Расчет литейного цеха производительностью 12000 т металла в год

Техническая характеристика САТ- 0,25 представлена в таблице 3.17

Таблица 3.17

	Технические данные	Показатели
1	Емкость печи	230 кг
2	Мощность	90 кВт
3	Напряжение	380 В
4	Число фаз	3
5	Количество тепловых зон	1
6	Мах рабочая температура	850оС
7	Внутренний размер тигля Мах диаметр Глубина	530 мм 700 мм
8	Габаритные размеры Длина Высота	1800 мм 1600 мм
9	Общий вес печи	2,6 т

Отливки номер: 3, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17 (таблица 2.1) изготавливаются на заливочном комплексе. В состав входит: четырехпозиционная карусельно-кокильная машина модели 4932, механический заливщик модели 139М, раздаточная печь САТ-0,25.

Количество машин ККМ-4932 определяем также по формулам (1), (2):

В итоге принимаем два заливочных комплекса.

Карусельно-кокильная машина ККМ-4932 предназначена для производства мелких отливок.

Краткая техническая характеристика ККМ-4932 дана в таблице 3.18.

Таблица 3.18.

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Производительность, отл/ч	100
2	Количество позиций, шт	4
3	Вес порции заливаемого металла, кг	0,3-4,5
4	Расход охлаждаемой воды, м3/ч	0,4
5	Габариты, мм:
	диаметр	4000
	высота	2125

Технические характеристики механического заливщика модели 132М и раздаточно-подогревательной печи САТ-0,25 представлены в таблицах выше.

Отливка 6 (таблица 2.1) отливается на кокильной установке модели 14МС производства ОАО «ЗМЗ» производительностью 10 шт/ч.

Количество кокильных установок 14МС определяем по формулам (1), (2):

Таким образом, принимаем две кокильные установки 14МС.

Данная установка предназначена для изготовления отливок с уменьшенной литниковой системой из алюминиевых сплавов, сложной конфигурации и, в том числе с металлическим стержнем. Установки наклонного типа применяются для материалов с тенденцией к окислению и пенообразованию. В результате наклона происходит снижение скорости потока металла при заполнении, что приводит к снижению пенообразования.

Достоинством данного типа оборудования является:

направленная кристаллизация отливки, которая происходит благодаря медленному наклону формы в процессе заполнения;

низкая высота падения металла при заполнении формы, та как процедура наклона в то же время выполняет функцию торможения;

низкая высота падения намного сокращает завихрения воздуха в расплаве и способствует плавному заполнению форму;

постоянное статистическое давление в процессе заполнения формы, которое особенно важно при производстве тонкостенных отливок;

хорошее распределение и направленная кристаллизация в направлении заливочной чаши, что снижает необходимость точного вычисления параметров заливки и системы литников.

Техническая характеристика установки 14МС дана в таблице 3.19.

Таблица 3.19

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Производительность, отл/ч	17
2	Количество кокилей, шт	1
3	Время цикла машинное, с	50
4	Размер кокильных плит, мм	530х780
5	Угол поворота станка, град.	55-90
6	Масса машины, кг	5807

Отливка 12 (таблица 2.1) изготавливаются на заливочном комплексе. В состав комплекса входит: шестипозиционная карусельно-кокильная машина 4920, механический заливщик 139М, две раздаточные печи ИАКр-1,0.

Количество ККМ-4920 рассчитываем по формулам (1), (2):

Таким образом, для производства данных отливок принимаем три заливочных комплекса.

Техническая характеристика секции ККМ 4920 дана в таблице 3.20.

Таблица 3.20

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Производительность, отл/ч	5
2	Количество кокилей, шт	1
3	Время цикла машинное, с	50
4	Размер кокильных плит, мм	900х780
5	Масса машины, кг	1500

Технические характеристики механического заливщика модели 132М и раздаточной печи АИКр-1,0.

Отливки 18, 19 заливаются на заливочном комплексе. В состав комплекса входит машина литья под низким давлением мод.03МП и эл.печь нагревательная 4188.

Количество машин ЛНД 03МП рассчитываем по формулам (1), (2):

Таким образом, для производства данных отливок принимаем четыре заливочных комплекса.

Машина ЛНД 03МП предназначена для получения отливок головок цилиндров в прессформе с подачей алюминиевого сплава под низким давлением из электрической печи в поддон прессформы. Техническая характеристика секции машины ЛНД мод.03МП дана в таблице 3.21.

Таблица 3.21

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
	Производительность, отл/ч	12
	Количество кокилей, шт	1
	Время цикла машинное, с	30
	Мощность, кВт	15
	Габаритные размеры: Длина Ширина Высота	1885 1812 4751
	Масса машины, кг	8470

Техническая характеристика и нагревательнаой эл.печи 4188 представлена в таблице 3.22

Таблица 3.22

№ п/п	Технические данные	Показатели
	Емкость печи, кг	600
	Мощность, кВт	57
	Напряжение, В	132
	Тип электронагревателя	КЭН ВП-25/800/350
	Мах рабочая температура, 0С	750
	Габаритные размеры Длина Ширина Высота	2800 2360 2100
	Общий вес печи, кг	6100

Перед заливкой кокиля очищаются от старой краски, нагара при помощи установки «Cold Jet» гранулами сухого льда, разогреваются газовой горелкой до температуры 280-350 С и окрашиваются кокильными краской марки «Ставрол 700К»- рабочая поверхность кокиля, краской марки «Ставрол 700П»- литниковая система кокиля.

