TÁÛP BAÌI GIAÍNG
MÄN HOÜC
THIÃÚT KÃÚ DÁY CHUYÃÖN SAÍN XUÁÚT
(Daình cho SV ngaình Cå khê)
Giaïo viãn :
Th. s., GVC TRÁÖN QUÄÚC VIÃÛT
ÂAÖ NÀÔNG 2007
3
Chương I:
CƠ SỞ THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1. Khái niệm về công tác thiết kế trong sản xuất cơ khí
1.1 Ý nghĩa, vị trí thiết kế nhà máy cơ khí
Trong sản xuất cơ khí, để có được một sản phẩm sử dụng(một chi tiết máy, một bộ
phận hoặc một máy hoàn chỉnh) ta cần trải qua 5 giai đoạn cơ bản sau:
< 1 > Thiết kế sản phẩm: là căn cứ vào yêu cầu sử dụng thực tế, người thiết kế phải
hình dung được hình dáng, kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, biểu diễn sản
phẩm đó lên bản vẽ.
< 2 > Thiết kế công nghệ: là dựa vào bản vẽ thiết kế sản phẩm kết hợp với hiểu biết
và khả năng thực tế sản xuất ra sản phẩm (khả năng về trang thiết bị, khả năng con người) để
định ra đường lối, biện pháp nhằm biến sản phẩm trên bản vẽ thành sản phẩm sử dụng. Giai
đoạn này còn gọi là giai đoạn thiết kế qui trình công nghệ.
< 3 > Thiết kế trang bị công nghệ: là căn cứ vào qui trình công nghệ đã được xác lập,
ta phải thiết kế được một hệ thống trang thiết bị, máy móc phù hợp để sản xuất ra sản phẩm
yêu cầu.
< 4 > Tổ chức sản xuất: là thiết kế ra một hệ thống sử dụng các trang bị công nghệ
nhằm tạo ra sản phẩm một cách hợp lý nhất ( chất lượng tốt, năng suất cao và giá thành hạ).
< 5 > THIếT kế nhà máy cơ khí: để tiến hành chế tạo sản phẩm.
Năm giai đoạn trên là một quá trình có một mục tiêu thống nhất là tạo ra những sản
phẩm cơ khí phù hợp với yêu cầu sử dụng thực tế. Mức độ phù hợp thể hiện ở 3 phương diện:
chất lượng, năng suất và kinh tế.
Để hoàn thành quá trình thống nhất đó, mỗi giai đoạn có nhiệm vụ hoàn thành một
phần của mục tiêu cần đạt, đồng thời tạo tiền đề để hoàn thành giai đoạn tiếp theo. Do đặc
điểm đó, nên kết quả của mục tiêu cuối cùng là phản ảnh kết quả của mỗi giai đoạn.
Trong 5 giai đoạn thì “ thiết kế nhà máy cơ khí” là giai đoạn cuối cùng. Do vậy tính
chính xác đúng đắn của nó không chỉ là yêu cầu của bản thân giai đoạn này, mà nó còn là đòi
hỏi của 4 giai đoạn trước đó. Hơn nữa “ thiết kế nhà máy cơ khí “ là giai đoạn gắn chặt giữa
nghiên cứu và thực tiễn, giữa kỹ thuật và kinh tế, vì vậy nó mang tính tổng hợp rất cao.
1.2. Phân loại thiết kế nhà máy cơ khí .
Trong ngành cơ khí, dựa vào nhiệm vụ sản xuất, dựa vào đầu tư xây dựng và căn cứ
vào những điều kiện thực tế khác,”thiết kế nhà máy cơ khí” được phân làm hai loại :
1. Thiết kế nhà máy mới, hoàn chỉnh.
2. Thiết kế mở rộng phát triển nhà máy đã có nhưng chưa phù hợp với nhiệm vụ
yêu cầu
Theo kinh nghiệm dù là thiết kế mới, hoàn chỉnh, hay thiết kế mở rộng phát triển nhà
máy cơ khí (hoặc một bộ phận cấu thành của nhà máy cơ khí) thì về nguyên tắc thiết kế, nội
dung thiết kế và trình tự thiết kế nói chung là thống nhất. Sự khác nhau ở đây chẳng qua là
mức độ, phương pháp thực hiện cụ thể mà thôi
Chính vì lý do đó, tài liệu này chỉ chú trọng nghiên cứu thiết kế một nhà máy (bộ
phận nhà máy) mới hoàn chỉnh. Với những hiểu biết đó ta cũng có thể nghiên cứu trong
trường hợp thiết kế mở rộng.
