Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год

95

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Факультет: Механико-технологический

Направление: 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование»

Специальность: 120300 Машины и технология литейного производства

Кафедра: Технология литейного производства

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ДИПЛОМИРОВАННОГО СПЕЦИАЛИСТА

Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год

Пермь 2008

Содержание

Аннотация

Введение

1. Общая часть

1.1 Производственная программа цеха и её анализ

1.2 Режимы работы цеха и фонды времени

1.3 Выбор и расчет оборудования

1.3.1 Формовочно-заливочное отделение

1.3.2 Плавильное отделение

1.3.3 Стержневое отделение

1.3.4 Смесеприготовительное отделение

1.3.5 Очистное отделение

1.4 Складское хозяйство

1.4.1 Склад шихтовых материалов

1.4.2 Склад формовочных материалов

1.4.3 Склад опок и модельной оснастки

1.4.4 Склад готовой продукции

1.4.5 Кладовые цеха

1.5 Вспомогательные участки

1.5.1 Лаборатории

1.5.2 Службы механика и энергетика

1.6 Транспортная система цеха. Грузопотоки

1.7 Энергообеспечение

2. Строительная часть

2.1 Общая характеристика зданий

3. Технологическая часть

3.1 Анализ технических условий на отливку

3.2 Конструирование литой заготовки

3.3 Разработка литейно-модельных указаний

3.4 Расчет литниковой системы

3.5 Проектирование модельного комплекта

3.6 Технологический процесс изготовления отливки

4. Специальная часть

4.1 Описание работы устройства для простановки стержней

4.2 Расчет элементов механизма

4.3 Схема автоматизации

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Введение

5.2 Анализ вредных и опасных факторов

5.2.1 Повышенная загазованность воздуха рабочей зоны

5.2.2 Повышенная температура воздуха рабочей зоны и поверхности оборудования

5.2.3 Движущиеся машины и механизмы

5.2.4 Повышенное значение напряжения в электрической цепи

5.3 Описание методики необходимой для оценки безопасного рабочего места по условиям труда

5.4 Анализ безопасности работающего в соответствии с условиями его труда

5.5 Оценка безопасности рабочего места

5.6 Расчет сопротивления заземляющего устройства

5.7 Заключение

6. Экономическая часть

6.1 Производственный план

6.1.1 Расчет эффективного годового фонда времени

6.1.2 Расчет потребного количества оборудования и транспортных средств

6.1.3 Производственные помещения и другая собственность

6.1.4 Основной капитал

6.2 Определение состава и численности работающих предприятия

6.3 Основные технико-экономические показатели предприятия

6.3.1 Основной капитал

6.3.2 Определение затрат на производство

6.3.2.1 Затраты материальные

6.3.2.2 Затраты энергетические технологического назначения

6.3.2.3 Расчет фондов заработной платы рабочих

6.3.2.4 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

6.3.2.5 Прочие постоянные статьи затрат

6.3.3 Оборотный капитал

6.3.4 Производственный капитал

6.4 Финансовый план

6.4.1 Расчет плановой суммы прибыли

6.4.2 Расчет чистой прибыли

6.4.3 Формирование баланса доходов и расходов

6.4.4 Расчет безубыточного объема производства продукции

6.5 Экономические и финансовые показатели бизнеса

Библиографический список

Аннотация

Задачей дипломного проекта является разработка литейного цеха по изготовлению отливок из серого чугуна применительно к номенклатуре отливок 000«Завод«Синергия», мощностью 15000 тонн в год, в формы из ХТС .

Для расчета производственной программы проектируемого цеха были использованы технические данные цеха аналога: 20 отливок-представителей, изготовляемых из серого чугуна СЧ 20.

Проектируемый цех относится к автоматизированному цеху крупносерийного производства, с последовательным режимом работы. От аналога отличается введением автоматической линии, сокращением операций выполняемых ручным трудом.

При проектировании были разработаны основные отделения цеха, по техническим характеристикам подобрано оборудование и определено его количество.

В технологической части проекта разработан технологический процесс изготовления отливок, приготовление формовочной смеси и расплава металла, изготовление стержней, сортировка и контроль.

В проекте описаны вредные и опасные факторы, возникающие на производстве, разработаны мероприятия по обеспечению безопасных условий труда в проектируемом цехе.

В строительной части описаны конструкции производственного и административно-бытового помещений.

Экономическая часть проекта содержит расчеты: численности работающих, фондов заработной платы, рассчитана себестоимость одной тонны готовой продукции, а также приведены технико-экономические показатели проектируемого цеха. В специальной части разработан и спроектирован механизм простановки стержней.

Введение

Литейное производство - технологический процесс получения литой заготовки путем заливки жидкого металла в литейную форму, внутренняя полость которой соответствует наружному очертанию отливки.

