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第86頁
中國礦業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
1 緒論 1
1.1生產(chǎn)線概念 1
1.2生產(chǎn)線分類 1
1.3生產(chǎn)線的發(fā)展 1
2 生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 3
2.1液壓缸結(jié)構(gòu) 3
2.1.1立柱的結(jié)構(gòu)組成 3
2.1.2千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成 5
2.2裝缸工藝過程 6
2.2.1裝配前的準(zhǔn)備工作 6
2.2.2裝配要求 7
2.2.3各種液壓缸的裝配 8
2.2.4密封件的裝配 9
2.3工藝裝備 14
2.4車間平面布置 14
2.4.1車間設(shè)施布置的發(fā)展 16
2.4.2車間設(shè)施的布置 17
2.4.3基于不同物料流向而設(shè)計(jì)的車間設(shè)施布置的類型 18
2.4.4生產(chǎn)流程 22
2.4.5工藝過程 24
2.4.6基本要素分析 28
2.4.7操作內(nèi)容安排 29
2.4.8方案的確定 32
2.5零件的清洗及吹干 33
3 裝缸機(jī)設(shè)計(jì) 35
3.1裝缸機(jī)概述 35
3.2機(jī)架設(shè)計(jì) 36
3.2.1機(jī)架應(yīng)滿足的要求 36
3.2.2導(dǎo)軌 38
4 液壓泵站設(shè)計(jì) 41
4.1系統(tǒng)原理圖 41
4.2液壓缸基本參數(shù)確定 42
4.3系統(tǒng)壓力與各工況流量計(jì)算 49
4.4液壓泵的選擇 51
4.5電動(dòng)機(jī)的選擇 54
4.6馬達(dá)選型 54
4.7液壓元件選擇 55
4.7.1單向調(diào)速閥 55
4.7.2單向閥 55
4.7.3液控單向閥 55
4.7.4溢流閥 56
4.7.5換向閥 56
4.7.6其他元件 56
4.8油箱設(shè)計(jì) 57
4.9管路選擇 59
4.10泵站布置方案 60
5 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算 62
5.1缸筒 63
5.2缸蓋 67
5.3導(dǎo)向套 68
5.4缸體端部聯(lián)接型式 69
5.5活塞 70
5.6活塞桿結(jié)構(gòu) 71
5.7液壓缸緩沖、排氣裝置 72
5.8液壓缸油口直徑的計(jì)算 72
5.9密封裝置 73
6 乳化液泵站及物流設(shè)備的選擇 75
6.1乳化液泵站的選擇 75
6.2物流設(shè)備的選擇 75
結(jié) 論 77
參考文獻(xiàn) 78
致 謝 79
摘 要
生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，是工藝投資成敗的關(guān)鍵，更關(guān)系到企業(yè)是否可持續(xù)發(fā)展。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要。在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
眾所周知，一個(gè)產(chǎn)品的形成過程離不開以下幾大環(huán)節(jié)：產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的制造加工、產(chǎn)品的部件裝配及最終裝配。這些環(huán)節(jié)構(gòu)成了產(chǎn)品的成本因素。如今的社會(huì)，已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)與信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)及其軟件技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品制造加工環(huán)節(jié)的效率大大提高，而唯有裝配環(huán)節(jié)不能覆蓋（除少數(shù)裝配工序采用機(jī)器人作業(yè)外），大量的手工勞動(dòng)（人員作業(yè)）仍然并將繼續(xù)存在。為提高效率、降低成本，我們須為此找出有效的分析管理方法。
本文對生產(chǎn)線進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括液壓缸的結(jié)構(gòu)、裝配液壓缸的工藝過程、車間平面布置以及針對液壓缸導(dǎo)向套裝配困難進(jìn)行了立式裝缸機(jī)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：生產(chǎn)線； 液壓缸； 裝配； 車間布置；
ABSTRACT
The layout design of the production line is one of the important links in factory design，the key of the processing investment success and failure，particular involving the possibility of the continuous development of the enterprise. The production line has far flexibility, can pipelining of the multi-varieties production; In the enterprise of variety specification of the products more complex, the spare part number are more many, every kind of volume of production are less, the machine equipment is insufficient, uses the production line to be able to obtain the good economic efficiency.
Below it is well known, the forming process of a product cannot exist without several big links: The product development, the design, and the product manufacture processing, the product unit assembling and finally assembles. These links constituted the product cost element. Nowadays, The society entered computer and the information time, the computer and its software technology widespread application, causes the development design of the product and the product manufacture processes of the link is efficiency greatly to enhance, but only the assembly link not to be able to cover (uses robot work besides minority assembly working procedure), the massive of manual labor (personnel work) still and will continue to exist. In order to enhance the efficiency, reduces the cost, we must discover the effective analysis management for this.
This article design product line, primary content includes the structure of cylinder assembly, technics process of assemble cylinder assembly, plane disposal of plant and for oriented sheath of cylinder assembly assemble hard design hydraulic cylinder install the cylinder machine .
Keywords：product line; hydraulic cylinder; assembly; layout;
1 緒論
1.1生產(chǎn)線概念
生產(chǎn)線
Product line
產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)活動(dòng)所構(gòu)成的路線。
狹義的生產(chǎn)線是按對象原則組織起來的，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動(dòng)對象進(jìn)行不同工藝的加工。
1.2生產(chǎn)線分類
生產(chǎn)線的種類，按范圍大小分為產(chǎn)品生產(chǎn)線和零部件生產(chǎn)線，按節(jié)奏快慢分為流水生產(chǎn)線和非流水生產(chǎn)線，按自動(dòng)化程度，分為自動(dòng)化生產(chǎn)線和非自動(dòng)化生產(chǎn)線。