С участка заливки по подвесному конвейеру отливки проходят период охлаждения и поступают на участок выбивки для удаления песчаных стержней. Далее отливки поступают на обрезной участок, где происходит обрубка литников, обрезка прибылей, зачистка заливов. После данных операций производится термическая обработка отливок по режиму Т6 (закалка плюс искусственное старение).

3.6 Проектирование участка смесеприготовления и изготовления

стержней

Выбор смесей и способов получения стержней в значительной мере определяется их размерами, сложностью и серийностью производства. При определении годового количества и массы стержней следует учитывать потери, которые имеют место из-за брака отливок, форм и из-за поломки стержней и т.п. эти потери обычно составляют около 10 %.

В базовом цехе стержни в основном изготавливаются при помощи ручной формовки или на стержневых автоматах, работающих на горячей оснастке.

Так как изготовление стержней по горячей оснастке, становится все менее популярным, то в проектируемом литейном цехе стержни будем изготовлять из холодно-твердеющих смесей (ХТС).

Для изготовления стержней из холодно-твердеющих смесей применяем оборудование германской фирмы «Laempe».

Использование холодно-твердеющих смесей по сравнению со смесями, приготовляемыми на горячей оснастке, дает следующие значительные преимущества:

повышение точности стержней;

изготовление сложных стержней без склейки;

низкий брак (отверждение по всему объему);

короткий цикл производства;

значительное удешевление оснастки (в частности, отсутствие электронагревателей и защитных кожухов для них);

экономия энергоресурсов.

Процесс изготовления стержней из холодно-твердеющих смесей основан на способности сыпучей песчано-смоляной смеси, заключенной в стержневой ящик, отверждаться при комнатной температуре.

Быстрое развитие процесса началось после внедрения специальных синтетических связующих.

Главное преимущество процесса - высокая точность в сочетании с высоким качеством стержней.

В отличии от стержней из песчано-глинистых смесей стержни из холодно-твердеющих смесей не нуждаются в сушке.

Холодно-твердеющие смеси позволяют изготавливать стержни в ящиках из любого материала (дерева, металла, пластмассы); увеличивать плотность стержня (так как отсутствует преждевременное отверждение смеси в процессе надува); сокращать время на изготовление смесей (15 - 20 с) и повышать пластичность.

Применение ХТС экономически оправдано даже в условиях единичного и массового производства.

Для производства стержней по «Cold-Box-Amin» - процессу применяют стержневую смесь, состоящую из формовочного кварцевого песка и связующей композиции, которую отверждают продувкой газовым катализатором. Катализатор подводят под давлением при комнатной температуре или в предварительно подогретом состоянии через уплотненную в модельной оснастке стержневую смесь. Во время продувки стержневой смеси катализатор находится в парообразном состоянии, причем катализатор разбавляют воздухом. Отверждение стержневой смеси наступает мгновенно. Свою окончательную прочность стержни достигают приблизительно через час. Относительные значения прочности стержня зависят от качества применяемых компонентов.

Связующая композиция состоит из полиуретановой смолы и полиизоцианата.

В качестве катализаторов при процессе Coldbox применяют амины.

Температура окружающей среды в зоне расположения смесителя LVM 5,0 должна быть не ниже +18 С.

Помещение для хранения исходных компонентов должно быть оборудовано механической общеобменной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021.

Связующее представляет собой композицию, состоящую из трех компонентов фирмы «Perstorp Ferguson Limited», г. Санкт-Петербург:

раствор формальдегидной смолы - Politec E 2080;

раствор полиизоцианата - Politec E 9000;

третичный амин - Politec G89.

Для приготовления холодно-твердеющих смесей используются материалы:

песок формовочный кварцевый Балашейского ГОК марок 2К2О3О2 и 2К2О3О3;

связующие фирмы «Perstorp Ferguson Limited», г. Санкт-Петербург (см. таблицу 3.23.).

Характеристики составляющих стержневой смеси указаны в таблице 3.23.

Таблица 3.23.

№ п/п	Наименование материала, марка	НД	Краткая характеристика	Срок хранения	Особые указания
1	Песок формовочный кварцевый Балашейский	ГОСТ 2138-91	Марка 2К2О3О2 и 2К2О3О3	Не ограничен	Составляет основу стержневой смеси
2	Politec E 2080	Паспорт качества фирмы «Perstorp»	Умеренно вязкая жидкость светло-желтого цвета	6 месяцев	Феноло-формальдегид-ная смола
3	Politec E 9000		Умеренно вязкая жидкость темно-коричневого цвета	6 месяцев	Полиизоцианат
4	Politec G89		Бесцветная жидкость	1-2 года	Триэтиламин - катализатор, ускоритель отверждения связующего

Физико-механические свойства смеси представлены в таблице 3.24.

