Проектирование цехов. Методические указания к дипломному проекту для студентов специальности 136 02 01 "Машины и технология литейного производства" дневной и заочной форм обучения
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
1 Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования “Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого” Кафедра “Машины и технология литейного производства” ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к дипломному проекту для студентов специальности 1-36 02 01 “Машины и технология литейного производства” дневной и заочной форм обучения Гомель 2008 2 ПРЕДИСЛОВИЕ Методические указания предназначены для студентов специаль- ности 1-36 02 01 «Машины и технология литейного производства» спе- циализаций 1-36 02 01 01 «Техническая эксплуатация литейного обору- дования» и 1-36 02 01 04 «Организация и управление литейным производством» дневной и заочной форм обучения. В данном издании изложены цели, задачи и особенности работы над дипломным проектом, как завершающей стадией обучения. Даны рекомендации по выбору перспективных технологических процессов, материалов и оборудова- ния. Приведены требования по оформлению графической и текстовой части дипломного проекта. Методические указания к дипломному проекту позволят студен- там более успешно и рационально организовать работу над проектом, в частности, предложены методики разработки технологической плани- ровки, структурной схемы цеха и т. п. Данное учебное издание быть использовано при изучении курса «Проектирование литейных цехов», при проведении практических заня- тий и выполнении контрольных работ. 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Современный литейный цех является комплексным автоматизиро- ванным производственным объектом (подразделением), включающим ряд самостоятельных переделов. Это плавка, изготовление литейных форм и стержней, финишная механическая обработка отливок и ряд вспомогательных процессов. Литейная технология позволяет получить практически любое из- делие с одной установки, что является высшим уровнем технологии. Специфика литейного производства состоит в организации процесса по принципу работы роторных линий: все участки, все оборудование рабо- тают в едином ритме, обслуживая главный объект – автоматическую литейную линию, которая, подобно главному сборочному конвейеру, и производит конечное изделие – отливку. Основная масса бесчисленных деталей, из которых собраны со- временные машины, от автомобилей и станков до бытовой техники, из- готавливается из литых заготовок. Литьем получают изделия художе- ственного и медицинского назначения (например, коронки для зубов), сантехнического, строительного, дорожного, горного, радиотехническо- 3 го назначения. При этом используются тысячи сплавов из черных и цветных металлов, применяются десятки различных технологий, специ- ального оборудования и материалов, используются различные виды энергии и способы физического и химического воздействия на матери- ал. Литейное производство адаптирует и эффективно использует до- стижения научно-технического прогресса, открытия в области есте- ственных наук, прежде всего физики, химии, электроники, кибернетики. Учитывая высокую энерго- и материалоемкость производства, литейные цеха необходимо оснащать эффективными средствами защиты окружа- ющей среды от вредных выбросов, в том числе высокодисперсной пыли и токсичных газов. Выпуск отливок в современных рыночных условиях предполагает высокий уровень подготовки производства и организации труда, квали- фицированного экономического обеспечения. Цель проектирования нового цеха или реконструкции действую- щего производства – создание производства, которое соответствовало бы по эффективности мировому техническому уровню на момент ввода в эксплуатацию, т. е. через 2–3 года. Это требование предполагает, что и в дипломном проекте студент должен ориентироваться на новые пер- спективные технологии, оборудование, материалы, средства автомати- зации производства и управления, обеспечить высокие экологические параметры и благоприятные условия труда. Главный критерий успеш- ного функционирования производства в рыночных условиях – высокое (лучше – самое высокое) качество продукции. При этом необходимо со- здать предпосылки для извлечения максимальной прибыли. Условия для максимально возможной прибыли, помимо высокого качества про- дукции: высокая производительность труда (а не оборудования), мини- мально возможная (при