Проектирование машиностроительных цехов и участков

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ 
ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ

А.Ф. БОЙКО
А.А. ПОГОНИН
А.А. АФАНАСЬЕВ
М.Н. ВОРОНКОВА

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Учебно-методическим советом СПО 
в качестве учебного пособия для студентов учебных заведений, 
реализующих программу среднего профессионального образования 
по специальностям 15.02.01 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного 
оборудования (по отраслям)», 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов 
и производств (по отраслям), 15.02.08 «Технология машиностроения» 

УДК 621(075.32)
ББК 34я723
 
Б72

Бойко А.Ф.
Б72 
 
Проектирование машиностроительных цехов и участков : учебное 
пособие / А.Ф. Бойко, А.А. Погонин, А.А. Афанасьев, М.Н. Воронкова. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 264 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-014324-8 (print)
ISBN 978-5-16-106860-1 (online)

Учебное пособие представляет собой издание, созданное на основе современной методологии проектирования производственных систем с заданными 
свойствами с использованием системы автоматизированного проектирования. Поскольку основными структурными подразделениями машиностроительного предприятия являются механические и сборочные цеха и участки, им 
в учебном пособии уделено особое внимание.
Теоретическая основа дисциплины органично дополнена большим объемом расчетов станкоемкости механообрабатывающих и механосборочных 
процессов, персонала, производственных площадей и примерами проектирования различных по назначению участков.
Для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальностям УГС 15.02.00 «Машиностроение», а также будет 
полезно для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки «Машиностроение», «Технологические машины и оборудование» и «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

УДК 621(075.32)
ББК 34я723

Р е ц е н з е н т ы:
Пастухов А.Г. — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической механики и конструирования машин Белгородского государственного аграрного университета  имени В.Я. Горина;
Пелипенко Н.А. — доктор технических наук, профессор, профессор Белгородского государственного национального исследовательского университета

ISBN 978-5-16-014324-8 (print)
ISBN 978-5-16-106860-1 (online)

© Бойко А.Ф., Погонин А.А., 
Афанасьев А.А., 
Воронкова М.Н., 2018

АВТОРСКИЙ КОЛЛЕКТИВ

Бойко Анатолий Федорович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова;
Погонин Анатолий Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Белгородского государственного 
технологического университета им. В.Г. Шухова;
Афанасьев Александр Александрович, доктор технических наук, 
профессор, заведующий кафедрой Белгородского государственного 
технологического университета им. В.Г. Шухова;
Воронкова Марина Николаевна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дальнейшее развитие и повышение эффективности машиностроения, являющегося крупнейшей отраслью промышленности и важнейшим источником создания материальных благ для 
людей, возможно путем создания новых прогрессивных автоматизированных машиностроительных производств и реконструкции 
действующих производств на базе современного оборудования 
и средств управления всеми этапами производства.
Любое машиностроительное предприятие ежегодно обновляет 
номенклатуру выпускаемой продукции, совершенствует путем реконструкции действующего производства, создает новые конкурентоспособные производства, оснащенные станками с программным 
управлением, станками с высокой концентрацией операций: обрабатывающими центрами, агрегатными станками с программным 
управлением, многоцелевыми автоматами, роботизированными 
технологическими комплексами, а также гибкими производственными системами.
Объектами проекта машиностроительного производства могут 
быть завод, цех или участок. Любой из указанных объектов должен 
обеспечивать выпуск запланированной продукции необходимого 
качества в заданный срок при минимальных затратах. История 
развития науки о проектировании машиностроительного производства прошла путь от систематизации практического опыта в области проектирования до создания научной дисциплины. Дальнейшее накопление опыта отечественных и зарубежных исследователей и машиностроителей, его обобщение позволили создать 
стройную методологию проектирования производственных систем 
с заданными свойствами. На ее основе производят проектирование 
новых, а также реконструкцию и техническое перевооружение действующих предприятий, так как средства, выделенные на эти цели, 
окупаются значительно быстрее, чем при создании аналогичных 
мощностей за счет нового строительства.
В настоящее время в связи с необходимостью увеличения производительности труда, объема выпуска изделий, повышения их качества и интенсивного развития технических средств производства 
постоянно совершенствуется методика проектирования, создаются 
системы автоматизированного проектирования.
Основой проекта участка и цеха в целом является подробно 
разработанная технологическая часть, что свидетельствует о прио