Таблица 3.24

Состав стержневой смеси	Физико-механические свойства смеси
Песок Балашейский, % (кг)	Смола, % (кг)	Полиизоциа-нат, % (кг)	Сухая прочность не менее, кг/см2	Газотворная способность не более, г/см3
100 (50)	0,3-0,5 (0,15-0,25)	0,3-0,5 (0,15-0,25)	3,5-5,0	4,0
100 (50)	0,5-0,6 (0,25-0,3)	0,5-0,6 (0,25-0,3)	6,0-7,0	4,5
100 (50)	0,5-0,7 (0,25-0,35)	0,5-0,7 (0,25-0,35)	6,0-7,5	4,5-5,0
100 (50)	0,6-0,8 (0,3-0,4)	0,6-0,8 (0,3-0,4)	7,0-10,0	5,0
100 (50)	0,7-0,8 (0,35-0,4)	0,7-0,8 (0,35-0,4)	7,0-10,0	5,0

В проектируемом цехе для приготовления стержневой смеси и стержней применяем оборудование германской фирмы «Laempe». В комплект поставляемого оборудования входят: вертикальный смеситель типа LVM 5,0, пескострельные автоматы для производства стержней моделей LB50 и LL5 и скруббер для очистки воздуха.

Вертикальный смеситель LVM 5,0 предназначен для приготовления холодно-твердеющей смеси

Все операции, связанные со смесеприготовлением, например, выбор рецептуры, дозировка компонентов, продолжительность дозировки и освобождение рабочего пространства смесителя, задают в диалоге с управляющим компьютером. Для ввода значений параметров оператор не нуждается в особых знаниях по программированию. Режим работы смесителя контролируют непрерывно, ошибки опознаются автоматически.

LVM 5,0 состоит из:

вертикального смесителя с приводом;

резервуара для свежего песка с объемным дозатором;

системы объемной дозировки связующего;

вертикального блока.

Смесители располагаются непосредственно над стержневыми автоматами.

Техническая характеристика смесителя LVM 5,0 представлена в таблице 3.25.

Таблица 3.25

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Емкость трубки смесителя, л	5
2	Производительность стержневой смеси, т/ч	5
3	Мощность смесителя, кВт	9
4	Рабочее давление сжатого воздуха, атм	6
5	Расход воздуха при постоянной работе и давлении 6 атм, м3/ч	8

В качестве стержневых автоматов выбираем стержневые автоматы фирмы «Laempe» типа LB50 и LL5.Стержневая смесь на данных автоматах уплотняется в модельной оснастке пескострельным способом.

Программа стержневого участка представлена в таблице 3.26.

Таблица 3.26

№ п/п	Наименование отливки	Модель автомата	Количество стержней в одной отливке, шт.	Номер стержня	Количество стержней в ящике, шт.	Масса стержня, кг	Программа стержней, шт/год	Брак стержней, %	Годовая программа стержней с учетом брака
									шт/год	т/год
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	4062.1008015 "Труба впускная"	LB50	1	1	2	3,66	246750	10	271425	993,4
2	4062.1008118 "Ресивер"	LB50	1	1	4	4,95	246750	10	271425	1343,5
3	4061.1307015 "Корпус водяного насоса"	LL5	1	1	2	0,45	236250	10	259875	116,9
6	4063.1008015 "Труба впускная"	LB50	2	1	4	1,6	47250	10	51975	83,16
		LB50		2	4	1,5	47250	10	51975	77,96
7	514.1008015 "Труба впускная"	LB50	1	1	2	3,7	47250	10	51975	192,30
8	514.1008118 "Ресивер"	LB50	1	1	4	2,7	47250	10	51975	140,33
9	514.1118066-"Патрубок"	LL5	2	1	1	1,17	47250	10	51975	60,81
		LL5		2	3	0,06	47250	10	51975	3,11
10	514.1118055-"Патрубок"	LL5	1	1	1	1,16	47250	10	51975	60,3
11	514.1307015 "Корпус водяного насоса"	LL5	1	1	2	0,45	47250	10	51975	23,4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
12	406.1003015 "Головка цилиндров"	LB50	6	1	2	2,35	241500	10	265650	624,3
		LB50		2	6	1,49	241500	10	265650	395,8
		LB50		3	9	0,96	241500	10	265650	255,0
		LB50		4	3	8,15	241500	10	265650	2165,0
		LB50		6	2	6,65	241500	10	265650	1766,6
		LB50		7	6	3,6	241500	10	265650	956,3
13	4021.1003015 "Головка цилиндров"	LB50	3	1	2	2,8	126000	10	138600	388,1
		LB50		2	6	2,5	126000	10	138600	346,5
		LB50		3	6	2,5	126000	10	138600	346,5
14	514.1003015 "Головка цилиндров"	LB50	10	1	1	15,7	47250	10	51975	816,0
		LB50		2	2	1,22	47250	10	51975	63,4
		LB50		3	2	2,3	47250	10	51975	119,5
		LB50		4	2	1,4	47250	10	51975	72,8
		LB50		5	2	1,23	47250	10	51975	63,9
		LL5		6	1	0,75	47250	10	51975	39,0
		LL5		7	1	2,64	47250	10	51975	137,2
		LL5		8	1	0,8	47250	10	51975	41,6
		LB50		9	2	7,8	47250	10	51975	405,4
		LB50		10	2	6,3	47250	10	51975	327,4
15	514.1111450 "Кронштейн"	LB50	1	1	4	3	47250	10	51975	155,9
16	53-11-1003015 "Головка цилиндров"	LB50	3	1	2	2,4	99750	10	109725	263,3
		LB50		2	6	0,85	99750	10	109725	93,3
		LB50		3	6	0,6	99750	10	109725	65,8
17	66-06-1003015 "Головка цилиндров"	LB50	3	1	2	2,4	99750	10	109725	263,3
		LB50		2	6	0,85	99750	10	109725	93,3
		LB50		3	6	0,6	99750	10	109725	65,8

