Литье по выплавляемым моделям

АННОТАЦИЯ

 

. Цех литья по выплавляемым моделям с годовым выпуском 1000 тонн отливок из углеродистой стали. – Челябинск: ЮУрГУ, ФМ- 562, 2007. – 32 с. Библиография литературы – 6 наименований, 1 лист чертежа ф. А1.

В курсовом проекте спроектирован  цех литья по выплавляемым моделям с годовым выпуском 1000 тонн отливок из углеродистой стали, рассчитана его производственная программа.

В соответствии с производственной программой выбрано  и рассчитано оборудование модельного, изготовления оболочек форм, прокалочно-заливочного и термообрубного отделений, с помощью которого можно достичь заданной производительности цеха.

Дано  описание технологических процессов выплавки стали, изготовления форм, а также термической обработки отливок.

Проведены расчеты гидролиза этилсиликата, шихтовых материалов, площадей складов для хранения нормативного запаса шихтовых и формовочных материалов.

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..…4

1. Структура  цеха литья по выплавляемым  моделям…………………………...5

2. Производственная  программа……………………………………………….…6

3. Выбор  режима работы цеха и фондов  времени…………………………….…6

4. Расчет  производственных отделений цеха…………………………………….7

4.1. Модельное  отделение…………………………………………………………7

4.2.Отделение изготовления  оболочек форм…………………………………….13

4.3 Прокалочно-заливочное отделение…………………………………………..20

4.4. Термообрубное  отделение……………………………………………………25

5. Расчет  складов цеха……………………...……………………………………..27

6. Вспомогательные  отделения и участки цеха………………………………….29

7. Внутрицеховой  транспорт……………………………………………………...30

Заключение…………………………………………………………………………..31

Литература…………………………………………………………………….…..…32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Специальные виды литья находят все большее  промышленное применение, так как  наряду с высокой производительностью  обеспечивают повышение размерной и весовой точности отливок, что приводит к значительной экономии металла и к снижению трудоемкости механической обработки.

Положительной особенностью данных способов литья  является также возможность высокой степени автоматизации и комплексной механизации производства, улучшение санитарно-гигиенических условий труда./1/

Промышленное  применение литья по выплавляемым моделям  обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятка килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz = 20 мкм до Ra = 1,25 мкм (ГОСТ 2789 – 73) и повышенной точностью размеров (до 9 – 10-го квалитетов). Возможности этого метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономится энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях./2/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Структура  цеха литья по выплавляемым моделям

Цехи  литья по выплавляемым моделям различают  по роду сплава, массе отливок, объему производства, серийности, степени механизации.

Проектируемый цех литья по выплавляемым моделям  относится к цехам:

– по виду литейного сплава: стального  литья;

– по массе отливок: среднего литья;

– по объему производства: со средним выпуском;

– по серийности производства: массового производства;

– по степени механизации: автоматизированный.

В состав цеха входят производственные отделения (участки), вспомогательные отделения (участки) и склады.

К производственным отделениям, где выполняется собственно технологический процесс изготовления отливок, относятся следующие:

– модельное;

– изготовления оболочек форм;

– прокалочно-заливочное;

– термообрубное, где очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноково-питающей системы, зачищают питатели, проводят термообработку и исправляют дефекты отливок.

К вспомогательным  относят следующие отделения:

– подготовки формовочных материалов и шихты;

– ремонта  пресс-форм и другой технологической  оснастки;

– мастерские механика и энергетика;

– цеховая лаборатория;

– КПД.

К складам  относят закрытые склады шихтовых, формовочных, горючих материалов, готовых отливок.

В цехе предусматривают также помещения  для культурно-бытового обслуживания работающих: санитарно-бытового назначения, общественного питания, здравоохранения, культурного обслуживания, учебных занятий и общественных организаций, управлений./2/

2. Производственная программа

При проектировании применяют три вида производственной программы и соответствующие им методы разработки проектов литейных цехов: точная, приведенная и условная программы.

Для проектируемого цеха литья по выплавляемым моделям подходит точная программа (таблица 1.), потому что она предусматривает  разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья (до 40 наименований).

