机加工工厂设计 中的加工设备 选择 与布局设计
口 朱 光
摘 要：从设备 的选择到布局提 出了一种行之有效的思考方 法，以期 用最 少的加 工设 备和资金投 入来满足业主的生 产纲 领 要 求 ，同时 又 以尽 可 能 高 的 柔性 来满 足 其 可持 续发 展 需求 。
关键词 ：设备选择 设备布局 优化 物流 可持续发展 中 图分 类 号 ：ＴＨ１８１ 文献 标 识 码 ：Ａ
今 天 的市 场 已 成 为 买 方 市 场 。随 着 市 场 的全 球 化 ， 企 业 问 竞 争 愈 演 愈 烈 。如 果 我 们 在 工 厂 设 计 初 期 只 着 眼 于 制 造 出一 流 的 产 品 ，那 么 即使 如 愿 ，最 终 也 未 必 能 赢 得 市 场 。前 期 加 工 设 备 选 型 的 错 误 及 布 局 的 不 合 理 往 往 会 导 致 后 期 生 产 成 本 的 上 升 ，而 改 变 这 些 错 误 的 代 价 往 往 是 巨 大 的 。因 此 ，在 工 厂 设 计 前 期 ，产 品 的 制 造 成 本 、设 备 的 使 用 效 率 不 应 成 为 设 计 人 员 的 思 考 盲 点 ，合 理 选 择 加 工 设 备 ，精 益 规 划 设 备 布 局 ，高 效 组 织 并 协 调 各 生 产 要 素 ，是 降 低 产 品 的 制 造 成 本 、提 高 生 产 率 、赢 在 起 跑 线 上 的关 键 。
Ｉ ｌ ｌ 加工设备的选择
加 工 设 备 是 根 据 产 品 类 型 、生 产 纲 领 、工 艺 规 程 等 参 数 来 选 择 的 。如 果 设 备 的 类 型 和 数 量 选 择 得 当 。不 仅 可 减 少 投 资 ，提 高 设 备 利 用 率 ，降 低 设 备 维 护 、运 行 费 用 。还 对 完 善 设 备 布 局 、简 化 在 制 品 周 转 、缩 短 生 产 链
文章编号 ：１０００—４９９８（２００６）０２—００４９—０４
等 起 着 至 关 重 要 的 作 用 。
（１）加 工 设 备 选 择 指 标
① 工 艺 可 能 性 工 艺 可 能 性 是 指 加 工 设 备 在 不 同 生 产 要 求 下 实 现 加 工 工 艺 过 程 的 能 力 。工 艺 可 能 性 主 要 包 括 ：加 工 设 备 可 完 成 的 工 序 种 类 ；加 工 对 象 的 类 型 和 尺 寸 范 围 ；能 加 工 的 材 料 和 毛 坯 种 类 ；切 削 用 量 的 可 能 范 围 等 。通 常 ，在 大 批 量 生 产 中 ，因 工 序 分 散 ，可 选 用 工 艺 可 能 性 较 窄 的 加 工 设 备 。如 各 种 专 机 、组 合 机 床 等 ；在 单 件 、小 批 生 产 中 ，由 于 工 序 集 中 ，一 台 加 工 设 备 要 完 成 尽 可 能 多 的 工 序 ，宜 选 用 通 用 机 床 或 数 控 机 床 ， 且 工 艺 可 能 性 要 选 得 宽 一 些 ，以 适 应 加 工 对 象 多 变 的 需 要 。
② 加 工 精 度 和 表 面 质 量 加 工 精 度 是 指 加 工 设 备 所 能 达 到 的 尺 寸 精 度 、形 状 精 度 和 位 置 精 度 ，它 受 制 于 加 工 设 备 本 身 的 几 何 精 度 、运 动 精 度 、刚 度 、抗 振 性 、热 稳 定 性 、精 度 保 持 性 和 误 差 补 偿 策 略 等 。设 备 加 工 精 度
混 合 遗 传 算 法 收 敛 速 度 和 精 度 都 有 明 显 改 善 ，训 练 精 ３ 度 达 到Ｏ．Ｏ１时 仅 需 ４１Ｏ步 （限 于 篇 幅 ，测 试 数 据 从 略 ）。
日 结 论