соблюдении главного требования) себестои- мость продукции, минимально возможные капитальные затраты, гибкость производства, снижение удельных энергозатрат и материаль- ных затрат, оперативных запасов сырья, материалов и готовой продук- ции, достижения минимального (вплоть до нулевого) брака, опережаю- щее использование достижений научно-технического прогресса, оперативное управление, маркетинг и прогнозирование. Максимально возможная прибыль позволяет реализовать и другие цели: расширение производства за счет захвата новых рынков, повыше- ние заработной платы, улучшение условий труда и т. п. Проектант должен четко представлять, что обеспечение прибыли за счет снижения или стабилизация ранее достигнутого уровня качества 4 продукции может принести лишь кратковременный эффект и повлечет неизбежную потерю рынка и крах производства в достаточ- но близкой перспективе. Поэтому первая задача при разработке проекта – поиск средств и путей повышения качества продукции и только затем – способов снижения себестоимости производства такой продукции. Дипломное проектирование – это завершающий этап подготовки молодых специалистов. От дипломников требуется хорошая инженер- ная подготовка и широкая эрудиция, умение работать с информацией, в том числе периодическими специальными изданиями, проспектами фирм и «Интернетом». Учебное проектирование при определенной условности и упрощениях должно, тем не менее, решать те же задачи, что и реальное, требования к которому изложены выше. Дипломный проект соответствует первой стадии двухстадийной разработки промышленных объектов и включает расчеты материалов и оборудования, разработку технологической планировки цеха (участка), технологического процесса получения типовой отливки, модернизацию и разработку специального оборудования. Расчетная часть проекта включает анализ исходных данных, включая производ- ственную программу, обоснование выбранной технологии, технико- экономические расчеты и сравнительный анализ проектных показателей работы цеха с базовым предприятием. Для студентов специализации 1- 36 02 01 04 в дипломный проект включаются также такие разделы как проведение маркетинга, оценка эффективности инвестиций, оценка тех- нического уровня и организации производства отливок, управления ка- чеством и т. п. Новое направление кооперации в мировой практике литейного производства – специализация и превращение в обособленные предпри- ятия отдельных технологических участков. В качестве таких специали- зированных производств выступают предприятия, выпускающие стерж- ни, модельную оснастку, формовочные материалы, в том числе регенерат и т. п. При выборе тем дипломного проектирования возможно отразить подобную тенденцию, задавая вместо традиционного проектирования литейного цеха в целом – проект специализированного производства полуфабрикатов для литейных цехов нескольких заводов, территори- ально близко расположенных. В этом случае объемы выпуска и номен- клатура, например, стержней и соответственно отливок существенно расширяются. Проектируемое предприятие может использовать новей- 5 шее высокоточное оборудование, компьютерные технологии и другие дорогостоящие разработки, обеспечивая высокую рентабель- ность. Дипломный проект может быть посвящен решению конкретной научно-исследовательской или опытно-конструкторской задачи. В данном случае проект имеет отличную от типовой структуру. Как правило, дипломные проекты научно-исследовательского характера вы- полняются на основе результатов, полученных студентами во время вы- полнения НИРС или участия в НИР кафедры в период обучения. Такой проект должен содержать теоретические и экспериментальные аспекты исследовательской работы, направленной на улучшение технологиче- ских или качественных характеристик литейной технологии и оборудо- вания, повышение эффективности и экономичности производства, за- щиты окружающей среды. Проект должен завершаться конкретными рекомендациями по совершенствованию технологии и оборудования с оценкой экономической эффективности их внедрения в производство. Многообразие технологий и соответственно цехов, тем не менее, не исключает определенного единства методик проектирования. В данных методических указаниях изложены основные приемы и алго- ритмы разработки проектов, которые позволяют организовать эффектив- ную работу над дипломным проектом и успешно защитить его в положенные сроки. При дипломном проектировании необходимо ис- пользовать ЭВМ. Помимо стандартных пакетов