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.
|
|
5. ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ) Графическая часть включает, как правило, два типа материалов – техническую документацию (ТД) и демонстрационные листы (плакаты). В соответствии с ГОСТ 2.102–68 в состав ТД входят чертежи (об- щих видов, деталей, сборочные), схемы (электрические, гидравличе- ские, кинематические и др.) и спецификации. Эта часть графического материала выполняется в строгом соответствии со стандартами ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД и др. Второй вид графических материалов включает демонстрационные листы-таблицы, графики, диаграммы, номограммы и т. п., которые мо- гут выполняться в карандаше или с применением красок, цветной туши или фломастеров, а также с помощью ЭВМ. 5.1. Проект цеха (участка) обычно включает 2 чертежа с планировкой и вертикальным разрезом. При разработке планировочных решений необ- ходимо руководствоваться правилами выполнения строительных докумен- тов, регламентированных ГОСТ 2.801–74...2.857–75. 5.2. Технологический раздел дипломного проекта включает, как правило, 3–4 чертежа следующего содержания: а) чертеж литого изделия с нанесенными модельно-литейными указаниями в соответствии с ГОСТ 3.1125–88, который в индивидуаль- ном и мелкосерийном производстве представляет собой основной тех- нологический документ, определяющий все особенности технологиче- ского процесса и являющийся основой для проектирования и изготовления модельного комплекта и выбора оснастки; 22 б) при машинной формовке по моделям, как правило, выполняют чертеж модельной плиты со смонтированными на ней моделями отли- вок, литниковой системы и спаривающих устройств; в иных случаях за- дание может предусматривать чертежи стержневых ящиков; в) чертеж литейной формы в сборе в соответствии с ГОСТ 3.1125–88, который должен давать представление о расположении стержней, лит- никовой системы, холодильников, прибылей, выпоров. Для этого вы- черчивают минимально необходимое число разрезов формы с тем, что- бы можно было собрать форму, не прибегая к помощи чертежа отливки. 5.3. Специальный раздел включает 3–5 чертежей, отражающих общие виды установок (механизмов), сборочные единицы и детали или структурные, функциональные и принципиальные схемы автоматизации литейного оборудования. Виды и типы схем, а также общие требования к их выполнению определены ГОСТ 2.701–84. 5.4. К демонстрационным (поясняющим) материалам относятся диаграммы, графики, номограммы, таблицы и фотоснимки, используе- мые в процессе доклада перед ГЭК. Числовые данные удобно систематизировать в виде таблиц. На плакатах допускается не выполнять рамку и основную надпись и можно применять линии, утолщенные по сравнению с установленны- ми ГОСТ 2.303–68, а также использовать тушь, фломастеры, краски. Угловой штамп с росписями допускается в этом случае выполнять на обратной стороне листа в правом нижнем углу. Демонстрационные материалы должны иметь краткий заголовок, располагаемый посередине верхней части листа. На свободных участках листа допускается размещать пояснительный текст. Особое внимание необходимо уделить единообразию выполнения всех демонстрационных листов. Весьма желательным дополнением к демонстрационным материа- лам являются представленные на защите модели и макеты спроектиро- ванного студентом оборудования, а также образцы отливок, изготов- ленных по разработанному технологическому процессу. Вопросы, подлежащие расчету и разработке при проектировании отделений литейного цеха: 1. Плавильное отделение: материал изготавливаемых отливок, его состав и свойства, баланс металла, расход шихтовых материалов на го- довую программу, обоснование и выбор способа плавки и плавильного 23 агрегата, расчет количества плавильных печей и миксеров, подготовка шихты, в том числе подогрев, выбор способа набора и транспортировки шихты, загрузки шихты в печь, определение емкости и парка ковшей, оборудование для ремонта ковшей и стенды для разо- грева, автоклавы и стенды для внепечной обработки сплава, системы грануляции шлака, системы очистки и обезвреживания выбросов, зани- маемые площади, включая вспомогательное оборудование и, как правило, лабораторию экспресс-анализа. 