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

 

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. .  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  технологической сложности	Серийность  выпуска	Толщина стенок, мм		Количество  стержней на одну отливку, шт	Вес, кг		Количество  отливок-представителей на годовую  программу в цехе аналоге, шт.	Годовой выпуск отливок представителей в  цехе-аналоге, т.
			Индекс	ГОСТ				наименьшая	наибольшая		Механически обработанной детали	Номинальный вес отливки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	СИН10.03.08.	Колесо	СЧ20	ГОСТ1412-85	10	2 нс	мс	6	14	1	0,8	1	600	0,6
2	СИН20.03.08	Муфта			10	2 нс	инд	20	38	1	4	5,4	200	1,08
3	СИН32.04.04.03	Водило			10	3 сс	инд	10	30	1	3,2	4,8	288	1,3824
4	СИН32.04.200	Корпус			10	3 сс	инд	17	40	1	3,5	6,2	240	1,488
5	СИН61.00.100	Крейцкопф			10	3 сс	мс	10	30	1	2,8	4,2	540	2,268
6	СИН32.04.100	Фланец			10	3 сс	мс	7	25	1	3,5	4,7	960	4,512
7	СИН53.02.26.10	Шкиф			10	3 сс	инд	20	45	1	5,2	7,1	120	0,852
8	СИН32.04.100.01	Шатун			10	3 сс	мс	20	40	1	4,2	6,4	792	5,0688
9	СИН61.00.102	Шатун			10	3 сс	инд	25	50	1	7,5	9,2	360	3,312
10	СИН32.04.100	Эксцентрик			10	3 сс	мс	12	32	1	2,8	4,5	792	3,564
11	СИН32.01.20.01	Корпус			10	3 сс	инд	8	36	2	20	38	48	1,824
12	СИН53.02.26.01	Корпус			10	3 сс	инд	17	35	1	15	25	120	3
13	СИН31.00.01.100	Крышка			10	1 п	инд	12	20	1	18	25	48	1,2
14	СИН32.04.100.02	Крышка			10	1 п	инд	10	17	1	10	15	240	3,6
15	СИН61.00.100.004	Крышка			10	1 п	мс	8	90	2	22	38	288	10,944
16	СИН53.02.26.03	Основание			10	2 нс	инд	12	30	2	25	34	120	4,08
17	СИН31.01.25.00	Подставка			10	1 п	инд	8	40	1	12	17	24	0,408
18	СИН63.00.101	Фланец			10	3 сс	инд	20	70	1	25	28	96	2,688
19	СИН61.00.111	Фланец			10	3 сс	инд	16	52	1	20	23	144	3,312
20	СИН35.01.04	Корпус			10	3 сс	инд	15	30	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                                                       1000×800

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:

                                            η

= N / N ,                   (1.7)

где:  N   – необходимое количество форм в час.;

          N – машинный цикл форм в час, шт.

η_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.;

         ηк – 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;

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

        τ_к = 5 мин.

Для заливки форм выбираем автоматизированный заливочный ковш емкостью 500 кг.

Определяем длину участка охлаждения:

         ,                 (1.11)

где: t_охл – время охлаждения отливок в форме до ее выбивки, мин; t_охл= 2,1 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;