программ типа «Авто- кад», «Компас» и др., для разработки конструкторской документации ре- комендуется использовать специальные программы для расчета литейной технологии, например «Полигон», программы для расчета эле- ментов оборудования, печей и установок (в специальной части проекта). Компьютерное проектирование не только ускоряет, но и повышает каче- ство проектных решений, создавая возможность сопоставить альтерна- тивные варианты планировки, организации потоков материалов в цехе, варианты технологии отливки, чтобы сократить брак литья, оптимизиро- вать привод, разработать и проиллюстрировать аспекты экономической части проекта. Использование ЭВМ повышает качество оформления графической части и расчетно-пояснительной записки и подтверждает умение пользоваться вычислительной техникой, что является обязатель- ным требованием к современному специалисту. Дипломный проект является первой самостоятельной инженерной работой молодого специалиста (к началу дипломного проектирования студент полностью завершает процесс обучения), поэтому указания ру- 6 ководителя и консультантов носят рекомендательный характер, а вся полнота ответственности за принятые решения и качество проекта ле- жит на его разработчике-студенте. 2. СТРУКТУРА И ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 2.1. Работа над проектом начинается с момента получения студентом индивидуального задания. Как правило, тема дипломного проекта форми- руется перед началом преддипломной практики. Одновременно назначает- ся руководитель дипломного проекта. Рекомендуется тематику (в общем виде) выбирать студентам заблаговременно, еще в процессе обучения на V (VI – для заочников) курсе. В данном случае, по согласованию с заведую- щим кафедрой, студент может вести предварительный сбор материалов и проработку отдельных частей проекта, что существенно облегчит работу в период дипломного проектирования. 2.2. После уточнения содержания проекта руководитель (совмест- но со студентом) составляет индивидуальное задание по дипломному проекту в двух экземплярах, которые подписываются студентом и руко- водителем и утверждаются заведующим кафедрой. В случае необходи- мости задание предварительно согласуется и визируется у консультанта по экономической части. 2.3. Во время практики на базовом предприятии студент должен собрать данные по номенклатуре отливок, технологии и оборудованию, получить информацию по организационным, экономическим и экологическим характеристикам, строительной части цеха, образцы маршрутных карт или технологических разработок, включая оснастку на типовые отливки, ознакомиться с перспективами и планами по развитию производства, реконструкции и модернизации оборудования. 2.4. Собрав и обработав информацию, дипломник должен путем сравнительного анализа выбрать наиболее эффективный и прибыльный ва- риант технологии производства заданной номенклатуры отливок, обеспе- чивающий высокое качество и, следовательно, конкурентоспособность продукции. В отдельных предусмотренных индивидуальным заданием случаях необходимо выбрать также марку сплава, предусмотреть решение экологических проблем и задач ресурсо- и энергосбережения. 2.5. Необходимо определить оптимальный характер производства (серийность), а при реконструкции – уточнить объем (масштаб) произ- водства, режим работы цеха и годовой фонд времени. При проектирова- нии нового цеха годовой объем производства определяется индивиду- альным заданием. 7 2.6. Комплекс исходных данных, выбор технологических и ре- жимных параметров цеха, типаж основного оборудования и принципи- альные вопросы организации работы цеха согласуются с руководителем проекта. Вопросы организационно-экономического характера согласу- ются с консультантом по экономической части проекта. 2.7. После согласования и уточнения исходных данных целесообразно составить структурную схему (граф) литейного цеха. Пример представлен на рис. 1. Граф цеха уточняется и дорабатывается по ходу работы над проектом и может затем быть представлен в расчетно-пояснительной записке и на плакате в графической части проекта на защите. 2.8. После выбора оптимальных технологии и оборудования. А также составления структурной схемы цеха приступают к расчету це- ха, состоящему из расчета потребностей в оборудовании, материалах, оснастке, вспомогательном оборудовании, производственных площадях, внутрицеховом транспорте. Результаты расчетов вносятся в расчетно- пояснительную записку к дипломному проекту. 