2. Смесеприготовительное отделение: тип смеси и обоснование выбора, состав смеси и ее свойства, расход формовочных материалов и смесей на программу, оборудование для подготовки формовочных ма- териалов и приготовления смеси, обоснование выбора типа смесителя, устройство, принцип работы и его техническая характеристика, механи- зация и автоматизация процесса, в том числе: способы дозирования сы- пучих и жидких компонентов смеси, определение влажности смеси в процессе ее автоматического приготовления, описание работы смесите- ля периодического действия в автоматическом режиме, способ автома- тического распределения смеси по бункерам формовочных машин (сме- сеприготовительное отделение). 3. Формовочное отделение (стержневое): обоснование и выбор спо- соба изготовления форм (стержней), описание технологического процес- са, материал отливок, тип и состав смеси, расчет количества форм (стержней), масса отливок и размеры опок (стержневых ящиков), техно- логическое и транспортное оборудование (линии) для изготовления форм (стержней), расчет его количества, техническая характеристика, механи- зация и автоматизация процессов, тип и количество сушил для сушки форм (стержней), расчет площади формовочного плаца (формовочное и стержневое отделения). 4. Участок финишной обработки: мощность отделения финишной обработки отливок; технологические потоки очистки отливок по массе; технологическое и транспортное оборудование (по каждому потоку) для удаления стержней, литников, выпоров, прибылей, очистки поверхно- сти, обрубки и зачистки заливов, его техническая характеристика, рас- чет количества, механизация и автоматизация очистки отливок (отделе- ние финишной обработки отливок). Обозначение разбивочных осей здания (осей колон) производят в следующем порядке: по оси ординат – снизу вверх заглавными буквами русского алфавита (кроме букв «3» и «О»), по оси абсцисс – слева 24 направо последовательно арабскими цифрами. На плане проставляются основные размеры здания (длина, ширина, шаг колонн и другие). Разрез должен проходить по характерным участкам с вертикальной привязкой оборудования к конструктивным элементам здания. 6 . ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА Производственная программа является основанием для разработки технологической части проекта. Имея программу, приступают к ее анализу, цель которого – определение характера намечаемого про- изводства. Для этого все отливки разбивают на группы по массе и сложности их изготовления. Расчет программы может производиться по табл. 2 и 3. Выбор способа изготовления отливок производится после тщательного анализа программы и зависит от габаритов, массы отливок, рода металла, серийности, масштаба производства. Таблица 2 Программа литейного цеха Изделия Годовой выпуск, шт. Масса готовых деталей Масса отливок н а о дн о и зд ели е, к г н а г од овую п р ог р ам му, т н а о дн о и зд ели е, к г н а г од овую п р ог р ам му, т Перечень изделий: 1) изделие А 2) изделие В 2) изделие С ………………. Итого……….. Запасные части Поставка по кооперации Отливки для нужд завода (цеха) Итого (например) 32000 25 Таблица 3 Распределение программы по группам массы Группа отливок по массе, кг Количество отливок в год наименований штук тонн процент к общей массе отливок Легкие: до 5 5–10 10–50 50–100 Средние: 100–500 500–1000 Крупные: 1000–5000 …………… Итого (например) 32000 Примечание. Полученный выпуск 32000 т годных отливок должен быть уве- личен на процент брака по вине механического и литейного цехов. Рекомендуется величину суммарного брака брать 2–3 %. Различаются три вида производственной программы: точная, при- веденная, условная. Точная программа применяется при проектирова- нии литейных цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья. К ней прилагаются спецификация и технологические карты на литые детали. Расчеты в этом случае удобно вести по табл. 4, 5 и 6, если число наименований от- ливок не более 40. Таблица 4 Точная (подетальная) программа выпуска отливок Наименование отливок Масса одной отливки, кг Годовая программа выпуска отливок на основную программу на запасные части (принять в %) всего шт. т шт. т шт. т 26 Таблица 5 Подетальная ведомость расчета формовочного отделения массового производства Наименование отливок К оли ч ес тво отл и вок н а г од овую п р ог р амм у с уч етом брак а, ш т. К оли ч ес тво отл и вок в фо р ме , ш т. К ол и ч ес тво ф ор м н а г од овую пр ог р амму, ш т. Ра зме р оп ок в с ве ту, мм Расход формовочной смеси М од ель (т и п ) формовочн ог о обор уд ов ан и я н а г од овую п р ог р ам му, т н а о дн у фо р