Преимущество технологии фирмы «Laempe» состоит в применении вакуума и пневматических фиксаторов частей стержневого ящика. За счет этого затраты времени на замену комплекта модельной оснастки уменьшаются до минимума.

Потребное количество стержневых автоматов LB50 определяем по формуле (1)

Таким образом, принимаем четыре пескострельных автомата типа LB50.

Техническая характеристика данного автомата приведена в таблице 3.27.

Потребное количество стержневых автоматов типа LL5 также определяем по формуле (1):

Таким образом, принимаем два пескострельных автомата типа LL5. Техническая характеристика данного автомата приведена в таблице 3.27.

Таблица 3.27

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Объем выстрела, л	50
2	Максимальный вакуум, атм	-0,8
3	Максимальная ширина ящиков, мм	600х1190
4	Максимальная высота ящиков, мм	900
5	Максимальная глубина ящиков, мм	1000
6	Среднее машинное время, с	20
7	Время замены ящиков, мин	8
8	Максимальное количество стержней в ящике, шт	9
9	Максимальный вес ящика, кг	1800
10	Быстрота действия вакуумного насоса, м3/ч	25

Таблица 3.28

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Объем выстрела, л	5
2	Максимальный вакуум, атм	-0,8
3	Максимальная ширина ящиков, мм	200х370
4	Максимальная высота ящиков, мм	375
5	Максимальная глубина ящиков, мм	400
6	Среднее машинное время, с	10
7	Время замены ящиков, мин	3-5
8	Максимальный вес ящика, кг	60
9	Быстрота действия вакуумного насоса, м3/ч	25
10	Расход воздуха при постоянной работе и давлении 6 атм, м3/ч	2,5
11	Общий вес установки, кг	2500

В комплект поставки скруббера входит:

массообменная колонна;

нейтрализатор;

устройство автоматической дозировки реагентов;

емкость для щелочи;

емкость для кислоты;

фильтр для устранения твердых фракций;

вентилятор;

блок управления.

Техническая характеристика скруббера для очистки воздуха приведена в таблице 3.29.

Несмотря на ощутимые и неоспоримые преимущества способ изготовления стержней на основе ХТС имеет весьма существенные недостатки. При изготовлении стержней выделяется значительное количество токсичных веществ.

Эту проблему в проектируемом цехе решаем при помощи скруббера для очистки воздуха.

Таблица 3.29

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Производительность, м3/ч	16000
2	Рабочая температура воздуха, С	20
3	Максимальная концентрация амина, мг/м3:
	во входящем воздухе	150
	в выходящем воздухе	5
4	Мощность, кВт	25
5	Габариты, мм:
	длина	4800
	ширина	6770
	высота	6500

3.7 Проектирование участка регенерации отработанных смесей

С целью сокращения расхожа формовочных материалов отработанные смеси после разрушения подвергают регенерации.

Регенерация - обработка использованной смеси с целью возврата песков в производство, повторное применение которых не должно снижать качества смеси.

При регенерации отработанных смесей, содержащих связующие материалы органического и неорганического происхождения, восстанавливается лишь их огнеупорная основа. Конечным продуктом регенерации в этом случае является формовочный песок (регенерат), используемый в качестве заменителя свежего песка при изготовлении формовочных и стержневых смесей.

Регенерации подвергаются отработанные смеси с участков выбивки стержней, а также отвальные смеси из различных точек литейного цеха. К числу основных операций процесса регенерации отработанных смесей относят: дробление комьев смеси, отделение металлических включений, отсев спекшихся комочков смеси, отделение инертных наслоений с поверхности зерен песка, удаление пылеобразных веществ.

Применение регенерированного песка в приготовлении стержней методом ХТС дает возможность заменить до 95% свежего песка регенератом и уменьшить ввод связующего. Простота процесса регенерации и компактность оборудования при вели к широкому распространению установок механической регенерации LKZ-1,5 ф. Lampe

После регенерации песок с помощью системы пневмотранспорта подается в бункер для стержневой смеси над смесителями.

3.8 Проектирование участка выбивки стержней

Во избежание механических повреждений каждый вид отливок выбивается согласно технологии.