2.9. На основе результатов расчетов производится разработка тех- нологической планировки цеха или участка. Существуют три основных способа проектирования: графический, плоское и объемное макетирова- ние. Первый – обычный, то есть вычерчивание в едином масштабе про- екции оборудования цеха на нулевой отметке (или отметке второго этажа при двухэтажном производственном корпусе), располагается по ходу технологического процесса с учетом взаимосвязей, возможности обслу- живания, требований техники безопасности и т. п. Проектирование ведется методом последовательных приближе- ний, что приводит к затратам большого количества времени. Второй спо- соб состоит в изготовлении плоских макетов (проекций) основных уста- новок, машин и вспомогательного оборудования и последующего позиционирования их на координатной сетке (в том же масштабе) в соответствии с технологической схемой. Это позволяет осуществить перебор вариантов технологической планировки, без затрат времени на перечерчивание. Окончательный вариант оформляется как обычный чер- теж. Способ плоского макетирования представляется наиболее пригод- ным при дипломном проектировании. Третий способ – наиболее точный, но и более сложный, так как предполагает изготовление в масштабе объемных макетов оборудования, расстановка которых дает полное представление о проектируемом цехе. Этот способ обычно ис- пользуют при разработке особо сложных объектов. 8 а) б) Рис. 1. Структурная схема (граф) литейного цеха: а – схема изготовления мелких отливок: 1 – хранение стержневых ящиков; 2 – изготовление стержней; 3 – установка стержней; 4 – изготовление «низа»; 5 – хранение формовочных материалов; 6 – изготовление стержневой смеси; 7 – сборка форм; 8 – изготовление верха; 9 – хранение моделей; 10 – загрузка форм; 11 – заливка форм; 12 – охлаждение отливок; 13 – выбивка оливок; 14 – удаление литников; 15 – хранение шихты; 16 – подготовка шихтовых материалов; 17 – плавка; 18 – разливка в ковш; 19 – очистка отливок; 20 – термообработка; 21 – очистка; 22 – очистка; 23 – контроль качества; 24 – окраска, сдача отливок; 25 – опоки; 26 – исходные формовочные материалы; 27 – обработка формовочных материалов; 28 – обработка отработанной смеси; 29 – хранение формовочных материалов; 30 – изготовление формовочной смеси; 31 – отстой смеси; 32 – хранение смеси; 33 – хранение смеси; 34 – в отвал; 35 – на мехобработку ; б – схема изготовления крупных чугунных отливок: 1 – хранение шихты; 2 – подготовка шихты; 3 – плавка; 4 – разливка в ковш; 5 – заливка форм, загрузка; 6 – охлаждение отливок; 7 – выбивка; 8 – отделение литников; 9 – удаление стержней; 10 – термообработка; 11 – очистка; 12 – контроль качества; 13 – исправление дефектов; 14 – окраска, сдача отливок; 15 – исходные формовочные материалы; 16 – подготовка формовочных материалов; 17 – подготовка отработанной смеси; 18 – изготовление смесей; 19 – изготовление форм; 20 – хранение мо- делей; 21 – хранение стержневых ящиков; 22 – изготовление стержней; 23 – сборка форм; 24 – опоки; 25 – возврат смеси; 26 – на мехобработку; 27 – в отвал 9 2.10. При реконструкции базового цеха необходимо стремиться произвести замену оборудования с минимальными затратами на пере- стройку самого здания цеха, то есть вписать новое оборудование в габа- риты, в частности, площади, занятые заменяемым оборудованием. 2.11. В технологической части выбирается и рассчитывается тех- нология изготовления типовой для данного проекта отливки с обяза- тельным использованием ППП для математического моделирования техпроцесса в трехмерном пространстве, определения параметров за- ливки и возможных видов брака. Проводится обычно расчет нескольких вариантов литниковых систем, режимов заливки и кристаллизации сплавов с целью выбора бездефектного технологического процесса. 2.12. В специальной части необходимо рассчитать и разработать новое и модернизировать действующее оборудование. Как в технологи- ческой, так и специальной части студент может в качестве основы ис- пользовать материалы курсовых проектов по технологии литейной формы, оснастке, оборудованию литейных цехов. 2.13. Данные, полученные в результате расчетов цеха, разработки специальной и технологической части проекта являются основой для проведения технико-экономического анализа полученных решений и выполнения экономической части проекта (объем в расчетно- пояснительной записке до 30 листов). Экономическая часть выполняет- ся в соответствии с методическими указаниями и под руководством консультанта по данному разделу дипломного проекта. Как правило, итоговые показатели, характеризующие достигнутые в проекте эконо- мические показатели в сравнении с базовым предприятием, представ- ляются на защите в виде таблицы на плакате (формат А1). 