Распределение программы на группы по массе

Введение

Литые заготовки потребляет большинство отраслей народного хозяйства.

Вес литых деталей в машинах составляет в среднем 40-80%, а стоимость и трудоемкость их изготовления – примерно 25% всех затрат на изделие.

Литые заготовки по размерам и конфигурации в наибольшей мере приближаются к готовым деталям, а объем их механической обработки меньше, чем на заготовках получаемых другими методами. Только литьем можно получить изделия из различных сплавов, любых габаритов, сложности и веса, за сравнительно короткое время, с достаточно высокими механическими и эксплуатационными свойствами.Литейное производство является одним из наиболее сложных в организационно-техническом отношении машиностроительных переделов.

Проектирование литейных цехов, имеющее большое количество исходных данных, является трудоемким и сложным процессом. Проектирование заводов осуществляется путем набора типовых специализированных цехов. Кроме того, разработаны типовые проекты основных участков литейных цехов с комплектом оборудования, типовой технологией и организацией производства.При проектировании следует обеспечить блокировку производственных, вспомогательных и обслуживающих цехов, складов, административно-конторских и бытовых помещений.

Такое размещение соответствует требованиям рациональной организации производства с полным законченным технологическим процессом и создает условия для получения высококачественных отливок, следует учитывать при проектировании чтобы оборудование было загружено и интенсивно использовалось, оправдывался высокий уровень механизации и автоматизации труда.

1. Обоснование места строительства цеха

На стадии разработки технико-экономического обоснования и при составлении задания на проектирование предприятия указывается пункт или район строительства, охватывающий территорию, местоположение которой определяется городом, ближайшим населенным пунктом или железнодорожной станцией.

К важнейшим требованиям, предъявляемым к району строительства, относятся следующие:

1)наличие удобного места для строительства зданий и сооружений;

2)природные, топографические, геологические, гидрогеологические, метеорологические условия;

3)наличие железных и автомобильных дорог;

4) наличие сырья, из которого предприятие будет вырабатывать продукцию;

5)размеры затрат на строительство дорог для осуществления транспортных перевозок в период строительства и эксплуатации предприятия;

6)наличие рабочей силы и жилого фонда;

7)наличие рынка сбыта для изделий предприятия;

8)энергетические ресурсы района;

9)возможность снабжения района водой;

10)наличие участка для сброса и очистки сточных вод;

11)возможность кооперирования с другими предприятиями района; [2]

После установления района размещения предприятия приступают к выбору конкретной площадки строительства. Необходимо предусмотреть следующие факторы:

1)достаточные размеры участка и возможность дальнейшего расширения предприятия;

2)удобство конфигурации участка;

3)топографические условия участка и прилегающей местности;

4)удовлетворительные геологические и гидрогеологические условия;

5)расположение по отношению к магистралям;

6)расположение по отношению к источникам воды, местам сброса сточных вод, источников энергии и населённых пунктов.

Для правильного выбора типа зданий, систем отопления и вентиляции, а также проектировки генерального плана, несущих и ограждающих конструкций, во время технических изысканий необходимо собрать метеорологические данные: температуру и влажность воздуха, скорость ветра, количество дождевых осадков, глубину промерзания грунта.

Учитывая северо-восточное и восточное преобладающее направление ветров, низкое залегание грунтовых вод, наличие железной дороги, целесообразно выбрать площадку под строительство проектируемого цеха в северной части Краматорска на левом берегу реки Казенный Торец.

2. Программа цеха

Программа цеха служит основанием для проектирования всех отделений. Программа содержит задание на годовой выпуск литья по каждому изделию основной продукции, запасных частей, литья для других заводов и литья для собственных нужд.

Имея программу, приступаем к анализу ее состава, целью которого является выявление характера производства. Для этого всё литьё разбиваем на группы по массе.

2.1 Состав программы

Объем производственной программы приведен в таблице 2.1(Типовая программа цеха стального литья автозавода).

Таблица 2.1-Обьем производственной программы.

№	Отливка	Количество отливок на изделие.	Масса отливки	Количество отливок в форме	Масса стержня	Марка металла
1	Ролик	1	1, 20	9	-	25Л
2	Подкладка	4	2, 45	4	-	25Л
3	Корпус	1	2, 95	5	0, 55	25Л
4	Поршень	4	5, 55	1	-	25Л
5	Картер	1	2, 50	4	0, 13	25Л
6	Крышка	2	2, 12	4	-	25Л
7	Переходник	2	6, 00	2	3, 85	25Л
8	Втулка	3	1, 78	4	0, 20	30Л
9	Цилиндр	4	1, 35	6	0, 20	30Л
10	Барабан	1	5, 90	4	0, 20	30Л
11	Шкив	1	1, 65	6	0, 60	30Л
13	Патрубок	2	6, 58	4	3, 65	30Л
14	Цилиндр тормозной	8	1, 60	8	-	30Л
15	Цилиндр силовой	4	1, 10	14	-	30Л
16	Пробка	12	0, 90	12	-	35ХМЛ
17	Клин	4	2, 50	4	-	35ХМЛ
18	Маховик	1	8, 60	2	0, 85	35ХМЛ
19	Фланец	4	3, 80	4	-	35ХМЛ
20	Опора	2	5, 60	2	-	35ХМЛ

Распределение программы на группы по массе

Расчет производственной программы литейного цеха считается по точной программе.