本 文 利 用 成 组 技 术 描 述 制 造 特 征 并 利 用 ＢＰ 神 经 ５ 网 络 来 根 据 制 造 伙 伴 的 历 史 制 造 记 录 评 估 其 制 造 能 力 。针 对 神 经 网 络 的 收 敛 速 度 慢 及 易 陷 入 局 部 极 小 等 ６ 缺 点 ，提 出 了 一 种 结 合 ＢＰ算 法 的 混 合 遗 传 算 法 来 同 时 优 化 神 经 网 络 的 结 构 及 确 定 网 络 各 层 之 间 的连 接 权 值 与 阈值 ，明显 地 改 善 了 网络 的 收 敛 速 度 和 精 度 。实 验 结 果 显 示 文 中 所 述 方 法 降 低 了制 造 伙 伴 类 型 选 择 的 难
度 ，提 高 了 选 择 速 度 及 选 择 结 果 的 合 理 性 。
参 考 文 献
ｌ Ｘ．Ｎ．Ｃｈｕ，Ｓ．Ｋ．Ｔｓｏ．Ｗ．Ｊ．Ｚｈａｎｇ，Ｑ．Ｌｉ．Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｓｙｎ— ｔｈｅｓｉｓｆｏｒＶｉｒｔｕａｌＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｄ—
ｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，１ ９：３８４ ～３９ １
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周志华 ，曹存根．神经 网络及其应用 ［Ｍ］．北京 ：清华大学 出 版 社 。２００４
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Ｓｒｉｎｉｖａｓ Ｍ，Ｐａｔｎａｉｋ Ｌ．Ｍ ．Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ
ａｎｄ Ｍｕｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ＧＡｓ［Ｊ］．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍａｎ ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ，
１９９４，２４（４）：６５６—６６７
金
（编 辑 林 凡 ）
第 一 作 者 单 位 ：西 北 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 博 士 生 西 安 建 筑 科 技 大 学 机 电 工程 学 院 邮 政 编 码 ：西 安 －７１００７２
第 二 作 者 单 位 ：西 北 工 业 大 学 机 电 工 程 学 院 收 稿 日期 ：２００５年 ８月
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过 高 或 过 低 都 是 不 可 取 的 ，我 们 需 要 的 是 经 济 加 工 精 度 ，即 加 工 设 备 在 其 正 常 使 用 条 件 下 能 经 济 合 理 地 达 到 的 加 工 精 度 。
表 面 质 量 主 要 指 被 加 工 工 件 表 面 几 何 学 特 性 及 表 面 层 物 理 品 质 。要 注 意 其 中 的 表 面 粗 糙 度 等 指 标 除 与 加 工 设 备 本 身 的 抗 振 性 有 关 外 ，还 与 影 响 切 削 稳 定 性 的 设 备 外 因 索 有 关 ，诸 如 ：所 采 用 的 切 削 用 量 、切 削 液 、 工 件 材 料 、刀 具 （或 磨 具 ）的 几 何 形 状 及 材 料 特 性 等 ，若 选 择 设 备 时仅 注 意 设 备 本 身 而 忽 视 上 述 设 备 外 因 素 将 是 片 面 的 ，其 效 果 可 能 事 倍 功 半 。