Литье является одним из наиболее распространенных способов получения заготовок для деталей машин. Методами литья изготавливают в среднем около 65% (по массе) заготовок деталей машин, а в станкостроении массовая доля доходит до 95%. Широкое распространение литейного производства объясняется большим его преимуществом по сравнению, с другими способами производства. Литьём можно получить заготовки практически любой сложности, с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат на обработку резанием снижает себестоимость изделий и уменьшает расход металла.

Развитие литейного производства протекает по двум направлениям:

· расширение ассортимента применяемых природных материалов, постоянное совершенствование естественных и искусственных материалов, изыскание новых литейных сплавов, отвечающих требованиям, предъявляемых к работе отливок из этих сплавов;

· создание и совершенствование новых автоматизированных линий, компьютизирование оборудования, которое позволило бы сократить время производства отливки.

При этом большое внимание уделяется снижению материалоемкости и трудоемкости изготовления отливок, экономии топливно-энергетических ресурсов, применению малоотходных и безотходных технологий, которые позволят уменьшить вредное воздействие на окружающую среду и повысить качество и эффективность производства.

1. Общая часть

1.1 Производственная программа цеха и её анализ

Составление производственной программы цеха начинается с определения годового выпуска каждой отливки - представителя (в т) в цехе-аналоге по номенклатуре из 20 отливок-представителей. Номенклатура отливок - представителей и их характеристика приведены в таблице 1.1

Расчет программы проведен по нижеуказанным формулам [2], полученные данные сведены в таблицу 1.2.

m = (g n) / 1000 (1.1)

где g_отл - номинальный вес отливки, кг;

n- годовой выпуск отливок, шт.

1. Доля выпуска отливок-представителей каждой весовой группы в общем объеме годового выпуска этих отливок в цехе-аналоге:

, (1.2)

где: m - годовой суммарный выпуск отливок-представителей соответствующей весовой группы в цехе-аналоге, т;

?m - годовой суммарный выпуск отливок-представителей в цехе-аналоге, т (общий итог графы 11 таблица 1.2).

2. Годовой выпуск отливок-представителей в каждой группе в проектируемом цехе:

, (1.3)

где: Р - годовое производство отливок в проектируемом цехе согласно заданию, т.

3. Условно-приведенное производство каждой отливки-представителя в проектируемом цехе, т:

(1.4)

Таблица 1.1 Номенклатура отливок - представителей и их технологическая характеристика.

№ п/п	Номер деталей	Наименование детали (отливки)	Марка сплава	Класс точности отливки	Группа технологич сложности	Серийность выпуска	Толщина стенок, мм
			Инд	гост				Мин	Макс
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	СИН10.03.08.	Колесо	СЧ20	ГОСТ1412-85	10	2 нс	мс	6	14
2	СИН20.03.08	Муфта			10	2 нс	инд	20	38
3	СИН32.04.04.03	Водило			10	3 сс	инд	10	30
4	СИН32.04.200	Корпус			10	3 сс	инд	17	40
5	СИН61.00.100	Крейцкопф			10	3 сс	мс	10	30
6	СИН32.04.100	Фланец			10	3 сс	мс	7	25
7	СИН53.02.26.10	Шкиф			10	3 сс	инд	20	45
8	СИН32.04.100.01	Шатун			10	3 сс	мс	20	40
9	СИН61.00.102	Шатун			10	3 сс	инд	25	50
10	СИН32.04.100	Эксцентрик			10	3 сс	мс	12	32
11	СИН32.01.20.01	Корпус			10	3 сс	инд	8	36
12	СИН53.02.26.01	Корпус			10	3 сс	инд	17	35
13	СИН31.00.01.100	Крышка			10	1 п	инд	12	20
14	СИН32.04.100.02	Крышка			10	1 п	инд	10	17
15	СИН61.00.100.004	Крышка			10	1 п	мс	8	90
16	СИН53.02.26.03	Основание			10	2 нс	инд	12	30
17	СИН31.01.25.00	Подставка			10	1 п	инд	8	40
18	СИН63.00.101	Фланец			10	3 сс	инд	20	70
19	СИН61.00.111	Фланец			10	3 сс	инд	16	52
20	СИН35.01.04	Корпус			10	3 сс	инд	15	30

Продолжение таблицы 1.