1.3 Tổ chức thiết kế nhà máy cơ khí:
4
Một tổ chức thiết kế nhà máy cơ khí phải bảo đảm hoàn thành 3 nhiệm vụ cơ bản sau:
< 1 > Qui định được các chỉ tiêu của từng giai đoạn thiết kế ( trong đó đặc biệt chú ý
đến các chỉ tiêu chất lượng).
< 2 > Tổng hợp được các giai đoạn thiết kế.
< 3 > Qui định được kế hoạch, thời hạn thiết kế.
Muốn hoàn thành 3 nhiệm vụ phức tạp đó, tổ chức thiết kế phải là một tập thể cán bộ
khoa học kỹ thuật hoạt động trên nhiều lĩnh vực khác nhau( như cơ khí, điện, xây dựng, địa
chất, kinh tế...). Nhưng rõ ràng do tính chấït chuyên môn của nhà máy thiết kế, nên người chủ
trì tổ chức thiết kế phải là một cán bộ hoạt động trên lĩnh vực cơ khí.
1.4 Một số khái niệm, định nghĩa dùng trong thiết kế nhà máy cơ khí
Để thống nhất trong suốt quá trình tính toán, thiết kế, người ta đưa ra một số khái
niệm, định nghĩa sau:
1/ Công trình: là một đơn vị của nhà máy mang tính độc lập về kỹ thuật và không gian. Ví
dụ một toà nhà, một kho, một trạm phát điện..
2/ Cơ quan đầu tư: là cơ quan chịu trách nhiệm cung cấp vốn đầu tư xây dựng cơ bản, mua
sắm thiết bị . . .
3/ Cơ quan thiết kế ( tổ chức thiết kế ) là tổ chức chịu trách nhiệm thiết kế, cung cấp tài
liệu, bản vẽ về nhà máy và theo dõi việc thực hiện thiết kế.
4/ Cơ quan xây lắp: là tổ chức thực hiện việc xây lắp nên nhà máy theo thiết kế (thi công).
Cơ quan này bắt đầìu nhiệm vụ từ khi nhận tài liệu từ tổ chức thiết kế đến khi toàn bộ công
trình được bàn giao xong.
5/ Tài liệu thiết kế: là những văn bản được sử dụng trong quá trình thiết kế, trong đó thường
đưa ra giám định trước và sau thiết kế.
< 1 > Tài liệu trước thiết kế: dùng làm cơ sở để hoàn thành công tác thiết kế, bao gồm:
- Bản nhiệm vụ thiết kế.
- Các bản vẽ về sản phẩm ( bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp ráp . .)
- Các tài liệu, bản vẽ có liên quan đến địa điểm xây dựng.
- Các văn bản ký kết hợp tác với các cơ quan, bộ phận . .
< 2 > Tài liệu sau thiết kế: là những tài liệu, số liệu nhận được của các giai đoạn thiết kế,
là kết quả của quá trình thiết kế, dùng nó để thi công và đánh giá kết quả thiết kế.
Tài liệu sau thiết kế thường gồm có:
- Toàn bộ tính toán, thuyết minh trong quá trình thiết kê.ú
- Các bản vẽ mặt bằng nhà máy.
- Các bản vẽ kiến trúc nhà xưởng.
- Các bản vẽ thi công.
- Các số liệu về kinh tế- kỹ thuật.
2. Những tài liệu ban đầu và việc phân tích các tài liệu này
2.1 Các loại tài liệu ban đầu
Để có cơ sở tiến hành công tác thiết kế, tổ chức thiết kế cần được cung cấp hoặc phải
xác định cho được những tài liệu và số liệu có liên quan đếïn nhà máy cần thiết kế. Những tài
liệu, số liệu cơ bản làm cơ sở ban đầu đó goûi là tài liệu ban đầu.
Thông thường những tài liệu ban đầu cần cho công tác thiết kế bao gồm:
1/ Bản nhiệm vụ thiết kế là văn bản hợp pháp quan trọng nhất do cơ quan cấp trên soạn
thảo và cung cấp cho tổ chức thiết kế.