С заливочного участка отливки, изготавливаемые с применением стержней, подаются на участок выбивки подвесным толкающим конвейером. Выбивные комплексы отгорожены от остального цеха для уменьшения воздействия шума на работающих в других отделениях.

Выбивка стержней производится на выбивных комплексах «Fill», Австрия.

Комплекс предназначен для выбивки стержней отливок из алюминиевых сплавов массой до 90 кг.

Комплекс состоит:

кабина

свингмастер (наклонная выбивная решетка с изменяющейся амплитудой колебания)

маятниковые станции ( две штуки)

крепежное приспособление

гидростанция

электрошкаф с пультом управления

манипулятор для загрузки отливок (для крупных отливок)

Принцип работы:

Открывается защитное ограждение и при помощи манипулятора отливка загружается на рабочее приспособление свингмастера. Закрываются раздвижные дверки кабины. Производится выбивка отливок на свингмастере по заданной программе.

Затем отливка подается к маятниковой станции, где продолжается выбивка молотками с измененной частотой колебания.

После цикла выбивки отливка манипулятором (или вручную) вынимается из кабины.

Песок просыпается в нижнюю часть и по направляющим отводится на ленточный транспортер.

Расчет количества выбивных станков производим по формулам (1 ), (2):

В результате принимаем шесть выбивных комплексов.

Техническая характеристика выбивного комплекса представлена в таблице 3.30.

Таблица 3.30

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
	Общий вес , кг	4400
	Габаритные размеры, мм	7000 х 600 х 2500
	Рабочее давление гидросистемы , МПа	16
	Частота колебаний	16 Гц
	Суммарная мощность двигателя , кВт	12,5
	Максимальный вес заготовок, кг	280
	Размер рабочего приспособления	1200 х 600
	Род тока переменный трехфазный частотой / напряжение	50 Гц / 380 В

3.9 Проектирование обрубного отделения

На участок обрубки литников и прибылей отливки поступают на подвесном толкающем конвейере.

Для удаления литниковой системы, технологических припусков и зачистки по линии разъема отливок применяем роботизированные обрабатывающие центры.

Вышеуказанные центры применяют для отливок из алюминиевых сплавов весом до 30 кг с твердостью от 50-80 до 120 НВ.

Обрабатывающий центр состоит из:

ограждающая кабина

робот - установщик (у LCC-120)

поворотный портал со съемными приспособлениями

обрабатывающий робот

инструментальный шкаф

система уборки литников и стружки

гидростанция

пульт управления

электрошкаф

шаговые накопительные устройства (для LCC-120)

Работа обрабатывающего центра.

Установленная отливка подается по накопительному устройству к позиции загрузки. Роботом-загрузчиком отливка устанавливается на рабочее приспособление и при помощи гидравлических зажимов производится фиксация отливки в приспособлении (на приспособлении имеется «метка» для распознавания заготовки и в зависимости от этого запускается нужная программа обработки).

Портал поворачивается на 900 и заготовка подается в зону обработки. Обрабатывающий робот согласно заданной программы, инструмента обрабатывает заготовку. Удаленные литники по подземной системе подаются на склад возврата.

Портал возвращается в исходное положение, робот-загрузчик вынимает отливку из рабочего приспособления и устанавливает на шаговый накопитель. Отливки подаются к месту разгрузки.

Для обрезки литников и прибылей отливок номер 11, 12, 13, 18, 19, (таблица 2.1.) принимаем механизированную линию LCC 120

Потребное количество механизированных линий LCC 120 определяем по формулам (1), (2)

Таким образом, принимаем четыре механизированных линий LCC 120.

Техническая характеристика механизированных линий LCC 120 приведена в таблице 3.32.

Таблица 3.32

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
	Общий вес , кг	12 500
	Габаритные размеры, мм	5500 х 12500
	Рабочее давление гидросистемы , МПа	16
	Размер рабочего приспособления	600 х 1200
	Суммарная мощность двигателя , кВт	22,5
	Род тока переменный трехфазный частотой / напряжение	50 Гц / 380 В
	Min расход воздуха при min давлении 0,6 Мпа, м3/час	5
	Манипулятор. усилие на руку, кг	50
	Тип манипулятора	ABB IRB 6600
	Кол-во манипуляторов	3
	Максимальный вес заготовок, кг	45

Для обрезки литников и прибылей отливок номер 1, 2, 4, 5 (таблица 2.1.) принимаем механизированную линию LCC 350

Потребное количество механизированных линий LCC 350 определяем по формулам (1), (2)

Таким образом, принимаем две механизированные линии LCC 350.

Техническая характеристика механизированных линий LCC 350 приведена в таблице 3.33.

Таблица 3.33

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
	Общий вес , кг	9 500
	Габаритные размеры, мм	4500 х 600
	Рабочее давление гидросистемы , МПа	16
	Размер рабочего приспособления	500 х 1000
	Суммарная мощность двигателя , кВт	17
	Род тока переменный трехфазный частотой / напряжение	50 Гц / 380 В
	Min расход воздуха при min давлении 0,6 Мпа, м3/час	3
	Манипулятор. усилие на руку, кг	10
	Тип манипулятора	ABB IRB 6400
	Кол-во манипуляторов	2
	Максимальный вес заготовок, кг	20

Для обрезки литников и прибылей отливок номер 3, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 16, 17 (таблица 2.1.) принимаем механизированную линию LCC 420

Потребное количество механизированных линий LCC 420 определяем по формулам (1), (2)

Таким образом, принимаем одну механизированную линию LCC 420.