生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動(dòng)量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3生產(chǎn)線的發(fā)展
機(jī)械產(chǎn)品的裝配是機(jī)械制造過程的重要組成部分。提高產(chǎn)品的裝配性能對縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的成本具有重要的意義。面對不可預(yù)測、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場需求，全球制造企業(yè)之間的競爭越來越激烈，企業(yè)必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)以較短的時(shí)間和較低的費(fèi)用迅速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)。作為實(shí)施企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的生產(chǎn)線會(huì)經(jīng)常面臨設(shè)計(jì)調(diào)整，而設(shè)計(jì)合理的生產(chǎn)線不僅可以減少系統(tǒng)運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用，提高設(shè)備利用率和系統(tǒng)生產(chǎn)效率，而且對系統(tǒng)的快速重組和長期可靠運(yùn)行均具有十分重要的意義，因此設(shè)計(jì)快速有效的生產(chǎn)線變得日益重要。
生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)需根據(jù)主導(dǎo)產(chǎn)品的類型、產(chǎn)量、加工工藝等系統(tǒng)特性選擇加工設(shè)備、物流設(shè)備以及各種輔助設(shè)備，結(jié)合車間空間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對這些設(shè)備進(jìn)行空間配置，并充分考慮設(shè)備之間在空間位置上的協(xié)調(diào)性，以確保整個(gè)系統(tǒng)的暢通和自動(dòng)化。
2 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)
生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)即要考慮到一定歷史時(shí)期的先進(jìn)性，也妥結(jié)合當(dāng)前企業(yè)自身的設(shè)資能力和經(jīng)營狀況正確的定位設(shè)計(jì)水準(zhǔn)；即要考慮企業(yè)就產(chǎn)品對用戶的質(zhì)量承諾 （產(chǎn)品的社會(huì)效益），也要達(dá)到企業(yè)作為生產(chǎn)經(jīng)營的主體必須贏利的目的；即要合理的控制初明投入，也要最大限度的降低運(yùn)行成本。因此，生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)是工藝投資成敗的關(guān)鍵，更關(guān)系到企業(yè)是否可持續(xù)發(fā)展。
2.1液壓缸結(jié)構(gòu)
2.1.1立柱的結(jié)構(gòu)組成
立柱主要有活柱組件、缸體部件、缸口導(dǎo)向套組件、加長桿組件和中缸底閥等組成。
1. 活柱組件
由活柱、密封件、導(dǎo)向環(huán)、活塞導(dǎo)向環(huán)和固定連接件組成。
(1) 活柱由柱塞、柱管和柱頭焊接而成。柱塞一般選用40Cr鋼，柱管大多采用高強(qiáng)度后壁無縫鋼管，材料為焊接性好的調(diào)質(zhì)鋼。柱頭多采用35號(hào)等強(qiáng)度高，可焊性好的鋼材。組焊后精加工外表面，并要求具有高的光潔度以滿足密封性能的要求。柱管工作時(shí)經(jīng)常伸出在外面與采煤工作面的腐蝕性氣體、液體接觸，有時(shí)也會(huì)受到某些物件、煤、矸石的砸碰，為適應(yīng)上述工作環(huán)境的要求，柱管表面大都鍍?nèi)榘足t和硬鉻，以增強(qiáng)抗腐蝕、耐摩擦及抗砸碰的能力。
柱塞應(yīng)具有良好的密封性、可焊性、耐磨性及抗沖擊和振動(dòng)的性能。
(2) 密封件種類較多，常用的型式有鼓形密封圈、山形密封圈和蕾形密封圈。鼓形密封圈耐壓力高，可達(dá)60MPa，能雙向密封，拆裝方便，應(yīng)用較多。主要缺點(diǎn)是寬度和高度都大，影響行程。在雙伸縮立柱上使用不夠合理，并使柱塞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加制造成本；山形密封圈的斷面小，使立柱的結(jié)構(gòu)緊湊，行程增加，并使柱塞的結(jié)構(gòu)簡化，造價(jià)降低，但安裝時(shí)需要專用工具；蕾形密封圈狀如花蕾，具有耐壓高、防擠性能高、密封可靠和壽命長的特點(diǎn)，但由于造價(jià)高，使用數(shù)量較少。
(3) 活塞導(dǎo)向環(huán)與鼓形或山形密封圈配合，有防擠、導(dǎo)向和減磨的作用，大都由聚甲醛制造。
(4) 外導(dǎo)向環(huán)直接裝在柱塞或裝到外卡鍵上，起導(dǎo)向和減磨的作用，由聚甲醛制造。
(5) 固定連接件包括支撐環(huán)和外卡鍵。支撐環(huán)起托住鼓形密封圈和活塞導(dǎo)向環(huán)的作用；外卡鍵用于固定密封件和導(dǎo)向環(huán)的作用，以保證在液壓作用下不竄動(dòng)，不脫落。
(6) 限位方式常用的有三種：鋼絲限位、限位套限位和柱塞凸臺(tái)限位。大多數(shù)用柱塞凸臺(tái)方式限位，立柱長度大、行程大時(shí)用限位套限位。
2. 缸體部件
缸體主要由缸底和缸筒焊接而成，缸底與支架底座鉸接。缸體是立柱主要承載件之一。
(1) 缸底大部分采用球頭形，少數(shù)采用反球頭形，這主要是為了減少偏載作用和適應(yīng)立柱在底座上傾斜布置的要求，大多選用強(qiáng)度高焊接性能好的35號(hào)鋼鍛造而成。
(2) 缸筒需承受高壓液體的作用，且要保證工作人員的安全，故要求材料的強(qiáng)度高，一般要求σs≧700MPa，延伸率大于12％。國內(nèi)常用27SiMn、25CrMo4等材質(zhì)的無縫鋼管加工而成。缸筒內(nèi)表面是高壓密封面，要求較高的加工精度和粗糙度。我國缸筒內(nèi)表面一般不鍍防腐層，基本上可以滿足使用要求。
(3) 通液管是缸底通向閥接板的通道，鋼管的焊接性能好，材料一般為20號(hào)、15號(hào)鋼，內(nèi)徑為10～16mm，壁厚一般為6mm。當(dāng)立柱通過膠管與控制閥塊相連接時(shí)可不需要此鋼管。
3. 缸口導(dǎo)向套組件
(1) 導(dǎo)向套在活柱升降時(shí)起導(dǎo)向作用，與活塞桿間的間隙較小，要承受外載對活柱的橫向力，多采用40Cr和27SiMn等材料制成。
(2) 導(dǎo)向環(huán)多用聚甲醛制造，嵌于導(dǎo)向套內(nèi)表面的溝槽中。導(dǎo)向環(huán)與活柱接觸緊密，是一對硬度相差較大的摩擦副，有減磨作用，可防止活柱和導(dǎo)向套相互擦傷。
(3) 密封件為單向密封的蕾形密封圈，其上一般有用聚甲醛制造的起防擠作用的擋圈。
(4) 防塵圈用來防止活柱表面的煤塵、巖塵和贓物進(jìn)入油缸和液壓系統(tǒng)，保證密封可靠，減少零件磨損。有JF型和GF型（有骨架）兩種防塵圈，先多用JF型。
(5) 導(dǎo)向套與缸口連接放式有螺紋連接、卡環(huán)連接和鋼絲連接三種，前兩種連接方式使用較多。
4. 接長桿組件
(1) 接長桿用來增加立柱的伸縮值，采用圓鋼加工而成。在機(jī)械調(diào)高的分級部位加工成環(huán)形槽，以便扣入承載卡環(huán)。加長桿頭部結(jié)構(gòu)與尺寸與活柱柱頭相同。
(2) 卡環(huán)是傳力件，一般制成半環(huán)形，以便加入加長桿的環(huán)形槽中，要求用強(qiáng)度高的鋼材加工。
(3) 固定連接件包括套在卡環(huán)外面其固定作用的鋼套和固定鋼套的銷子。
5. 底閥
底閥用于控制雙伸縮立柱二級缸與活柱的伸縮順序，并保持二級缸獲得與一級缸相同的工作阻力。它是機(jī)械開啟的單向閥，其液壓開啟力可以調(diào)整，以便保證升柱時(shí)首先伸出一級缸。
2.1.2千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)組成
千斤頂?shù)男褪胶芏?，大多為單伸縮雙作用，個(gè)別為單伸縮單作用千斤頂。按進(jìn)、回液方式可分為外進(jìn)液和內(nèi)進(jìn)液千斤頂，大多為外進(jìn)液的。按活塞固定方式可分為固定活塞式和浮動(dòng)活塞式千斤頂，固定活塞式的占絕大多數(shù)，只有推移千斤頂中有一部分為浮動(dòng)活塞式的。按在液壓支架上的功能可分為推移千斤頂、側(cè)推千斤頂、前梁千斤頂、護(hù)幫千斤頂、伸縮梁千斤頂、平衡千斤頂、防倒千斤頂、防滑千斤頂、調(diào)架千斤頂、底調(diào)千斤頂、抬底座千斤頂?shù)?。用在放頂煤支架的還有尾梁千斤頂、平衡千斤頂、插板千斤頂、拉后輸送機(jī)千斤頂?shù)取?
千斤頂由活塞桿組件、缸體組件、導(dǎo)向套組件和密封件組成。
1. 活塞桿組件
活塞桿組件包括活塞桿、活塞、密封件、導(dǎo)向環(huán)、活塞導(dǎo)向環(huán)和固定連接件。
(1) 活塞桿一般用40Cr鋼制造，大多為實(shí)心桿體。內(nèi)供液的活塞桿體有的采用無縫鋼管組焊而成，內(nèi)部焊有通液管；有的為實(shí)體，鉆有通液孔，外露端部大多有連接銷孔。桿體中部大多鍍雙層鉻——乳白鉻和硬鉻，以增強(qiáng)抗腐蝕性、抗摩擦和抗砸碰的能力，少數(shù)活塞桿的頭部為半球形，用以承受千斤頂?shù)耐屏Α?