Точная программа предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании литейных цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья. Расчет будем вести для каждой отливки.

Фонды времени и режимы работы отделений цеха

Для цехов стального литья, где рабочий процесс связан с использованием печей, наиболее рационален трёхсменный параллельный режим работы[1].. При таком режиме работы все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Это позволяет сократить во времени производственный цикл изготовления отливок, наиболее эффективно использовать оборудование и площади цеха, улучшить качество и снизить себестоимость продукции.

При проектировании применяют три вида годовых фондов времени работы оборудования и рабочих:

-календарный: Fк=365 х 24=8760 ч;

-номинальный: Fн, являющийся временем (в часах), в течении которого может выполняться работа по принятому режиму без потерь, равен календарному без праздничных и выходных дней;

-действительный: Fд, (эффективный) равен номинальному фонду без плановых потерь времени;

Действительный годовой фонд времени работы возьмем из таблицы 3.1.[1].

Таблица3.1.-Действительный годовой фонд времени оборудования.

Оборудование	Номинальный фонд времени, ч	Потери, %	Действительный фонд времени, ч
Литейное оборудование	6020	6	5658
Особо крупное и сложное оборудование	6020	11	5358
Дуговые сталеплавильные печи	6020	10	5418
Сушильные печи	6020	5	5720

Таблица3.2.-Действительный годовой фонд времени для робочих.

Продолжительность недели, ч	Продолжительность основного отпуска, дней	Номинальный фонд времени, ч	Потери времени %	Действительный фонд времени, ч
40	15	2020	10	1818
40	18	2020	11	1798
40	24	2020	12	1778

В соответствии с принятым режимом работы отделений литейного цеха, составляем сводную таблицу годовых фондов рабочих мест, оборудования и рабочих.

Таблица3.3.-Сводная таблица фондов времени.

Отделение	Количество смен	Годовой фонд времени, ч
Отделение	Количество смен	Рабочего места	оборудования	рабочих
Плавильное	3	6020	6020	1840
Формовочное	3	6020	5720	1840
Стержневое	3	6020	5720	1840
Смесеприготовительное	3	6020	5710	1840
Очистное	3	6020	5720	1840
Подготовки шихтовых материалов	3	6020	5720	1840

Проектирование основных отделений цеха

Расчет плавильного отделения

Составление баланса металла

Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла, выборе типа и определении количества плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск, определение площади и планировки.

Расчет количества плавильных агрегатов начинается с определения необходимого объема металлозавалки по отдельным маркам металла. Масса металлозавалки состоит из массы годного литья на программу, массы металла литниковых систем, расхода металла на брак и угар и безвозвратных потерь.

Массу металлозавалки каждой группы определяется по формуле[1]:

Q=(Qг/K)*100 (1)

где Q-масса металлозавалки каждой группы, т;

Qг-масса годного литья по каждой группе отливок, т;

K-выход годного литья по каждой группе отливок, %.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1.

Таблица4.1.-Расчет металлозавалки.

№	Наименование отливки	Годовой выпуск, т	ТВГ, %	Металлозавалка, т	Угар		Жидкий металл, т
№	Наименование отливки	Годовой выпуск, т	ТВГ, %	Металлозавалка, т	%	т	Жидкий металл, т
1	Ролик	156.97	60	261.61	5	13.08	248.53
2	Подкладка	1711.90	60	2853.16	5	142.65	2710.51
3	Корпус	646.90	60	1078.16	5	53.90	1024.26
4	Поршень	3620.80	60	6034.66	5	301.73	5232.93
5	Картер	452.80	60	754.66	5	37.73	716.93
6	Крышка	709.63	60	1182.71	5	59.13	1123.58
7	Переходник	2170.93	60	3618.21	5	180.91	3437.30
8	Втулка	1027.53	60	1712.55	5	85.62	1626.93
9	Цилиндр	906.33	60	1510.55	5	75.52	1435.03
10	Барабан	976.90	60	1628.16	5	81.40	1546.76
11	Шкив	937.60	60	1572.66	5	78.63	1494.63
12	Основание	1477.57	60	2446.61	5	122.33	2324.28
13	Патрубок	2869.22	60	4782.03	5	23.91	4542.93
14	Цилиндр тормозной	1097.90	60	1829.83	5	91.49	1738.34
15	Цилиндр силовой	1447.65	60	2412.75	5	120.63	2292.12
16	Пробка	2509.79	60	4182.98	5	209.14	3973.84
17	Клин	2302.50	60	3837.5	5	191.97	3645.63
18	Маховик	153.70	60	256.16	5	12.80	243.35
19	Фланец	2866.63	60	4777.71	5	238.88	4538.83
20	Опора	1956.75	60	3261.25	5	163.06	3098.19
	Итого	30000	-	50000		2500	47500