2/ Bản luận chứng kinh tế-kỹ thuật (còn gọi là bản giải trình) về công trình thiết kế. Do tổ
chức thiết kế soạn thảo được cấp trên có thẩm quyền thông qua.
3/ Các loại bản vẽ liên quan tới sản phẩm.
5
4/ Các tài liệu, bản vẽ có quan hệ tới địa điểm xây dựng nhà máy như thổ nhưỡng, địa chất
công trình, bản đồ địa thế, tài liệu về thiên nhiên, khí hậu độ ẩm, hướng gió . .
5/ Các văn bản ký kết với các cơ quan hữu quan, như hợp đồng cung cấp nguyên vật liệu,
hợp đồng hợp tác sản xuất, hợp đồng cung cấp và bổ sung nhân lực, hợp đồng tiêu thụ sản
phẩm ..
Trong những loại tài liệu ban đầu kể trên, thì tài liệu quan trọng số một là bản nhiệm vụ
thiết kế. Bản nhiệm vụ thiết kế cần thể hiện đầy đủ những nội dung sau :
< 1 > Nêu rõ tên gọi, nhiệm vụ, mục đích của nhà máy cần thiết kế.
< 2 > Nêu rõ loại sản phẩm và các yêu cầu kỹ thuật ở sản phẩm.
< 3 > Định rõ sản lượng hàng năm của từng loại sản phẩm.
< 4 > Chỉ ra các nhiệm vụ khác (nếu có) của nhà máy.
< 5 > Đề ra các yêu cầu mở rộng, phát triển trong tương lai.
< 6 > Cho biết rõ vùng và địa điểm xây dựng của nhà máy.
< 7 > Nêu được các số liệu, chỉ tiêu làm phương hướng thiết kế như:
- Ước lượng tổng số vốn đầu tư xây dựng.
- Ước lượng tổng số thiết bị, công nhân, diện tích.
- Ước định giá thành sản phẩm.
< 8 > Dự kiến chế độ làm việc của nhà máy như số ngày làm việc trong tháng, số ca làm
việc trong ngày, số giờ làm việc trong ca . .
< 9 > Định ra các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật sơ bộ như:
_ Năng suất tính cho một thiết bị.
_ Năng suất tính cho một công nhân.
_ Năng suất tính trên 1m
2
diện tích của nhà máy.
< 10 > Dự kiến thời gian đưa nhà máy vào sản xuất.
< 11 > Dự kiến thời gian hoàn vốn . . .
2.2 Phân tích các tài liệu ban đầu
Trên cơ sở các tài liệu ban đầu, đặc biệt là bản nhiệm vụ thiết kế, tổ chức thiết kế tiến
hành nghiên cứu, phân tích các yếu tố cơ bản của tài liệu để bắt tay vào công tác thiết kế.
Thường những yếu tố cơ bản đó là: sản phẩm, sản lượng, qui trình công nghệ, các hoạt động
phụ và thời gian, thời hạn.
2.2.1 Phân tích sản phẩm :
Sản phẩm là đối tượng, là mục tiêu sản xuất của nhà máy. Vì vậy, nhà máy thiết kế
trước hết phải phù hợp với đối tượng đã cho. Muốn đạt được sự phù hợp này, người thiết kế
phải phân tích một cách tỷ mỉ và toàn diện sản phẩm chế tạo.
Trong việc phân tích sản phẩm cần đặc biệt coi trọng phân tích tính công nghệ
trong sản phẩm. Cụ thể cần đi sâu phân tích 3 khía cạnh:
< 1 > Những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, của các chi tiết, bộ phận cấu thành sản
phẩm. Từ đó cho phép ta lựa chọn được phương pháp chế tạo hợp lý.
< 2 > Các chuỗi kích thước tạo nên các vị trí tương quan của sản phẩm. Sự hiểu biết
này là cơ sở xác định cách thức chế tạo, phương pháp lắp ráp và kiểm tra sản phẩm.
< 3 > Kết cấu của sản phẩm được hiểu biết tỷ mỉ sẽ giúp ta lựa chọn hợp lý các trang
bị công nghệ trong quá trình thực hiện sản xuất ra sản phẩm.