一 般 来 说 ，采 用 自动 化 程 度 高 的 加 工 设 备 ，避 免 人 为 因 素 干 扰 ，是 保 证 加 工 精 度 和 表 面 质 量 稳 定 性 的 有 效 途 径 。
③ 生 产 率 生 产 率 通 常 是 通 过 加 工 设 备 单 位 时 间 内 所 能 加 工 的 工 件 数 量 或 所 能 切 除 的 材 料 量 来 衡 量 的 。生 产 率 主 要 取 决 于 加 工 设 备 的 切 削 时 间 、辅 助 时 间 以 及 分 摊 到 每 个 工 件 上 的 调 整 、准 备 和 结 束 时 间 。通 常 ，选 择 高 速 、大 功 率 、高 刚 度 的 加 工 设 备 是 提 高 生 产 率 的有 效 保 证 。
④ 可 靠 性 可 靠 性 是 指 在 规 定 的 时 间 和 条 件 下 ， 加 工 设 备 保 持 其 应 有 工 作 性 能 的 能 力 。它 主 要 与 设 备 中 关 键 零 部 件 的 精 度 保 持 性 、耐 磨 性 、耐 用 性 、精 度 稳 定 性 和抗 干 扰 性 有 关 ，因 此 ，要 注 意 设 备 中一 些 关 键 零 部 件 的 选 择 ，必 要 时 可 对 欲 购 设 备 提 出 附 加 要 求 ，对 一 些 关 键 零 部 件 质 量 或 材 质 作 出 规 定 ，还 要 注 意 设 备 可 靠 性 与 设 备 合 理 的 使 用 期 限 及 合 理 的 精 度 储 备 有 关 。
⑤ 经 济 性 经 济 性 是 指 加 工 设 备 质 量 、功 能 、成 本 的合 理 配 合 。在 满 足 功 能 要 求 的 前 提 下 ，设 备 结 构 要 尽 可 能 简 单 ，技 术 采 用 合 理 ，并 遵 循 加 工 设 备 的 系 列 化 、 零 部 件 的 通 用 化 和 标 准 化 的要 求 ，这 对 降 低 设 备 设 计 、 制 造 及 日后 的 维 修 、改 造 成 本 很 重 要 。另 外 ，选 择 节 能 、 环 保 、寿命 长 的 设 备 也 是 相 当 经 济 的 ，这 可 有 效 降 低 其 使 用 成 本 。
（Ｉ）加 工 设 备 选 择 程 序
第 一 步 ：对 被 加 工 零 件 进 行 分 类 并 初 选 加 工 设 备 ，零 件 分 类 细 化 程 度 取 决 于 生 产 类 型 ，批 量 愈 大 ，分 类 （或 分 组 ）应 愈 细 。
① 按 加 工 工 艺 性 对 零 件 进 行 分 类 ，把 加 工 性 质 相 同 或 相 似 的零 件 分 在 同 一 类 ；
② 对 已 分 类 零 件 按 加 工 尺 寸 和 重 量 分 组 ，并 注 意 区 分 毛 坯 材 料 种 类 ，以 便 加 工 设 备 的 合 理 使 用 及 切 屑 的分 类 管 理 ；
③ 将 精 度 要 求 高 的 同 类 件 分 在 一 组 ，以 便 合 理 使 用 精 密 加 工 设 备 来 保 证 零 件 加 工 质 量 。
第 二 步 ：编 制 工 艺 路 线 ，根 据 工 艺 规 程 和 生 产 纲 领 对 零 件 进 行 工 艺 分 析 ，参 考 国 内 外 同 类 零 件 的 先 进 加
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工 工 艺 ，编 制 各 零 件 加 工 工 序 及 工 艺 路 线 。
第 三 步 ：选 择 设 备 及 其 数 量 ，测 算 各 设 备 工 作 节 拍