Формовочное отделение

В формовочном отделении выполняются операции формовки, сборки, заливки, охлаждения и выбивки отливок, трудоемкость которых составляет до 60% от общей трудоемкости изготовления отливок. Технико-экономические показатели формовочного отделения, организация работы и выбор оборудования в первую очередь зависят от способа изготовления форм. Основными факторами, обеспечивающими выбор метода формовки, являются характер производства, масса, габариты и класс точности отливок, род металла, вид производственной программы и мощность проектируемого цеха. В проектируемом цехе применяется метод формовки в разовые песчаные сухие формы.

4.2.1 Анализ групп по массе и выбор метода изготовления форм

Технико-экономические показатели формовочного отделения, организация работы и выбор оборудования в первую очередь зависят от способа изготовления форм. Основными факторами, обеспечивающими выбор метода формовки, являются характер производства, масса, габариты и класс точности отливок, род металла, вид производственной программы и мощность проектируемого цеха. В проектируемом цехе применяется метод формовки в разовые песчаные сухие формы

В проектируемом цехе всю номенклатуру отливок целесообразно объединить в один технологический поток:

- отливки, массой 0…100 кг;

Таблица 4.3 – Методы изготовления литейных форм

Группа литья по массе, кг	Способ изготовления
0…100	Литье в сырие песчано-глинистые формы

Определения количества и состава формовочных смесей на годовую программу

Количество и состав формовочных смесей на годовую программу определяем по нормам расхода формовочных смесей на 1 т годного литья. Данные сводим в таблицу 4.13

Таблица 4.13 – Расчет формовочных смесей

Группа литья по массе, кг

Масса облицовочной смеси

Масса наполнительной смеси

на 1 кг литья

на программу

на 1 кг литья

на программу

0…1

1, 36

10170

5, 44

40679, 4

1…5

1, 26

29988

5, 04

119949, 6

5…10

0, 6

19, 14

2, 6

8295, 3

Итого

---

42072, 3

---

168924, 3

Составы формовочных смесей определяются технологией изготовления форм, тродом металла, конфигурацией и массой отливки.

Основными компонентами песчано-глистой смеси является отработанная смесь, кварцевый песок, связующее.

Составы смесей приведены в табл 4.14

Таблица 4.14 – Состав песчано-глинистой смеси

Тип смеси	Количество, % от массы
Тип смеси	Отработанная смесь	Кварцевый песок	Глина	Прочие добавки
Облицовочная смесь (по сырому)	55, 0	35, 0	5, 0	2, 0 – барда 3, 0 – уголь
Наполнительная смесь (по сырому)	96, 0	3, 0	1, 0	-

Расчет очистного отделения

В числе затрат труда по изготовлению отливок очистные операции составляют до 40%, причем в очистных отделениях применяется наибольшее количество ручного труда. Под очисткой отливок понимается весь цикл операций, которым подвергается отливка начиная от выбивки из опоки до грунтовки. В очистном отделении выполняются операции по удалению стержней из отливок, отделению литниковых систем и прибылей, очистке, обрубке, зачистке, термической обработке, исправлению дефектов в отливках и грунтовке отливок. В связи с выделением большого количества пыли в очистных отделениях следует предусматривать местную вытяжку на каждом рабочем месте и оборудовании. Приточная вентиляция должна составлять не менее 30 м³/ч на одного работающего.

Проектирование очистного отделения начинается с анализа номенклатуры отливок и выполнения последовательно следующих операций:

- разбивки всей номенклатуры отливок на группы по массе, что позволяет выявить количество предполагаемых технологических потоков;

- выбора рационального технологического процесса и оборудования для данной группы;

- расчета и компоновки оборудования и рабочих мест, т. е. создания технологической линии.

Энергетическая часть

Расчет потребности воды

Вода в литейных цехах используется для охлаждения отливок, охлаждения плавильных агрегатов, увлажнения формовочной смеси, гидроочистки отливок и др. Расход воды на охлаждение оборудования определяется по ее удельному расходу на 1т годного литья и составляет 13 м³.

Годовая потребность воды в данном цехе:

13·30000 = 390000 м³.

