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



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

 

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

канд.техн.наук, доцент

____________ (Шишляев В.Н.)

«___» _______________ 2008 г.

 

 

 

 

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ДИПЛОМИРОВАННОГО СПЕЦИАЛИСТА

 

ПРОЕКТ ЦЕХА ЛИТЬЯ ЧУГУНА В ФОРМЫ ИЗ ХТС  МОЩНОСТЬЮ 15000 ТОНН В ГОД.

 

 

Студент                         ____________________              (Виноградов М.А.)

 

Состав работы:

1. Пояснительная записка  (печатная и электронная версия) – 95 с.

2. Доклад (электронная  версия) – 1 лазерный диск.

 

 

Руководитель  дипломной

работы к.т.н., профессор     ____________________         (Лукьянов В.И.)

 

Консультанты:

к.т.н., доц. каф. «БЖД»       ____________________          (Костарев С.Н.)

к.т.н., доц. каф. «ЭУП»        ____________________          (Ежикова Н.А.)

 

 

 

 

Пермь 2008

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего 

профессионального образования

Пермский государственный  технический университет

 

 

 

 

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующий кафедрой

канд.техн.наук, доцент

_____________(Шишляев В.Н.)

«___»________________ 2008 г.

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной  квалификационной работы

инженера

 

Фамилия И.О. Виноградов Михаил Алексеевич

Факультет: механико-технологический.           Группа: ТЛП-03.

Начало выполнения работы: 17 марта 2008 г.

Контрольные сроки просмотра  работы кафедрой: еженедельно.

Контрольная проверка работы кафедрой ТЛП: 5.05.2008 г.

Предзащита квалификационной работы: 02.06.2008 г.

Защита работы на заседании  ГЭК: 18.06.2008 г.

 

1. Наименование  темы:

«Цех литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год».

2. Исходные данные к работе: чертеж и ТУ на деталь «Муфта»; материал отливки – СЧ20; способ литья – литье в разовую форму из ХТС; тип производства – крупносерийное.

3. Содержание пояснительной записки:

3.1. Общая часть

3.2. Строительная часть

3.3. Технологическая часть

3.4. Специальная часть

3.5. Безопасность жизнедеятельности

3.6. Экономическая часть

4. Перечень  графического материала:

4.1. План цеха, 1 лист А4

4.2. Разрез цеха, 1 лист А4

4.3. Грузопотоки, 1 лист А4

4.4. Литейно-модельные  указания, 1 лист А4

4.5. Подмодельная плита с моделью отливки и элементами литниковой системы, 1 лист А4.

4.6. Стержневой ящик, 1 лист А4.

4.7. Форма в сборе, 1 лист А4.

4.8. Устройство для  простановки стержней, 4 листа А4

5. Рекомендуемые библиографические источники информации

5.1. Ковалев Ю.Г. Проект  литейного цеха. ПГТУ, Пермь, 1993 г.

5.2. Ковалев Ю.Г., Скамьянова  Т.Ю. Технология изготовления отливки. Пермь, Перм. гос. техн. ун-т, 1995. 120с.

5.3. Ковалев Ю.Г. Литейная  технологическая оснастка: Конспект  лекций. Ч 1. Основы технологической  подготовки производства. Ч 2. Технологическая  оснастка для изготовления песчаных  набивных форм / Пермь, Перм. гос. техн. ун-т. 1999. 209с.

5.4. Ковалев Ю.Г. Литейная  технологическая оснастка: Конспект  лекций. Ч 3. Технологическая оснастка  для специальных способов литья. / Пермь, Перм. гос. техн. ун-т. 1999. 182с.

5.5. Ковалев Ю.Г. Расчет  прибылей и литниковых систем. Пермь ППИ. 1973. 60с.

5.6. Лукьянов В.И. Оборудование  литейных цехов. Методическое  пособие. / Пермь, Перм. гос. техн. ун-т. 2001. 48с.

5.7. Скамьянова Т.Ю.  Формовочные и стержневые смеси.  ПГТУ-Пермь, 2001.

5.8. Шишляев В.Н. Железоуглеродистые литейные сплавы. ПГТУ-Пермь, 2002. 129с.

5.9. Выполнение и оформление выпускной квалификационной работы бакалавра техники и технологии. /Сост. М.Н. Игнатов, С.А. Белова, М.С. Калашникова, Л.В. Ожгихина. Перм. гос. техн. ун-т, Пермь. 2005. 68с.

6. Требования по выполнению и оформлению работы:

Расчетно-пояснительная  записка и графическая часть  выполняются в соответствии с  методическими указаниями [5.9.].

 

 

Руководитель дипломной

работы к.т.н., профессор      __________________    (Лукьянов В. И.)

 

Консультанты:

к.т.н., доц. каф. «БЖД»      ___________________    (Костарев С.Н.)

к.т.н., доц. каф. «ЭУП»      ____________________   (Ежикова Н.А.)

 

Задание получил                   __________________     (Виноградов М.А)

(дата  и подпись студента)

 

 

 

 

Содержание.

