Проект строительства цеха титанового литья

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ. 4

Аннотация. 6

Введение. 7

1. Проектные решения цеха. 8

1.1 Классификация цеха по различным признакам. 8

1.2 Режим работы цеха. 8

1.3 Фонд времени. 9

1.4 Производственная программа. 10

1.5 Выбор и расчет оборудования. 16

1.5.1 Плавильное отделение. 16

1.5.Модельное,сборочное,подготовительное отделения. 23

1.5.3 Термическое отделение. 30

1.5.4 Очистное отделение. 30

1.6 Компоновка отделений цеха. 31

1.7 Характеристика и монтаж конструктивных элементов здания. 31

1.8 Бытовые помещения. 32

1.9 Вспомогательные отделения цеха. 33

1.10 Транспортная система цеха. 33

2. Разработка технологического процесса изготовления отливки «Кронштейн» в электрокорундовой форме. 35

2.1 Технология изготовления отливки. 35

2.1.1 Пресс-формы для изготовления моделей. 36

2.1.2. Приготовление огнеупорной суспензии. 37

2.1.3. Изготовление форм. 37

2.1.4. Вытопка модельного состава. 37

2.1.5.Прокаливание оболочковых форм. 38

2.1.6 Литье в керамические оболочки. 38

2.2 Краткое описание работы линии. 39

2.3 Комплектность линии. 41

3.Гидровлический расчет площади поперечного сечения питателя литниковой системы 45

4.Анализ вредных и опасных производственных факторов, 47

меры пожарной безопасности. 47

4.1.Санитарно-технологическая характеристика производства. 47

4.2.Комплексные мероприятия по обеспечению безопасных условий труда. 50

4.3.Меры по обеспечению пожарной безопасности. 53

4.4.Обеспечение проектируемого цеха санитарно – бытовыми, административными и вспомогательными помещениями и устройствами. 56

5. Определение технико-экономических показателей проектируемого цеха. 68

5.1 Ведомость технологического оборудования. 68

5.2 Расчет численности рабочих. 69

5.3 Основной капитал. 77

5.4 Расчет фондов заработной платы рабочих. 78

5.5 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) 84

5.6 Калькуляция себестоимости продукции. 87

5.7 Финансовый план. 89

5.8 Экономические показатели цеха. 92

6. Технологический процесс изготовления художественной отливки. 93

6.1 Анализ технологичности отливки. 93

6.2 Технологический процесс изготовления отливки. 93

Список литературы.. 95

Аннотация

Разработанный проект предусматривает строительство цеха титанового литья по выплавляемым моделям мощностью 100 тонн отливок в год.

Номенклатура выпускаемых отливок разнообразна, возможен выпуск отливок с развесом до 5 кг.

В общей части дипломного проекта приведена номенклатура отливок цеха, составлена производственная программа, выполнены расчеты производственных отделений (плавильного, модельного, шихтового двора, отделения обсыпки).

В технологической части проекта разработан технологический процесс изготовления отливки "кронштейн" в электрокорундовых формах.

В специальной части проекта просчитан гидравлический расчет литниковой системы для нахождения площади поперечного сечения питателей в многоместной форме.

Графическая часть дипломного проекта включает:

-     чертёж планировки проектируемого цеха;

-     схему грузопотоков литейного цеха;

-     продольный и поперечный разрезы цеха;

-     чертёжи литейно-модельных указаний, литейной формы в сборе и сборочный чертёж пресс-формы.

В разделе "Техника безопасности и охрана труда" указаны мероприятия по улучшению условий труда в цехе, по противопожарной безопасности, и по обеспечению проектируемого цеха санитарно-бытовыми, административными и вспомогательными помещениями и устройствами.

В экономической части проекта сделан расчёт рабочей силы, фондов зарплаты, цеховых расходов, а так же расчёт средней себестоимости одной отливки.

Введение

 

Прогрессивные современные отрасли промышленности, такие как авиастроение, двигателестроение, производство химического и нефтехимического оборудования характеризуются все более интенсивным внедрением в сферу своего производства деталей из сплавов титана. В настоящее время работает немало цехов и участков фасонного литья, оснащенных совершенным оборудованием. Это привело к повышению качества отливок, возрастанию коэффициента использования металла до 0,3, расширению номенклатуры отливок. Важным резервом является внедрение экономичных заготовок, получаемых методами точного литья, коэффициент весовой точности при механической обработке в которых приближается к 0,7-0,9 вместо 0,1-0,3 при штамповке и ковке.

Существуют проблемы, которые требуют проведения дальнейших исследований с целью совершенствования производства титановых отливок, повышения их качества и снижения стоимости готовых деталей. Известно, что эффективность применения титановых деталей во многом определяется качеством их поверхности, характеристики которой зависят от интенсивности физико-химического, механического и теплового взаимодействия формирующейся отливки с литейной формой.