(2) 活塞多用經(jīng)調(diào)質(zhì)的40Cr鋼制造，其上裝有山形和鼓形密封圈、活塞導(dǎo)向環(huán)和導(dǎo)向環(huán)?；钊c活塞桿多采用分體式結(jié)構(gòu)，其間用“O”形密封圈密封。浮動(dòng)活塞和活塞桿間用蕾形密封圈密封，浮動(dòng)活塞可在活塞桿行程范圍內(nèi)滑動(dòng)。
2. 缸體部件
缸體由缸底和缸筒焊接而成。
(1) 缸底多用低合金高強(qiáng)度、可焊性好的27SiMn鋼鍛造，一般為單耳座銷孔式連接，少數(shù)為半球形，可承受千斤頂?shù)耐屏Γ糠智傲呵Ы镯敽偷渍{(diào)千斤頂?shù)母椎诪檫@種形狀。浮動(dòng)活塞千斤頂?shù)母椎诪槠降?，沒有連接孔。
(2) 缸筒所用材料和加工要求與立柱的缸筒基本相同，但承受的載荷大多較立柱的小。浮動(dòng)活塞千斤頂與外部連接的耳軸焊在缸筒的中部。
3. 缸口導(dǎo)向組件
(1) 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)和所用鋼材與立柱導(dǎo)向套基本相同，新設(shè)計(jì)的千斤頂導(dǎo)向套加有用聚甲醛制造的導(dǎo)向環(huán)。
(2) 導(dǎo)向套與缸口的連接方式有內(nèi)螺紋連接、卡環(huán)連接和彈簧鋼絲連接，一般多采用前兩種連接方式。
2.2裝缸工藝過程
2.2.1裝配前的準(zhǔn)備工作
1. 裝配的工藝性：
(1) 考慮機(jī)器部件的單元性將一單機(jī)械設(shè)備分為若干個(gè)部件，分別裝配然后進(jìn)行總體裝調(diào)，可提高裝配質(zhì)量和速度。
(2) 保證裝拆可能和方便同一機(jī)械的聯(lián)接件尺寸規(guī)格盡量減少，以減少零件和裝配廠具的種類。裝配時(shí)零件應(yīng)容易地達(dá)到其規(guī)定的位置，如軸應(yīng)有軸肩，以確定軸上零件的位置。
(3) 減少裝配時(shí)的修配下作量，裝配時(shí)的修配工作很費(fèi)力費(fèi)時(shí)，應(yīng)盡量避免，必要時(shí)可設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié)，方便地進(jìn)行調(diào)整。
2. 裝配前的準(zhǔn)備工作：
(1) 首先將裝缸現(xiàn)場打掃干凈，水磨石地用水沖洗干凈，要求所有待裝零件要合理地固定其位置，擺放零件所專用的案臺(tái)要用橡膠板鋪好，沖洗干凈，周圍環(huán)境要清潔干凈，地面和臺(tái)案不允許有灰塵。
(2) 裝配所用的工具、工裝、設(shè)備、器皿、吊具必須清洗干凈，裝配前工作人員必須清洗雙手。
(3) 對以下幾項(xiàng)進(jìn)行裝配前檢查
1) 對裝配零件進(jìn)行合格性檢查：凡待裝零件，必須具有檢驗(yàn)合格標(biāo)記；對外購件有合格證；有不合格標(biāo)記的零件嚴(yán)禁使用。
2) 缸體外觀檢查：檢查缸筒內(nèi)表面及接頭座孔內(nèi)不允許有焊渣飛濺等顆粒物，缸筒內(nèi)壁上的通液孔口及接頭座內(nèi)外孔口的飛邊，毛刺必須去除干凈，尖棱倒鈍，圓滑過渡，以免密封件通過孔口時(shí)劃傷和擠破。
3) 活柱外觀檢查：
·檢查鍍層表面，不得有劃痕、氣孔、起泡等缺陷；
·對深孔活柱通液孔內(nèi)外的飛邊，毛刺必須去除干凈；
·活柱柱塞部位如有浮銹應(yīng)用紗布打磨至金屬本色。
4) 二級缸外觀檢查
·檢查鍍層表面，不得有劃痕、氣孔、起泡等缺陷；
·裝底閥孔內(nèi)外的飛邊毛刺必須去除干凈；
·非電鍍表面如有浮銹，應(yīng)用紗布打磨至金屬本色。
5) 按組件圖明細(xì)表核對密封件尺寸，仔細(xì)檢查所有密封件不得有劃傷，壓痕，擠壓變形，缺口缺陷。
6) 進(jìn)口件開箱時(shí)要有相關(guān)負(fù)責(zé)人（如供應(yīng)、檢驗(yàn)人員）在場，經(jīng)核對登記后方可安裝。
(4) 零件清洗要求
1) 外缸筒的清洗
·用乳化液沖洗干凈缸筒外表面，防止后道工序交叉污染。
·普通支架立柱用過濾精度為125μm的乳化液沖洗干凈缸筒內(nèi)孔、接頭座孔和通液管孔內(nèi)；高端支架立柱用過濾精度為25μm的乳化液沖洗干凈缸筒內(nèi)孔、接頭座孔和通液管孔內(nèi)
·清洗干凈的缸筒應(yīng)擺放在專用的工位器具上，擺放整齊，并放到環(huán)境清潔的安裝空間待裝配。暫不進(jìn)行裝配時(shí)，應(yīng)用干凈的塑料布蓋好。
2) 中缸筒，活柱的清洗：普通支架用過濾精度為125μm的乳化液沖洗干凈，中缸筒內(nèi)外表面，底閥孔內(nèi)，活柱外表面，活柱各通液孔內(nèi)；高端支架用過濾精度為25μm的乳化液沖洗干凈，中缸筒內(nèi)外表面，底閥孔內(nèi)，活柱外表面，活柱各通液孔內(nèi)，暫不進(jìn)行裝配時(shí)，應(yīng)用干凈的塑料布蓋好。
3) 導(dǎo)向套，擋套零件的清洗
普通支架零件在清洗機(jī)中，用過濾精度為125μm的金屬清洗劑加熱至30oC～50oC清洗干凈；高端支架零件在清洗機(jī)中，用過濾精度為25μm的金屬清洗劑加熱至30oC～50oC清洗干凈。
用過濾干凈的壓縮空氣吹干，放在專用臺(tái)案上，并蓋好塑料布。
4) 塑料密封件，導(dǎo)向環(huán)等件清洗，普通支架用過濾精度為125μm；高端支架用過濾精度為25μm的清洗液沖洗一遍，放在專用案臺(tái)上，罩上塑料布。橡膠密封件用綢布，酒精擦洗干凈。
2.2.2裝配要求
1. 裝配時(shí)不準(zhǔn)帶手套，不準(zhǔn)用棉紗，纖維織品擦拭裝配表面，防止纖維贓物進(jìn)入缸內(nèi)。
2. 裝配時(shí)如需擊打工件，嚴(yán)禁用鐵鋸頭直接敲打，可以使用木錘，紫銅錘或紫鋼錘。
3. 裝配時(shí)在缸筒內(nèi)表面，密封圈外表面和導(dǎo)向環(huán)外表面，涂耐水潤滑脂。
4. 裝配人員應(yīng)將手及無所用的裝配工具清洗干凈，盡量減少人為因素造成的污染。
5. 聚氨酯密封件嚴(yán)禁用水煮的方法進(jìn)行加溫，可以用電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱加熱，可以油煮加熱，用油煮密封件前必須先將油燒開，待油中水份去凈且油溫降至80oC后，方可放入密封件。
6. 聚四氟乙烯密封件需要時(shí)可在油或水中加熱到80oC～120oC，然后迅速取出安裝。
7. 安裝密封件時(shí)嚴(yán)禁用帶尖棱的工具，密封件安裝時(shí)不可產(chǎn)生擰扭，擰縱現(xiàn)象，同一零件上裝配有兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)時(shí)，應(yīng)將兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)的切口錯(cuò)開90o安裝。
8. 對所有螺紋連接件，裝配前在螺紋表面涂螺紋防銹脂。
9. 裝過程中，只能吊掛起吊環(huán)或用軟繩攔腰吊裝，嚴(yán)禁吊掛通液管，接頭座管件。
2.2.3各種液壓缸的裝配
各種液壓缸的主要裝配內(nèi)容如下，生產(chǎn)時(shí)按具體產(chǎn)品的立柱圖紙要求進(jìn)行裝配。
1. 單伸縮立柱
(1) 先將活塞密封圈，活塞導(dǎo)向環(huán)裝在柱塞處（如果是鼓形密封圈，還需裝好支撐環(huán)，外卡鍵及卡箍）。
(2) 分別將導(dǎo)向套密封圈和導(dǎo)向環(huán)裝在導(dǎo)向套上。對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)的防塵圈，O形圈裝在擋套上；對螺紋式導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)，將防塵圈裝在導(dǎo)向套防塵槽內(nèi)。
(3) 用裝缸機(jī)和引向套將活柱推入缸筒內(nèi)。