Аннотация…………………………………………………………………………7

Введение…………………………………………………………………………..8

  1. Общая часть………………………………………………………………….9

1.1. Производственная  программа цеха и её анализ……………………………9

1.2. Режимы работы цеха и фонды  времени…………………………………...12

1.3. Выбор и расчет оборудования……………………………………………...12

1.3.1. Формовочно-заливочное  отделение………………………………..........12

1.3.2. Плавильное отделение……………………………………………………22

1.3.3. Стержневое отделение……………………………………………………26

1.3.4. Смесеприготовительное отделение……………………………………...30

1.3.5. Очистное отделение………………………………………………………34

1.4. Складское хозяйство………………………………………………………..36

1.4.1. Склад шихтовых материалов……………………………………………..37

1.4.2. Склад формовочных материалов………………………………………...38

1.4.3. Склад опок и  модельной оснастки……………………………………….38

1.4.4. Склад готовой продукции………………………………………………...38

1.4.5. Кладовые цеха……………………………………………………………..39

1.5. Вспомогательные участки  ………………………………............................39

1.5.1. Лаборатории ………………………………………………………………39

1.5.2. Службы механика и энергетика …………………………………………39

1.6. Транспортная система цеха. Грузопотоки ………………………………..40

1.7. Энергообеспечение…………………………………………………………41

2.    Строительная часть…………………………………………………………44

3.    Технологическая часть……………………………………………………..47

3.1. Анализ технических условий на отливку…………………………………47

3.2. Конструирование литой заготовки………………………………………...47

3.3. Разработка литейно-модельных указаний…………………………………49

3.4. Расчет литниковой системы………………………………………………..50

3.5. Проектирование модельного комплекта…………………………………..53

3.6. Технологический процесс изготовления отливки………………………...54

4.    Специальная часть…………………………………………………………..57

4.1. Описание работы устройства для простановки стержней……...………...57

4.2. Расчет элементов механизма……………………………………..………...57

4.3. Схема автоматизации……………………………………………………….59

5.    Безопасность жизнедеятельности……………………………………….…62

5.1. Введение……………………………………………………………………..62

5.2. Анализ вредных и опасных факторов…………………………………..…62

5.2.1. Повышенная загазованность  воздуха рабочей зоны……………………63

5.2.2. Повышенная температура  воздуха рабочей зоны и поверхности  оборудования…………………………………………………………………….64

5.2.3. Движущиеся машины и механизмы……………………………………..65

5.2.4. Повышенное значение  напряжения в электрической цепи…………….66

5.3. Описание методики необходимой для оценки безопасного рабочего места по условиям труда……………………………………………………………….67

5.4. Анализ безопасности  работающего в соответствии с  условиями его труда………………………………………………………………………………68

5.5. Оценка безопасности рабочего  места……………………………………...70

5.6. Расчет сопротивления заземляющего устройства………………………...70

5.7. Заключение…………………………………………………………………..73

6.    Экономическая  часть……………………………………………………….74

6.1. Производственный план……………………………………………………74

6.1.1. Расчет эффективного годового  фонда времени…………………………74

6.1.2. Расчет потребного количества  оборудования и транспортных  средств……………………………………………………………………………74

6.1.3. Производственные помещения  и другая собственность……………….76

6.1.4. Основной капитал…………………………………………………………76

6.2. Определение состава и численности работающих предприятия………...76

6.3. Основные технико-экономические  показатели предприятия……………80

6.3.1. Основной капитал…………………………………………………………80

6.3.2. Определение затрат на производство……………………………………81

6.3.2.1. Затраты материальные………………………………………………….81

6.3.2.2. Затраты энергетические  технологического назначения……………...82

6.3.2.3. Расчет фондов  заработной платы рабочих…………………………….82

6.3.2.4. Расходы на содержание  и эксплуатацию оборудования……………..85

6.3.2.5. Прочие постоянные  статьи затрат……………………………………..88

6.3.3. Оборотный капитал……………………………………………………….89

6.3.4. Производственный  капитал………………………………………………90

6.4. Финансовый план…………………………………………………………...90

6.4.1. Расчет плановой  суммы прибыли……………………………………….90

6.4.2. Расчет чистой  прибыли…………………………………………………..91

6.4.3. Формирование баланса  доходов и расходов……………………………91

6.4.4. Расчет безубыточного  объема производства продукции………………92

6.5. Экономические и финансовые показатели бизнеса………………………92

Библиографический список…………………………………………………….94

Приложение А…………………………………………………………………...96

Приложение Б…………………………………………………………………..108

Приложение В…………………………………………………………………..116

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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. .  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  gотл – 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 Nф для каждой технологической (весовой) группы.

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

Nф = (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.

ηф = 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: Nф - 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)

Lф - длина участка формовки, м;

Lсб - длина участка сборки и загрузки форм, м;

Lз - длина участка заливки форм, м;

Lохл - длина участка охлаждения отливок, м;

Lв - длина участка выбивки форм, м;

Определяем длину участка формовки [2]:

Принимаем конструктивно, учитывая размеры формовочного автомата

Lф = 8 м.

Определяем длину участка сборки [2]:

Принимаем примерно равной длине участка формовки

                                               Lсб = 8 м.

Определяем длину участка заливки:

        ,                       (1.10)

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

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

        τк = 5 мин.

Для заливки форм выбираем автоматизированный заливочный ковш емкостью 500 кг.

Определяем длину участка охлаждения:

         ,                 (1.11)

где: tохл – время охлаждения отливок в форме до ее выбивки, мин; tохл= 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;

Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год 📙 Дипломная → 🆔 15306

Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год 📙 Дипломная → 🆔 15306

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