Таблица 1. – Точная программа цеха литья  по выплавляемым моделям на годовой выпуск 1000 тонн отливок из углеродистой стали.

Номер отливки	Наименование отливки	Марка сплава	Масса отливки, г.	Годовая программа, шт.	Масса отливок на годовую программу, т.
1	Крышка	30Л	200	3000000	600
2	Крышка	30Л	500	200000	100
3	Венец	45Л	40	3000000	120
4	Корпус	45Л	100	800000	80
5	Основание	45Л	400	250000	100

Все последующие расчеты ведут по данным этой таблицы.

3. Выбор режима работы цеха и фондов времени

В настоящее  время в литейных цехах применяются  два режима работы: последовательный (ступенчатый) и параллельный.

При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади.

Для цеха литья по выплавляемым моделям  целесообразно принять параллельный режим работы, так как проектируемый цех – массового производства.

При параллельном режиме работы цеха все  технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Бывают односменные, двухсменные трехсменные параллельные режимы работы.

Для цеха по выплавляемым моделям наиболее эффективным является двухсменный режим с третьей подготовительной сменой, т.е. третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования./3/

В соответствии с установленным режимом работы в литейных цехах устанавливается фонд времени работы оборудования. Действительный фонд времени равен номинальному (годовое время, в течении которого цех работает без потерь) за вычетом плановых потерь. Плановые потери для оборудования – это время на проведение капитальных, средних и планово-предупредительных ремонтов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при рабочей неделе 40 часов, двухсменном режиме работы, в году восемь праздничных дней:

– для  агрегатов приготовления модельного состава и суспензии, изготовления моделей и форм, выплавления моделей, формовки и выбивки отливок, обрубки и очистки 3975 ч.;

– для  автоматического оборудования 3645 ч.;

– для  дуговых печей 0,5 – 1,5 т.3890 ч.;

– для  печей прокаливания форм и термообработки отливок 3975 ч./2/

4. Расчет производственных отделений цеха

4.1. Модельное отделение

В модельном  отделении выполняются следующие  технологические операции: приготовление  модельного состава и подготовка его для запрессовки, запрессовка  состава в пресс-формы, охлаждение моделей и извлечение их из пресс-форм, изготовление элементов литниковых систем и сборка моделей в блоки.

При изготовлении отливок по выплавляемым моделям трудоемкость получения моделей зависит от выбора состава и способа его приготовления. Поэтому принятый модельный состав должен иметь низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, достаточную твердость и прочность, быть безвредным, недефицитным./4/

Для изготовления отливок в проектируемом  цехе применим модельный состав первой группы ПЦПэв 67 – 25,5 – 7,5 (на основе парафина, церезина и полиэтиленового воска ПВ – 300):

– температура  плавления 76,9ºС;

– теплоустойчивость 43ºС;

– температура  состава в пастообразном состоянии 55 – 56ºС;

– свободная  линейная усадка 0,7–1,0 %;

– предел прочности  при статическом изгибе при 18–20ºС –6,3 МПа;

– кинематическая вязкость при 100ºС– 8,13 мм;

– зольность 0,02 % по массе;

– коксуемость 0,04%.

Модельные составы  первой группы применяются как при  массовом выпуске мелких стальных отливок, так при серийном производстве сложных  по конфигурации тонкостенных отливок из специальных сплавов.

При подготовке выплавляемых модельных составах используют до 90% возврата, собранного при удалении моделей из оболочек форм.

Для приготовления  пастообразного модельного состава ПЦПэв 67 – 25,5 – 7,5 используем малогабаритное устройство с шестеренными смесителями мод. 651. В установке объединены плавильный агрегат, емкостной бак, пастоприготовительный агрегат, две насосные станции, обеспечивающие подачу нагревательной воды с температурой, соответствующей расплавленному и пастообразному состояниям модельного состава, а также шкафы управления. Установка универсальна, так как может работать в автоматической линии в комплекте с двумя карусельными автоматами мод. 653.