Технология получения фасонных титановых отливок в нашей стране развивалась в основном на базе авиа- и ракетостроения. Это привело к использованию при изготовлении форм таких материалов, как графит или электрокорунд. В настоящее время значительно возрастает спрос на литые фасонные изделия из титановых сплавов в различных отраслях промышленности (химическая, нефтеперерабатывающая и др.), однако их широкое внедрение тормозится дефицитностью и высокой стоимостью формовочных материалов и, вследствие этого, высокой себестоимостью титанового литья.

В настоящей работе была поставлена цель, разработать технологию изготовления комбинированных керамических форм из дешевых недефицитных материалов для получения качественных фасонных титановых отливок.

1. Проектные решения цеха 1.1 Классификация цеха по различным признакам

Первый признак: по роду металла проектируемый цех относится к разряду жаропрочных сплавов на основе титана. Марки сплавов, выплавляемые в цехе, ограничиваются номенклатурой отливок: ВТ5Л, ВТ20Л.

Второй признак: по мощности цех относится к производству малой мощности. Запроектированная производительность - 100 т. литья в год.

Третий признак: по развесу – цех мелкого литья. В производственной программе цеха предусмотрен выпуск отливок с развесом до 5 килограмм. Это недостаточно весомый разброс по массе, поэтому при проектировании оборудования был выбран один технологический поток.

Четвёртый признак: по серийности - проектируемый цех является цехом мелкосерийного производства. Номенклатура отливок включает в себя 21 наименование.

Пятый признак: по степени механизации - проектируемый цех относится к механизированным цехам с частичной автоматизацией производства.

Согласно классификации литейных цехов по виду производства проектируемый цех относится к цехам мелкосерийного производства.

1.2 Режим работы цеха

Примем режим работы двухсменный, параллельный при пятидневной рабочей неделе, а для отделений термообработки и обсыпки - трехсменный режим работы.

Выбор такого режима работы обуславливается тем, что возможно создание наилучших условий организации труда и, кроме этого, существует возможность постоянного обслуживания технологического оборудования.

Третья смена планируется для обслуживания дуговых печей, а так же для поддержания режимов работы печей термообработки (ТО). Так же в течение третьей смены будут проводиться профилактические и ремонтные работы.

При выборе режима работы проектируемого цеха необходимо обратить внимание на требования охраны труда, которые допускают в общем, неизолированном помещении производить формовку, сборку, операции по заливке, выбивке литья, обрубке и приготовлению смесей.

Вредные операции с большим выделением газов, пыли, шума, других вредных и опасных факторов необходимо изолировать от помещений с менее вредными условиями труда.

1.3 Фонд времени

Ф_Д=(F_К-F_НД)∙S∙g∙К_Р, где

F_К – календарный фонд рабочего времени;

F_НД – выходные и праздничные дни;

S – количество смен работы;

g – средняя продолжительность смены, час;

Кр - коэффициент потерь рабочего времени.

Полученные данные заносим в табл. 1.1

Таблица 1.1

Расчётные и действительные фонды времени для оборудования

Наименование отделения	Число смен работы	Календарный фонд рабочего времени, дн.	Кр	Потери времени, дн.	Действительный годовой фонд времени, час.
Плавильно-заливочное	2	365	0,95	115	3815
Модельное	2	365	0,95	115	3815
Формовочное	3	365	0,90	4	7800
ТО	3	365	0,90	4	7800
ЛЮМ-контроль	2	365	0,95	115	3815
Очистное	2	365	0,95	115	3815

Годовой бюджет рабочего времени представлен в табл. 1.2

Таблица 1.2

Структура годового бюджета времени одного рабочего

Состав бюджета рабочего времени	По плану на год
	Дни	Часы
1. Календарный ФРВ	365	2920
2. Выходные и праздники	115	920
3. Номинальный ФРВ	250	2000
4. Целодневные невыходы	48	384
а) очередной отпуск	30	240
б) дополнительный отпуск	5	40
в) по болезни	8	64
г) выполнение гос. обязанностей	2,5	20
д) декретный отпуск	2,5	20
5. Явочный ФРВ	202	1616
6. Внутрисменные потери РВ	0,25	2
7. Эффективный ФРВ	202	1616

1.4 Производственная программа

Расчет проекта цеха производим по приведенной программе. Для этого подбираем технологические данные только для части номенклатуры отливок и выбираем наиболее характерные отливки – представители. Основой для проектирования является производственная программа участка титанового литья ООО НПФ «Барк». В проекте составлена точная производственная программа. Она состоит из 21 наименований отливок. Отливки обеспечены чертежами и техусловиями, поэтому расчет программы производим по каждой детали.

Для составления производственной программы отливки – представители заносим в таблицу 1.3. Составление производственной программы цеха начинаем с определения годового выпуска каждой отливки – представителя (в тоннах) в цехе – аналоге:

m ^ца_отл = (g _отл ∙n ^ца _отл )/1000, где

g _отл - номинальный вес отливки, кг;

n ^ца _отл - годовой выпуск отливок – представителей в цехе – аналоге, шт.