ритетной роли технолога в процессе проектирования механосборочного производства. Решение остальных частей проекта: конструкторской, строительной, энергетической, санитарно-технической и др., — зависит от технологических процессов изготовления 
изделий, которые и определяют содержание заданий для разработки этих частей проекта. Технологи являются разработчиками 
не только основной (технологической) части проекта, но и таких 
вспомогательных систем, как инструментообеспечение, контроль 
качества изделий, складское хозяйство, транспортная система, ремонтное и техническое обслуживание, охрана труда, подготовка 
и управление производством.
Таким образом, круг задач, стоящих перед проектантом, не ограничивается только умением проектировать технологические процессы изготовления изделий. Он должен решать весь комплекс 
вопросов, связанных с построением производственного процесса: 
хорошо разбираться в экономике, организации управления производством. Необходимость решения подобных вопросов возникает 
при работе на промышленных предприятиях, в проектных организациях, планирующих ведомствах и учреждениях.
Очевидно, что круг задач проектирования заводов, цехов, 
участков весьма широк. Эти задачи сложны и многообразны, особенно если учесть масштабы современного производства и уровень 
техники, и их решение требует от проектанта широкого кругозора 
и глубоких знаний различных дисциплин.
Основной целью дисциплины «Проектирование машиностроительных цехов и участков» является подготовка специалистов, 
способных разрабатывать проекты новых цехов и участков, осуществлять реконструкцию и техническое перевооружение действующих производств. Поскольку основными структурными 
подразделениями машиностроительного предприятия являются 
механические и сборочные цеха и участки, им в учебном пособии 
уделено особое внимание.
Настоящее пособие написано на основе курса лекций «Проектирование машиностроительного производства», читаемого в течение 
ряда лет на кафедре «Технология машиностроения» Белгородского 
государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 
Пособие включает два раздела: теоретические основы дисциплины 
и расчеты вместе с проектированием. Первый раздел включает 14 
глав. В первых трех главах даются общие сведения о дисциплине, 
проекте, даны структура и содержание предпроектных и основных 
проектных работ. В главе 4 подробно изложены порядок, состав 
и сущность проектных работ основного производства для механи

ческих цехов. В главе 5 даны содержание и методика расчета вспомогательных подразделений механического цеха (заготовительного 
отделения, систем инструментообеспечения, контроля качества изделий, ремонтно-технического обслуживания, складской и транспортной системы). В главе 6 изложены особенности проектирования 
термического, гальванического и окрасочного отделений механосборочных цехов. В главе 7 описан порядок определения состава и численности работников цеха. Глава 8 посвящена методике определения 
площадей, разработке компоновочных и планировочных решений 
механосборочных цехов. В главе 9 изложена методика расчета площадей и компоновок служебно-бытовых помещений.
В главе 10 описаны порядок и особенности проектирования 
сборочных цехов и участков. В главе даны 11 порядок разработки 
и содержание заданий для специальных частей проекта: строительной, санитарно-технической и энергетической. В главах 12 и 13 
описано содержание частей проекта «Организация производства», 
«Экономическая часть» и общей пояснительной записки проекта. 
В заключительной главе 14 детально изложена методика проектирования участков механосборочного цеха.
Второй раздел включает 12 глав, в которых сначала формируются 
задачи проекта, анализируются и уточняются исходные данные. 
Далее определяются тип и форма организации производства, выбирается состав основных и вспомогательных подразделений цеха, 
определяются станкоемкость и трудоемкость механосборочных 
работ. Значительная часть глав пособия посвящена расчетам основных параметров цеха: количества оборудования и рабочих мест 
сборки, численности работающих, потребных площадей, основных 
параметров здания цеха. В заключительных главах даны принципы 
компоновки производственных, вспомогательных и служебно-бытовых помещений цеха, порядок разработки планировок оборудования и рабочих мест сборки.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать
 
• этапы проектирования машиностроительного производства;
 
• основные понятия, закономерные связи и расчетные зависимости, необходимые при разработке технологической части 
проекта машиностроительного производства;
 
• технологические процессы изготовления типовых деталей 
и сборки изделий машиностроительного производства;
 
• основные принципы оптимизации генерального плана машиностроительного завода;

уметь
 
• разрабатывать предпроектную и основную проектную документацию;
 
• проектировать основную и вспомогательную системы цеха приближенными и детальными методами;
 
• графически оформлять планировку механосборочного цеха;
 
• использовать табулированные нормативы и темплетный метод 
при разработке планировок оборудования и рабочих мест поточных линий, механических и сборочных участков;
владеть
 
• навыками работы со справочной документацией, стандартами 
машиностроительного производства при оформлении расчетнографического задания, курсовых работ и выпускной квалификационной работы;
 
• методами расчета технико-экономических показателей проекта 
машиностроительного производства, сравнительной оценки вариантов проекта посредством приведенных затрат, расчета годового экономического эффекта при сравнении базового и проектного вариантов.

