Расчет производственных отделений литейного цеха

Аннотация

 

                                                         Шаманаев Д. Цех машиностроительного литья с годовым объемом производства 10 000 тн – Челябинск: ЮУрГУ, ЛП -  455, 2013. - 36 с.                                

                                                      Библиография  литературы –                                                       – 7 наименований, 1 лист чертеж А1.

                                                                                                  

 

В курсовом проекте спроектирован современный цех по производству отливок из чугуна производительностью 10000 тонн годного литья в год и также рассчитана производственная программа этого цеха.

В соответствии с производственной программой выбрано  и рассчитано оборудование плавильного, формовочно-заливочно-выбивного, стержневого и термообрубного отделений, с помощью которого можно достичь заданной производительности цеха.

Дано  описание технологических процессов  выплавки стали, приготовления формовочных и стержневых смесей, изготовления форм и стержней, а также термической обработки отливок.

Рассчитаны  необходимые площади складов  для хранения нормативного запаса шихтовых и формовочных материалов.

 

Содержание

 

Введение

1. Режимы работы и фонды времени

2. Расчет  производственных отделений литейного цеха

2.1 Плавильное  отделение

2.1.1 Расчет ведомости расхода металла  на залитые формы 

2.1.2 Выбор типа плавильных агрегатов

2.1.3 Расчет ведомости баланса металла

2.1.4 Расчет шихты и ведомости расхода  шихтовых материалов 

2.1.5 Расчет количества плавильных агрегатов

2.2 Расчет  формовочно-заливочно-выбивного отделения

2.2.1 Выбор технологического процесса  изготовления литейных форм

2.2.2 Расчет ведомости изготовления  и сборки форм

2.2.3 Расчет числа автоматических  формовочных линий

2.2.4 Выбор вместимости раздаточных  ковшей и расчет их парка 

2.3 Проектирование  стержневого отделения

2.3.1 Выбор технологического процесса  изготовления стержней 

2.3.2 Расчет ведомости изготовления  стержней

2.3.3 Расчет числа стержневых линий

2.4 Проектирование смесеприготовительного отделения

2.4.1 Расчет оборудования для приготовления  формовочной смеси

2.5 Проектирование  термообрубного отделения

2.5.1 Выбор и расчет оборудования  термообрубного отделения 

2.6 Расчет  площади складов литейного цеха

2.7 Внутрицеховой транспорт

2.8 Цеховые лаборатории

2.9 Технический  контроль производства

Литература 

 

Введение

 

Литье является одним из наиболее распространенных способов производства заготовок для деталей машин. Примерно около 70% заготовок (по массе) получают литьем, а в некоторых отраслях машиностроения, например в станкостроении, 90—95%. Широкое распространение литейного производства объясняется большими его преимуществами по сравнению с другими способами производства заготовок (ковкой, штамповкой). Литьем 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. Кроме того, производство литых заготовок значительно дешевле, чем, например, производство поковок.

Литейное  производство оказывает большое  влияние на качественные показатели и надежность современных машин  и оборудования.

Развитие  техники предъявляет свои требования к качеству литых заготовок. Современные отливки должны иметь высокие и регламентированные механические свойства, физические и химические характеристики, а также высокую точность при минимальной толщине стенок и массе.

 

Производственная  программа цеха

 

В соответствии с уточнённой номенклатурой отливок произведём расчёт точной производственной программы при проектировании цеха чугунного литья производительностью 10000 тонн в год. Точная производственная программа приведена в таблице 1.

Точная  программа предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании цехов с устойчивой номенклатурой отливок.

Таблица 1 – Точная производственная программа

№	Наименование отливки	Марка	Масса	Годовая програм ма  шт.	Габаритные  размеры отливок	ТВГ	Стержней  на отливку	Размеры стержней	Брак  стержней,%
1	Крышка распред.	СЧ-30           СЧ-30	25	70000	Ø 0,180х0,09	66	2	Ø   0,117х0,07	9
2	Звездочка		70	17000	Ø 0,8х0,5	66	1	Ø 0,6х0,3	6
3	Звездочка		20	80000	Ø 0,3х0,2	66	1	Ø 0,2х0,15	5
4	Звездочка		90	13000	Ø 0,6х0,3	66	1	Ø 0,5х0,2	5
5	Корпус А1		120	950	0,5х0,4х0,2	58	-	-	-
6	Корпус А2		200	1000	0,6х0,6х0,3	58	-	-	-
7	Корпус А3		280	6000	0,7х1,0х0,6	58	2	0,2х0,1х0,1	8
8	Корпус Т1		100	1800	0,5х0,8х0,4	53	-	-	-
9	Корпус Т2		180	1750	0,7х1,0х0,5	53	-	-	-
10	Корпус Т3		360	5000	0,8х1,2х0,7	70	2	0,3х0,2х0,1	6