Доля выпуска отливок – представителей каждой весовой группы в общем объеме годового выпуска этих отливок в цехе – аналоге:

К_П(ВГ) = ∑m ^ца_отл / ∑∑m ^ца_отл , где

∑m ^ца_отл - годовой суммарный выпуск отливок – представителей соответствующей весовой группы в цехе – аналоге;

∑∑m ^ца_отл - годовой суммарный выпуск отливок – представителей в цехе – аналоге.

Годовой выпуск отливок – представителей в каждой весовой группе в проектируемом цехе:

∑m _вг = К_П(ВГ) ∙ Р_{ПР ,}  где

 

Р_ПР - годовое производство отливок в проектируемом цехе согласно заданию, т.

Доля выпуска отливок – представителей в годовой программе цеха – аналога:

К_П(i) = m ^ца_отл(i) / ∑m ^ца_отл , где

m ^ца_отл(i) - годовой выпуск отливки – представителя в годовой программе цеха – аналога, т;

∑m ^ца_отл - суммарный годовой выпуск отливок – представителей в цехе – аналоге, т.

Условно – приведенное производство каждой отливки – представителя в проектируемом цехе, т:

М_{ОТЛ (i)} = К_П(i) ∙ ∑ М_{ВГ .}

Условно – приведенный поштучный выпуск каждой отливки – производителя в проектируемом цехе, шт:

N_ОТЛ(i) = М_ОТЛ(i) / g _отл .

Данные таблицы 1.3 являются базой для составления производственных программ всех других технологических отделений цеха.

1.5 Выбор и расчет оборудования 1.5.1 Плавильное отделение

Проектирование плавильного отделения начинаем с составления баланса металла, выбора плавильного агрегата, определения необходимого количества оборудования.

1. Расход жидкого металла на каждую отливку - представитель определяется отношением:

g^отл_жм = 100 ∙ g^отл / (ТВГ), где

g^отл - номинальный вес отливки-представителя, кг;

(ТВГ) – технологический выход годного для отливки - представителя, %.

2. Средний технологический выход годного:

Средний (ТВГ) =, где

…- годовое производство отливок-представителей, шт.;

…- номинальный вес отливок-представителей, кг;

…- расход металла на отливки-представители, кг.

3. Средняя металлоемкость:

, где

…- годовое производство форм для отливок-представителей, шт.;

…- металлоемкость формы для каждой отливки – представителя соответственно, кг;

- годовое количество изготовляемых форм в весовой группе или в цехе в целом, шт.

4. Количество жидкого металла, потребное на годовое производство каждой из отливок-представителей, т:

5. Общее количество металла на производство годных отливок:

6. Количество литников, прибылей и выпоров, возвращаемых на переплав:

, где

ТВГ- средний технологический выход годного;

- количество жидкого металла, покрывающего брак отливок, т.

, где

Б_Р - принятый брак отливок, % (5%).

7. Количество возвратных потерь:

8. Суммарное количество жидкого металла, необходимого для производства отливок согласно производственной программе цеха:

Результаты и необходимые данные об отливках-представителях оформляем в таблицу 1.4.

, где

 - безвозвратные потери на угар, т;

U - угар, характерный для сплава и плавильного агрегата, в котором выплавляется сплав, % (5%).

9. Выход годного от металлозавалки (%):

, где

 - общий номинальный вес выпускаемых в год отливок по цеху в целом, т;

-соответствующий вес шихтовых материалов согласно балансу металла, т.

В расчет необходимого количества жидкого металла необходимо учитывать ве литниково-питающих систем (ЛПС). Расчет приведен в табл. 1.5.

На основе полученных результатов составляем баланс металла (табл. 1.6),

Плавка титанового сплава и центробежная заливка его в форму производится в вакуумных дуговых гарнисажных печах с расходуемым электродом. Расходуемым электродом служит слиток заданного химического состава диаметром от 280 мм до 330 мм и длинной до 340 мм.

Преимущества вакуумных дуговых гарнисажных печей:

1.   оптимальные режимы выплавки сложных сплавов;

2.   высокая производительность, достигаемая благодаря большим значениям удельной мощности;

3.   простота и удобство обслуживания печи, хорошие санитарно-гигиенические условия;

4.   возможность быстрого перехода с выплавки сплава одной марки на другую.

Техническая характеристика печи ВДЛ-4М:

1.   производительность печи – 0,1 т/час;

2.   установленная мощность – 200 кВт;

3.   расход электроэнергии – 900 кВт ∙ час/т;

Металлургические показатели:

1.   Т_max = 3400⁰С;

2.   угар и безвозвратные потери 5%.

Определяем количество плавок на годовую программу для двух печей с разной емкостью тигля. Все данные сводим в таблицу 1.7.

Действительный годовой фонд времени =3815 ч

Определяем количество печей с ёмкостью тигля 0,2 т.

, где

- количество плавок, шт.;

- время плавки, ч;

 - действительный фонд времени, ч.

Принимаем одну печь с емкостью тигля 0,2 т.

Определяем количество печей с ёмкостью тигля 0,25 т.