Расход воды для приготовления формовочных смесей определяется по формуле:

Vв = у·Рн/100 (8.5)

где Vв - расход воды на год, м³,

у - процент влаги в смеси, у = 5%

Рн - годовой расход неуплотненной смеси, м³.

Годовой расход неуплотненной смеси можно определить:

Рн = Ру·0, 757 (8.6)

где Ру - годовой расход уплотненной смеси т,

Рн = 0, 757·117337.5 = 88824.5 м³,

Vв = 5·88824.5/100 = 4441.2 м³.

Расход воды на охлаждение плавильных печей составляет 10…15 м³ на одну тонну годного литья или 12·30000 = 360000м³.

Строительная часть

Отопление и вентиляция

В качестве теплоносителя для обогрева литейных цехов применяют горячую воду или пар.

Тепло расходуется на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха, поступающего в цех материала и транспорта, потери через стенки здания и строительные конструкции, ворота, проемы и др. Количество поступающего воздуха через ворота и проемы в цехах, не защищенных от ветра или оборудованных вытяжной вентиляцией, составляет 11000 м³/ч на 1 м² проема. При отоплении цеха с помощью приточной вентиляции температура подаваемого воздуха должна быть не более 70°С, при этом приточная вентиляция устанавливается на высоте более 3, 5 м от уровня пола. Если подача воздуха осуществляется на высоте 3, 5 м от пола, температура его не должна превышать 45°С, а рабочее место устанавливается не ближе чем на 2 м. В формовочных отделениях приточная вентиляция должна обеспечивать минимально трехкратный воздухообмен. Очистка цеха от пыли и газов производится вытяжной вентиляцией. В местах с выделением большого количества пыли и газов устанавливаются местные отсосы. Вентиляционные установки должны поддерживать заданные температурный режим в цехе и содержание газов, пыли и паров в допустимых концентрациях. На складах вентиляция предусматривается только при наличии оборудования, выделяющего пыль или газы.

Освещение

Освещению рабочих мест и участков должно уделяться большое внимание. Плохое освещение отрицательно влияет на трудоспособность работающего, что вызывает снижение производительности труда. Литейные цехи освещаются естественным и искусственным светом. Естественное освещение осуществляется через окна и фонари, а искусственное – электролампами различных типов. Нормальная освещенность рабочего места не должна давать резких теней и слепить работающего. В производственных помещениях применяется общее и местное освещение. Светильники общего освещения с лампами накаливания устанавливаются на высоте не менее 3…4 м от уровня пола, а светильники местного освещения - на высоте 2, 5 м. Местное освещение проектируется с напряжением не более 36 В, переносное - не выше 12 В. В литейных цехах предусматривается аварийное освещение, величина которого на рабочих местах составляет 10% нормы местного освещения.

Внутрицеховой транспорт

К внутрицеховому транспорту относятся все виды подъемно-транспортных средств, обеспечивающие технологический процесс изготовления отливок. Выбор подъемно-транспортного оборудования зависит от серийности производства, вида и дистанции перемещаемого груза, массы отливок и характера расположения оборудования. Внутрицеховой транспорт делится на транспорт периодического, непрерывного действия и пневматический. К транспорту периодического действия относятся мостовые и консольные краны, кран-балки, электротельферы, пневматические и механические подъемники, механизированные тележки. Транспорт непрерывного действия - напольные и подвесные конвейеры различных типов и назначения, рольганговые линии, элеваторы. Для перемещения сыпучих материалов применяются пневмотранспортные установки. Дистанция перемещения материалов достигает 100 м. В зависимости от концентрации система потребляет в среднем энергии 1…1, 5 кВт·ч на 1 т перемещаемого материала.

В таблице 5.3 приведены нормы для определения количества мостовых кранов в проектируемом цехе.

Таблица 10.1 – Нормы для определения количества мостовых кранов

Отделения	Длина участка обслуживаемого одним краном, м	Принятое количество кранов, шт.
Плавильное	30…50	2
Формовочное	20…30	3
Стержневое	20…35	2
Очистное	20…30	2
Склад шихтовых и формовочных материалов	40…60	2
ИТОГО	—	11

Список используемой литературы

1. И.З. Логинов. Проектирование литейных цехов. Минск, Вышэйш. школа, 2005 г. – 320 с.

2. Н.А. Рыбальченко. Проектирование литейных цехов. Харьков, ХГУ, 2004 г. – 308 с.

3. П.Н. Аксенов. Оборудование литейных цехов. Москва, Машиностроение, 1997 г.

4. В.Я. Сафронов. Справочник по литейному оборудованию. Москва, Машиностроение, 1995 г. – 312 с.

5. Кнорре. Проектирование литейных цехов. Москва, Машиностроение, 1997 г