Техническая характеристика механизированных линий LCC 420 приведена в таблице 3.34.

Таблица 3.34

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
	Общий вес , кг	7 500
	Габаритные размеры, мм	4000 х 550
	Рабочее давление гидросистемы , МПа	16
	Размер рабочего приспособления	500 х 1000
	Суммарная мощность двигателя , кВт	12,5
	Род тока переменный трехфазный частотой / напряжение	50 Гц / 380 В
	Min расход воздуха при min давлении 0,6 Мпа, м3/час	3
	Манипулятор. усилие на руку, кг	5
	Тип манипулятора	ABB IRB 4400
	Кол-во манипуляторов	2
	Максимальный вес заготовок, кг	8

3.10 Проектирование участка термической обработки

Термическая обработка литых деталей из алюминиевых сплавов способствует их значительному упрочнению, в ряде случаев улучшению обрабатываемости резанием, повышению коррозионной стойкости и т.д. [12, стр. 156].

Отливки из алюминиевого сплава АК9ч проходят термическую обработку по режиму Т6: закалка и искусственное старение (максимальное упрочнение). Назначение режима в получении максимальной прочности за счет некоторого снижения пластических свойств деталей. Искусственное старение осуществляется в условиях повышенных температур (175 - 185 С) и продолжительной выдержки (5 часов и более). При старении происходит процесс распада твердого раствора, обусловливающий высокое дисперсионное твердение.

Сочетание закалки с последующим искусственным старением обеспечивает получение наиболее высокой прочности деталей.

Детали, подлежащие термической обработке, должны быть рассортированы по сплавам и габаритным размерам (в нашем случае сплав один).

Параметры режима термообработки Т6 даны в таблице 3.35.

Отливки, подвергаемые термообработке, имеют высокие механические свойства. Высокая температура повышает растворимость упрочняющих компонентов в сплаве. Максимальный переход упрочняющих компонентов в твердый раствор дает необходимые прочностные характеристики. Закалка способствует равномерному распределению атомов легирующих элементов в кристаллической решетке твердого раствора.

Закалка отливок в проектируемом цехе производится в полуавтоматической горизонтальной толкательной печи модели ОКБ 2020. Печь имеет пять тепловых зон, служащих для нагрева и выдержки деталей и закалочный бак для их охлаждения. Нагрев осуществляется постоянно циркулирующим горячим воздухом, подогретым в калориферах. Заданная температура каждой зоны контролируется от индивидуальных термопар. Нагруженные два ряда поддонов с отливками проталкиваются последовательно через все зоны печи.

Таблица 3.35. Режим обработки Т6.

Закалка	Старение
Температура нагрева, С	Выдержка, ч	Охлаждаю-щая среда и температу-ра, С	Температура нагрева, С	Выдержка, ч	Охлаждаю-щая среда
5355	2-6	Вода, 20-100	1755	10-15	Воздух

Техническая характеристика термической печи ОКБ 2020 представлена в таблице 3.36.

Таблица 3.35

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Мощность, кВт	230
2	Рабочая температура, С	550
3	Число тепловых зон, шт	5
4	Производительность при рабочей температуре, шт/ч	85
5	Размеры рабочего пространства, мм:
	длина	8270
	ширина	1700
	высота	600

Расчет количества печей для проектируемого цеха ведем по формуле (1) (2):

В итоге принимаем пять закалочных печей типа ОКБ 2020 .

Старение производим в печах марки ОКБ 4023, которые предназначены для производства операции отпуска (старения) алюминиевых отливок в атмосфере нагретого воздуха. Основной несущей частью печи является каркас, на который монтируется шахта. Внутри шахта разделена на два канала перегородкой. По одному каналу происходит подъем отливок на этажерках. В этот момент идет нагрев отливок до технологической температуры. По второму каналу этажерки с отливками опускаются вниз. Печь оборудована рециркулярной вентиляционной установкой с воздухоотводом.

Техническая характеристика термической печи искусственного старения ОКБ 4023 представлена в таблице 3.36.

Расчет ведем по формуле (1) (2):

Принимаем пять печей старения ОКБ 4023 .

Таблица 3.36

№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	Максимальная температура, С	200
2	Время термообработки, ч	9
3	Производительность, шт/ч	100
4	Размеры рабочего пространства, мм:
	длина	3390
	ширина	2150
	высота	11700

Для придания отливкам товарного вида применяют очистку отливок дробью, гидроабразивную, вибрационную, ультразвуковую, химическую, электрохимическую и другие виды обработки.