Таблица 1.7

Годовое количество плавок для каждой отливки

№ п/п	Марка сплава	Наименование отливки	Номинальный вес отливки, кг	Годовой расход жидкого металла на отливку, т	Количество плавок на годовую программу, шт. (емкость тигля 0,2 т.)	Количество плавок на годовую программу, шт. (емкость тигля 0,25 т.)
1	2	3	4	5	6	7
1	ВТ20Л	Шарнир мужской	0,24	4,216		16,9
2	ВТ20Л	Шарнир женский	0,25	5,807	29,0
3	ВТ5Л	Основание	0,32	7,281		29,1
4	ВТ5Л	Стойка	0,5	6,968		27,9
5	ВТ20Л	Тройник	0,48	4,551	22,8
6	ВТ5Л	Патрубок	0,95	22,067		88,3
7	ВТ5Л	Тройник	0,86	28,13	140,7
8	ВТ20Л	Штуцер	0,5	14,147	70,7
9	ВТ20Л	Штуцер	0,8	9,102	45,5
10	ВТ20Л	Кронштейн	1	9,7		38,8
11	ВТ5Л	Заслонка	0,39	2,651		10,6
12	ВТ5Л	Стойка	0,64	13,492		54,0
13	ВТ20Л	Кронштейн	0,78	26,692		106,8
14	ВТ20Л	Шарнир	1,1	24,335	121,7
15	ВТ20Л	Рычаг	1,28	14,442		57,8
16	ВТ20Л	Угольник	1,3	18,391	92,0
17	ВТ20Л	Шток	1,67	14,812	74,1
18	ВТ5Л	Опора	1,75	59,488		238,0
19	ВТ20Л	Кронштейн	2,05	8,372	41,9
20	ВТ5Л	Кронштейн	1,8	12,649		50,6
21	ВТ20Л	Корпус	2,24	37,405	187,0
	Итого				825,4	718,8

Принимаем одну печь емкостью 0,25 т.

Определяем коэффициент загрузки оборудования

1.5.Модельное,сборочное,подготовительное отделения

Особенности модельного отделения – полный локальный цикл изготовления конечного готового продукта – модельного блока. Цикл охватывает следующие основные операции:

1.   расплав модельного состава;

2.   сборка пресс-форм;

3.   запрессовка пресс-форм модельной массой;

4.   разборка пресс-форм, доводка моделей, контроль моделей;

5.   изготовление ЛПС;

6.   сборка модельных блоков;

7.   контроль модельных блоков.

Для определения количества оборудования необходимо рассчитать годовой расход модельной массы. Расчет приведен в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Ведомость расхода модельной массы

№ п/п	№ детали	Вес модели, кг.	Количество моделей на годовую программу, шт.	Количество моделей в пресс-форме, шт.	Количество моделей на годовую программу (с учётом брака 2%), шт.	Вес моделей .на годовую программу (с учётом брака 2%), т	Вес модели ЛПС, кг.	Количество моделей ЛПС на годовую программу, шт.	Вес моделей ЛПС на годовую программу, т
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	84-00-038	0,05	4977	1	5077	0,25	0,17	3532	0,59
2	84-00-089	0,05	5807	1	5923	0,30	0,18	4882	0,86
3	94-13-163	0,07	6636	1	6769	0,47	0,22	4486	1,00
4	94-10-636	0,11	4645	1	4738	0,52	0,35	2536	0,88
5	84-13-262	0,10	3318	1	3384	0,34	0,34	1661	0,56
6	СТв5-40-330	0,20	5807	1	5923	1,18	0,66	4931	3,26
7	94-10-606	0,18	7632	1	7785	1,40	0,60	7139	4,28
8	94-13-164	0,11	8959	1	9138	1,01	0,35	5320	1,85
9	94-10-610	0,17	3318	1	3384	0,58	0,56	2240	1,25
10	Э 94-03-2074	0,21	3152	1	3215	0,68	0,70	1796	1,25
11	83-04-023	0,08	2323	1	2369	0,19	0,27	1207	0,33
12	84-04-245	0,13	5973	1	6092	0,79	0,45	4221	1,88
13	94-10-583	0,16	9126	1	9308	1,49	0,54	7065	3,83
14	15Д-291	0,23	6636	1	6769	1,56	0,76	4297	3,29
15	31В-147	0,27	2821	1	2877	0,78	0,89	2397	2,13
16	701.3200	0,27	4479	1	4569	1,23	0,91	2656	2,41
17	93И-642	0,35	2439	1	2488	0,87	1,16	1801	2,09
18	26З-161	0,37	11614	1	11846	4,38	1,22	6076	7,41
19	58Д-243	0,43	1327	1	1354	0,58	1,43	755	1,08
20	3Д-66	0,38	1991	1	2031	0,77	1,25	1406	1,76
21	32Д-29	0,47	4314	1	4400	2,07	1,56	3490	5,45
	Итого				109439	21,44		73895	47,43
	Всего								68,87

Модельное отделение

Среднечасовая производительность барабана для варки модельной массы модели 651 Действительный годовой фонд времени Потребное годовое количество модельной массы Коэффициент неравномерности

Необходимое количество барабанов:

Принимаем один барабан.