Брак отливок, по вине цеха -2,8%

 

 

 

 

 

1.Режимы работы и фонды времени

В литейных цехах серийного производства отливок  применяется параллельный режим работы, заключающийся в выполнении всех технологических операций одновременно на разных производственных площадях и участках литейного цеха разными рабочими и машинами.

Проектируемый цех работает по двухсменному графику  работы. Продолжительность рабочей недели составляет 40 часов.

Календарный фонд времени для оборудования составляет ФК=356·24=8760 ч/год.

Номинальный фонд времени (ФН) – это время, в  течении которого по принятому режиму должно работать оборудование без учета  потерь времени. При двухсменном  режиме работы ФН=4036 ч/год.

Действительный  фонд времени определяется путем  исключения из номинального фонда неизбежных потерь, связанных с возможными ремонтами оборудования и плановым обслуживанием его. Действительный фонд времени автоматизированных формовочных и стержневых линий ФД=3645 ч/год, печей для плавки чугуна ФД=3890 ч/год, оборудования для приготовления формовочной смеси, а так же оборудование термообрубного участка ФД=3645.

 

2. Расчет производственных отделений литейного цеха

 

1. Плавильное отделение

 

2.1.1 Расчет ведомости расхода металла на залитые формы

Основой для расчета плавильного отделения  является ведомость расхода металла на залитые формы, которая составляется на основе программы цеха и данных техпроцессов.

Ведомость расхода металла на залитые формы проектируемого цеха представлена в таблице 2.

Количество  отливок в год с учетом брака – А (графа 8, табл. 2) определяется по формуле:

  (1)

где Г – годовая программа, шт. (графа 5, табл. 2);

Б –  планируемый процент брака отливок (графа 7, табл. 2).

Тогда брак отливок, в натуральном выражении определится по разнице между отлитыми и годными отливками. [1]

Номер  отливки	Наименование  отливки	Масса отливки, кг.	Марка спава.	Годовая программа		Брак по вине литейного цеха			Отливается  в год		Масса на одну отливку		Расход металла в год
				шт.	тн	%	шт	т	шт шт	т	Литников  прибылей	Отливок с литниками	На литники  и прибыли	Всего
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	крышка	25	СЧ- 30	70000	1750	2,8 %	2016	50,4	72016	1800,4	12,88	37,88	927,57	2727,97
2	звездочка	70		17000	1190		490	34,3	17490	1224,3	36,06	106,06	630,69	1854,99
3	звездочка	20		80000	1600		2304	46,08	82304	1646,08	10,30	30,30	847,73	2493,81
4	звездочка	90		13000	1170		375	33,75	13375	1203,75	46,36	136,36	620,07	1823,82
5	Корпус А1	120		950	114		28	3,36	978	117,36	86,90	206,90	84,99	202,35
6	Корпус А2	200		1000	200		29	5,8	1029	205,8	144,83	344,83	149,03	354,83
7	Корпус А3	280		6000	1680		173	48,44	6173	1728,44	202,76	482,76	1251,64	2980,08
8	Корпус Т1	100		1800	180		52	5,20	1852	185,2	88,68	188,68	164,24	349,44
9	Корпус Т2	180		1750	315		50	9,0	1800	365	159,62	339,62	287,32	652,32
10	Корпус Т3	360		5000	1800		144	51,84	5144	1851,84	154,28	514,28	793,62	2645,46
Итого					9999			288,17		10287,17			5756,9	16044,07

 

2.1.2 Выбор типа плавильных агрегатов

 

В качестве плавильного  агрегата, для плавки чугуна, выбраны индукционные печи средней частоты. Этому способствуют такие их преимущества, как возможность выплавки чугуна любого химического состава, любой марки, использование любой шихты. Печи более компактны по сравнению с дуговыми и вагранками, бесшумны, меньше выбросы в атмосферу. Благодаря перемешиванию ванны в печном пространстве не возникают локальные вихревые явления над подовыми электродами, это предотвращает их разрушение. Благодаря этому снижаются шум, пылеобразование, газообразование. В своде печи через специальное отверстие газы удаляются на очистку.  В первый период плавки в шихте образуется расширяющаяся вверх воронка, она предотвращает обвал шихты, предупреждает разрушение электрода.