(4) 將導(dǎo)向套裝入缸內(nèi)，對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)，裝好卡環(huán)，擋套并用擋套固定好；對螺紋式導(dǎo)向套先認(rèn)上扣，再用上帽機(jī)將螺紋擰緊，高端支架必須使用立柱上帽機(jī)擰緊螺紋。
2. 加長桿立柱
(1) 先將活塞密封圈，活塞導(dǎo)向環(huán)裝在柱塞處（如果是鼓形密封圈，還需裝好支撐環(huán)，外卡鍵及卡箍）。
(2) 分別將導(dǎo)向套密封圈和導(dǎo)向環(huán)裝在導(dǎo)向套上。對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)的防塵圈，O形圈裝在擋套上；對螺紋式導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)，將防塵圈裝在導(dǎo)向套防塵槽內(nèi)。
(3) 用裝缸機(jī)和引向套將活柱推入缸筒內(nèi)。
(4) 將導(dǎo)向套裝入缸內(nèi)，對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)，裝好卡環(huán)，擋套并用擋套固定好；對螺紋式導(dǎo)向套先認(rèn)上扣，再用上帽機(jī)將螺紋擰緊，高端支架必須使用立柱上帽機(jī)擰緊螺紋。
(5）將加長桿裝入開口活柱內(nèi)，注意不要碰傷加長桿鍍鋅表面；裝好半環(huán)，保持套用銷軸和開口銷固定。
3. 雙伸縮立柱
(1) 對活柱底部有螺紋堵的結(jié)構(gòu)：先將螺紋堵用酒精清洗干凈，密封槽內(nèi)裝好密封圈和擋環(huán)，零件晾干后螺紋部位涂上螺紋防松膠，按圖裝入活柱底部螺紋孔內(nèi)并擰緊螺紋；根據(jù)所用螺紋防松膠使用說明，待防松膠完全晾干后對活柱上螺紋堵進(jìn)行密封性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力和時(shí)間按裝配工藝要求，不得滲漏。
(2) 對大小活塞密封圈，活柱導(dǎo)向環(huán)分別裝在中缸體和活柱的柱塞處（如果是鼓形密封圈，還需裝好大小支撐環(huán)，外卡鍵及卡箍）。
(3) 分別將大小導(dǎo)向套密封圈和導(dǎo)向環(huán)裝在大小導(dǎo)向套上。對導(dǎo)向環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)分別將大小防塵圈，O形密封圈裝在大小導(dǎo)向套上；對螺紋式導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)，將大小防塵圈裝在大小導(dǎo)向套防塵槽內(nèi)。
(4) 在中缸體上裝好底閥，固定環(huán)和小卡環(huán)，再用螺釘墊圈固定好。
(5) 用裝缸機(jī)和引向套將活柱推入外缸體內(nèi)。
(6)將大導(dǎo)向套裝入外缸，對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)，裝好大卡環(huán)，大擋套并用擋圈固定好；對螺紋式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向套對正缸筒中心后先認(rèn)上扣，再用上帽機(jī)將螺紋擰緊，高端支架或Φ360缸徑以上立柱必須使用立式上帽機(jī)擰緊螺紋。
(7) 用裝缸機(jī)和引向套將活柱推入中缸筒內(nèi)。
(8) 將小導(dǎo)向套裝入中缸內(nèi)，對卡環(huán)，擋套式結(jié)構(gòu)，裝好小卡環(huán)，小擋套并用擋圈固定好；對螺紋式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向套對正缸筒中心后先認(rèn)上扣，再用上帽機(jī)將螺紋擰緊，高端支架或Φ360缸徑以上立柱必須使用立式上帽機(jī)擰緊螺紋。
(9) 裝好活柱上螺紋接頭，擰緊螺紋。
2.2.4密封件的裝配
液壓缸是液壓系統(tǒng)主要元件之一，液壓缸中活塞和導(dǎo)向套中密封件的裝配質(zhì)量，直接影響著液壓缸的質(zhì)量。由于目前的密封件材料多采用聚氨酯，使密封件的硬度明顯提高，并且當(dāng)今的液壓缸密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)已普遍采用組件，即活塞采用支承環(huán)組合密封組件和活塞桿采用復(fù)合式密封裝置的密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得液壓缸活塞和導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且由于受液壓缸外形尺寸的限制，密封溝槽多采用整體式結(jié)構(gòu)，這就對密封件的有效裝配帶來一定的困難。
1. 孔用密封件的裝配
用于活塞上起動(dòng)密封作用的Yx密封圈、組合密封圈、格來圈等密封件，以及導(dǎo)向套上起靜密封作用的O形圈等在裝配過程中均有拉伸現(xiàn)象，如果密封件在裝配過程中，由于過度拉伸會(huì)使密封件失去彈性，降低密封性能；另外，如果密封件在裝配過程中，由于密封件的翻轉(zhuǎn)而劃傷密封件的唇邊，導(dǎo)致泄漏發(fā)生，這就影響了液壓缸產(chǎn)品的質(zhì)量。
2. 軸用密封件的裝配
軸用密封件的裝配相對孔用密封件的裝配來說要比較容易一些，例如：用于活塞上起靜密封作用的O形圈，以及導(dǎo)向套上起動(dòng)密封作用的Yx密封圈、斯特封等密封件，在裝配時(shí)只需彎曲就能裝上，但是按圖所示的方法施加力使其彎曲后再進(jìn)行裝配，能實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果。
圖2.1 軸用密封件的裝配
但在裝配用于活塞桿密封的斯特封（或格來圈）上的支承環(huán)時(shí)，要防止因?yàn)橹С协h(huán)硬度比較高、脆性比較大，支承環(huán)被折斷。另外，在裝配完Yx密封圈、斯特封（或格來圈）上的支承環(huán)后，應(yīng)用帶錐的光滑圈棒擠壓之，使密封件與密封面緊密地切合，提高密封質(zhì)量。
3. 密封件裝配時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：
(1) 裝配密封件時(shí)，密封件經(jīng)過的零件的尖角，必須去毛刺，倒鈍或倒角，裝配密封件時(shí)，密封件經(jīng)過的螺紋需防護(hù)，以防止損傷密封件的唇邊；
(2) 在裝配和使用時(shí)，與密封件有相互接觸的零件表面的銹跡、臟物、碎片或外來的顆粒都必須清洗干凈；
(3) 不允許使用帶有尖角的工具裝配密封件；
(4) 裝配以前，缸筒、活塞桿及密封件需抹潤滑油或潤滑脂，但是所選潤滑脂，其成分中不能含有固體添加劑（如MoS2、ZnS等）；
(5) 必要時(shí)可將密封件在油里或水里加熱到60℃~100℃，使其便于裝配。（注：密封件要有很好的復(fù)原性）
4. 中低壓液壓缸
壓力在16 MPa以下的液壓缸被稱為中低壓液壓缸，它廣泛用于推土機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)及起重機(jī)等工程機(jī)械中。這類液壓缸的密封件國內(nèi)外常采用耐油橡膠作為材質(zhì)，如丁睛橡膠、夾布橡膠和三元尼龍橡膠等。液壓缸的密封分內(nèi)、外兩部分：外密封部分包括缸筒與缸蓋間的靜密封件和缸蓋導(dǎo)向套與活塞桿間的動(dòng)密封件，二者的作用是保證液壓缸不產(chǎn)生外泄漏；內(nèi)密封部分包括活塞與缸筒內(nèi)徑之間的動(dòng)密封件和活塞與活塞桿連接處的靜密封件。這些密封的性能狀態(tài)是決定液壓缸能否達(dá)到設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵。