Среднечасовая производительность модельной шприц-машины модели 6А54 Действительный годовой фонд времени Количество съёмов на годовую программу Коэффициент неравномерности Коэффициент производительности

Необходимое количество модельных шприц-машин:

Принимаем 7 шприц-машин.

Среднечасовая производительность модельной шприц-машины для ЛПС 6А54 Действительный годовой фонд времени Количество съёмов на годовую программу Коэффициент неравномерности Коэффициент производительности

Необходимое количество модельных шприц-машин для ЛПС:

 

Принимаем две шприц-машины для ЛПС.

Среднечасовая производительность сборщицы моделей Действительный годовой фонд времени Количество блоков на годовую программу Коэффициент выполнения норм

Необходимое количество сборочных столов:

Принимаем три сборочных стола.

Отделение подготовки форм

Станок для подрезки ЛПС - 1 шт.

Среднечасовая производительность автоклава Действительный годовой фонд времени Количество съёмов на годовую программу Коэффициент неравномерности Коэффициент производительности

Необходимое количество автоклавов:

Принимаем один автоклав.

Ванна для подготовки форм – 1шт.

Сушило - 1 шт.

Оборудование для приготовления огнеупорного покрытия рассчитывается с использованием данных табл.1.9.

Среднечасовая производительность бака для

приготовления суспензии

Действительный годовой фонд времени

Потребное годовое количество суспензии

Коэффициент неравномерности

Необходимое количество баков:

Принимаем один бак Среднечасовая производительность для приготовления суспензии Действительный годовой фонд времени Потребное годовое количество суспензии Коэффициент неравномерности

Необходимое количество барабанов:

Принимаем три бака.

Среднечасовая производительность прокалочной печи Действительный годовой фонд времени Количество съёмов на годовую программу Коэффициент неравномерности Коэффициент производительности

Необходимое количество прокалочных печей:

Принимаем три прокалочных печи.

Отделение обсыпки

Обсыпка форм производится на автоматической формовочной линии, работа которой описана ниже в пункте 2.2. Расчет годовой потребности линии в исходных формовочных материалах приведен в табл. 1.9

1.5.3 Термическое отделение

Для снятия внутренних напряжений после заварки титановые отливки подвергают неполному отжигу с нагревом в воздушной атмосфере. Для снятия напряжений в сложных корпусных отливках, их подвергают отжигу с нагревом в защитной атмосфере. В качестве защитной атмосферы применяется аргон по ГОСТ 10157-79.

Среднечасовая производительность термической печи Действительный годовой фонд времени Количество отливок на годовую программу Коэффициент неравномерности Коэффициент производительности

Необходимое количество термических печей:

Принимаем четыре термические печи.

1.5.4 Очистное отделение

В очистном отделении литейного цеха выполняются следующие операции: отделение литников и прибылей, зачистка и исправление дефектов литья, термообработка отливок.

Вибросито – 2 шт.

Ленточно-шлифовальный станок – 1 шт.

Шабровочный станок – 2 шт.

Отрезной станок – 1 шт.

  1.6 Компоновка отделений цеха

Компоновка отделений цеха должна обеспечивать:

1.   соблюдение последовательности технологического процесса при минимальных грузопотоках;

2.   выполнение санитарно-технических требований предъявляемых к литейному цеху.

Основные положения при выборе здания:

1.   выбираем одноэтажное здание с торцевым двухэтажным пристроем для размещения административных помещений;

2.   высота здания и ширина пролетов согласована с применяемыми транспортными средствами.

Здание проектируемого цеха имеет прямоугольную форму, обеспечивающую возможность оптимального размещения технологического оборудования. Конструкция здания представляет собой 2 продольных пролета шириной 24 м.

Ширина 48 м.

Длина здания 108 м.

Высота пролетов от отметки нижней части несущей формы балки до нулевой отметки 14,400 м.

1.7 Характеристика и монтаж конструктивных элементов здания

Фундаменты колонн сборные железобетонные, стаканчатого типа с размерами в основании 2600 х 1900 мм, высотой 1200 мм, изготовляемые из армированного бетона. Фундаментный блок воспринимает нагрузки от здания, поэтому закладывается на глубину 2,25 м., т.к. промерзание грунта в районе г. Перми 1,8 м.

Несущим элементом здания является каркас, выполненный из железобетонных колонн, которые воспринимают нагрузку от перекрытий.

Размеры сечения колонн:

- крайнего ряда 800 х 400 мм;

- среднего ряда 800 х 600 мм.

Колонны среднего ряда – 2-х сторонние, колонны крайних рядов – 1-вет- венные.

Фермы стропильные: в соответствии с шириной пролетов принимаем фермы длиной 24 метров, высотой 3,3 метра.