му, к г Таблица 6 Подетальная ведомость расчета стержневого отделения массового производства Наименование отливок Количество стержней, шт. К оли ч ес тво с те р ж н ей в од н ом ящ и к е, ш т. Г од овое к оли ч ес тво съ емов, ш т. Т и п с те р ж н евой маш и ны Расход стержневой смеси в фо р ме в г од с у ч етом бр ака н а од и н с те р ж ен ь, к г в г од , т Приведенная программа характерна для цехов серийного произ- водства номенклатурой до 500 наименований при повторяемости не ниже 200 шт. в год по одной отливке. Расчет проекта по приведенной программе производится в следующих случаях: 1) номенклатура из- вестна, но очень обширна; 2) чертежи и спецификация имеются только на часть подлежащих изготовлению отливок. В таких случаях приве- денная программа включает не всю номенклатуру, а так называемые типовые детали-представители, имеющие наибольшую долю (25–50 %) в программе выпуска, аналогичные по массе, сложности, трудоемкости технологическому процессу. Пересчет заданной программы на приве- денную производится по группам массы с помощью переводных коэф- 27 фициентов. Переводной коэффициент определяется отношением сум- марной массы всех отливок заданной программы к массе отливки, при- нятой за типовую. В табл. 1 приведен пример пересчета на заданную программу в 32 тыс. т отливок в год. Группа отливок массой до 25 кг имеет 4 наименования с годовым выпуском по заданной группе 75 т. В качестве детали-представителя выбран кронштейн массой 20 кг с вы- пуском 1500 шт. и 30 т в год. Переводной коэффициент 75 : 30 = 2,5. Приведенное годовое количество по данной группе равно 3750 шт. Так, при необходимости рассчитывается каждая группа отливок по массе. Условная программа характерна для литейных цехов единичного и мелкосерийного производства при обширной номенклатуре и отсут- ствии чертежей и спецификаций по отливкам. В таких случаях произ- водственная программа представляется примерным распределением от- ливок по массе. Расчеты производятся на основании укрупненных технико-экономических показателей по данным передовых заводов, ти- повых и экономичных проектов, справочным литературным данным. 7 . РЕЖИМ РАБОТЫ ЦЕХОВ В литейных цехах применяют два режима работы: последователь- ный (ступенчатый) и параллельный. При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади. Существует несколько видов последователь- ных режимов работы в течение суток: 1) двухсменный – в первую смену производятся формовка и сборка, а во вторую – заливка и выбивка. Этот режим применяют для мелкого и среднего тонкостенного литья, требующего немного времени на заливку, остывание, выбивку при небольшой площади цеха и невысоком уровне механизации основных технологических процессов; 2) трехсменный – в первую смену производятся формовка и сборка; во вторую – заливка; в третью – выбивка и подготовка рабочих мест. Применяется при изготовлении крупных отливок в мелкосерийном и единичном производстве; 3) трехсменный с двухсменной формовкой и сборкой и односмен- ной заливкой – при плацевой и кессонной формовке крупных и тяжелых отливок. При параллельном режиме все технологические операции выпол- няются одновременно на различных производственных участках. При- меняется в механизированных литейных цехах крупносерийного и мас- сового производства. 28 Наибольшее распространение получил двухсменный параллель- ный режим, при котором третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования. Основным условием применения параллельного режима является обеспечение непрерывной работы формовочных линий жидким метал- лом. При проектировании выбор оптимального режима работы литей- ного цеха зависит от производственной мощности, серийности произ- водства и технологической сложности литья, рода металла, типа пла- вильного агрегата и других факторов. При единичном и мелкосерийном производстве чаще применяется последовательный режим, при крупносерийном и массовом производ- стве – параллельный. Для чугунолитейных цехов наиболее рациональ- ным является двухсменный параллельный режим работы. В фасонно-сталелитейных цехах, где производственный процесс связан с непрерывной работой плавильных печей, чаще используется трех- сменный режим. В зависимости от производственной программы и объ- ема производства в одном цехе могут применяться разные режимы ра- боты на различных участках. 