№ п/п	Номер деталей	Наиме-нование детали (отливки)	Кол-во стержней на 1 отливку,	Вес, кг	Количество отливок-представителей на годовую программу в цехе аналоге, шт.	Годовой выпуск отливок представителей в цехе-аналоге, т.
				Механически обработанной детали	Номинальный вес отливки
1	2	3	11	12	13	14	15
1	СИН10.03.08.	Колесо	1	0,8	1	600	0,6
2	СИН20.03.08	Муфта	1	4	5,4	200	1,08
3	СИН32.04.04.03	Водило	1	3,2	4,8	288	1,3824
4	СИН32.04.200	Корпус	1	3,5	6,2	240	1,488
5	СИН61.00.100	Крейцкопф	1	2,8	4,2	540	2,268
6	СИН32.04.100	Фланец	1	3,5	4,7	960	4,512
7	СИН53.02.26.10	Шкиф	1	5,2	7,1	120	0,852
8	СИН32.04.100.01	Шатун	1	4,2	6,4	792	5,0688
9	СИН61.00.102	Шатун	1	7,5	9,2	360	3,312
10	СИН32.04.100	Эксцентрик	1	2,8	4,5	792	3,564
11	СИН32.01.20.01	Корпус	2	20	38	48	1,824
12	СИН53.02.26.01	Корпус	1	15	25	120	3
13	СИН31.00.01.100	Крышка	1	18	25	48	1,2
14	СИН32.04.100.02	Крышка	1	10	15	240	3,6
15	СИН61.00.100.004	Крышка	2	22	38	288	10,944
16	СИН53.02.26.03	Основание	2	25	34	120	4,08
17	СИН31.01.25.00	Подставка	1	12	17	24	0,408
18	СИН63.00.101	Фланец	1	25	28	96	2,688
19	СИН61.00.111	Фланец	1	20	23	144	3,312
20	СИН35.01.04	Корпус	1	22	30	120	3,6

4. Условно-приведенный поштучный выпуск каждой отливки-представителя в проектируемом цехе, шт:

(1.5)

1.2 Режимы работы цеха и фонды времени

Режим работы литейного цеха, определяется очередностью выполнения операций, технологического процесса изготовления отливки. Согласно заданию в цехе предусмотрен 2-х сменный параллельный режим работы, который характеризуется одновременным выполнением технологических операций на различных производственных участках и рабочих местах.

В соответствии с принятым режимом работы для каждого отделения устанавливаем действительные фонды времени работы рабочих, оборудования и рабочих мест (без оборудования). [2, табл.7]

Формовочное отделение = 3935 ч.

Плавильное отделение = 3975 ч.

Стержневое отделение = 3935 ч.

Очистное отделение = 3935 ч.

1.3 Выбор и расчет оборудования

1.3.1 Формовочно-заливочное отделение

Проектирование литейного цеха начинаем с формовочно-заливочного отделения - центрального звена в технологической цепи изготовления отливок.

При проектировании этого отделения, как впрочем, и других, сначала выбираю технологические процессы, устанавливаются их характеристики, в соответствии, с которыми подбирается основное оборудование.

Производственная программа формовочного передела.

На основе производственной программы цеха составляется подетальная ведомость (табл. 1.3). В таблице отмечается тип формы: сырая или сухая. По габаритам отливок с учетом их положения при формовке, размеров стержневых знаков, прибылей, технологических приливов и т.д. определяются основные габариты моделей. При выборе размера опок учитываются расстояния между моделями и другими элементами формы [2 таб. 9].

Брак отливок БР (от) относят к общему выпуску отливок (в вес. %) в каждой технологической группе. Штучный брак БР (шт) для каждой отливки-представителя определяется по соотношению:

,

где: Бр (от) принимаем равным 4%.

На количество забракованных отливок увеличивается их общее производимое количество (в весе и поштучно) и, в соответствии с этим, а также с учетом непосредственного брака форм БР (ф), равного 2-3 % от числа

годных форм, определяется их годовое производство N_ф для каждой технологической (весовой) группы.

Годовое производство форм для каждой технологической (весовой) группы определяется по формуле (см. таб. 1.3):

N_ф = (гр. 6: гр. 9) + БР(ф) (1.6)

Расчет количества основного оборудования.

В качестве основного оборудования выбираю две формовочные линии на основе формовочного пескострельных автоматов L250 и L40 (Приложение В).

Производительность всей линии определяется производительностью формовочного автомата.

Определяем расчетное количество формовочного оборудования исходя из годовой программы производства отливок и машинного цикла формовочных автоматов.

Формовочная линия №1 на базе автомата L250

Характеристика формовочного автомата L250:

Размеры опок в свету, мм 1000Ч800

Машинный цикл, с 60

Мощность, кВт 20

Расход воздуха, м³ / ч 18

Габаритные размеры машины, мм 6000*5000*3000

Количество форм на годовую программу = 142686 шт.

Действительный фонд времени для формовочного отделения = 3935 ч.

Количество форм в час = 142686/3935 = 36,3 ф/ч

Машинный цикл составляет 60с или 60 ф/ч

Затем определяется коэффициент загрузки оборудования:

з = N / N, (1.7)

где: N - необходимое количество форм в час.;

N - машинный цикл форм в час, шт.