16 MPa級工程液壓缸常見的缸蓋結(jié)構(gòu)型式有焊接法蘭連接、內(nèi)卡鍵連接、螺紋連接和卡簧連接等4種。下面就密封件裝配時(shí)的有關(guān)要求介紹如下；
(1) 缸筒與缸蓋的密封
為保證缸筒與缸蓋之間的靜密封性能，除選擇合理的靜配合間隙、合適的0形圈外，最好在0形圈的受擠壓側(cè)裝配尼龍背襯，這樣可提高密封圈的承壓能力，增加法蘭螺栓或缸蓋螺釘?shù)念A(yù)緊力，防止工作中因振動(dòng)產(chǎn)生松動(dòng)，導(dǎo)致靜密封面相對錯(cuò)動(dòng)而磨損，造成密封件損壞。
(2) 活塞桿與缸蓋導(dǎo)向套內(nèi)孔的密封
活塞桿與缸蓋導(dǎo)向套的間隙達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求。因長期使用，導(dǎo)向部分磨損失圓、拉傷、間隙增大或間隙油膜密封破壞等是造成活塞桿漏油的主要因素。在此狀態(tài)下，即使換上新的密封件，仍會(huì)產(chǎn)生液壓油從活塞桿處外泄漏的癥狀。
裝配的所有密封件其材質(zhì)均須符合標(biāo)準(zhǔn)。Y形、V形、U形、YX形等密封件其外觀質(zhì)量不得有凸凹、雜質(zhì)、氣泡、劃傷和毛刺飛邊等缺陷，防塵圈裝入活塞桿時(shí)不得啃傷，否則應(yīng)換新件。
活塞桿表面鍍鉻層不得有脫落或嚴(yán)重凸凹不平處，活塞桿彎曲變形量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求：即活塞桿表面直線度為1 000 min內(nèi)小于0.3 mm， 可用儀器測量檢查。施工現(xiàn)場檢查時(shí)，可用未裝密封件的缸蓋導(dǎo)向套涂液壓油裝人活塞和導(dǎo)向套，然后全行程往復(fù)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，手感無間隙即為合適。
(3) 缸蓋與活塞桿裝配
裝配前應(yīng)用汽油或清洗油（嚴(yán)禁用柴油和煤油）清洗所有裝配件，并將缸蓋內(nèi)外環(huán)槽的殘留物用綢布或無毛的棉布擦干凈后，方可裝人密封件，并應(yīng)在密封件和導(dǎo)向套的接觸表面上涂液壓油（嚴(yán)禁干裝配）。缸蓋裝人活塞桿時(shí)最好采用工裝從水平方向或垂直方向進(jìn)行裝配，在保證二者同心后，才用硬木棒輕輕打人。有條件時(shí)也可加工一導(dǎo)向錐套，然后用螺母旋入或用硬木打人，這樣既保護(hù)了油封表面，又保證缸蓋能順利裝人缸筒內(nèi)。
(4) 活塞密封件裝配
裝配前必須檢查導(dǎo)向環(huán)的背襯是否磨損，若磨損應(yīng)更換，這樣導(dǎo)向環(huán)可保證活塞與缸筒內(nèi)孔間有正常間隙。導(dǎo)向環(huán)也稱耐磨環(huán)，常由錫青銅、聚四氟乙烯、尼龍1010 MC尼龍及聚甲醛等具有耐油、耐磨、耐熱且摩擦系數(shù)小的材料制成。非金屬材料導(dǎo)向環(huán)的切口寬度隨導(dǎo)向部分直徑的增大而增加，一定要留有膨脹量，以防止在高壓高溫工作時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重拉缸現(xiàn)象，導(dǎo)致缸筒報(bào)廢?；钊麅?nèi)孔與活塞桿頭部的配合間隙一般較小，若間隙過大時(shí)，應(yīng)更換或選配活塞進(jìn)行裝配?；钊^部的卡鍵連接處應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無軸向間隙。采用螺紋連接的要有足夠的預(yù)緊力矩，并用開口銷、鎖簧或徑向緊固螺釘鎖住，但開口銷及緊固螺釘外伸部分不應(yīng)過長，以免與缸底作緩沖用的內(nèi)孔部分產(chǎn)生碰撞而導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)拉缸或活塞頭脫落等嚴(yán)重故障。
(5) 缸筒與活塞桿總成裝配
裝配好的活塞、活塞桿、缸蓋及密封件組成一個(gè)整體總成后，如何使活塞頭部能正確、安全無損地裝入清洗干凈的缸筒內(nèi)是保證液壓缸工作不內(nèi)泄的重要環(huán)節(jié)。不同的活塞結(jié)構(gòu)和缸蓋連接方式，其裝配工藝不同。
法蘭連接的缸筒。當(dāng)缸筒內(nèi)孔端部倒角處無啃碰傷，活塞表面已涂上液壓油，并且缸筒內(nèi)孔與活塞同心時(shí)，即可裝入活塞組件。缸蓋靜密封處切口的背襯應(yīng)涂潤滑脂或工業(yè)凡士林，并保證背襯不彈出脫位，要按規(guī)定力矩并均勻?qū)ΨQ地緊固缸蓋連接螺栓。
內(nèi)卡鍵連接的缸蓋。裝配時(shí)必須將缸筒內(nèi)表面卡鍵槽填平，為保證缸筒內(nèi)圓表面不卡阻，活塞密封件不損壞，常用兩種方法：
工廠內(nèi)作業(yè)或在有條件的情況下，應(yīng)加工3塊卡環(huán)，用其填平卡鍵槽，待活塞及缸蓋導(dǎo)向套裝人缸筒內(nèi)后，再將3塊卡環(huán)取出，然后裝入卡鍵。需待缸蓋導(dǎo)向套復(fù)位后再裝上定位擋圈、卡簧等件。
在施工現(xiàn)場或無加工條件的情況下，可剪切一條石棉板板條（與卡鍵槽等寬），用其填平卡鍵槽，其余同上述方法。此法快、方便，且能保證裝配質(zhì)量。
內(nèi)螺紋連接的缸蓋。由于缸筒端面內(nèi)孔的內(nèi)螺紋易對密封件造成損壞，故裝配時(shí)必須加工一薄壁開口導(dǎo)向套，用其固定于活塞頭部，使活塞能順利裝人缸筒內(nèi)，既保護(hù)了密封件，也提高了裝配質(zhì)量。
5. 高壓液壓缸
隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，提高壓力等級已顯得非常重要，高壓小型化日益受到人們的重視。高壓系統(tǒng)和智能化控制系統(tǒng)要求液壓缸具有無內(nèi)外泄漏、起動(dòng)阻力較低、靈敏度高及工作時(shí)液壓缸無爬行和滯后現(xiàn)象等特性。目前國內(nèi)已引進(jìn)了以美國霞板、德國寶色和洪格爾等密封件為代表的滑環(huán)密封技術(shù)，并廣泛用于挖掘機(jī)、裝載機(jī)及起重機(jī)等工程機(jī)械的高壓液壓缸中。正確裝配是保證密封系統(tǒng)性能和使用壽命的前提，現(xiàn)就其裝配工藝介紹如下：
(1) 活塞上的密封件
活塞密封裝置由矩形滑環(huán)（也稱格萊圈）和彈性圈加4～5道導(dǎo)向環(huán)（也稱摩擦環(huán)、支撐環(huán)或斯萊圈）共同組成。它適用于重載用活塞上的密封，具有良好的密封性、抗擠出和抗磨性能，抗腐蝕性也強(qiáng)。其中的格萊圈等密封件必須按照下列裝配工藝進(jìn)行安裝，才能保證密封效果。
1) 將彈性圈用專用錐套推人清潔干凈的活塞溝槽中。
2) 把格萊圈浸人液壓油（或機(jī)油）內(nèi)，并用文火均勻加溫到80℃左右，至手感格萊圈有較大的彈性和可延伸性時(shí)為止。
3) 用導(dǎo)向錐套將加熱的格萊圈裝人活塞槽彈性圈上。
4) 用內(nèi)錐形彈性套筒將格萊圈冷卻收縮定形。若格萊圈變形過大且不易收縮時(shí)，則應(yīng)將活塞及格萊圈一起放人80℃左右的熱油液中浸泡約5～10 min，取出后須待定形收縮至安裝尺寸后方可進(jìn)行裝配。
5) 斯萊圈應(yīng)能在活塞導(dǎo)向槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，其開口間隙應(yīng)留有足夠的膨脹量，一般視活塞直徑大小而定（2～5 mm為宜），裝人缸筒前應(yīng)將各開口位置均勻錯(cuò)開。
(2) 缸蓋的密封件
缸蓋的密封件是由雙斯特封加2～3道斯萊圈及防塵圈等組成。斯特封也稱為階梯滑環(huán)，它裝配正確與否直接影響外密封效果。
裝配過程中應(yīng)注意工具、零件和密封件的清潔，須采用潤滑裝配，避免鋒利的邊緣（應(yīng)覆蓋一切螺紋），工具要平滑、無毛口，以免損壞密封件。裝配次序?yàn)椋?