2.2.2 Phân tích sản lượng :
Như ta đã nghiên cứu trong “ công nghệ chế tạo máy “ và “ tổ chức sản xuất công
nghiệp “ thì phương pháp tổ chức sản xuất, việc lựa chọn hệ thống công nghệ để tiến hành sản
xuất trước hết phụ thuộc vào qui mô sản xuất. Sản lượng càng lớn (tức qui mô sản xuất càng
6
lớn) cho phép ta sản xuất theo phương pháp tổ chức tiên tiến đạt hiệu quả cao, đồng thời cho
phép lựa chọn các trang bị công nghệ hiện đại mang lại hiệu quả kinh tế lớn.
Thông thường sản lượng sản phẩm chế tạo hàng năm được cho trong các dạng sau:
- Trọng lượng sản phẩm cần chế tạo hàng năm (T/năm)
- Số lượng sản phẩm cần sản xuất hàng năm (chiếc/năm)
- Giá trị tổng sản lượng bình quân hàng năm (đ/năm)
trong đó phổ biến hơn cả là số lượng sản phẩm năm (chiếc/năm).
Phân tích sản lượng là tính cho được sản lượng hàng năm mà nhà máy phải hoàn
thành. Trên cơ sở sản lượng và một vài yếu tố khác xác định được qui mô sản xuất (định dạng
sản xuất). Đó là cơ sở hết sức quan trọng mang tính chỉ đạo trong quá trình thiết kế sau này.
Sau đây giới thiệu một cách tính số lượng sản phẩm chế tạo từ các tài liệu ban đầu:
Ta gọi : Si là số lượng loại chi tiết thứ i có trong các sản phẩm cần gia công.
Ni là số lượng của sản phẩm có chi tiết thứ i.
mi là số lượng chi tiết thứ i có trong mỗi sản phẩm.
∝
i
là số % dự trữ để bổ sung cho việc chờ đợi vì vấn đề kho tàng và vận chuyển (tỷ
lệ này có qui định).
β
i
là số % dữ trữ để bù vào lượng phế phẩm.
Nếu gọi Sik
là số lượng loại chi tiết thứ i có trong sản phẩm thứ k, ta sẽ có mối quan
hệ sau :
+
+×= 100
1
100
1
ii
ii
k
i
mNS βα [chiếc] (1.1)
Và :
∑
=
=
h
k
k
ii
SS
1
(1.2)
Với h là số loại sản phẩm có chi tiết thứ i. Nếu ta gọi n là số loại chi tiết có trong các
sản phẩm thì tổng số chi tiết trong tất cả các sản phẩm là :
∑
=
=
n
i
i
SS
1
täøng
[chiếc] (1.3)
2.2.3 Phân tích qui trình công nghệ: là nghiên cứu tỷ mỉ để nắm vững các biểu hiện cụ thể
sau :
(1) Toàn bộ quá trình sản xuất diễn ra ở đâu, như thế nào, bằng gì.
(2) Trình tự các công đoạn, nguyên công tạo thành sản phẩm.
(3) Quá trình thay đổi trạng thái từ phôi liệu đến thành phẩm.
(4) Hình thức vận chuyển trong quá trình sản xuất (dòng vật liệu)
Qui trình công nghệ là cơ sở để tính toán khối lượng lao động, lựa chọn trang bị công
nghệ và bố trí hợp lý mặt bằng nhà máy.
2.2.4 Phân tích các yếu tố thời gian
Các yếu tố thời gian trong những tài liệu ban đầu là các mốc thời gian - mang tính thời
hạn. Những yếu tố thời gian này bao gồm: thời gian cho phép thiết kế, thời gian bắt đầu thi
công, thời gian bắt đầu sản xuất, thời gian bắt đầu sử dụng sản phẩm do nhà máy xuất ra và
thời gian thu hồi vốn đầu tư.
Những yếu tố thời gian kể trên là một phần cơ sở để chọn phương pháp thiết kế, để
định ra kế hoạch, tiến độ thiết kế, thi công một cách phù hợp.
3. Những nội dung chủ yếu của công tác thiết kế:
Nhà máy là một bộ phận của nền kinh tế quốc dân trong một chế độ xã hội nhất định.
Vì vậy nhiệm vụ, phương thức phát triển sản xuất của nó phải tuân theo qui luật kinh tế của
chế độ xã hội đó. Muốn vậy thiết kế nhà máy là phải đồng thời nghiên cứu giải quyết những