з_ф = 36,3/60 = 0,6

Автоматическая линия, оснащенная технологическим оборудованием, которое обеспечивает весь процесс получения отливок - от изготовления форм до извлечения отливок из них, представляет собой замкнутую цепь тележек с платформами.

Определяем скорость линии (м/мин) [2]:

, (1.8)

Где: N_ф - годовое количество форм, поступающее с формовочных машин конвейерной линии, шт.;

- годовой действительный фонд времени формовочного оборудования, ч;

Z - число форм на платформе, шт.;

зк - коэффициент заполнения тележек формами, равный 0,8 - 0,9;

а - шаг тележки конвейера - расстояние между осями сцепления тележек, м.

Длина конвейера [2]:

(1.9)

L_ф - длина участка формовки, м;

L_сб - длина участка сборки и загрузки форм, м;

L_з - длина участка заливки форм, м;

L_охл - длина участка охлаждения отливок, м;

L_в - длина участка выбивки форм, м;

Определяем длину участка формовки [2]:

Принимаем конструктивно, учитывая размеры формовочного автомата

L_ф = 8 м.

Определяем длину участка сборки [2]:

Принимаем примерно равной длине участка формовки

L_сб = 8 м.

Определяем длину участка заливки:

, (1.10)

где: n_к - количество ковшей, одновременно задействованных на заливочном участке конвейера для заливки форм, шт;

ф_к - время разливки (мин), определяем по таблице [2, табл.13]:

ф_к = 5 мин.

Для заливки форм выбираем автоматизированный заливочный ковш емкостью 500 кг.

Определяем длину участка охлаждения:

, (1.11)

где: _охл - время охлаждения отливок в форме до выбивки,; _охл= 2,1 ч

м

Для недопущения загазованности атмосферы цеха выделяющимися из форм с охлаждающимися отливками газами участок охлаждения отливок перекрывают кожухом, оснащенным принудительным нагнетателем холодного воздуха и вытяжной вентиляцией.

Определяем длину участка выбивки форм.

Длина участка выбивки сравнительно невелика и в зависимости от схем выбивки составляет 8 - 12 м.

Выбивной цикл состоит из следующих операций:

- Сталкивание формы на выбивную решетку или в агрегат выдавливания «кома» с отливкой;

- Отделение отливки от формовочной смеси;

- Распаровка опок;

- Транспортировки пустых опок к месту формовки;

- Транспортировка отливок в очистное отделение;

Перед попаданием «кома» с отливкой на выбивную решетку форма проходит через механизм выдавливания. Пустые опоки поступают на распаровщик и далее на участок формовки. Отливки, проходя по решетке, попадают на конвейер и направляются на участок обрубки. Смесь уходит в подвальное помещение на регенерацию.

м

Расчет парка опок.

При использовании конвейерных линий количество пар опок определяется по формуле:

, (1.12)

где: N_ф - годовое количество форм, шт;

Ф_д - действительный годовой фонд времени для формовочного оборудования, ч;

- принятая скорость конвейера, м/мин;

К_оп(р) - коэффициент, учитывающий резерв опок, К_оп(р) = 1,2 ч 1,3;

- коэффициент заполнения тележек конвейера формами,

= 0,85ч0,90;

L_к - длина конвейера, м.

пары.

Формовочная линия №2 на базе автомата L40

Характеристика формовочного автомата L40:

Размеры опок в свету, мм 500Ч400

Машинный цикл, с 28

Мощность, кВт 12,6

Расход воздуха, м³ / ч 15

Габаритные размеры машины, мм 4000*3390*2420

Количество форм на годовую программу = 334299 шт.

Действительный фонд времени для формовочного отделения = 3935 ч.

Количество форм в час = 334299/3935 = 85 ф/ч

Машинный цикл составляет 28с или 128 ф/ч

Затем определяется коэффициент загрузки оборудования:

з = N / N, (1.13)

где: N - необходимое количество форм в час.;

N - машинный цикл форм в час, шт.

з_ф = 85/128 = 0,67

Автоматическая линия, оснащенная технологическим оборудованием, которое обеспечивает весь процесс получения отливок - от изготовления форм до извлечения отливок из них, представляет собой замкнутую цепь тележек с платформами.

Определяем скорость линии (м/мин) [2]:

, (1.14)

Где: N_ф - годовое количество форм, поступающее с формовочных машин конвейерной линии, шт.;

- годовой действительный фонд времени формовочного оборудования, ч;

Z - число форм на платформе, шт.;

зк - коэффициент заполнения тележек формами, равный 0,8 - 0,9;

а - шаг тележки конвейера - расстояние между осями сцепления тележек, м.