2.14. Экономическая часть дипломного проекта для специализации 1-36 02 01 04 «Организация управления литейным производством» име- ет существенные отличия как по объему (до 40 листов), так и по содержанию. В этой части студенты специализации 1-36 02 01 04 проводят анализ технического уровня базового предприятия, структуры управления качеством, снабжением, сбытом продукции, организации работы цеха, анализ эффективности инвестиций при проектируемой ре- конструкции, эффективности нового оборудования или технологическо- го процесса. Тематика определяется индивидуальным заданием. Как правило, результаты разработки экономической части представляются на защите на 4–6 плакатах, содержащих таблицы, диаграммы и графи- ки. 10 2.15. После завершения дипломного проектирования рекомендует- ся составить реферат объемом 3–4 страницы, в котором кратко излага- ется содержание дипломного проекта, приводятся данные по модерни- зации оборудования и технологии, основные технико-экономические характеристики. 2.16. После завершения работы над дипломным проектом (оформ- ления расчетно-пояснительной записки и графической части проекта) студент предоставляет проект для окончательной проверки и подписания консультантам и руководителю. После подписания проект передается на проверку нормоконтролеру, назначенному кафедрой. Для проверки проекта студент должен предусмотреть 7–10 дней и, кроме то- го, зарезервировать несколько дней для исправления замечаний. 2.17. За 12–15 дней перед защитой назначается проверка кафедрой готовности проекта, так называемая «предварительная защита». К «предварительной защите» студент должен подготовить законченный проект и доклад о содержании проекта. Кафедра или комиссия, назна- ченная кафедрой, заслушивает сообщение студента, определяет каче- ство проекта, степень готовности и решает вопрос о допуске его к защите. В случае выявления несоответствия объема, качества разра- ботки технических вопросов или оформления дипломного проекта ка- федра принимает решение о возможности доработки тех или иных ас- пектов. В случае неудовлетворительной работы студента над дипломным проектом кафедра принимает решение о не допуске к защи- те и информирует об этом деканат и ректорат. 2.18. В процессе подготовки к защите студент должен уделить особое внимание подготовке доклада перед Государственной экзамена- ционной комиссией (ГЭК), а также изучить замечания, содержащиеся в отзыве руководителя и рецензии, и подготовить аргументированные от- веты на них. Защита дипломного проекта является важнейшим этапом всего процесса дипломного проектирования, так как оценка результатов за- щиты производится не только по содержанию и качеству оформления представленного материала, но и по умению дипломника доказать чле- нам ГЭК обоснованность полученных результатов или принятых реше- ний, аргументированно и правильно ответить на вопросы и замечания рецензента и членов ГЭК, продемонстрировать уровень теоретической подготовки. 11 Следует обратить внимание на язык и стиль доклада, методику из- ложения материала и его увязку с демонстрационными чертежами и плакатами. 2.19. В коротком (не более 10–12 мин), но содержательном докла- де, пользуясь демонстрационными материалами (плакатами), необхо- димо сжато изложить следующее: – назвать тему дипломного проекта (работы) и обосновать целесо- образность ее разработки – до 0,5 мин; – показать особенности разработанной планировки цеха, кратко отразить достоинства заложенного в проект современного технологиче- ского и транспортного производственного оборудования, а также средств механизации и автоматизации производства – до 4 мин; – охарактеризовать технологическую часть и ее особенности, под- черкнуть заложенные в ней прогрессивные решения – до 2 мин; – охарактеризовать назначение и конструкцию установки (меха- низма), разработанной в специальной части проекта, подчеркнув при этом выполненный расчет, компоновочные решения или другие элемен- ты личного творчества – до 2 мин; – в заключение кратко остановиться на некоторых технико- экономических показателях проектируемого цеха, а в случае проекта реконструкции – на сравнительных технико-экономических показателях до и после реконструкции – до 1 мин. |