1) 先將0形彈性圈裝人缸蓋內(nèi)槽內(nèi)。
2) 再將已經(jīng)在油中加熱的斯特封彎曲成凹形，裝在O形彈性圈的內(nèi)槽內(nèi)，并將彎曲部分在熱狀態(tài)下展開人槽（用一字旋具木柄壓人定形），注意：斯特封的臺(tái)階應(yīng)向高壓側(cè)。
3) 用一根錐芯軸插人缸蓋內(nèi)孔，使斯特封定形，以便于裝人活塞桿上。
4) 采用定位導(dǎo)向錐套將裝有防塵圈、斯特封及斯萊圈的缸蓋裝在活塞桿上，此方法是保證斯特封唇口不啃傷的關(guān)鍵。
活塞及活塞桿組件與缸筒的裝配，可參考中低壓液壓缸的裝配。
日產(chǎn)挖掘機(jī)的液壓缸，其活塞密封方式與歐美國家相似，缸蓋密封結(jié)構(gòu)略有不同。導(dǎo)向部分是采用雙金屬薄壁復(fù)合套的結(jié)構(gòu)，支承剛度大大提高，且雙金屬復(fù)合套內(nèi)表面的鑰、鎳及銅合金層還特別耐磨。油封采用NOK的Y形圈，材質(zhì)為聚合耐油耐磨橡膠，背襯的材料為復(fù)合填充四氟乙烯。因而改善了密封性能，提高了壓力等級。這種結(jié)構(gòu)比錫青銅及斯萊圈導(dǎo)向效果好得多，且壽命更長。
只要按照上述工藝認(rèn)真裝配密封件及液壓缸，就可使液壓缸因密封件產(chǎn)生故障的頻率大大降低，可確保工程機(jī)械的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.3工藝裝備
工裝即通常所說的工藝裝備。我們知道，任何產(chǎn)品要想成功，首先必須制定一套科學(xué)合理、又經(jīng)濟(jì)可行的工藝方案（也可稱工藝路線或工藝流程） ，而要完成工藝方案中的每一道工序，保證產(chǎn)品加工的需要，則必須設(shè)計(jì)出優(yōu)良的工藝裝備來保證。如果說工藝與工裝是相輔相成的，工藝是工裝的思想者，工裝是工藝的執(zhí)行者、保障者，而組成這套工裝的每一個(gè)具體零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、尺寸的取舍，則更講究知識(shí)的綜合運(yùn)用以及經(jīng)驗(yàn)的積累。
在機(jī)械加工中，工藝裝備是不可缺少的重要輔助裝置。優(yōu)良的工藝裝備不僅可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且可以充分提高設(shè)備的綜合效益。
2.4車間平面布置
機(jī)械加工車間設(shè)備平面布置圖的設(shè)計(jì)是工藝部門工作中重要的一環(huán)，平面布置設(shè)計(jì)的好壞對于一個(gè)新建立的車間物流是否暢通、設(shè)備操作及維修是否方便和占地面積的使用率等都起著至關(guān)重要的作用。對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高設(shè)備使用壽命及零件加工質(zhì)量和提高車間安全文明生產(chǎn)程度等都很有現(xiàn)實(shí)的意義。
關(guān)于機(jī)械加工車間設(shè)備平面布置的設(shè)計(jì)，很多企業(yè)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定或方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，產(chǎn)品制造費(fèi)用的 20%～50% 是用作物料搬運(yùn)的，而物料搬運(yùn)工作量直接與車間布置情況有關(guān)，有效的布置大約能減少搬運(yùn)費(fèi)用的 30%左右。車間布置的優(yōu)劣不僅直接影響著整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且通過對物料搬運(yùn)成本的影響，成為決定產(chǎn)品生產(chǎn)成本高低的關(guān)鍵因素之一。也就是說，在滿足生產(chǎn)工藝流程的前提下，減少物料搬運(yùn)工作量是車間布置設(shè)計(jì)中最為重要的目標(biāo)之一。因此，在實(shí)現(xiàn)車間布置之前必須就生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)單位之間的物流狀態(tài)做出深入的分析。車間設(shè)施布置是指在確定的企業(yè)車間內(nèi)部生產(chǎn)單位組成和生產(chǎn)單位所采用的專業(yè)化形式之后，合理安排車間各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)單元和輔助設(shè)施的相對位置與面積以及生產(chǎn)設(shè)備的布置。目標(biāo)在于協(xié)調(diào)生產(chǎn)，減少不合理生產(chǎn)物流，提高企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作效率。
機(jī)械加工車間的設(shè)備平面布置都基本具備下述原則：
工藝原則在保證正常流水生產(chǎn)的情況下，零件流動(dòng)路線應(yīng)最短。經(jīng)濟(jì)原則在保證安全生產(chǎn)，工作方便的條件下，占用的面積應(yīng)最小。在進(jìn)行具體的設(shè)備平面布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循下述一般原則。
1. 考慮日曬日曬嚴(yán)重的地方應(yīng)盡可能避免布置設(shè)備。
2. 考慮風(fēng)向布置方案應(yīng)保證不阻礙風(fēng)向。
3. 設(shè)備的排列應(yīng)符合工藝路線，保證零件加工作直線流動(dòng)，盡量避免倒流。
4. 設(shè)備的排列應(yīng)和零件的加工、裝配的流動(dòng)線相適應(yīng)，使加工好的零件便于運(yùn)送裝配。
5. 凡屬加工重大零件的設(shè)備，盡可能布置于靠近通道處，以便運(yùn)送毛坯。
6. 凡可組織多機(jī)組加工的設(shè)備，應(yīng)盡可能排列得緊湊些，便于多機(jī)床看管。
7. 凡屬加工后需熱處理、電鍍或涂漆等的零件，設(shè)備的布置應(yīng)考慮盡可能靠近或便于輸送到下一道工序。
8. 設(shè)備排列相互間的距離應(yīng)在保證工作安全、人員通行、零件運(yùn)送方便和設(shè)備調(diào)整與維修方便的條件下取最小值。
9. 具有沖擊性的設(shè)備，應(yīng)盡可能與精密設(shè)備隔離，不能排列過近。
10. 零件中間檢驗(yàn)與最后檢驗(yàn)工位，應(yīng)盡可能靠近清洗設(shè)備。
11. 在清洗機(jī)的周圍應(yīng)留有較大的空地，以便零件清洗時(shí)不致堵塞通道。
12. 對于需要中間熱處理的零件，精加工設(shè)備的布置應(yīng)考慮有足夠大的半成品存儲(chǔ)地方。
13. 生產(chǎn)線的前端和末端應(yīng)考慮足夠的面積作為毛坯存放和成品儲(chǔ)存。（特別是多品種生產(chǎn)的生產(chǎn)線）。
14. 通道的大小應(yīng)保證設(shè)備在大修時(shí)便于拉出。
15. 設(shè)備布置中，車間面積有富裕，應(yīng)盡量整塊面積留用，便于生產(chǎn)發(fā)展及產(chǎn)品品種發(fā)展。
16. 進(jìn)行設(shè)備平面布置調(diào)整時(shí)，特別是流水生產(chǎn)線調(diào)整時(shí)，盡可能減少設(shè)備二次安裝臺(tái)數(shù)，做到平面布置相對合理。
在設(shè)備平面布置工作中，考慮了上述細(xì)節(jié)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)代化大生產(chǎn)的機(jī)械加工車間的優(yōu)越性就能得到充分的發(fā)揮。良好的、考慮周到的平面布置設(shè)計(jì)使得工人操作方便，保養(yǎng)及維修機(jī)床也方便，特別是在連續(xù)大批量生產(chǎn)多年后，車間依然光潔整齊、干凈利落，工人心情舒暢，生產(chǎn)效率高，為輕松自如地生產(chǎn)出高質(zhì)量的汽車創(chuàng)造了優(yōu)美的工作環(huán)境。
2.4.1車間設(shè)施布置的發(fā)展
設(shè)施規(guī)劃的創(chuàng)立及發(fā)展脈絡(luò)貫穿于工業(yè)工程發(fā)展的實(shí)踐中，只有聯(lián)系工業(yè)工程的發(fā)展史，才能明晰地把握工業(yè)設(shè)施規(guī)劃的發(fā)展之路。60年代后，設(shè)施規(guī)劃的研究方向向第三產(chǎn)業(yè)迅速拓展，但工廠設(shè)計(jì)仍是其設(shè)計(jì)目標(biāo)重點(diǎn)及最重要理論源泉。設(shè)施規(guī)劃理論的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