（或 单 机 工 时 ），通 过 平 衡 各设 备 的 生 产 能 力 ，估 算 出整 个 生 产 线 中 所 需 要 的 设 备 及 其 数 量 。
第 四 步 ：优 化 ，包 括 加 工 工 序 的 优 化 和 设 备 选 型 的 优 化 ，本 文 仅 讨 论 后 者 的 优 化 问 题 ，主 要 可 从 以 下 两 方
面 着 手 ：
① 设 备 利 用 率 ，从 设 备 等 待 时 间 、设 备 负 荷 率 、设 备 功 能 是 否 冗 余 来 分 析 。大 批 量 生 产 因 采 用 专 机 和 流 水 线 较 多 ，设 备 平 均 负 荷 率 可 在 Ｏ．６～Ｏ．７之 间 ；成 批 生 产 的 设 备 负 荷 率 为 Ｏ．７—０．８５；单 件 、小 批 生 产 因 通 用 万 能 设 备 较 多 ，负 荷 率 可 在 ｏ．８５以上 。
② 资 金 利 用 率 ，从 设 备 投 资 的 资 金 占用 、财 务 成 本 、投 资 回收 期 等 技 术 经 济 指 标 来 分 析 。
优 化 要 对 系 统 内 全 体 设 备 作 统 筹 考 虑 ，整 个 系 统 的 设 备 利 用 率 和 资 金 利 用 率 都 较 高 的 方 案 为 最 佳 方 案 。
目 加工设备布局设计
布 局 设 计 简 单 地 说 就 是 系 统 中 单 元 的 选 择 及 单 元 的 排 列 组 合 。在 完 成 设 备 选 择 后 就 要 结 合 车 间 场 地 、空 间 结 构 特 点 及 工 艺 约 束 对 设 备 进 行 合 理 布 局 。要 充 分 考 虑 设 备 之 间 在 空 间 位 置 上 的 协 调 性 ，以 确 保 生 产 系 统 物 流 畅 通 及 设 备 的 充 分 使 用 ，加 工 设 备 的 合 理 布 局 对 加 工 系 统 中 物 流 的 合 理 性 起 到 关 键 性 作 用 。
（１）加 工 设 备 布 局 原 则
① 工 艺 性 原 则 要 求 生 产 工 艺 过 程 合 理 并 连 续 ， 生 产 各 环 节 加 工 能 力 相 匹 配 。工 艺 合 理 不 仅 可 以 避 免 某 些 配 置 的 不 平 衡 ，减 少 生 产 过 程 中 的 中 断 、等 待 ，还 可 以 简 化 加 工 过 程 ，减 少 不 必 要 的 作 业 ，消 除 生 产 能 力 的 冗 余 ，缩 短 生 产 周 期 ，从 而 充 分 有 效 地 利 用 人 员 、设 备 、空 间 和 能 源 。
② 经 济 性 原 则 必 须 使 系 统 的 配 置 和 布 局 确 保 产 品 综 合 成 本 的 最 低 化 和 企 业 最 终 效 益 的 最 大 化 。加 工 系 统 的 购 入 成 本 和 使 用 成 本 将 最 终 反 映 到 产 品 成 本 上 ，要 力 求 设 备 投 资 最 低 ；设 备 的 布 置 和 使 用 高 效 、合 理 ；物 流 经 济 、畅 通 。
③ 可 持 续 性 原 则 在 多 变 的 市 场 中 ，要 使 加 工 系 统 体 现 最 大 的 灵 活 性 和 柔 性 ，以适 应 产 品 品 种 及 产 能
的 变 动 ，为 今 后 的 可 持 续 性 发 展 留 出 空 间 。
④ 安 全 性 原 则 设 备 布 置 要 严 格 遵 循 “安 全 第 一 ” 的 原 则 ，切 实 保 证 工 人 的操 作 安 全 ，为 职 工 提 供 方 便 、 舒 适 、安 全 、符 合 职 业 卫 生 的工 作 环 境 。
（２）加 工 设 备 的 常 用 布 局 厦 比 较
① 流 水 线 布 局 常 见 于 自 动 化 生 产 线 ，设 备 为 特 定 的 产 品 而 专 门 设 计 布 局 ，以获 得 最 大 的效 率 ，生 产 过