Наибольшее распространение нашла очистка отливок дробью. Для очистки дробью используют дробеструйные камеры периодического и непрерывного действия, проходные дробеметные камеры, в которых проводится очистка отливок, подвешенных на подвесках с несколькими крюками, вращающихся вокруг своей оси при движении через камеру, и на них направляется поток дроби. Дробь может выбрасываться сжатым воздухом или лопатками вращающихся турбин. Последний способ выбрасывания дроби применяется чаще, так как он примерно в 10 раз эффективнее дробеструйного, а его энергоемкость также в 10 раз меньше.

Для обработки отливок в проектируемом цеха применяем проходные дробеметные камеры ф. «Schlik».

Расчет количества дробеметных камер для отливок номер 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 13, 18, 19 (таблица 2.1.) производим по формулам: (1), (2)

Принимаем три дробеметных камеры производительностью 220 отл/ч

Технические характеристики дробеструйной установки представлены в таблице 3.37.

Таблица 3.37

Параметры	Значение
Производительность , кг/мин	180
Мощность привода , квт	11
Максимальная нагрузка ,кг	500
Максимальный вес детали ,кг	25.

После обработки в дробеметных устройствах отливки проходят контроль на герметичность в спец.установках производства ОАО «ЗМЗ». На каждое наименование отливки приходится одна гидроустановка, на 19 наименований отливок принимаем 19 гидроустановок с производительность до 100 шт/ч.

После термообработки отливки подвергаются проверке на твердость специальным прибором. Затем отправляются на склад готовой продукции, который находится в непосредственной близости от участка термической обработки и зачистки деталей, что позволяет без дополнительной транспортировки доставлять контейнерами продукцию на склад. Со склада отливки вывозятся потребителю.

3.11 Контроль отливок

3.11.1 Контроль химического состава

В цеховой лаборатории проверку химического состава сплава производят методом спектрального анализа. Химическому анализу подвергаются составные части шихты сплава, расплавы всех плавок. Проверяют основные элементы сплава и количество вредных примесей.

Спектральный анализ основан на рассмотрении спектра излучения при воздействии дугового разряда на поверхность материала. По спектру определяют качественный и количественный состав сплава.

3.11.2 Контроль исполнителем при заливке

Заливщик в процессе работы производит контроль качества внешнего вида отливок, согласно установленным требованиям. Не допускаются: неспаи, трещины, раковины, рыхлоты, утяжины. Наружная и внутренние поверхности отливок должны быть чистыми, без включений.

3.11.3 Контроль исполнителем после обрубки

Обрубщик производит визуальный контроль отливок на соответствие требований технической документации. Не допускаются сколы, зарезы, отпечатки от прижимов и упоров в теле отливки.

3.11.4 Контроль геометрии отливок

Контроль линейных размеров отливок производится:

при сдаче новой оснастки;

после ремонта и доводки действующей оснастки;

контроль один раз в неделю с каждой работающей формы.

3.11.5 Приемочный контроль по внешнему виду

На контрольный пост ОТК предъявляются партии отливок с маршрутной картой. Контроллер ОТК проверяет визуально внешний вид отливок на выявление дефектов литья согласно требованиям чертежа отливки.

3.12 Вспомогательные службы проектируемого цеха

В проектируемом цехе предусмотрены следующие вспомогательные службы:

служба механика;

служба энергетика;

служба ШИХ;

участок ремонта индукторов;

участок ремонта тиглей и ковшей;

участок ремонта и обслуживания кокильной оснастки;

участок ремонта и обслуживания пресс-форм;

участок ремонта погрузчиков;

производственно-диспетчерская служба;

лаборатории (химико-спектральная, механических испытаний, формовочных материалов, ЦЛЛ);

пирометрический пункт;

зарядная аккумуляторов для электропогрузчиков.

В ремонтных мастерских служб механика, энергетика и ШИХ ведутся следующие работы:

периодический осмотр и наладка оборудования;

замена режущего инструмента.

текущий и средний ремонты оборудования;

частичное изготовление запчастей к оборудованию;

ремонт вентиляции и промразводок.

4. Строительное решение здания проектируемого цеха

4.1 Исходные данные для проекта

Цех цветного литья мощностью 10000 т/год предназначен для нужд автомобилестроения.

1. Географическое место расположения площадки строительства:

- реконструируемый цех располагается в городе Красноярск на территории существующего завода КМК ''Сибэлектросталь'';

2. Климатическая характеристика района строительства:

- климат умеренный континентальный с умеренно-холодной продолжительной зимой и теплым летом;

- средняя температура января минус 38 - 42С, июня плюс 18 - 19С;

- годовое количество осадков колеблется от 450-500мм до 500-600мм;

Основание фундамента - мелкозернистый песок с расчетным сопротивлением R = 0.0002 кг/см2 на глубине 1.5-2 метра. Глубина промерзания грунта 1.7 метра. Уровень залегания грунтовых вод на глубине 3.5 метра от планировочной отметки.

Район строительства не сейсмичен.

3. Производственный режим цеха:

а) Классификация зданий:

- производственные - II;

- административно-бытовые - II.

б) Категория пожарной безопасности:

- производственного здания - “Г”;

- административно-бытовые - “Д”.