(1) 二十世紀(jì)初至三十年代是學(xué)科的萌動(dòng)初創(chuàng)期，以泰羅的科學(xué)管理方法和福特發(fā)明流水生產(chǎn)方法為標(biāo)志，被稱為工業(yè)工程之父的泰勒（F. W. Taylor） 的著作 （科學(xué)管理的原理） 于1911年的出版標(biāo)志著人們開始從經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理邁進(jìn)，推進(jìn)了工業(yè)化的進(jìn)程，激發(fā)研究生產(chǎn)管理的熱潮。
20世紀(jì)初，泰羅、甘特、吉爾布雷斯夫婦在進(jìn)行工作研究、時(shí)間研究、生產(chǎn)控制時(shí)己開始關(guān)注制造廠的設(shè)計(jì)工作，認(rèn)識(shí)到工廠設(shè)計(jì)對工廠效益有重大影響，此時(shí)，他們的注意力還局限于特定工作場所內(nèi)工人的活動(dòng)上，稱為操作法工程。目標(biāo)主要局限于設(shè)備的布置上。甘特的工作進(jìn)度表，福特的移動(dòng)裝配線給生產(chǎn)管理研究注入了新的激情，數(shù)字和統(tǒng)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)管理中的應(yīng)用也有了長足的發(fā)展，人們開始認(rèn)識(shí)到物流在生產(chǎn)管理及工廠設(shè)計(jì)中的意義，設(shè)施規(guī)劃已在理論及實(shí)映上準(zhǔn)備迎來一次蛻變。
(2) 二十世紀(jì)四十年代至六十年代是設(shè)施規(guī)劃學(xué)科的快速發(fā)展時(shí)期。對工廠設(shè)計(jì)的研究已由 “工作研究”拓展至工作物料儲(chǔ)運(yùn)方法與工廠布置研究，即探求工廠內(nèi)所有實(shí)物相對排列方法。二次大戰(zhàn)時(shí)，復(fù)雜的后期管理和武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)促進(jìn)了運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展。五十年代末到六十年代初，生產(chǎn)管理作為管理學(xué)的分支已逐漸成熟，排隊(duì)論、模擬線性規(guī)劃以及系統(tǒng)論方法得到有效應(yīng)用。社會(huì)日趨重視生產(chǎn)系統(tǒng)總體的效益、工廠布置及物料搬運(yùn)、庫存控制成為工業(yè)工程研究的重點(diǎn)，設(shè)施設(shè)計(jì)涉及的對象向服務(wù)業(yè)拓展，設(shè)施規(guī)劃成為研究對象更為廣泛的，具有獨(dú)立的學(xué)科方向和技術(shù)體系的學(xué)科。60年代初美國R.謬瑟提出了著名的系統(tǒng)化設(shè)施布置方法（SLP），因?qū)嵱眯暂^強(qiáng)且系統(tǒng)化的特點(diǎn)具有方法論地位，迄今仍在一般的設(shè)施布置設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。
(3) 七十年代后，計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)管理中開始應(yīng)用標(biāo)志著設(shè)施規(guī)劃進(jìn)入了其現(xiàn)代發(fā)展階段。柔性制造系統(tǒng)在工廠大量出現(xiàn)，無人工廠開始出現(xiàn)，成組技術(shù)解決了多品種、小批量生產(chǎn)帶來的問題。隨后又提出了敏捷制造及清潔生產(chǎn)的概念。業(yè)務(wù)管理從理論上取得了長足進(jìn)展。標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)比比皆是。設(shè)施規(guī)劃的研究已拓展至交通運(yùn)物、港口、民航甚至文教、衛(wèi)生等系統(tǒng)中。如何在設(shè)施規(guī)劃中充分發(fā)揮人的積極性成為當(dāng)前突出的問題幾。設(shè)施規(guī)劃理論及方法已滲透于城市規(guī)劃、區(qū)域開發(fā)、建筑學(xué)、市政工程等領(lǐng)域。
2.4.2車間設(shè)施的布置
車間設(shè)施布置是指在確定的企業(yè)車間內(nèi)部生產(chǎn)單位組成和生產(chǎn)單位所采用的專業(yè)化形式之后，合理安排車間各個(gè)生產(chǎn)作業(yè)單元和輔助設(shè)施的相對位置與面積以及生產(chǎn)設(shè)備的布置。目標(biāo)在于協(xié)調(diào)生產(chǎn)，減少不合理生產(chǎn)物流，提高企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作效率。
裝配車間物料搬運(yùn)的特點(diǎn)是，零件種類多、物流量大、涉及面廣。因此裝配車間的物料搬運(yùn)系統(tǒng)能否有效運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)效率、生產(chǎn)成本及企業(yè)的效益。而在我國，新建裝配車間設(shè)計(jì)長期以來一直是由工藝人員在工藝設(shè)計(jì)階段完成，設(shè)計(jì)技術(shù)基本上承襲了前蘇聯(lián)的一套方法，設(shè)計(jì)深度較淺，對物料搬運(yùn)系統(tǒng)重視不夠，缺乏全面系統(tǒng)的定量分析，對零件工位器具、存放場地、存放期量、運(yùn)輸周期等細(xì)節(jié)問題很少考慮，影響了投產(chǎn)后的物料運(yùn)送及生產(chǎn)管理。應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
(1) 要有系統(tǒng)性考慮，尤其在企業(yè)生產(chǎn)單位的構(gòu)成與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝過程的匹配，生產(chǎn)單位的作業(yè)化與產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模的匹配的問題上。
(2) 要有利于最短物流路線、最小物流成本。有統(tǒng)計(jì)資料表明，在物料形成產(chǎn)品的總生產(chǎn)時(shí)間中，真正的加工時(shí)間只占 10%～20%，其余時(shí)間消耗在物料運(yùn)輸、等待時(shí)間上。如在庫時(shí)間、設(shè)備調(diào)整準(zhǔn)備時(shí)間。所以車間設(shè)施布置設(shè)計(jì)要充分考慮物流路線的合理性，盡量減少物流的迂回與倒流；并使物料搬運(yùn)量最小以減少搬運(yùn)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn) “把規(guī)定得物料，按規(guī)定的數(shù)量，在規(guī)定的時(shí)間，按規(guī)定的順序，完好無損的送到規(guī)定的地點(diǎn)，安放在規(guī)定的位置上”。
裝配工位工作場地布局合理，設(shè)備、工裝工位器具合理擺放，進(jìn)出料狀態(tài)穩(wěn)定，并能保證工人合理操作，特別是緊湊合理的布局，可以減少占地面積，減少作業(yè)過程中工人不必要的行走，使勞動(dòng)強(qiáng)度降低，生產(chǎn)現(xiàn)場穩(wěn)定。如制動(dòng)油管準(zhǔn)備工位，我們將存放制動(dòng)油管專用器具放置在工作臺(tái)的正前方，作業(yè)過程中工人隨手拿取工件，而存放準(zhǔn)備后工件的工位器具放置在身后，工人轉(zhuǎn)身即可放置工件。這樣避免了以往工作臺(tái)、工位器具一字并排擺放，工人反復(fù)步行拿取、放置工件所造成的不必要的時(shí)間浪費(fèi)。
具體的物料搬運(yùn)設(shè)計(jì)在保證安全的前提下應(yīng)考慮：
·盡量簡化辦運(yùn)作業(yè)，減少搬運(yùn)環(huán)節(jié)；
·盡量采用單元作業(yè)；
·盡可能搬運(yùn)到靠近下一使用地點(diǎn)；
·搬運(yùn)前應(yīng)安排下一工序；