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程 分 得 很 细 ，工 位 布 置 成 一 条 或 几 条 相 连 的线 段 。优 点 是 生 产 效 率 高 、产 品 质 量 有 保 证 ；缺 点 是 系 统 柔 性 较 低 ，仅 局 限 于 很 少 一 类 产 品 ，生 产 准 备 时 间 长 、物 料 处 理 难 度 大 、调 度 复 杂 性 高 。
② 机 群 式 布 局 加 工 设 备 按 其 工 种 和 功 能 进 行 分 群 布 置 ，把 相 同 的 操 作 和 工 艺 过 程 集 中 在 一 起 ，形 成 各 具 功 能 的 机 群 或 功 能 块 。优 点 是 系 统 柔 性 较 大 ，同 组 设 备 的 负 荷 较 易 平 衡 ，制 造 过 程 中物 料 运 输 的 成 本 较 低 ； 缺 点 是 生 产 效 率 低 、周 期 长 。
③ 单 元 布 局 将 某 一 类 零 件 作 为 一 个 加 工 单 元 ， 把 加 工 这 一 单 元 所 需 的 各 种 设 备 集 中 在 一 起 。优 点 是 物 流 路 线 短 ，生 产 效 率 较 高 ，生 产 管 理 简 单 ，加 工 质 量 可靠 ；缺 点 是 系 统 柔 性 取 决 于 设 备 本 身 的 柔 性 ，当 系 统 柔 性 要 求 较 高 时 ，成 本 提 升 较 快 。它 比 较 适 合 多 品 种 、 小 批 量 的制 造 企 业 中 大 量 相 似 零 件 的 加 工 制 造 。
④ 定 点 布 局 产 品 在 加 工 过 程 中 固定 不 动 或 很 少 移 动 ，工 人 和 制 造 设 备 围 着 产 品 移 动 ，多 见 于 大 型 产 品
（船 体 、飞 机 等 ）的 建 造 和 装 配 。上 述 常 用 布 局 之 比较 如 附 表 所 示 。
附 表 加 工 设 备 常 用 布 局 的 比较
位 置 以 及 设 备 缓 冲 区 和 仓 库 等 位 置 ，给 出 几 个 不 同 的 初 步 布 局 方 案 。
第 三 步 ：物 流 考 察 本 文 所 述 的 物 流 特 指 工 序 物 流 ，即 各 加 工 工 序 之 间 的 物 料 流 动 。主 要 应 注 意 以下 三 点 ：
① 应 确 保 物 料 能 畅 通 无 阻 并 沿 最 短 路 线 流 动 ，避 免 无 谓 的 交 叉 和 往 返 。建 立 一 个 前 后 连 贯 的 工 序 或 总 体 连 续 的 工 艺 路 线 是 满 足 本 要 求 的 关 键 。
② 应 有 利 于 岗位 设 置 及 员 工 之 间 的 交 流 与 协 作 。 物 流 设 计 要 为 岗 位 设 置 提 供 最 大 的 灵 活 性 ，以 确 保 在 不 同 的 需 求 下 ，实 行 不 同 的 一 岗 多 机 配 置 中 人 员 的 流 动 和 参 与 。
③ 物 流 路 线 的 安 排 应 确 保 人 员 的 安 全 ，避 免 可 能 发 生 的 物 损 ，应 符 合 消 防 、劳 动 卫 生 等 有 关 法 规 或 条 例 。
第 四 步 ：瓶 颈 辨 识 一 方 面 ，要 平 衡 生 产 能 力 ，尽 量 避 免 瓶 颈 的产 生 ；另 一 方 面 ，我 们 要 充 分 利 用 瓶 颈 资 源 ，平 衡 物 流 ，极 小 化 在 制 品 的 库 存 。瓶 颈 可 从 工 序 负 荷 比 较 表 中 考 察 每 道 工 序 的 负 荷 来 获 得 ，也 可 通 过 实
地 考 察 类 似 系 统 的 运 行 得 到 。