в) Производственные вредные факторы:

- расплавленный металл, тепловое излучения;

- пыль;

загазованность;

вибрация.

Реконструированный цех отвечает требованиям СНиП.

На производственной площади расположены производственные здания, складские, транспортные и энергетические сооружения. Административно-бытовые помещения расположены в примыкающим здании.

г) Энергоресурсы:

- отопление от заводской ТЭЦ, электроэнергия с центральной распределительной подстанции;

- сжатый воздух от компрессорной станции расположенной на территории цеха, охлаждение компрессоров водяное, что позволяет рециркулировать отводящее тепло от компрессоров на отопление;

- водопровод от заводской сети;

- транспорт общезаводской.

Данный район располагает квалифицированной рабочей силой, крупными энергоресурсами, дешевыми видами топлива. Через город проходят железнодорожные, водные и автомобильные транспортные пути.

4.2 Объемно-планировочное решение

Здание литейного цеха представляет собой прямоугольный, одноэтажный корпус из унифицированных типовых секций. Шихтово-плавильное отделение расположено в двух поперечных пролетах размерам 90х18 метра, высотой 10.8 метра, в осях 1-4. Остальные пролеты выполнены в продольными. В них размещено заливочное, обрубное, стержневое и оборудование для финишной обработки, а также складские площади. Из них три пролета размерами 108 х 24 м. Один пролет размером 108 х 18 м. Высота пролетов 10.8 м. Оси размещения 4-35

4.3 Архитектурно-строительное решение

Несущий каркас здания состоит из следующих железобетонных конструкций:

- колонны прямоугольного сечения 400х800

- ступенчатые монолитные фундаменты сборного типа

- железобетонные фермы

- подкрановые балки таврового сечения серии К-9-01-10

- стеновые панели длиной 12м, шириной 1,6 м и толщиной 240 мм..

Покрытие выполнено из типовых железобетонных плит длиной 12 и 3 метра.

Водостоки внутренние.

Кровля - четырехслойный ковер на цементной стяжке.

Светоаэрационные фонари - металлические. Они обеспечивают естественное освещение помещений в дневное время и вентиляцию.

Полы, в соответствии с проектными нормами, в плавильном отделении, а также, на магистральных проездах предусмотрены из чугунных перфорированных плит, уложенных на прослойку из мелкозернистого бетона. Тяжелое оборудование размещено на специальных фундаментах.

Ворота оборудованы автоматическим закрыванием - открыванием и воздушными завесами, шириной и высотой 3.6м. Внутрицеховые перегородки кирпичные и щитовые металлические облицованные ГВЛ. В цехе установлено 12 кранов грузоподъемностью 5 тонн.

Таблица 4.1 Основные технико-экономические показатели

Параметры здания	Единицы измерения	Показатели
Длина Ширина Площадь застройки Объем здания	м м м2 м3	144 90 12960 139968

Заключение

Спроектированный литейный цех изготовления отливок в кокиль и под низким давлением с применением неорганических связующих в производстве песчаных стержней мощностью 12000 т/год в условиях КМК «Сибэлектросталь» по сравнению с базовым цехом имеет улучшенные технико-экономические показатели.

Использование передовых технологий и способов литья позволяет повысить производительность цеха.

В спроектированном цехе используются автоматизированные комплексы литья под давлением, карусельно-кокильные машины с механическими заливщиками, автоматизированные обрубные и выбивные комплексы, что снижает трудоемкость работы заливщиков и обрубщиков, численность рабочих, повышает культуру производства.

Применение прогрессивных технологий исключает необходимость использования формальдегидных смол, это удешевляет процесс получения отливок, снижает трудоемкость работы, позволяет экономить металл, делает производство экологически чистым.

Внедрение новых технологий способствует снижению брака в отливках, улучшению их механических свойств.

В спроектированном цехе для транспортировки отливок и возврата применяются подвесные конвейеры и ленточные транспортеры, что приводит к снижению аварийных ситуаций из-за повышенной загруженности проездов для электрокар и автотранспорта, уменьшению использованных площадей.

литье цех отливка оборудование

Список использованной литературы

1. Кулаков. Б.А Проектирование и реконструкция литейных цехов: Учебное пособие к выполнению дипломного проекта / Б.А. Кулаков, Л.Г. Знаменский, О.В. Ивочкина и др. -- Челябинск: ЮУрГУ, 2008. -- 144 с., ил.

2. Шкленник Я.И. Литье по выплавляемым моделям / Я.И. Шкленник, В.А. Озерова -- М.: Машиностроение, 1984.- 408 с., ил.

3. Проектирование литейных цехов / Логинов И.З. -- Минск: Вишэйш. школа, 1975. -- 320 с., ил.

4. Проектирования литейных цехов / Н.А. Рыбальченко - Харьков, 1965.- 250 с., ил.

5. Справочник по литейному оборудованию / В.Я. Сафронов. - М.: Машиностроение, 1985.- 320 с., ил.

6. Производство стальных отливок: Учебник для вузов / Под редакцией Л.Я. Козлова. -- М.: МИСИС, 2010. -- 352 с., ил.

Размещено на Allbest.ru