В качестве покрытия применяем железобетонные ребристые плиты размерами 3 х 6 м. Плиты укладываются на фермы, на плиты наносится слой утеплителя. На утеплитель наносится обмазка горячим битумом БНК-5 в два слоя и 4 слоя рубероида. На здании установлены продольные свето-аэрационные фонари шириной 6 м и высотой 3 м. Каркас фонарей изготовлен из уголка, на который монтируется остекление.

В качестве ограждения конструкции здания выбираем панели, из которых складывается стена. Стеновая панель 6000х1200х400 мм из легкого бетона. Оконные проемы выбираем высотой 3 м и длиной 3м. Полы в цехе выложены металлической плиткой размерами 400х400 мм.

1.8 Бытовые помещения

Бытовые помещения находятся в административном здании. Здание 2-х этажное. Площадь гардеробной определяется исходя из количества рабочих и размеров шкафов для чистой и грязной одежды. В гардеробной не должно быть соединения чистого и грязного потока людей. Размеры шкафа 500х400 мм и высота 1,65 м. Ширина прохода между шкафами не менее 1,5 м. Душевые размещаются в помещениях смежных с гардеробными. Количество душевых определяется из расчета один душ на 7-9 человек. Количество умывальников определяется из расчета 1 умывальник на 15 человек.

1.9 Вспомогательные отделения цеха

Службы механика и энергетика выполняют профилактику и ремонт (кроме капитального) оборудования.

Служба механика – 216 м²

Служба энергетика – 216 м²

 

Склад готовых деталей.

Для хранения готового литья в цехе предусматривается площадь, которая определяется по планировке – 288 м²

1.10 Транспортная система цеха

Транспортная система цеха состоит из транспортеров, электрокар, кран-балок и мостовых кранов.

На шихтовой склад металлическая шихта привозится на грузовых машинах и выгружается с помощью кран-балки. Песок для обсыпки поступает в готовом виде на самосвалах и разгружается в закрома. Загрузка плавильных печей осуществляется с помощью тележки. Отливки с литниками и прибылями перемещаются из заливочного отделения в отделение обрезки с помощью электропогрузчика. Отработанная формовочная смесь транспортируется ленточным транспортером в бункер и, далее, в отвал. Доставка отходов металла из отделения обрезки осуществляется с помощью электропогрузчика в бадьях. Отходы на шихтовом складе хранятся в специально выделенном месте. В отделении обрезки и зачистки отливки складируются в короба и передаются на термообработку, а затем на склад готовой продукции.

В рамках данного раздела в графической части проекта были выполнены следующие чертежи:

планировка цеха ДП.98.04.03.

поперечный и продольный разрезы цеха ДП.98.05.03.

схема грузопотоков ДП.98.06.03.

2. Разработка технологического процесса изготовления отливки «Кронштейн» в электрокорундовой форме

Данный раздел представляет собой разработку процесса изготовления отливки-представителя, взятой из производственной программы проектируемого цеха. Технология её изготовления должна соответствовать одному из принятых в проекте технологических процессов. Можно разрабатывать более совершенные технологии изготовления отливки для сокращения брака, снижения трудоемкости, внедрения нового технологического процесса и оборудования.

2.1 Технология изготовления отливки

Общие требования, которым должны удовлетворять отливки, изготавливаемые в керамическую форму:

1.   отливки могут иметь сложную конфигурацию, при которой не требуется минимальное число разъемов;

2.   отливки могут иметь различные выступающие части, поднутрения;

3.   отливки могут иметь резкие переходы от тонких стенок к массивным.

Разработка чертежа отливки производится по чертежу детали, назначаются припуски на механическую обработку, технологические припуски, уклоны, допуски на размеры, литейную усадку.

Технологические операции, включенные в данный процесс, являются обязательными. Сначала изготавливаются модели отливок и литниково-питающих систем (ЛПС). Затем происходит сборка моделей отливок и ЛПС в блоки, путем наклеивания и припаивания. Контроль блоков осуществляется специальными инструментами. Каждый блок сопровождается контрольными листами и картами. Обсыпка готовых блоков на линии происходит автоматизировано, непрерывно в течение 3-х смен. Подготавливают форму к заливке в автоклаве, где используются высокие давление и температура. После этой операции готовая форма подвергается пропитке пироуглеродом с последующей выдержкой на воздухе. Перед заливкой все формы проходят контроль. Заливка форм осуществляется в вакуумных дуговых плавильно-заливочных установках ВДЛ-4М. Выбивка отливок из форм осуществляется на выбивных решетках, после чего идет механическая обработка отливок (обрубка, зачистка). Для данных титановых сплавов термическая обработка, рентгеноконтроль и ЛЮМ - контроль является обязательными технологическими операциями, т.к. сплавы используются для ответственных и особо ответственных деталей оборонной промышленности, авиации, ракетостроения.

Сам технологический процесс изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ) очень сложен и требует более глубокого и внимательного рассмотрения.