Установка мод. 651 имеет электрическое и пневматическое управление исполнительными механизмами и может работать как в автоматическом, так и в наладочном режиме. Температура пастообразного состава регулируется в пределах 40—60 °С. Содержание воздуха в составе также регулируется и может составлять до 20 % по объему. Наибольшая производительность установки при непрерывном режиме работы 0,063 м³/ч. Давление модельного состава при подаче в запрессовочные устройства (в пастопроводе) регулируется и может составлять до 1 МПа. Температура пара 100—110°С, давление 0,11— 0,14 МПа, расход 25 кг/ч, расход сжатого воздуха при давлении 0,5 МПа не более 0,5 м3/ч, давление его 0,4—0,6 МПа, расход воды не более 1 м³/ч, общая установленная мощность 34,1 кВт, габаритные размеры установки (при расположении агрегатов в линию) 7600 2700 1850 мм.

Для расчета количества модельной массы  на годовую программу воспользуемся ведомостью расхода металла на залитые формы.

Таблица 2. – Ведомость расхода металла  на залитые формы.

 

Номер отливки		1	1	2	3	4	5	Итого
Наименование  отливки		2	Крыш- ка	Крыш- ка	Венец	Корпус	Основание
Масса отливки, кг.		3	0,2	0,5	0,04	0,1	0,4
Марка сплава		4	30Л	30Л	45Л	45Л	45Л
Годовая   программа	шт. 103	5	3000	200	3000	800	250
	т.	6	600	100	120	80	100	1000
Брак  по	%	7	3					–
вине литейного цеха	шт. 103	8	90	6	90	24	7,5	217,5
	т.	9	18	3	3,6	2,4	3	30
Отливается в год	шт. 103	10	3090	206	3090	824	257,5	7467,5
	т.	11	618	103	123,6	82,4	103	1030
Масса на одну отливку, кг.	Литников  и прибылей	12	0,1	0,25	0,02	0,05	0,2	–
	Отливки с литниками и прибылями	13	0,3	0,75	0,06	0,15	0,6	–
Расход  металла   в год, т.	На  литники и прибыли	14	309	51,5	61,8	41,2	51,5	515
	Всего	15	927	154,5	185,4	123,6	154,5	1545

Количество  модельной массы Q на годовую программу:

, (1)

где М₁ – годовая потребность в жидком металле, кг;

r – плотность модельной массы, кг/м³;

r₁ – плотность металла, кг/м³;

К – коэффициент  использования возврата модельной  массы, равный 0,8.

Q=

=222,836·10³ кг

Количество  установок для приготовления  модельной массы:

, (2)

где В_Г – годовое количество потребляемого жидкого металла, число съемов со стержневых машин, количество смесей и т.п. (с учетом брака, просыпи смесей и т.п.);

К_Н – коэффициент неравномерности потребления и производства;

К_Н = 1,0–1,2

Ф^/_Д – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;

N^/_расч – производительность оборудования (расчетная), принятая, исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации./1/

Р^´₁=

=0,98

Количество установок для приготовления модельной массы, принимаемое к установке в цехе Р₂=1 единица.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования:

, (3)

К_ЗО=

=0,98.

Необходимое количество модельных блоков и оборудования для их изготовления рассчитывают с учетом брака моделей и форм на следующих технологических переделах: при запрессовке, обмазке и вытопке моделей, прокалке и заливке форм (таблица 4)

В массовом и крупносерийном производствах  стояк блока моделей собирается на металлический стержень для подвески на конвейер. Поэтому следует дополнительно учесть производство литниковых чаш и колпачков (таблица 5).

 

 

 

Таблица 4. Ведомость годовой потребности  в модельных звеньях и блоках

 

Наименование отливки	Номер отливки	Годовая программа с учетом брака,103 шт.	Количество моделей в звене, шт.	Количество звеньев в блоке, шт.	Количество моделей на блоке, шт.	Требуемое количество блоков,103 шт.
1	2	3	4	5	6	7
Крышка	1	3092,78	4	3	12	257,732
Крышка	2	206,18	4	3	12	17,182
Венец	3	3092,8	4	3	12	257,734
Корпус	4	824,74	4	3	12	68,728
Основа ние	5	257,73	4	3	12	21,478
Итого	–	7474,23	–	–	–	622,853