Раздел I. 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 
ДИСЦИПЛИНЫ

Глава 1. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАУЧНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ 
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ 
ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ»

1.1. ПОНЯТИЕ О ДИСЦИПЛИНЕ И ПРОЕКТЕ, ЕГО ЗАДАЧИ, ЦЕЛЬ

Проектирование машиностроительных цехов и участков — это 
научная дисциплина, занимающаяся изучением закономерностей 
производственного процесса изготовления изделий с целью использования их при создании нового или реконструкции действующего производства, которое обеспечивает выпуск изделий требуемого качества и в заданном количестве с наименьшими затратами.
Научные основы по этой дисциплине были заложены русскими 
учеными профессором И.А. Тиме и А.П. Гавриленко и советским 
ученым профессором М.Е. Егоровым. Большую роль сыграл опыт 
промышленного строительства первых пятилеток. Были построены 
тысячи новых заводов (тракторные, автомобильные, авиационные, 
металлургические, оборонные, сельхозмашиностроительные и др.). 
Как научная дисциплина «Проектирование машиностроительных 
цехов и участков» окончательно сформировалась в 1930-е гг.
ГОССТРОЙ СССР возглавлял капитальное строительство 
в стране. Был создан ряд отраслевых головных проектных институтов (ГИПРО), которые, изучая специфику отрасли и используя 
последние достижения науки и техники, создавали современные 
проекты машиностроительных производств. Они применяли типовые проекты, стандартные конструкции, типовые технологические процессы, разрабатывая и используя в проектах прогрессивные нормы и правила, а также системы автоматизированного 
проектирования (САПР) машиностроительных производств. Был 
создан ряд специализированных институтов, работающих по специальному заданию головного института (архитектурно-строительные, санитарно-технические, энергетические и пр.).

Проект — это комплект документации, содержащий проектные 
решения в виде чертежей, технологических документов, техникоэкономических расчетов, смет, пояснительных записок и других 
документов, необходимых для создания машиностроительного 
производства.
При проектировании решаются три основные задачи: технические, организационные и экономические.
Технические задачи:
 
• разработка технологических процессов;
 
• расчет станкоемкости операций и количества оборудования;
 
• расчет трудоемкости операций и количества работающих;
 
• расчет норм расхода материалов и комплектующих;
 
• планировка оборудования и расчет площадей и размеров производственных участков цеха;
 
• расчет потребности в сырье, материалах, комплектующих и всех 
видах энергии;
 
• разработка транспортно-складской системы производства;
 
• разработка системы инструментообеспечения;
 
• разработка систем ремонтного и технического обслуживания производства (ремонтно-механический цех, ремонтные группы электриков и электронщиков, стружкоудаления, системы обеспечения 
смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ), электроснабжение, 
снабжение сжатым воздухом, вентиляция, отопление и пр.);
 
• разработка системы контроля качества изделий;
 
• разработка системы охраны труда (техника безопасности (ТБ), 
пожарная безопасность (ПБ), гражданская оборона (ГО)) — безопасность жизнедеятельности;
 
• определение площадей и компоновки служебно-бытовых помещений;
 
• компоновочно-планировочные решения цехов;
 
• разработка заданий для архитектурно-строительного, сантехнического и энергетического проектирования;
 
• разработка заданий на программное обеспечение производства 
(для автоматизированной системы управления предприятием 
(АСУП)).
Экономические задачи:
 
• исследование сегмента рынка, установление программы выпуска изделий по номенклатуре и количеству; установление лимитных цен на изделие;
 
• расчет себестоимости изделий и рентабельности производства, 
оценка конкурентоспособности цены;
 
• выбор места строительства предприятия (цеха) с учетом обеспечения его кадрами, сырьем, материалами, топливом, элек