8 . ФОНДЫ ВРЕМЕНИ Различают календарный, номинальный и эффективный (действи- тельный) фонды времени. Календарный фонд Т к для оборудования и ра- бочих составляет Т к = 365 · 24 = 8760 ч/год. Время, в течение которого по принятому режиму должны работать оборудование и рабочие без потерь, составляет номинальный фонд Т н . При 40-часовой рабочей неделе для оборудования Т н = 2070 ч/год при односменном режиме; Т н = 4140 ч/год при двухсменном режиме; Т н = 6210 ч/год при трехсменном режиме цеха. Эффективный (действительный) годовой фонд времени Т э (Т д ) ра- вен номинальному за вычетом потерь. Плановые потери для оборудова- ния – это время на проведение капитальных, средних и планово- предупредительных ремонтов. Плановые потери времени для рабочих связаны с отпусками, отпусками по учебе, болезнями, отпусками по бе- ременности, с кормлением грудных детей, сокращенным днем для под- ростков. Расчетное количество оборудования определяется по эффек- тивному фонду времени. Эффективный фонд времени работы по видам оборудования при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями приведен 29 в источнике [3]. При других режимах работы (шестидневной рабочей недели, непрерывном графике и др.) определение действительного фон- да времени оборудования производится расчетом. 9 . ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФОРМОВОЧНО- ЗАЛИВОЧНО-ВЫБИВНОГО ОТДЕЛЕНИЯ Проектирование отделения начинается с выбора и обоснования тех- нологического процесса формовки, заливки, охлаждения и выбивки. При выборе метода формовки следует иметь в виду, что основная масса отливок (80 %) изготавливается в песчаных разовых формах. Ли- тье в разовые формы может производиться в сырые и сухие формы. Применение сырых форм позволяет резко сократить цикл производства отливок, расход топлива, капитальные вложения, повысить производи- тельность при формовке и выбивке. Сырые формы применяют для от- ливок в основном массой до 500 кг. При массовом и крупносерийном производстве в одном и том же цехе рекомендуется выделять в самостоятельные потоки отливки различной массы, напри- мер: до 10 кг; от 10 до 50 кг; св. 50 до 500 кг и др. В сухие и подсушиваемые формы отливают средние и крупные отливки со значительными по массе и количеству стержнями, большим объемом механической обработки, требующие высокой чистоты по- верхности отливок. Следует иметь в виду, что применение сухих форм вызывает потребность в установке сушильных печей, удлиняет цикл из- готовления отливок, увеличивает парк опок, площади цеха, что приво- дит к удорожанию отливок. Для изготовления отливок средней (от 100 до 1000 кг) и большой (от 1000 до 5000 кг) массы в условиях мелкосерийного, серийного и единичного производства характерно применение различного вида упрочняемых форм из самотвердеющих смесей. Следует учитывать, что: – безопочная формовка рациональна для массового и крупносе- рийного производства; – СО 2 -процесс применяют при изготовлении форм для стальных отливок; – пластичные самотвердеющие смеси (ПСС) используют в основ- ном для производства средних и крупных отливок; 30 – холоднотвердеющие смеси (ХТС) рационально использовать в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства (чу- гунное, стальное литье) как альтернативу применению сухих форм; – жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) – для крупных и тяжелых отливок. Желательно, чтобы они были не на жидком стекле, ухудшаю- щем выбиваемость формы. Подсушка форм из ЖСС, помимо ускорения процесса и повышения прочности стенок формы, обуславливает воз- можность применения водных красок. При проектировании формовочных отделений важно увязать тех- нологические операции так, чтобы обеспечить поточность производ- ства. Для этого необходимо: – разбить номенклатуру отливок на технологические группы и закрепить за каждой группой единый габарит опок; – расчленить процесс изготовления форм на операции и закрепить за каждой операцией то или иное оборудование; – выбрать оснастку. Минимальные мощности групповых потоков для всех видов про- изводства отливок из черных сплавов, изготавливаемых в песчаных формах, приведены в [3]. При массовом и крупносерийном производстве для расчетов ис- пользуют данные из табл. 5 и 6. В случае приведенной или условной го- довой программы отливок число форм для каждого потока или участка рассчитывают исходя из средней металлоемкости форм. В этом случае рекомендуемой формой для расчета является сводка количества форм, например, табл. 7. Таблица 7 |