Длина конвейера [2]:

(1.15)

L_ф - длина участка формовки, м;

L_сб - длина участка сборки и загрузки форм, м;

L_з - длина участка заливки форм, м;

L_охл - длина участка охлаждения отливок, м;

L_в - длина участка выбивки форм, м;

Определяем длину участка формовки [2]:

Принимаем конструктивно, учитывая размеры формовочного автомата

L_ф = 5 м.

Определяем длину участка сборки [2]:

Принимаем примерно равной длине участка формовки

L_сб = 5 м.

Определяем длину участка заливки:

, (1.16)

где: n_к - количество ковшей, одновременно задействованных на заливочном участке конвейера для заливки форм, шт;

ф_к - время разливки (мин), определяем по таблице [2, табл.13]:

ф_к = 4 мин.

Для заливки форм выбираем автоматизированный заливочный ковш емкостью 200 кг.

Определяем длину участка охлаждения:

, (1.17)

где: _охл - время охлаждения отливок в форме до ее выбивки, мин; _охл= 0,5 ч [2 стр. 221].

м

Для недопущения загазованности атмосферы цеха выделяющимися из форм с охлаждающимися отливками газами участок охлаждения отливок перекрывают кожухом, оснащенным принудительным нагнетателем холодного воздуха и вытяжной вентиляцией.

Определяем длину участка выбивки форм.

Длина участка выбивки сравнительно невелика и в зависимости от схем выбивки составляет 8 - 12 м.

Выбивной цикл состоит из следующих операций:

- Сталкивание формы на выбивную решетку или в агрегат выдавливания «кома» с отливкой;

- Отделение отливки от формовочной смеси;

- Распаровка опок;

- Транспортировки пустых опок к месту формовки;

- Транспортировка отливок в очистное отделение;

Перед попаданием «кома» с отливкой на выбивную решетку форма проходит через механизм выдавливания. Пустые опоки поступают на распаровщик и далее на участок формовки. Отливки, проходя по решетке, попадают на конвейер и направляются на участок обрубки. Смесь уходит в подвальное помещение на регенерацию.

м

Расчет парка опок.

При использовании конвейерных линий количество пар опок определяется по формуле:

, (1.18)

где: N_ф - годовое количество форм, шт;

Ф_д - действительный годовой фонд времени для формовочного оборудования, ч;

- принятая скорость конвейера, м/мин;

К_оп(р) - коэффициент, учитывающий резерв опок, К_оп(р) = 1,2 ч 1,3;

- коэффициент заполнения тележек конвейера формами, = 0,85ч0,90;

L_к - длина конвейера, м.

пар.

1.3.2 Плавильное отделение

Определение потребности в жидком металле и количество плавильных агрегатов.

Основой для проектирования плавильного отделения является потребность в жидком металле для выполнения производственной программы цеха. Это определяется по весовым группам отливок, по маркам сплавов и цеху в целом в соответствии с весовыми характеристиками отливок (таб. 1.4). Общий расход жидкого металла превышает чистый расход на отливку, т.к. металл расходуется также на литники, прибыли, выпора, сливы и всплески.

Отношение веса готовой отливки к общему расходу металла на неё характеризует технологический выход годного (ТВГ), который определяется для каждой отливки в весовых группах.

Расход жидкого металла на каждую отливку определяется отношением:

, (1.19)

где: g_от - номинальный вес отливки, кг;

ТВГ - технологический выход годного для отливки, ТВГ = 70 % [6 табл.4.70].

Количество жидкого металла, потребное на годовое производство каждой из отливок, т:

(1.20)

Средняя металлоемкость определяется по формуле:

, (1.21)

где: n_ф(1), n_ф(2),…, n_ф(i) - годовое производство форм для отливок, шт;

g_мф(1), g_мф(2),…, g_мф(i) - металлоемкость формы для каждой отливки, кг;

N_ф - годовое количество изготовляемых форм, шт.

На основании полученных результатов составляется баланс металла (таблица 1.5).

Таблица 1.5. Баланс металла.

№ п/п	Статьи баланса металла	СЧ 20
		т	%
1	Годные отливки	15000	67,5
2	Литники, прибыли, выпоры	5898,8	26,5
3	Брак отливок	889,3	4
4	Возвратные потери(сплески)	444,7	2
5	Итого жидкого металла	22232,8	100
6	Безвозвратные потери (угар)	667,0	3
7	Всего шихты	22899,8
8	Выход годного от металлозавалки		65,5

Индукционная печь промышленной частоты (ИЧТ - индукционная печь для чугуна) имеет по сравнению с другими печами ряд преимуществ:

· можно получить чугун практически из любой шихты;

· меньше загрязняет окружающую среду;

· позволяет производить доводку жидкого чугуна, как по температуре, так и по химическому составу во время плавки;

· достаточно высокий КПД.