·搬運(yùn)路線盡可能為直線，以縮短距離；
·盡可能合理安排機(jī)械化和自動(dòng)化搬運(yùn)；
·盡可能采用高度與空間及重力搬運(yùn)以節(jié)約能源；
·安排好控制物料搬運(yùn)的信息系統(tǒng)；
·盡量避免停止或儲(chǔ)存，以節(jié)省資金；
(3) 考慮各種事故狀態(tài)下的應(yīng)急安全措施，并為今后發(fā)展和布置變更留有余地 。
2.4.3基于不同物料流向而設(shè)計(jì)的車間設(shè)施布置的類型
1. 物料分類與集裝單元器具規(guī)劃 物料分類就是根據(jù)影響物料可運(yùn)性（運(yùn)輸難易程度）的各種特征對物料進(jìn)行分類。物料可運(yùn)性的各種特征包括物料的形狀、尺寸、重量、易損程度及能否采用同樣的容器，同樣的搬運(yùn)方法等。集裝單元器具規(guī)劃是根據(jù)物料的外部特征，為每種物料選擇適當(dāng)?shù)募b單元容器。就機(jī)械工廠裝配車間而言，應(yīng)以零件能否單元化集裝以及單元容器的大小作為分類的依據(jù)。物料分類與集裝單元器具規(guī)劃是實(shí)施物流分析規(guī)劃的基礎(chǔ)。因?yàn)槲锪项悇e直接影響到物料的貯存?zhèn)}庫、搬運(yùn)設(shè)備及在裝配場地的存放方式，也影響到后續(xù)的裝配場地物料存放區(qū)規(guī)劃及搬運(yùn)方案設(shè)計(jì)。集裝單元器具規(guī)劃原則：
(1) 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)的或通用的集裝單元，為流通創(chuàng)造條件，提高利用率；
(2) 為方便集裝單元器具存放碼垛，其外形尺寸符合一定的模數(shù)關(guān)系；
(3) 應(yīng)保證較高的滿載率，一般應(yīng)達(dá)到70~80%以上；
(4) 根據(jù)零件的易損程度，必要時(shí)采用防磕碰措施，保證零件質(zhì)量不受損害；
(5) 分類與規(guī)劃結(jié)果形成文件，記錄物料的名稱、代號(hào)、特征、類別、集裝器具代號(hào)、存放件數(shù)、重量等內(nèi)容。
工藝平面布置物流分析 工藝平面布置物流分析，就是以物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)對裝配車間工藝平面布置的合理性、適用性進(jìn)行評價(jià)，并對其不合理之處提出修改建議。由于工藝人員進(jìn)行平面布置時(shí)對物料搬運(yùn)系統(tǒng)考慮較少，而物料搬運(yùn)系統(tǒng)的全面分析規(guī)劃又不可避免地涉及到布置，因此對工藝平面布置的物流分析顯得格外重要。
2. 根據(jù)裝配車間大多按產(chǎn)品布置（流水生產(chǎn)）的特點(diǎn)，物流分析主要考慮以下問題：
(1) 物流量大的物料，運(yùn)輸距離應(yīng)該短；運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的物料，物流量應(yīng)該小；
(2) 裝配線的走向是否合理，與外部（加工車間、零部件倉庫、成品庫、成品發(fā)貨站名等）銜接是否有利于減少搬運(yùn)工作量；
(3) 物流有無倒流現(xiàn)象，是否會(huì)造成阻塞；
(4) 是否有寬度適當(dāng)，數(shù)量足夠的通道；
(5) 各零部件是否都有適當(dāng)大小的存放區(qū)，存放區(qū)的位置是否便于叉車、吊車或托盤搬運(yùn)車作業(yè)。
3. 裝配場地零部件存放區(qū)規(guī)劃 車間內(nèi)部裝配工位零部件存放區(qū)規(guī)劃，是在工藝平面布置集裝單元規(guī)劃及其方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。目的在于使每部零部件、標(biāo)準(zhǔn)件各就各位，為裝配作業(yè)提供方便，為文明生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，并滿足工廠定置管理的需要。包括如下內(nèi)容：
(1) 裝配工位零件存放區(qū)規(guī)劃對裝配工位零件存放區(qū)進(jìn)行平面布置可遵循以下幾條原則：
1) 就近原則：零部件的存放位置應(yīng)盡可能靠近裝配工位，便于作業(yè)；
2) 最小搬運(yùn)量原則：體積大重量大的零件應(yīng)靠近裝配點(diǎn)，體積小重量輕者可適當(dāng)遠(yuǎn)一些；
3) 可接近原則：零件的存放地應(yīng)保證搬運(yùn)工具及裝配工人能夠接近；
4) 簡化原則：簡化搬運(yùn)工作，減少中間環(huán)節(jié)。
(2) 確定每種零件的存放期量根據(jù)工廠的生產(chǎn)能力（如日產(chǎn)量）、零件存放地的面積、零件的大小及廠方的具體要求，確定每種零件在裝配工位的存放量及供應(yīng)周期。體積很大的零件存放量應(yīng)適當(dāng)少一些，滿足一天或半天的裝配需要即可。中小件的存放量應(yīng)不少于一個(gè)貨箱或托盤的容量。螺釘螺母等小件一般裝在盒子里，其存放量可適當(dāng)多一些。
(3) 工藝平面布置修改 通過工藝平面布置、物流分析及裝配工位零部件存放區(qū)規(guī)劃，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)工藝平面布置的某些地方不能適應(yīng)物料搬運(yùn)及零部件存放的需要。在這種情況下，應(yīng)提出修改建議。
4. 常見物料流向可以分為水平和垂直的。當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)在一個(gè)車間里時(shí)，就按水平方式設(shè)計(jì)；當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)在多個(gè)樓層周轉(zhuǎn)時(shí)，就按垂直方式設(shè)計(jì)。典型的布置設(shè)計(jì)有以下幾種類型。
(1) 固定式布置。讓工人移動(dòng)而不是讓物料移動(dòng)。即工作地按加工產(chǎn)品的要求固定布置，生產(chǎn)工人和設(shè)備都隨加工產(chǎn)品所在的某一位置而移動(dòng)。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于協(xié)調(diào)物流，充分利用空間。適用于單件小批或項(xiàng)目型生產(chǎn)。如圖2.2所示
(2) 按產(chǎn)品加工要求布置 （也稱產(chǎn)品制）。指將不同類的機(jī)器、設(shè)施按產(chǎn)品的加工順序和路線要求布置成流水生產(chǎn)線或裝配線形式。一般是直線型，但也可以采取L型、O型、S型、U型。這種布置的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于要考慮生產(chǎn)線及裝配線平衡問題，就是說要使每一生產(chǎn)單元的操作時(shí)間大致相等，否則，整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)出速度將局限在費(fèi)時(shí)最長的生產(chǎn)單元。這種布置適用于大批量流水線生產(chǎn)。如圖2.3所示
(3) 按工藝過程布置 （也稱生產(chǎn)過程制）。指將具有相同功能的同類機(jī)器設(shè)施集中在一起，完成相同工藝的加工任務(wù)。這種布置的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于要考慮物流路線盡可能短，運(yùn)輸量盡可能小。就是說要在各個(gè)不同的生產(chǎn)單元中使本來無序的物料流程稍加有序。這種布置只用于產(chǎn)品具有加工需求的多品種批量生產(chǎn)。如圖2.4所示
圖2.2 固定式布置示意圖
圖2.3 按產(chǎn)品布置的物流路徑示意圖
圖2.4 按工藝過程布置的物流路徑示意圖
(4) 按成組制造單元布置 （也稱混合制）。首先根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件組成一個(gè)零件組，確定出零件組的典型工藝流程，再根據(jù)典型工藝流程的加工內(nèi)容選擇設(shè)備和工人一 一由此形成“成組生產(chǎn)單元”。這種布置的。特點(diǎn)在于結(jié)合了按工藝過程布置和按產(chǎn)品布置的優(yōu)點(diǎn)，在保證生產(chǎn)更具有柔性的基礎(chǔ)上又能保證一定的產(chǎn)量和效益，并