（３）布 局 设 计 程 序
第 一 步 ：划 分 生 产 块 （流 ） 根 据 产 品 工 艺 资 料 （可 按 前 述 “加 工 设 备 选 择 程 序 ”的 “第 一 、二 步 ”建 立 ），把 具 有 相 似 加 工 工 艺 的 产 品 或 零 部 件 归 为 一 类 ，形 成 一 个 块 （流 ），对 没 有 共 性 但 需 求 量 较 大 的 产 品 可 单 独 划 分 为 一 个 生 产 块 （流 ）；对 需 批 量 生 产 的 工 序 也 可 单 独 作 为 ～ 个 生 产 块 （流 ）。
第 二 步 ：平 面 布 置
① 根 据 上 述 生 产 块 （流 ）的 划 分 情 况 进 行 生 产 区 域 设 计 ，设 计 时 要 注 意 将 物 流 量 大 的 区 域 尽 量 安 排 得 靠 近 些 ，并 使 各 生 产 区域 间 通 道 宽 敞 ，物 流 顺 畅 。
② 在 相 应 的 生 产 区 域 内 进 行 生 产 配 置 的 设 计 。若 生 产 块 （流 ）是 连 续 工 艺 流 程 ，可 布 置 为 Ｕ 型 生 产 线 或 ｕ 型 生 产 线 组 合 。另 外 ，应 将 进 行 批 量 生 产 的 生 产 块
（流 ）与 其 联 系 紧 密 的 生 产 块 （流 ）布 置 在 一 起 ，以 便 建 立 类 似 的 连 续 工 艺 流 程 。
③ 根 据 车 间 空 间 、工 艺 约 束 、设 备 结 构 参 数 及 动 力 参 数 ，结 合 物 流 设 计 ，合 理 确 定 选 定 的 加 工 设 备 所 在
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第 五 步 ：方 案 优 化 根 据 零 件 的 加 工 节 拍 ，计 算 出 加 工 设 备 、小 车 （或 行 车 ）、缓 冲 区 以 及 仓 库 的 负 荷 率 ，确 定 各 个 初 步 方 案 的 生 产 能 力 ，通 过 综 合 比较 ，选 择 工 艺 过 程 合 理 、负 荷 平 衡 、加 工 效 率 较 优 、生 产 能 力 较 大 的 为 最 佳 方 案 。在 布 局 方 案 优 化 过 程 中 ，进 行 物 流 效 率 的 分 析 和 评 判 至 关 重 要 ，这 是 布 局 方 案 优 化 所 必 不 可 少 的 。
日 设计评价
一 个 较 好 的 布 局 设 计 方 案 应 符 合 以 下 四 个 要 点 ：
① 满 足 产 品 生 产 纲 领 和 加 工 工 艺 要 求 ，工 艺 可 靠 ， 质 量 稳 定 。同 时 ，对 可 能 发 生 的 生 产 纲 领 变 化 （如 扩 能 ） 或 产 品 的 变 化 （转 产 ）作 了 充 分 的 考 虑 ，在 控 制 预 算 的 前 提 下 ，系统 加 工 柔 性 较 高 ，发 展 潜 力 较 大 。
② 一 方 面 ，设 备 布 局 合 理 ，工 艺 路 线 流 畅 。中 间 环 节 少 ，系 统 生 产 率 和 物 流 效 率 均 较 高 ；另 一 方 面 ，设 备 利 用 率 高 ，运 行 费 用 低 ，人 员 配 置 少 ，投 资 省 。
③ 采 用 当 今 较 为 成 熟 可 靠 的新 技 术 、新 工 艺 ，迎 合 了 技 术 发 展 趋 势 。所 采 用 的 工 艺 、技 术 在 相 当 一 段 时 问 内 不 落 伍 ，有 一 定 的 技 术 改 造 空 问 。
④ 绿 色 环 保 。除 了 遵 循 现 行 的 中 央 及 地 方 主 管 部 门 制 定 的 法 律 、法 规 、规 范 和 标 准 以 外 ，还 要 对 中 央 及 地 方 主 管 部 门 制 定 的 各 种 指 导 性 文 件 及 国 外 较 为 先 进