Определяем часовую потребность цеха в жидком металле [3]:

, (1.22)

где: Q - часовая производительность плавильного отделения, т/ч;

Вг - потребное годовое количество сплава для цеха или участка, т/год;

Кн - коэффициент неравномерности потребления металла, Кн = 1,05 [3 стр. 88];

Фд - действительный годовой фонд времени работы печи, Фд = 3975 ч [2 табл.7].

т/ч

На основании расчета выбираем индукционную тигельную печь ИЧТ-2,5/1,7:

· емкость тигля - 2,5 т;

· производительность - 1,4 т/ч;

· продолжительность плавки - 1,8 ч;

Определяем количество печей на годовую программу:

, (1.23)

где: Qж - потребное количество жидкого металла, т/г;

q - производительность печи, т/ч;

печи

Принимаем 6 печей.

Коэффициент загрузки плавильных агрегатов [2]:

, (1.24)

где: nр - количество плавильных агрегатов по расчету, шт;

nп - количество принятых плавильных агрегатов, шт.

Расчет потребности в шихтовых материалах.

В балансе металла установлено необходимое общее количество шихты. Составляется сводная ведомость потребности в шихтовых материалах (таблица 1.6).

Таблица 1.6. Ведомость шихтовых материалов

Шихтовые материалы	СЧ 20
	т/год	%
Лом стальной	8797,0	38,5
Чугун чушковый марки: ПЛ1 ГОСТ 805-80	5725,0	25
Возврат собственного производства	7232,8	31,5
Ферросилиций марки: ФС75 ГОСТ 1415-78	687,0	3
Ферромарганец марки: ФМн75 ГОСТ 4755-91	458,0	2
Металлозавалка	22899,8	100

1.3.3 Стержневое отделение

Стержневое отделение предназначено для изготовления стержней. Из этого отделения на сборку поступают стержни. Особенностью стержневого отделения является, по существу, локальный (вне зависимости от формовочного цикла) цикл производства конечного продукта - стержней. Вместе с тем, работа этого отделения и выбор тех. процессов изготовления стержней зависит от характера производства литейного цеха и принятой технологии изготовления отливок из чугуна.

Выбор технологических процессов и оборудования для изготовления стержней.

Особенностью изготовления стержней из ХТС является упрочнение их кратковременной продувкой СО2. Стержни обладают высокой прочностью, легко удаляются из отливок при выбивке их из форм. Их часто применяют в крупносерийном производстве чугунных отливок массой до 500 кг. Для получения стержней используются, в основном металлические ящики. Стержни изготавливаются на пескодувной машине из ХТС по CO2- RESOL процессу. Упрочняются стержни продувкой СО2 в течение 30 секунд.

В стержневом отделении выполняются следующие операции:

- изготовление стержней;

- контроль стержней (приемка первой годной в начале каждой смены).

Набор технологических операций зависит от выбранного техпроцесса и размеров стержней. Стержневое отделение представляет собой два стержневых автомата L5. (Приложение В)

Проектирование стержневого отделения:

1. Составляется ведомость номенклатуры стержней (таблица 1.7)

2. Рассчитывается количество основного технологического оборудования.

Средний объем стержня:

(1.25)

где: n1, n2 , ni - годовое количество изготовляемых стержней согласно производственной программе стержневого отделения, шт.

Vcт(1), Vст(2), Vcт(i) - объем стержней соответствующих номеров, м³.

(1.26)

где: Gcт - вес стержня, кг;

_ст - кажущаяся плотность стержня, ст = 1,55 т/м³ [2, стр. 113].

Для последующих расчетов выбираем пескодувную однопозиционную стержневую машину с продувкой СО2, модель L5.

Наибольший объем стержня 5 дм³;

Наибольший размер стержневого ящика 180/355*350*400 мм;

Габаритные размеры 1800Ч1870Ч2030 мм.

Производительность 360 съемов/час;



Потребное количество стержневых машин определяется по формуле:

, (1.27)

где: Nст - количество съемов на годовую программу, шт;

Фд - действительный годовой фонд времени для стержневого оборудования, Фд = 3935 ч;

Кн - коэффициент неравномерности стержневой машины Кн = 1,2 [2, табл. 10];

Кпр - коэффициент производительности, Кпр = 0,8 [2 табл. 33];

gст - паспортная производительность стержневой машины, съемы /час.

шт.

Принимаем количество стержневых машин 2 штуки.

Определяем коэффициент загрузки оборудования для изготовления стержней:



1.3.4 Смесеприготовительное отделение

Смесеприготовительное отделение создается для приготовления формовочных и стержневых смесей.