Во второй период электрический режим более стабильный, шихта быстрее растворяется, менее заметен локальный перегрев металла; ток удваивают, а напряжение снижают. Основная мощность дуги излучением передается на шихту. На зеркале металла появляется анодное пятно. 20% мощности передается через анодное пятно.

В ванне печи можно организовать перемешивание, если расположить в трех точках подовые  электроды.

Третий период проводят на короткой дуге. Напряжение в 4 раза снижают, ток в 4 раза увеличивают.

Заканчивается плавка шихты; расплав перегревается  в таком режиме, можно его рафинировать, перемешивать. Рафинируют его при  полной мощности, коротких включениях. Доля энергии превышает 80%.

Перемешивание ванн препятствует возникновению локальных вихрей над подовыми электродами, и предотвращает их разрушение. В 7-10 раз уменьшается выброс газов, пыль. В своде печи через специальное отверстие газы удаляются на очистку.

 

Для запуска  печи идеален пусковой болван, затем  добавляется более мелкая шихта. Выпуск тигля рекомендуют до 30 – 50% (выплавка на «болоте»)

 

2.1.3 Расчет ведомости баланса  металла

Ведомость баланса металла составляется на основании ведомости расхода металла на залитые формы. Она составлена для СЧ-30 выплавляемого на годовую программу.

Ведомость баланса металла представлена в  таблице 3.

 

Таблица 3 – Ведомость баланса металла СЧ-30

Наименование  статей	Расход  по маркам сплава
	СЧ - 30
	%	т
1. Годные  отливки	58,89	9999
2. Литники  и прибыли	33,91	5756,9
3. Брак отливок	1,7	288,17
4. Технологические  пробы и опытные отливки	0,5	84,89
5. Сливы  и сплески	2	339,56
Итого жидкого металла	97	16468,51
6. Угар  и безвозвратные потери	3	509,34
Металлозавалка	100	16977,85

При составлении баланса металла  данные по статьям 1, 2, 3 в тоннах заносятся из таблицы 2, а данные по статьям 4, 5, 6 в процентах от металлозавалки берутся из литературных справочников или на основании опыта работы базового предприятия.

Металлозавалка рассчитывается по формуле:

,     (2)

где М – годовая металлозавалка по выплавляемой марке, т;

Г –  масса годных отливок, т;

Л –  масса литников и прибылей, т;

Б –  масса бракованных отливок, т;

П – сумма потерь металла по статьям 4, 5, 6 баланса  металла, %.

Подставляя в  формулу (2) соответствующие значения из табл. 3, получим

 т.

После расчета металлозавалки определяются и заносятся в таблицу статьи 1, 2, 3 в процентах, а 4, 5, 6 – в тоннах, а затем суммарные данные по цеху. [1]

 

        2.1.4 Расчет шихты и ведомости расхода шихтовых материалов

 

Расчет  шихты производится исходя из требуемого химического состава сплава с  учетом фактически используемых шихтовых материалов и применяемых плавильных агрегатов.

В применяемом  плавильном агрегате шихта может состоять из стального лома и возврата, а также некоторого количества свежих чушковых чугунов и ферросплавов. Химический состав исходных шихтовых материалов и принятые обозначения приведены в таблице 5,6.

Расчет компонентов  шихты был произведен на ЭВМ .

 

Таблица 5 – Ведомость расхода шихтовых материалов

Наименование  материалов	Расход материалов по             маркам сплава
	СЧ-30
	%	т
1. Металлическая  шихта
а) возврат собственного производства	33,91	5757,2
б) лом стальной ГОСТ 2787-86	11,06	1877,75
в) чугун литейный ЛК 2 ГОСТ 4832-72	54,24	9208,78
г) Ф Мн 78 ГОСТ 4755-91	0,79	134,12
Итого:	100	16977,85
2. Шлакообразующие
а) песок	2	339,56
б) известняк	0,5	84,89