（严 格 ）的 规 范 标 准 有 所 响 应 ，这 是 企 业 可 持 续 发 展 的 重 要 保 证 。
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日 示 例
某 公 司 委 托 设 计 一 个 船 用 半 组 合 曲 轴 生 产 项 目 ， 项 目要 建 一 精 加 工 车 间 ，承 担 曲 轴 的 散 件 加 工 、单 套
（散 件 红 套 成 曲 拐 ）、复 套 （曲 拐 红 套 成 曲 轴 ）、精 加 工 等 ，生 产 纲 领 为 年 产 １６０根 曲 轴 。其 制 造 工 艺 由 曲 拐 制 造 （流 程 一 ）和 曲轴 成 形 （流 程 二 ）两 部 分 组 成 ：
流 程 一 ：毛 坯 一 机 械 性 能 试 验 和 探 伤 一 精 车 两 平 面 、外 圆一 镗 红 套 孔 一 精 车 开 档 、曲柄 肩 一 镗 两 侧 缺 口 一 探 伤 一 船 检 一 分 组 红 套 成 曲 拐 ；
流 程 二 ：多 组 曲 拐 整 体 红 套 成 曲 轴 一 车 曲轴 主 轴 颈 、自由 端 轴 、输 出 端 法 兰 面 一 车 曲 柄 销 一 船 检 一 镗 自 由 端 、输 出 端 法 兰 孔 、链 轮 螺 孔 一 车 外 圆 、抛 光 一 磁 粉 探 伤 一 船 检 一 包 装 、发 运 。
（１）设 备 选 择 针 对 流 程 一 ，通 过 对 其 加 工 工 艺 分 析 ．基 本 采 用 国 产 通 用 设 备 ，其 中 的 曲 拐 ３ｎｑ－机 床 可 通 过 普 通 立 车 改 造 来 替 代 ，成 本 是 国 外 同 类 专 用 机 床 的 １／４。在 这 部 分 国 产 设 备 的 选 择 上 有 意 识 地 额 外 提 高 了 工 艺 可 能 性 要 求 ，以 增 加 设 备 适 应 性 。这 样 ，除 满 足 本 项 目曲 拐加 工 外 ，还 可 对 外 承 揽 其 它 加 工 业 务 ，由 于
国 产 设 备 价 格 相 对 较 低 ，故 所 增 加 的 投 资 并 不 多 。 针 对 流 程 二 ，因 要 满 足 曲 轴 成 形 后 大 量 苛 刻 的 技 术 要 求 ，决 定 引 进 国外 曲 轴 专 用 加 工 设 备 ，以 确 保 曲 轴 的 最 后 加 工 质 量 。受 这 部 分 设 备 专 用 性 强 、投 资 极 大
（单 台 ５ｏ０万 美 金 以上 ）的 限 制 ，所 选 设 备 的 适 应 性 未 作 拓 宽 ，仅 以 满 足 本 项 目 纲 领 产 量 、规 格 要 求 为 选 择 原 则 。但 考 虑 到 今 后 的 发 展 ，在 这 些 曲 轴 专 用 加 工 设 备 旁 预 留 了一 块 面 积 （目前 暂 为 堆 场 ），用 于 今 后 可 能 的 设 备 添 加 。
（２）布 局 由 于 单 个 曲 拐 最 重 近 ４０ ｔ，组 装 成 曲 轴 后 最 大 重 量 约 ２８７ ｔ，最 大 长 度 近 １５ ｍ，故 合 理 分 配 起 重 能 力 对 精 益 组 织 生 产 、降 低 厂 房 造 价 意 义 重 大 。经 优 化 分 析 ，设 备 采 用 机 群 式 布 局 ，把 起 重 能 力 需 求 仅 ４０ ｔ的 曲 拐 加 工 （流 程 一 ）布 置 在 一 跨 ，把 起 重 能 力 需 ３００ ｔ的 曲 轴 加 工 （流 程 二 ）布 置 在 另 一 跨 。机 床 布 置 与 跨 间 平 行 。长 加 工 设 备 尽 量 靠 近 各 跨 轴 线 并 与 之 平 行 布 置 ，以 便 在 这 些 设 备 前 留 出 半 成 品 堆 场 。又 因 大 规 格 产 品 相 对 较 少 ，故 把 使 用 频 率 低 的 大 型 ３ｎ－ｖ设 备 布 置 在 车 间 末 端 ，这 样 可 使 大 吨 位 行 车 靠 边 ，同 时 也 减 少 了 小 吨 位 行 车 的运 行 距 离 ，还 方 便 了超 大 件 的 驳 运 （离 门 近 ）。考 虑 到 今 后 的 发 展 ，在 负 荷 高 的 设 备 （也 是 关 键 设 备 ）附