В данном проекте формы и стержни изготавливаются из единой ХТС.

Подготовка оборотных смесей.

Особенностью литейных цехов, в которых применяются ХТС, является постоянное повторное использование значительных количеств оборотной смеси. Образуется «круговой цикл» смесей, который начинается при смесеприготовлении, затем смесь, проходит через выбивку форм, цикл замыкается в местах складирования (в бункерах над смесителями). Так как формовочные и стержневые смеси имеют одинаковый состав, они регенерируются вместе и потом распределяются по автоматам

В общем объеме формовочных смесей отработанные смеси составляют наибольшую долю. От их качества в значительной мере зависят свойства смесей. Это требует значительной подготовки отработанных смесей к повторному использованию. Главная цель подготовки отработанных (оборотных) ХТС - удаление с зерен песка пленки связующего. Такая подготовка необходима для поддержания постоянных свойств готовых смесей, в которых основным компонентом является отработанная смесь, и для упрощения процесса смесеприготовления.

Все операции подготовки отработанных ХТС осуществляются в машинах и механизмах непрерывного действия, связанных между собой транспортными средствами (ленточными транспортерами и элеваторами); у железоотделителей и сит предусматриваются устройства для уборки металлоотходов и отсева.

В данном дипломном проекте регенерация происходит за счет выжигания пленки связующего, в установке сушки песка в пневмопотоке.

Программа смесеприготовительного отделения составляется на основе номенклатуры выбранных составов смесей (таб. 1.8).

Таблица 1.8. Состав и свойства формовочных и стержневых смесей

Наименование смеси	Составляющие смеси, вес. %	Основные свойства смесей
	Регенерированный кварцевый песок	Кварцевый песок (AFS 62)	Связующее (Полифенолятная смола ФСМ-Б)	Влажность, %	Газопроницаемость ед.	Предел прочности, МПа
						при сжатии	при растяжении
Формовочная смесь	70	30	2,5-3	2,5-3	200	1,83	2,0
Стержневая смесь	70	30	2,5-3	2,5-3	200	1,83	2,0



Расчет количества регенерированной смеси.

Количество оборотной смеси после выбивки отливок на выбивной решетке: [2, стр.118]

(1.28)

где, Q_ф.см - годовое количество формовочной смеси для производства форм,т

Q_ст.см - годовое количество стержневых смесей для производства стержней, т

k1 - коэффициент учитывающий потери готовых смесей при транспортировке, 0,04

k2 - коэффициент, учитывающий долю стержневых смесей при их выбивке, для ХТС=1

Возможное количество оборотных смесей для использования в формовочном цикле:

т (1.29)

где, k3, k4, k5 - коэффициенты, учитывающие безвозвратные потери смесей в вентиляционной системе, при транспортировке оборотных смесей и при их просеве соответственно; k3=0,02-0,04; k4=0,02-0,03; k5=0,03-0,04.

Средний выход регенерированного песка равен0,75-0,80 от общего объема оборотных смесей, поступающих на регенерацию = 98897 т.

1.3.5 Очистное отделение

Отделение литниково-питающих систем от отливок.

Хрупкость чугуна позволяет отделять литники и выпоры таких отливок в дробеметном барабане.

Литье после выбивки и охлаждения поступает в очистное отделение по пластинчатому конвейеру. Сначала литье попадает в дробеметный барабан непрерывного действия модели 42322М.

Характеристики дробеметного барабана модели 42322М

Наибольшая масса очищаемой отливки - 35 кг

Производительность по чугуну - 7,0 т/ч

Габаритные размеры, мм - 7600*4500*7100

Из барабана отливки поступают на сортировочный стол. Далее детали укладывают в тару и отправляют на склад готовой продукции.

Вспомогательное технологическое оборудование играет существенную роль в организационно-технологическом построении обрубного процесса. К этому оборудованию следует отнести устройства, обеспечивающие ритмичную и производительную работу основного технологического оборудования: загрузочно-разгрузочные механизмы, транспортные устройства рабочих мест, тару, позволяющую осуществлять промежуточное межоперационное хранение отливок и их транспортировку от одной технологической операции к другой.

Всё оборудование должно размещаться согласно принятой последовательности технологических операций. Это обеспечивает наилучшую организацию труда и соблюдение правил техники безопасности и охраны труда.

Расчет основного технологического оборудования.

Потребное количество очистных агрегатов:

, (1.30)

где: Ф_д - действительный годовой фонд времени для очистного оборудования, Ф_д =3935 ч;

К_н - коэффициент неравномерности, К_н = 1,2;

К_пр - коэффициент производительности, К_пр = 0,6;

g_оч - паспортная производительность данного вида очистного оборудования, т/ч;

G_отл - количество отливок в год, проходящее обработку в данном виде оборудования, т.