2.1.1 Пресс-формы для изготовления моделей

Выплавляемые модели изготавливают в специальных пресс-формах. От точности изготовления пресс-форм и чистоты их рабочей поверхности зависит чистота поверхности и точность отливок. Точность размеров и чистота поверхности рабочей полости пресс-формы должна быть на 1 и 2 класса выше требуемой точности и чистоты поверхности отливки. Пресс-формы изготавливают из стали Ст3 или 45, алюминиевого сплава АЛ2, свинцовосурьмянистых сплавов, высококачественного гипса, эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6, резины. Выбор материала для пресс-формы зависит от характера производства. В условиях массового производства пресс-формы изготовляют из стали, а мелкосерийного – из гипса, пластмасс, свинцовосурьмянистых сплавов.

Пресс-форму можно получать механической обработкой, отливкой по модели-эталону, способом гальванического нанесения металла на модель-эталон.

Извлечение модели из пресс-формы без повреждений и искажений обеспечивается правильным выбором разъема, уклонов и применением выталкивающих устройств. Величина уклонов должна быть не менее 0,5 град.

2.1.2. Приготовление огнеупорной суспензии

Приготовление суспензии производить в чистом смесителе.

Налить в смеситель необходимое количество связующего ГС-20Э.

Включить смеситель. Наполнитель вводить небольшими порциями и тщательно перемешивать до получения однородной суспензии, но не менее 30 мин.

Выключить смеситель и после трёхминутной выдержки проверить вязкость суспензии вискозиметром. Вязкость суспензии для первого слоя должна быть в пределах 28-35 с для второго и последующих слоёв 14-18 с. Требуемая вязкость суспензии доводится путём введения исходных составляющих по необходимости.

Замерить температуру суспензии. Температура должна быть в пределах 18-25^оС.

Срок годности суспензии не более одних суток.

2.1.3. Изготовление форм

Изготовление оболочковых форм производится на автоматической формовочной линии, работа которой описана далее в пункте 2.2.

2.1.4. Вытопка модельного состава

Технические характеристики автоклава:

-          производительность автоклава - 80-100 блоков в час;

-          максимальное давление - 8 атм.;

-          максимальная температура - 170^оС;

-          время набора до давления 4,5 атм. - 10 с;

-          мощность - 121,75 кВт;

-          вес - 9 т;

-          размер загружаемых блоков в кассету - max. 550-750 мм.

Давление пара должно быть 5,5-8,3 атм. или выше. Применение более низкого давления пара может вызвать растрескивание керамической оболочки.

Впуск пара и выход на рабочее давление должен происходить как можно быстрее, желательно в течение 15 секунд и менее. Медленная передача тепла модельной массе вызовет растрескивание оболочки.

Выпуск пара после окончания цикла должен осуществляться медленно (в течение 30-60 секунд). Если пар будет выпущен быстро, то может произойти отслоение наружных слоев формы.

2.1.5.Прокаливание оболочковых форм

Прокаливание необходимо для полного удаления из форм остатков модельного состава, испарения остатков воды и продуктов не полного гидролиза связующего, а также спекания связующего и огнеупорного материала. Во время прокаливания в стенке оболочковой формы образуются поры и микротрещины, благодаря чему возрастает газопроницаемость оболочки. Чтобы стенки формы не возникли термические напряжения вследствие резкого одностороннего нагрева, начальную температуру в печи и скорость нагрева выбирают из условия равномерного нагрева оболочковой формы. Прокалку ведут при температуре 950 – 1050C, охлаждение форм производится вместе с печью.

2.1.6 Литье в керамические оболочки

Перед началом плавки необходимо проверить давление воды по манометру и убедиться в наличии воды на сливе.

Подать напряжение на печь включением ключа на пульте.

Опустить электрод вниз до образования дуги между гарнисажем и расходуемым электродом.

Произвести прогрев во время, которого при сплавлении металла уменьшить силу тока.

После прогрева быстро переключить силовой трансформатор на более высокую ступень и начать плавку, включить секундомер.

Остаточное давление во время плавки не должно превышать 10^-2 мм р. ст. Допускается кратковременное падение вакуума в процессе ведения плавки до 10^-1 мм р. ст.

Электрический режим плавки регулировать вручную короткими подачами электрода вверх-вниз, при изменении силы тока и напряжения добиваться «короткой дуги». Нулевое показание напряжения на приборе фиксирует короткое замыкание, при котором необходимо быстро поднять электрод вверх до возникновения дуги. При приварке расходуемого электрода к гарнисажу тигля плавку прекратить.

Начало плавки вести при минимальной силе тока, конец плавки - при максимальной.

При заливке тонкостенных отливок температуру металла увеличить за счёта вверх вниз, и начать плавку, включить секундомер.

ается для укладки в контейнер под заливку. увеличения времени плавки при максимальной силе тока.

Перед началом заливки включить центробежную машину и установить число оборотов. Если заливаются детали, у которых число оборотов при заливке разное, то устанавливают большее число оборотов.

Произвести слив металла.

Центробежную машину печи отключить согласно времени указанного в технологии.