近 预 留 了 设 备 添 置 场 地 。
此 外 ，在 布 局 中 有 意 识 地 把 车 间 分 成 机 加 工 区 域 和 钳 工 区 域 两 块 ，使 车 间 条 块 清 晰 、功 能 划 分 明 确 ，其 好 处 如 下 ：
① 曲 轴 红 套 和 曲 拐 红 套 区 域 （燃 烧 天 然 气 加 热 ） 间 距 最 短 并 沿 墙 布 置 ，以 利 集 中 供 气 加 热 ，散 热 容 易 且 安 全 ；② 通 过 中 间 平 车 通 道 的 分 隔 ，机 加 工 区 域 可 避 开 红 套 后 打 磨 、修 整 所 产 生 的 粉 尘 和 噪 声 ；③ 钳 工 区 行 车 使 用 频 繁 ，集 中 靠 门 设 置 可 避 免 影 响 其 它 共 用 轨 道 的 行 车 使 用 ，并 有 利 物 件 的 吊 装 出 入 ；④ 便 于 人 员 的 调 度 和 管 理 。
目 结束语
本 文 所 述 内 容 属 工 厂 设 计 中 工 艺 设 计 的 一 部 分 ， 其 优 劣 对 工 厂 建 成 后 生 产 能 力 、效 益 的 高 低 起 着 决 定 性 作 用 。但 目前 ，５１２厂 设 计 常 常 被 异 化 为 建 筑 与公 用 的 设 计 ，工 艺 设 计 中 这 部 分 内 容 或 因业 主 急 欲 开 工 而 忽 忽 带 过 ；或 因 已 有 现 成 工 艺 而 一 套 了 之 ，大 多 未 把 项 目 建 设 作 为 加 工 工 艺 新 生 的 一 个 契 机 ，结 果 是 新 瓶 裴 旧 酒 ，竣 工 后 常 常 因 生 产 工 艺 不 合 理 ，或 设 备 选 择 及 布 局 不 合 理 而 留 下 诸 多 遗 憾 ，本 文 正 是 基 于 这 样 的 考 虑 ，对 机 加 工 工 厂 设 计 中 的 加 工 设 备 选 择 与 布 局 设 计 进 行 了 初 步 的 研 究 和 总 结 ，希 望 工 艺 设 计 因 其 在 工 厂 设 计 中 的 决 定 作 用 而 有 所 强 化 。
参 考 文 献
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吴启迪 ，严隽薇 ，张浩 ．柔性制造 自动化的原理 与实践 【Ｍ】． 北京 ：清华大学 出版社 ，１９９７
马玉敏 ，陈炳森 ，张为民．基于敏捷制造理念下车 间布局设 计 【ＪＩｌ组合机床与 自动化加工技 术 ，２００２，４１（４）
吴天林 ，段正澄，机械加工 系统 自动化ｆＭ１．北京 ：机械工业 出版社 ，１９９２
宋力刚．国际化企业 现代物流管理 【Ｍ】．北京 ：中国石化出版 社 ，２００１
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（编 辑 功 成 ）
作 者 单 位 ：上 海 市 机 电 设 计 研 究 院 有 限 公 司 邮 政 编 码 ：２０００４０
收 稿 日期 ：２００５－ｆｆ－９月
走新 型 工 业 化 道 路 ，实 现 可 持 续 发 展 。
《 机械制造》杂志社
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