шт.

Принимаем количество очистного оборудования 2 шт.

Определяем коэффициент загрузки очистного оборудования:

Компоновка оборудования и площади обрубного отделения.

Очистное отделение обычно располагают непосредственно в литейных цехах в самостоятельных пролетах. Их желательно размещать вблизи формовочно-заливочного отделения. В связи с выделением большого количества пыли и шума обрубное отделение следует отделять от соседних отделений глухими стенами.

Площади обрубного отделения определяются в зависимости от компоновки технологического оборудования при соблюдении норм его расстановки, планировки рабочих мест и установки транспортных средств.

1.4 Складское хозяйство

Характерной особенностью литейного цеха является потребление большого количества различных материалов. Это требует организации развитого механизированного складского хозяйства, где наряду с хранением материалов производится их подготовка к использованию.

В литейных цехах должны быть склады шихтовых и формовочных материалов, опок, модельной оснастки, готовой продукции и др.

Исходной базой для проектирования складов служат расходы шихтовых материалов, определенные в соответствии с производственной программой. При расчете площадей складов, компоновке хранилищ оборудования учитываются сроки хранения материалов, режим работы, фонды времени, организационно-технологические особенности проектируемого цеха.

1.4.1 Склад шихтовых материалов

Согласно предварительно выполненным расчетам составляется ведомость количества хранимых на складе шихтовых материалов, флюсов и огнеупоров (табл. 1.11).

Площадь закромов (площадок) для хранения отдельных материалов:

, (1.31)

где: G_м - годовая потребность в материале, т;

n - норма хранения материала, дни [2, табл. 45];

Ф_н - номинальный фонд времени, дни;

г_м - насыпной вес материала, т/мі;

Н - допустимая высота хранения материала, м [2, табл. 45].

Материалы должны храниться строго по маркам и сортам. Кусковые и сыпучие материалы - в бочках, ящиках, контейнерах, мешках, навалом в закромах или на площадках; огнеупоры - на площадках в укладке.

Таблица 1.11. Количество хранимых на складе шихтовых материалов и огнеупоров.

Наименование материала	Насыпной вес, т/мі	Потребное годовое количество	Срок хранения, сутки	Высота хранения, м	Расчетная площадь, мІ
Чугун чушковый	3	5985,7	3	3	24
Лом стальной	2	9577,2	8	3	24
Возврат литейного цеха	2	7182,8	4,5	3	24
Ферромарганец	2,7	478,9	89	3	24
Ферросилиций	2,7	718,3	60	3	24
ИТОГО:		120
Огнеупоры	1,8	6704	2	2	16
Флюсы	1,8	4310	2	2	10
ИТОГО:		146

1.4.2 Склад формовочных материалов

Согласно предварительно выполненным расчетам составляется ведомость хранимых формовочных материалов (табл. 1.12).

Таблица 1.12. Ведомость хранимых материалов на складе формовочных материалов.

Наименование материала	Насыпной вес, т/мі	Потребное годовое количество, т	Срок хранения, суток	Высота хранения, м	Расчетная площадь, мІ
Песок	1,7	42958	1	2	40
Связующее	1,5	4296	2	2	13

Склад имеет участки приема и хранения материалов.

1.4.3 Склад опок и модельной оснастки

Как правило, основные склады опок и модельной оснастки размещают вне литейного цеха, а в цехе складирование опок и модельной оснастки производится в непосредственной близости от рабочих мест, на свободном месте.

1.4.4 Склад готовой продукции

Склад готовой продукции является конечным участком цеха и входит, как правило, в состав очистного отделения.

Площадь склада рассчитывается по формуле:

, (1.32)

где: G_отл - годовое количество отливок, выпускаемое цехом, т;

Кп - коэффициент, учитывающий проходы, К_п = 1,3;

з - коэффициент, учитывающий использование полезной площади, 0,6;

Фд -действительный годовой фонд времени, ч;

t - допустимое время хранения отливок на складе (18….24 ч);

g - удельная нагрузка на пол склада, g = 0,75 т/мІ.

м²

Склады опок, модельной оснастки готовой продукции оборудуются подъемными и транспортными средствами, стеллажами, унифицированной тарой и т.п.

1.4.5 Кладовые цеха

В цехе предусматривается кладовая запасных частей.

Кладовые запасных частей участков механика и энергетика занимают площадь 10-20% от площади соответствующего участка. Площадь инструментальной кладовой составляет 5-8 % от суммарной площади участков механика и ремонта оснастки.

Кладовые ЛВЖ и ГЖ для цеха мощностью 15000 т/год имеют площадь 50м². [2, стр. 142]

1.5 Вспомогательные участки

...