2.2 Краткое описание работы линии

Подвески с модельными блоками навешиваются на цепной конвейер. Каждая подвеска будет перемещаться с определенным шагом по конвейеру с переключением вручную до тех пор, пока вся линия не будет полностью загружена (23-мя подвесками). Затем управление этого конвейера передается на панель управления PLC.

После этого начинается автоматизированный процесс окраски и сушки. Каждая подвеска с модельными блоками будет захватываться роботом, окрашиваться в соответствующем баке с суспензией, обсыпаться в соответствующем пескосыпе и подвешиваться в сушильном тоннеле.

При нанесении следующих слоев керамического покрытия робот уже будет брать подвеску из сушильного тоннеля. После нанесения всех слоев, робот переместит каждую из подвесок на второй уровень в тоннель окончательной сушки. После этого линия снова готова для нанесения керамической оболочки на следующую партию блоков.

Цикл нанесения всех слоев оболочки на одну партию блоков (минимум 92 блока) составляет примерно 10 часов, а время окончательной сушки блоков после нанесения всех слоев – 20 часов. Поэтому тоннели окончательной сушки в 2 раза больше (46 подвесок), чтобы вместить две партии блоков. В конце нанесения всех слоев на третью партию блоков из тоннеля окончательной сушки с помощью съемника удаляются формы первой партии, тем самым, освобождая место для третьей партии. Таким образом, через каждые 10 часов с линии сходит партия лишних блоков.

Техническая характеристика линии:

1.   общая стоимость линии – 897 тыс. у.е.;

2.   производительность – 40000 форм в год;

3.   размеры форм, мм: max 220÷180÷450, min 160÷140÷250

4.   максимальный вес формы – 30 кг;

5.   минимальное число блоков на одной подвеске – 1 шт.;

6.   среднее количество слоев – 7;

7.   габариты линии, мм: 24 000÷125 000÷35 000

2.3 Комплектность линии

В комплект линии входит:

1.   сушильный тоннель на 23 подвески. Сушильный тоннель расположен на первом уровне и оборудован тремя роторными диффузорами (объем воздуха 4 м³/с, высота макс. 1845 мм, выход скорости потока 10 м/с, угол вращения 360 град.). Сушильный тоннель включает в себя системы кондиционирования;

2.   сушильный тоннель для окончательной сушки 46 подвесок. Этот тоннель (с целью сокращения используемого пространства) расположен под сушильным тоннелем на 23 подвески и в два раза длиннее. Тоннель оборудован пятью роторными диффузорами. Сушильный тоннель включает в себя системы кондиционирования;

3.   вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для первого слоя;

4.   вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для второго слоя;

5.   вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для последующих слоев;

6.   пескосып для первых слоев диаметром 1200 мм;

7.   пескосып для последующих слоев диаметром 1200 мм;

8.   робот SК-120 (L= 700 мм., В=3000 макс. мм., Н=3020 макс. мм);

9.   цепной конвейер для подачи модельных блоков (30 подвесок);

10.      съемник (промышленный робот для выгрузки готовых форм);

11.      система управления линией.

Описание линии

Линия состоит из следующего оборудования:

- пескосып дождевого типа;

- бак связующего;

- робот SK-120 грузоподъёмностью 120 кг;

- бак для приготовления связующего;

Робот оснащён цифровым управлением и надёжными механизмами, которые обеспечивают высокую точность и плавность хода. Жёсткая основа робота прикреплена к полу. Размах манипулятора достигает 3,5 метра по радиусу и до 2,5 метров в высоту (рис.2.9). У робота пять степеней свободы, что позволяет получить равномерное покрытие модели. Программное обеспечение простое и может быть отредактировано и загружено со стандартного персонального компьютера. Обладая небольшими размерами он несёт достаточно большую грузоподъёмность.

- контроллер робота;

- сушильный двухуровневый шкаф;

- конвейеры-накопители готовых форм и модельных блоков;

Предназначены для накопления готовых форм и модельных блоков. Оба конвейера закрыты защитным кожухом. Длина конвейера готовых форм 34.5 метра, что обеспечивает нахождения на нём 69 готовых форм. Длина конвейера модельных блоков 92 метра, что обеспечивает непрерывную работу. На нём может находиться до 184 подвесок с модельными блоками. Конвейеры снабжены также удобными, автоматическими устройствами погрузки и разгрузки.

- пять роторных диффузоров;

- бак для приготовления связующего;

- автоматическая система транспортировки связующего.

На рис 2.10 представлена блок-схема технологического процесса литья по выплавляемым моделям с использованием автоматической формовочной линии

В рамках данного раздела в графической части проекта были выполнены следующие чертежи:

чертеж отливки «Кронштейн» ДП.98.01.02.

сборочный чертеж пресс-формы на деталь «Кронштейн» ДП.98.02.02.

чертеж формы ДП.98.03.02.

Рис.2.9. Схема движения робота.

Рис. 2.10 Блок-схема технологического процесса ЛВМ.

3.Гидровлический расчет площади поперечного сечения питателя литниковой системы

Разница в продолжительности заполнения отдельных полостей формы чревата дефектами в отливках: