Проект цеха высокопрочного чугунного литья на выпуск 23 000 тонн в год

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Проект содержит 130 листов пояснительной записки, таблиц.

Графическая часть выполнена на 13 листах формата А1.

В разделе "Расчетно-техническая часть" спроектирован цех чугунного литья на выпуск 23 000 тонн годного в год, определена его площадь, произведен расчет производственного персонала и необходимого количества технологического оборудования.

В разделе «Технологическая часть» описан технологический процесс получения отливки «Кронштейн» из сплава ВЧ 50 ГОСТ 7293-85, произведена разработка модельно-стержневой оснастки и приведен расчет литниково-питающей системы этой отливки.

В разделе "Специальная часть" предложена технология получения новых составов комплексных модификаторов и разработана установка для брикетирования пылевидных отходов дробления лигатур.

В разделе "Технико-экономическая часть" произведен расчет затрат на производство, расчет капитальных вложений и срока окупаемости проекта с помощью программы «Альт-Инвест».

В разделе «Безопасность жизнедеятельности человека» рассмотрена характеристика производства чугунолитейного цеха с точки зрения опасных и вредных производственных факторов. Проведен расчет освещения производственного участка. Рассмотрены основы спасательных и других неотложных работ в случае возникновения очага поражения.

ВВЕДЕНИЕ

Повышение качественного уровня выпускаемой продукции в машиностроении и других отраслях промышленности предопределяется созданием материалов с улучшенными свойствами, а также с разработкой эффективных ресурсосберегающих технологических процессов.

В области литейного производства к таким процессам, позволяющим получить заготовки с высокими эксплуатационными свойствами, приближающимися по конфигурациям и размерам к готовым деталям, относится чугунное литье. Доля чугунов как литейных материалов составляет до 80 % мирового производства литых изделий. Наряду с этим в машиностроении нашей страны и всего мира в целом прослеживается тенденция к увеличению процента изделий из высокопрочных чугунов. Это обусловлено сочетанием высокотехнологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик, высокими литейными свойствами, циклической вязкостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, удовлетворительной свариваемостью и обрабатываемостью резанием.

Несмотря на то, что изготовление отливок - многопозиционный и энергоемкий процесс, к качеству отливок с каждым годом предъявляются все более высокие требования.

При этом необходимо повышать производительность труда и снижать трудоемкость изготовления отливок, а это из-за обилия трудно контролируемых факторов в литейном производстве и большого количества транспортных путей. Это создает большие трудности при внедрении автоматизации технологических процессов в литейном производстве. Процесс производства сопровождается большим выделением вредных веществ (газ, пыль, тепло), что создает тяжелые условия работы персонала. Эти проблемы также необходимо решать, разрабатывая эффективные мероприятия по оздоровлению производственной среды

Литье является одним из наиболее распространенных способов производства заготовок для деталей машин - около 70% всех заготовок получают литьем. Можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат на обработку резанием снижает расход металла и себестоимость изделия.

Развитие литейного производства вплоть до наших дней проходило по двум направлениям: изыскание новых литейных сплавов и новых металлургических процессов и совершенствование технологии и механизации производства.

В планах дальнейшего развития литейного производства большое внимание уделяется снижению материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости изготовления отливок. На многих предприятиях имеется опыт рационального использования различных отходов производства.

Доля чугунов как литейных материалов составляет до 80 % мирового производства литых изделий. Чугунные отливки, используемые в самых различных областях техники и машиностроения, отличаются исключительным разнообразием условий, в которых им приходится работать. В соответствии с этим предъявляются и требования к их качеству и надежности в работе.

В последние годы выпуск чугунных заготовок, как в нашей стране, так и во всем мире несколько стабилизировался и находится на самом высоком уровне. Однако, несмотря на это, наше машиностроение почти постоянно испытывает дефицит в чугунных отливках.

Литые чугунные заготовки, благодаря сочетанию высокотехнологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик, высоких литейных свойств, циклической вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости, удовлетворительной свариваемости и обрабатываемости резанием, могут приносить существенные выгоды при своем применении, не говоря уже о многих технологических преимуществах, которые они обеспечивают.

При производстве отливок необходимо повышать производительность труда и снижать трудоемкость изготовления отливок, а это из-за обилия трудноконтролируемых факторов в литейном производстве и большого количества транспортных путей создает большие трудности при внедрении автоматизации технологических процессов в литейном производстве. Процесс производства сопровождается большим выделением вредных веществ (газ, пыль, тепло), что создает тяжелые условия работы персонала. Эти проблемы также необходимо решать, разрабатывая эффективные мероприятия по оздоровлению производственной среды.

Таким образом, выбор темы «Проект цеха высокопрочного чугунного литья на выпуск 23 000 тонн годного в год» для моего дипломного проекта считаю оправданным и актуальным.

1. Расчетно-техническая часть

1.1 Расчет производственной программы

Производственная программа годового выпуска отливок литейным цехом рассчитывается по годовой программе выпуска продукции завода (автомобилей, тракторов), комплектации литья на 1 машинокомплект (количество деталей, идущих на 1 изделие), нормы запасных частей и коэффициента использования литой заготовки.

Последовательность расчета производственной программы литейного цеха машиностроительного завода приводится в таблице 1.1.1.

Шифр детали принимается в соответствии с кодированием, установленным в отрасли.

Масса детали берется по конструкторскому чертежу.

Количество на машинокомплект - принимается по конструкторским чертежам основного изделия.

Коэффициент использования литой заготовки - определяется как отношение массы отливки (без литниковой системы в обрубленном виде) к массе готовой детали.

Масса 1 заготовки определяется как произведение массы одной детали на коэффициент использования литой заготовки.

Масса на 1 машинокомплект - определяется как произведение массы 1 заготовки на количество деталей, идущих на один машинокомплект.

Годовая программа (23000 т годного литья) задана в теме дипломного проекта.

Годовая программа выпуска отливок в тоннах на запчасти определяется от общего количества выпускаемой продукции (примерно 10 %).

1.2 Расчет мощности литейного цеха

Расчет проектной мощности литейного цеха производится исходя из потребности в литье на основную программу, потребности в запасных частях, поставок по кооперации, резерва мощности, литья для собственных нужд.

При расчете проектной мощности цеха учитываются мощности, необходимые для создания переходных заделов и компенсации брака литейного цеха и механических цехов.

Выпуск жидкого металла подсчитывается по формуле (1).

(1.1)

где Впр - программа производства, т (из таблицы 1.1.)

Кз - коэффициент, учитывающий нормативные заделы литья. В цехах серийного и мелкосерийного производства принимается двух-трехсуточный задел литья. Это соответствует Кз = 0,008 - 0,015. Кз =0,015.

Кб - коэффициент, учитывающий нормативный брак отливок внутри цеха. Кб = 0,05.

Кбм - коэффициент, учитывающий нормативный брак отливок в цехах механической обработки, Кбм = 0,005.

Кгод - коэффициент, учитывающий средний выход годного литья к залитому в форме по данной номенклатуре. Кгод=0,78.

Выпуск отливок подсчитывается как числитель формулы (1).

Таблица 1.2.

Проектная мощность цеха.

№№ п/п	Наименование вида литья	Выпуск жидкого металла, т	Выпуск отливок, т
		Марка чугуна	Количество	Марка чугуна	Количество
1.	Программа основного производства	ВЧ-50 ГОСТ 7293-85	31551,3	ВЧ-50 ГОСТ 7293-85	24610
2.	Запасные части		3155,13		2461
3.	Кооперация		4732,67		3691,5
4.	Собственные нужды		3155,13		2461
5.	Резерв мощностей		4732,67		3691,5
ИТОГО		47326,9		36915

1.3 Режим работы цеха и фонды времени

Принимаемые режимы работы отделений цеха приведены в табл. 1.3.1.

Таблица 1.3.1.

Режимы работы отделений цеха высокопрочного чугуна.

Наименование отделений	Количество смен	Длительность смен, ч
		I	II	III
1. Шихтовый двор.	2	8	8	-
2. Плавильное.	2	8	8	-
3. Смесеприготовительное №1 (формовочного участка).	2	8	8	-
4. Смесеприготовительное №2 (стержневого отделения).	2	8	8	-
5. Формовочно-заливочное.	2	8	8	-
6. Стержневое.	2	8	8	-
7. Термообрубное.	2	8	8	-

На основании принятых режимов работы отделений и участков цеха определяются фонды времени.

Фонд времени рабочего места определяется:

Tрм = (N₂ - П)·n·c , (1.2)

где Трм - годовой фонд времени рабочего места, ч;

N₂ - число дней в году, N₂ = 365.

П - число праздничных и выходных дней в году, П = 112.

с - число смен в сутки.

n - число рабочих часов в смену.

Трм₁ = ... = Трм₇ = (365 -112)·8·2 = 4048 час.

Действительный фонд работы оборудования определяется по формуле (1.3).

То = Ко·Трм , (1.3)

где Ко - коэффициент использования оборудования

Ко = 1- (К₁+К₂+К₃+К₄) , (1.4)

где К₁ - коэффициент, учитывающий остановку оборудования на ремонт.

К₂ - потери рабочего времени на переналадку оборудования.

К₃ - коэффициент организационных потерь.

К₄ - коэффициент на возмещение брака.

а) Плавильное оборудование.

К₁ = 0,1; К₃ = 0,12; К₄ = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,12+0,05) = 0,73.

То = 0,73·4048 = 2955 час.

б) Формовочное оборудование.

К₁ = 0,1; К₂ = 0,05; К₃ = 0,12; К₄ = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,05+0,12+0,05) = 0,68.

То = 0,68·4048 = 2753 час.

в) Стержневое оборудование.

К₁ = 0,1; К₂ = 0,05; К₃ = 0,12; К₄ = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,05+0,12+0,05) = 0,68.

То = 0,68·4048 = 2753час.

г) Термообрубное оборудование, в том числе термопечи, зачистные станки, дробеметные барабаны.

К₁ = 0,1; К₃ = 0,12; К₄ = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,12+0,05) = 0,73.

То = 0,73·4048 = 2955 час.

Годовой фонд времени рабочего определяется по формуле (1.5):

Тр = К₅·Трм·с , (1.5)

где К₅ - коэффициент, учитывающий потери рабочего времени в связи с

болезнью, тарифным отпуском;

с - сменность работы рабочего, с = 1.

Тр₁ = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр₂ = 0,885·4048 = 3582 ч.

Тр₃ = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр₄ = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр₅ = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр₆ = 0,885·4048 = 3582 ч.

Тр₇ = 0,898·4048 = 3635 ч.

Таблица 1.3.2.

Фонды времени.

Наименование отделений	Количество смен	Фонды времени, ч
		рабочих мест	оборудования	рабочих
1. Шихтовый двор.	2	4048	2955	3635
2. Плавильное.	2	4048	2955	3582
3. Смесеприготовительное № 1	2	4048	2753	3635
4. Смесеприготовительное № 2	2	4048	2753	3635
5. Формовочно-заливочное.	2	4048	2753	3635
6. Стержневое.	2	4048	2753	3582
7. Термообрубное.	2	4048	2955	3635

1.4 Общая компоновка цеха и описание принятого технологического процесса

Состав цеха.

Чугунолитейный цех состоит из следующих основных отделений.

Шихтовый двор.

Плавильное отделение.

Смесеприготовительный участок формовочно-заливочного отделения.

Смесеприготовительный участок стержневого отделения.

Формовочно-заливочное отделение.

Стержневое отделение.

Термообрубное отделение с участками обрубки, очистки, термообработки, заварки дефектов, окраски, испытания и контроля отливок.

Участок ремонтных служб механического оборудования.

Вентиляционный участок, объекты вентиляционного оборудования.

Участок технического контроля.

Склады: огнеупоров, смол, формовочных и вспомогательных материалов.

Лаборатории экспресс-анализа и испытания.

Административно-бытовые помещения.

Выбор типа производственного здания, вспомогательных и административно - бытовых корпусов.

Проектируемый цех имеет простую прямоугольную форму, здания двухэтажного исполнения. Все здания спроектированы в металлическом каркасе и должны быть выполнены из унифицированных типовых секций. Наружные стены выполнены из керамзитных и бетонных панелей.

Производственная площадь: 9504 м²

Сетка колонн: первый этаж - 12х6 м, второй этаж -12х24 м.

Общая высота производственного здания: 18 м.

Второй этаж находится на отметке: 8,4 м.

На первом этаже расположено вспомогательное оборудование, на втором все производственное оборудование.

Административно - бытовой корпус расположен на расстоянии 6 м. от здания цеха и соединены с ним крытыми галереями.

Служебно-бытовые помещения.

В состав вспомогательных помещений входят: помещения бытового санитарно-гигиенического обслуживания, медицинского обслуживания, общественного питания, помещения культурно - массового обслуживания и общественных организаций, административных и технических служб. Площадь вспомогательных помещений и их оборудование принимается по укрупненным показателям таблицы 1.4.1.

Таблица 1.4.1.

Характеристики вспомогательных помещений цеха.

Наименование помещения	Расчетный показатель	Формула подсчета	Численное значение
1	2	3	4
Все вспомогательные помещения	м2	3,5А	710,5
Вестибюль	м2	0,15В	16,95
Гардеробно-душевой блок	м2	1,8А	365,4
Гардеробные	м2	А	203
- количество шкафчиков	шт.	А	203
- количество умывальников	шт.	В/20	6
Душевые в составе ГДБ
- количество кабин	шт.	В/4	28
- площадь преддушевых	м2	2,1 м2	2,1 м2
Уборные в составе ГДБ
- унитазы	шт.	2	2
- умывальники	шт.	1	1
Комнаты отдыха в цехе	м2	На расст. 75м от раб. мест	18
Уборная в цехе
- унитазы	шт.	В/20	6
- умывальники	шт.	1 на 4 унитаза	2
Пункт первой медицинской помощи	м2	18	18
- количество	шт.		1
Столовая или буфет
- количество посадочных мест	шт.	В/4	28
- площадь	м2	В	113
- площадь произв. помещений	м2	В/2	56,5
- умывальники	шт.	В/80	2
- гардероб	м2	0,075В	8,5
Культурно - массовый сектор
- общая площадь	м2	0,6В	67,8
- зал собраний	м2	0,36В	40,7
Административно-технические службы
- кабинеты	м2	3С	54
- гардеробы	м2	0,3С	5,4
- технические службы	м2	4,5м2 на раб.	913,5

где А - списочное количество работающих во всех сменах. А =203.

В - явочное количество работающих в наиболее многочисленной смене. В =113.

С - количество служащих и ИТР. С =18.

1.5 Расчет плавильного отделения

Проектирование и расчет плавильного отделения литейного цеха включает решение следующих вопросов:

- составление баланса металла по выплавляемым маркам;

- выбор типа плавильного агрегата;

- определение количества плавильных агрегатов;

- расчет расходов шихтовых материалов на годовой выпуск литья;

- составление планировки отделения (участок плавки, участок выдержки, шихтовый двор, огнеупорный участок).

1.5.1. Баланс металла по выплавляемым маркам.

Расчет потребности металла по маркам и определение металлозавалки.

Необходимое количество жидкого металла по маркам определяется по данным таблиц 1.1 и 1.2, с учетом принятого брака в соответствии с таблицей 1.5.1.

Таблица 1.5.1.

Расчет количества жидкого металла и металлозавалки

№ п/п	Марка металла	Вид литья	Единицы измерения	Выпуск в год	Брак	Угар и безвозвратные потери (5%)	Сливы и скрап (2%)
				Жидкого металла	Годного литья	Литники	литейного цеха (5% от выпуска годного)	механообрабатывающих цехов (0,5% от выпуска годного)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	ВЧ-50 ГОСТ 7293-85	в разовые песчано-глинистые формы	т	47326,9	23000	20590,69	2490,9	249,1	2490,9	996,21

В таблице 1.5.1 данные для граф 1-8 берутся из таблицы 1.1.2. Угар и безвозвратные потери задаются проектом в зависимости от предполагаемого способа выплавки и типа плавильного агрегата. Угар при плавке металла в дуговых электропечах принимаем 5 %.

Сливы и скрап принимаем из расчета 2 % . Всего металлозавалка подсчитывается как сумма гр. 5,6,7,8,9,10,11.

На основании расчета металлозавалки составляется баланс металла по выплавляемой марке в соответствии с таблицей 1.5.2

Таблица 1.5.2.

Баланс металла по выплавляемым маркам.

Состав металлозавалки	ВЧ-50 ГОСТ 7293-85	Всего по цеху
	%	т/год	%	т/год
1. Годное литье	46,168	23000	46,168	23000
2. Литники и прибыли	41,332	20590,69	41,332	20590,69
3.Сливы и скрап	2	996,21	2	996,21
4. Брак	5,5	2740	5,5	2740
5.Угар и безвозвратные потери	5	2490,9	5	2490,9
Итого металлозавалка	100	49817,8	100	49817,8

В соответствии с балансом металла рассчитывается потребность в жидком металле в соответствии с таблицей 1.5.3.

Таблица 1.5.3.

Потребность в жидком металле.

№№ п/п	Марка сплава	Металлозавалка	Угар и безвозвратные потери	Потребность в жидком металле
		т	%	т	в год	в месяц	в смену	в час
1	ВЧ-50	49817,8	5	2490,9	47326,9	3943,91	78,88	11,43

Годовая потребность в жидком металле рассчитывается как разность между металлозавалкой и годовой массой угара и безвозвратных потерь. Средняя потребность в год подсчитываем делением годовой потребности на 12 в смену - на 600 , в час - на 4140.

Выбор типа плавильного агрегата.

В машиностроительной промышленности непрерывно расширяется использование электропечей для плавки чугуна.

В сравнении с традиционными плавильными агрегатами в литейных цехах вагранкой и индукционными электропечами, дуговые электропечи имеют целый ряд принципиальных металлургических отличий.

Прежде всего, - это получение активного шлака и возможность менять его свойства в широких пределах, это получение зон с особо высоким перегревом, относительно большим градиентом температур. Роль и влияние огнеупорной футеровки в дуговых электропечах также значительно выше, чем в вагранке и в индукционной печи. Эти обстоятельства оказывают влияние на угар компонентов шихты и особенности структурообразования в отливках, содержание в них газов, примесей, что в свою очередь также сказывается как на первичной, так и на вторичной кристаллизации чугуна. В сумме это определяет эксплуатационные свойства отливок.

При электроплавке возможно получение экономической эффективности за счет снижения стоимости шихтовых материалов, снижения брака литья и повышения эксплуатационных свойств чугуна в отливке.

Также необходимо отметить, что плавка чугуна в дуговых электропечах легко поддается автоматизации.

Расчет количества плавильных агрегатов.

Расчет количества плавильных агрегатов производится исходя из потребности жидкого чугуна, коэффициента использования оборудования во времени, часовой производительности плавильного агрегата, планового фонда времени и режима работы печи.

Определение количества печей на выпуск расчетного количества жидкого чугуна по конкретной марке сплава может производиться по формуле (1.6):

(1.6)

где Сп.а. - потребное количество плавильных агрегатов;

q - металлозавалка в год, т;

t - цикл плавки, ч;

Ф_д - действительный фонд времени работы, ч; Ф_д = 3890 ч.

Е_п - емкость печи, т;

К_н - коэффициент неравномерности работы; К_н = 1,2.

Таблица 1.5.4.

Потребное количество плавильных печей.

Марка сплава	Потребное количество металла, т	Тип печи	Производительность печей	Количество печей
	в год	в час		т/год	т/ч	Расчетное	Принятое
ВЧ-50	47326,9	11,43	ДСП-25	48426,9	25	1,84	3

Для выдержки жидкого чугуна будут использоваться 3 печи типа ДСП-50.

Расчет шихты.

Расчет шихты заключается в определении среднегодовых норм расхода отдельных составляющих шихты, исходя из баланса металла и требований выплавки нужных марок металла.

Расчет шихты ведется в следующий последовательности.

Из норм баланса шихты определяем количество возврата собственного производства, образующегося по каждой марки сплава в расчете на 1 тонну годного литья и 1 тонны жидкого чугуна. Задаемся допустимым пределом применения стального лома для чугунного литья, по условиям технологии плавки, конструкции печи и требований к отливкам. Допускаем применение стального лома при плавке в дуговых печах до 60 % . Остальными компонентами шихты задаемся, стремясь к минимальному расходу литейных и передельных чушковых чугунов и максимальному использованию чугунного и стального лома.

Расчет шихты на тонну жидкого металла ведут в соответствии с таблицей 1.5.5.

Таблица 1.5.5.

Расчет шихты.

Наименование материала	ГОСТ или ТУ	Марка материала	ВЧ 50 ГОСТ 7293-85
			%	Количество, кг
Чугун передельный	ГОСТ 805-80	ПЛ2-II-А-II	32	320
Возврат собственного производства	СТП	ВЧ 50	39	390
Ферросилиций	ГОСТ 1415-78	ФС65-3	3,5	35
Стальной лом низкохромистый	ГОСТ 2787-75	8А,Ст08-10	25,5	255
ИТОГО			100	1000

Расчет кокса и модификаторов ведется в соответствии с таблицей 1.5.6.

Таблица 1.5.6

Расчет кокса и модификаторов

Наименование материала	ГОСТ или ТУ	Марка материала	ВЧ-50 ГОСТ 7293-85
			% (сверх 100% шихты)	Количество кг
Стружка графитовая	ТУ 48-20-5-77		1,6	16
Ферросилиций	ГОСТ 1415-78	ФС75	1,0	10
Магний гранулированный			0,4	4
Известняк флюсовый	ТУ 14-16-46-90	фр.25-90	1,8	18

1.6 Расчет формовочно-заливочного отделения

Проектирование и расчет формовочно-заливочно-выбивного отделения включает решение следующих задач:

- расчет производственной программы отделения;

- выбор и обоснование принятых методов изготовления форм, режимов заливки форм, охлаждение отливок и методов выбивки форм;

- выбор, обоснование, характеристика и расчет технологического оборудования для изготовления форм, их заливки и выбивки;

- расчет парка опок и потребности в прочей технологической оснастке;

- выбор и расчет транспортно-технологического оборудования;

- организация рабочих мест на участках формовки, заливки и выбивки;

- планировка отделения с размещением оборудования.

Расчет производственной программы отделения.

Для расчета производственной программы отделения отливки группируют по сплавам, маркам сплавов, габаритам, сложности. В соответствии с группировкой выбирают тип формовочного оборудования в соответствии с таблицами 1.6.1. и 1.6.2.

Таблица 1.6.2.

Выбор типа формовочного оборудования.

Наименование группы отливок	Необходимый размер форм, приведенный к стандарту	Годовой выпуск отливок, т	Годовое количество форм, шт.	Тип формовочного оборудования	Паспортная производительность, форм/ч
1. Среднее литье ВЧ-50	600х480х300/300	23000	3492633	Прессовальная безопочная Disamatic 2013	360

Расчет технологического оборудования формовочного отделения.

Расчет необходимого количества формовочных машин для каждой группы литья производится по формуле (1.7):

(1.7)

где N - число форм группы литья на годовой выпуск литья с учетом брака;

Тф - годовой фонд времени работы формовочных машин в часах;

Тф = 3645 ч. при двухсменной работе;

t - организационные потери.

t = Тф·Кф, (1.8)

где Кф - коэффициент организационных потерь рабочего времени, Кф = 0,3;

q - расчетная часовая производительность формовочного автомата, форм/ч.

q = Qт·Кзагр = Qп·Кт·Кзагр, (1.9)

где Qт - техническая производительность машин;

Кзагр - коэффициент загрузки, Кзагр = 0,88;

Qп - паспортная производительность линии;

Кт - коэффициент технического использования, Кт = 0,75.

t = 3645·0.3 = 1093,5

Среднее литье ВЧ: Qп = 250; N = 3492633;

q = Qп·Кт·Кзагр = 360·0,88·0,75 = 237,6.

М = 3492633/(3645-1093,5)·237,6= 5,76.

Количество пар формовочных машин в составе АФЛ рассчитывается в соответствии с таблицей 1.6.3.

Таблица 1.6.3.

Количество пар формовочных машин.

Название линии с указанными габаритными размерами комьев, мм	Группа литья	Годовое количество литья, т	Годовое количество форм, шт.	Расчетная производительность в составе АФЛ, форм/ч	Количество машин	Количество АФЛ	Коэффициент загрузки АФЛ
					Расчетное	Принятое
Disamatic 2013 (600х480х300/300)	ВЧ	23000	3492633	237,6	5,76	7	7	0,82

Расчет смесеприготовительного оборудования для формовочного отделения (расчет количества смесителей) производится в соответствии с таблицей 1.6.5.

Таблица 1.6.5.

Расчет количества смесителей.

Формовочная линия	Масса смеси в одной форме, т	Количество форм, шт.	Количество формовочной смеси, т	Тип смесителя	Количество смесителей, шт.	Коэффициент загрузки
					расчетное	принятое
Disamatic 2013	0,12	3492633	419115,96	1524	1,66	2	0,83

1.7 Расчет стержневого отделения

Расчет производственной программы отделения.

Расчет стержневого отделения производится в зависимости от программы отделения с учетом количества, массы и габаритов стержней, их сложности, процента брака, состава стержневой смеси и т.п. в соответствии с таблицей 1.7.1.

Таблица 1.7.1.

Расчет годовой программы стержневого отделения.

№№ п/п	Шифр детали	Наименование детали	Годовая программа выпуска отливок на основную программу, шт.	Количество отливок в форме, шт.	Количество форм в год, шт.	Объем смеси в форме, дм3	Объем смеси на годовую программу, м3	Масса смеси на годовую программу, т
			т	шт.
1	2	3	5	6	7	8	9	10	11
1	11.3571-9885.9	Суппорт	886,90	270397	2	135199	144	19469	27256
2	11.3571-9886.9	Суппорт	886,90	270397	2	135199	144	19469	27256
3	11.3541-9681.9	Суппорт	811,19	270397	2	135199	144	19469	27256
4	11.3541-9682.9	Суппорт	811,19	270397	2	135199	144	19469	27256
5	3160-3501014	Суппорт	865,27	540795	2	270397	144	38937	54512
6	3160-3501044/45	Блок цилиндров	2433,58	540795	2	270397	144	38937	54512
7	3160-3501060	Скоба	675,99	270397	2	135199	144	19469	27256
8	2126-3501017	Суппорт	648,95	540795	4	135199	144	19469	27256
9	2126-3501155	Направляющая	1406,07	1081589	4	270397	144	38937	54512
10	1111-3501155	Суппорт	811,19	540795	4	135199	144	19469	27256
11	53205-2403040	Гайка	1622,38	1351987	4	337997	144	48672	68140
12	7403-1118176	Экран	730,07	811192	6	135199	144	19469	27256
13	5320-1001173	Кронштейн	1514,23	1081589	6	180265	144	25958	36341
14	5320-2402112	Стакан	2839,17	540795	2	270397	144	38937	54512
15	5320-2406027	Крышка подшипника	865,27	540795	4	135199	144	19469	27256
16	5320-2402079	Крышка подшипника	1892,78	540795	3	180265	144	25958	36341
17	5320-2402049	Стакан подшипника	2271,34	540795	2	270397	144	38937	54512
18	5320-2502209	Крышка подшипника	757,11	540795	4	135199	144	19469	27256
19	1131028	Вал	135,20	270397	6	45066	144	6490	9085
20	1131045	Вал	135,20	270397	6	45066	144	6490	9085
ВСЕГО			23000	11086292		3492633		502939	704115

Расчет количества стержневых машин.

Потребное количество стержневых машин определяем по формуле (1.11).

, (1.11)

где В_ст - годовое количество съемов стержней с учетом компоновки стержней в одном ящике, шт.;

Ф_эф - эффективный фонд рабочего времени;

Ф_эф = Ф_ном k_рем (1.12)

где Ф_ном - номинальный фонд рабочего времени, ч;

k_рем - коэффициент потерь рабочего времени на ремонт и обслуживание

оборудования;

Т_орг - организационные потери рабочего времени, ч;

Т_орг = Ф_ном k_орг (1.13)

где k_орг - коэффициент организационных потерь рабочего времени.

Б_ч - паспортная производительность стержневой машины, съем/ч.

Расчет количества сушил непрерывного действия для просушки стержней после склейки и окраски.

Расчет потребного количества сушил ведется по формуле (1.14).

, (1.14)

где В - масса стержней на годовую программу, т;

Q - производительность сушила, т/ч;

Фд - годовой действительный фонд времени, ч;

Расчет количества смесителей.

Количество смесителей ведется по формуле (1.15).

, (1.15)

где М_ст.см. - годовая масса стержневой смеси, т;

Ф_эф - эффективный фонд работы смесителей, ч;

t - организационные потери, ч;

q - паспортная производительность смесителя, т/ч.

Расчет количества оборудования участка приведен в таблице 1.7.2.

Таблица 1.7.2

Количество оборудования стержневого участка..

№№ п/п	Наименование оборудования	Количество обрабатываемого материала	Годовой фонд времени, ч	Производительность	Количество оборудования, шт.
					расчетное	принятое
1	2	3	4	5	6	7
1 2 3	Стержневая машина 912Б5 Сушило для мелких стержней Смеситель	40560 съемов 730,1 т 730.1 т	2753 2753 2753	50с/ч 0,5 т/ч 0,5 т/ч	0,29 0,53 0,53	1 1 1

1.8 Термообрубное отделение

Расчет термообрубного отделения начинается с составления ведомости термофинишных операций, приведенных в табл. 1.8.1.

Таблица 1.8.1

Ведомость термофинишных операций.

№ п/п	Наименование операции	Всего деталей, шт.	Всего литья, т	Тип оборудования
1	2	3	4	5
1	Выбивка отливок.	11086292	23000	Выбивная решетка.
2	Отделение литников.	11086292	23000	Молоток.
3	Абразивная зачистка.	11086292	23000	Шлифовально-зачистной станок.
4	Дробеметная очистка.	11086292	23000	Дробеметный барабан периодического действия.
5	Пробивка отверстий и удаление заливов.	11086292	23000	Молоток, пробойник, зубило.
6	Ручная обработка заусенец	11086292	23000	Шлифстанок, напильник.
7	Термообработка.	11086292	23000	Печь отжига.
8	Вторичная очистка.	11086292	23000	Дробеметный барабан периодического действия.
9	Контроль ОТК.	11086292	23000	Согласно техпроцессу.
10	Разбраковка, сортирование.	11086292	23000	Вручную.
11	Окраска.	11086292	23000	Линия окраски.
12	Складирование.	11086292	23000	Автопогрузчик.

Расчет количества оборудования

Расчет количества оборудования ведется в соответствии с таблицей 1.8.2.

Таблица 1.8.2.

Оборудование термообрубного отделения.

№ п/п	Наименование оборудования	Количество обрабатываемого литья, т	Годовой фонд времени, ч	Производительность, т/ч	Количество оборудования
					расчетное	принятое
1	2	3	4	5	6	7
1	Печь для снятия напряжения в отливках.	23000	3399	5,2	1.3	2
2	Пресс усилием 100 т для обрубки мелких отливок.	6759532 шт.	2955	500 шт./ч	4.57	6
3	Зачистной станок для мелкого литья.	4326760 шт.	2955	300 шт./ч	4,88	6
4	Дробеметный барабан периодического действия для мелких отливок - первичная и вторичная очистка.	46000	2955	3,2	2.4	3
5	Окрасочная линия	23000	3399	20,5	0,33	1

1.9 Оборудование чугунолитейного цеха

Номенклатура применяемого оборудования в цехе чугунного литья с мощностью 23000 тонн годного литья из высокопрочного чугуна в год приведена в таблице 1.9.1.

Таблица 1.9.1

Номенклатура оборудования в цехе чугунного литья.

№№ п/п	Наименование оборудования	Краткая техническая характеристика	Поставщик
1	2	3	4
1	Электрическая дуговая плавильная печь плавки.	Вместимость 25 т, общий цикл плавки 3 ч.	ДЧП-25; ИЧТ 60 МП ВНИМЭТО Москва, ЗЗТО г. Саратов.
2	Электрическая дуговая печь выдержки.	Вместимость 50 т, общий цикл плавки 3 ч.	ДЧП-50; ИЧТ 60 МП ВНИМЭТО Москва, ЗЗТО г. Саратов.
3	Гидростенд для опрокидывания ковшей V=25т.
4	Формовочная линия.	Производительность 360 форм/час. Размер опок 600х480х300/300	Модель 7501. НИИ Автопром, Москва.
5	Смесеприготовительная установка для формовочных линий № 1, № 2.	Производительность 90 тонн/час	Модель 1512, завод литейного оборудования, г. Волковск, 50-215 м3/ч.
6	Заливочная установка для формовочной линии.	Производительность 360 форм/час. Время заливки 7-10 с.	Модель 99413, емкость 6000 кг, скорость заливки 10-30 кг/сек; СПТБ Н ПЛАН УССР г. Киев.
9	Смеситель для приготовления стержневой смеси.	Производительность 3,5 т/ч.	Модель 1А11М Проект ВНИИМТМаш г. Москва, завод литейного оборудования, г. Волковск.
10	Стержневая машина по холодным ящикам.	Производительность 50 съем/час, максимальная масса стержня 16 кг.	Модель 912Б5, 630х500х450 мм, НИИ "Литавтопром" г. Минск; завод "Литмаш" г. Павлоград.
11	Выбивная решетка с автоматическим кантователем.		Решетка вибрационная УГКОСО КамАЗ. Изготовитель РИЗ.
12	Печь для снятия напряжения в отливках.	5250 кг/час, t=650 °С. Темп толкателя-10.4м.	СТО-1060510-51. Изготовитель: ПО ”Азерэлектротер”, г. Баку.
13	Дробеметный барабан периодического действия (очистка мелкого литья).	3,2 т/ч	Модель 42216.Изгот.: завод "Амурлитмаш" г. Комсомольск-на-Амуре.
14	Пресс гидравлический для обрубки отливок.	Производительность 500 шт./ч. Усилие 100 т.	ф. “Denisson”, США
15	Зачистной станок для мелкого литья	300 шт/ч	ф. “Setco”
16	Линия окрасочная	Производительность 20,5 т/ч	Проект УГКОСО КамАЗ.

1.10 Расчет рабочей силы

Расчет количества производственных и вспомогательных рабочих, определяемых по рабочим местам соответствующих отделений и участков в зависимости от выбранных типов оборудования и норм производительности.

Таблица 1.10.1.

Расчет производственных рабочих.

Наименование профессий	Норма обслуживания	Число рабочих на смену	Всего
		I	II
1	2	3	4	5
I. Плавильное отделение
1. Машинисты мостовых кранов.	1 на кран	2	1	3
2. Оператор поста управления системой шихтоподачи.	2 в смену	2	2	4
3. Плавильщик на заливочной линии.	1 на линию	4	3	7
4. Плавильщик на печах плавки.	2 на печь	3	3	6
Итого:		11	9	20
II. Формовочно-заливочное отделение
1. Оператор машинной формовки	1 на линию	4	3	7
2. Выбивальщик отливок	1 на линию	4	3	7
3. Земледел	1 на линию	4	3	7
4. Оператор-литейщик	1 на линию и смену	4	3	7
Итого		16	12	28
III. Стержневое отделение
1. Машинист передаточной тележки.	1 в смену	1	1	2
2. Стерженщик машинной формовки.	2 на машину	1	1	2
3. Сушильщик	1 на машину	1	1	2
4. Земледел	1 в смену на смеситель	1	1	2
Итого		4	4	8
IV. Термообрубное отделение
1. Обрубщик	3 в смену	3	3	6
2. Наждачник	1 на станок	3	3	6
3. Чистильщик	1 на станок	2	1	3
4. Сортировщик	4 в смену	4	4	8
5. Термист	2 на печь	2	2	4
6. Маляр	3 на линию	2	1	3
7. Обрубщик на прессе	1 на пресс	3	3	6
8. Машинист крана	1 на 2 печи	1	0	1
Итого:		20	17	37
Всего производственных рабочих:		51	42	93

Таблица 1.10.2.

Расчет вспомогательных рабочих.

Наименование профессий	Норма обслуживания	Число рабочих на смену	Всего
		I	II
I. Плавильное отделение
1. Стропальщик	2 в смену	2	2	4
2. Огнеупорщик	10 в смену	10	10	20
3. Водитель автопогрузчика.	2 в смену	2	2	4
4. Слесарь по отоплению и вентиляции	1 на смену	1	1	2
5. Слесарь по водоснабжению и канализации	1 на смену	1	1	2
6. Слесарь по газовому оборудованию	2 на смену	2	2	4
Итого:		18	18	36
II. Формовочное отделение
1. Наладчик	1 на линию	1	1	2
2. Уборщик	3 на линию	3	3	6
3. Слесарь по отоплению и вентиляции	1 на смену	1	1	2
4. Слесарь по водоснабжению и канализации	1 на смену	1	1	2
Итого:		6	6	12
III. Стержневое отделение
1. Водитель автопогрузчика	2 на смену	2	2	4
2. Слесарь по отоплению и вентиляции	1 на смену	1	1	2
3. Слесарь по водоснабжению и канализации	1 на смену	1	1	2
4. Слесарь по газовому оборудованию	2 на смену	2	2	4
5. Наладчик	1 на смену	1	1	2
Итого:		7	7	14
IV. Термообрубное отделение
1. Водитель автопогрузчика	4 на смену	4	4	8
2. Уборщик	3 на смену	3	3	6
3. Наладчик	1 на смену	1	1	2
4. Стопщик-смывщик	1 на смену	1	1	2
5. Слесарь по газовому оборудованию	2 на смену	2	2	4
6. Слесари по отоплению и вентиляции	1 на смену	1	1	2
7. Слесарь по водоснабжению и канализации	1 на смену	1	1	2
8. Слесарь по окрасочным устройствам	1 на смену	1	1	2
9. Слесарь по обслуживанию прессов	1 на смену	1	1	2
Итого:		15	15	30
Всего вспомогательных рабочих:		46	46	92

Всего рабочих - 185 чел.

Численность ИТР, служащих и МОП определяют в процентах от общего числа рабочих:

ИТР (7% ) - 13 чел.

служащих (0,6% ) - 2 чел.

МОП (1,5% ) - 3 чел.

Всего работающих - 203 чел.

Технологическая часть

Произведем анализ конструкции отливки “Суппорт”.

Отливка по конструкции несложная, компактная. Толщина стенок по всей длине детали равномерная, без больших перепадов в размерах. Сопряжение стенок соблюдено. Полость получена с помощью стержня, конфигурация полости несложная. Отверстия в отливке можно получить обработкой резанием. Деталь представляет собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием прямых линий цилиндрических и плоских поверхностей. Деталь (отливка) имеет конструктивные уклоны. Конструкция обеспечивает сборку форм. По массе деталь мелкая. По назначению деталь является ответственной, конструкция детали отвечает как требованиям технологии механической обработки, так и требованиям литейной технологии.

2.1 Выбор способа изготовления отливки

Учитывая программу производства: серийное производство, а также несложную конфигурацию, массу и габариты отливки, класс точности, приходим к выводу, что данную отливку получаем литьем в песчано-глинистые формы. Используем машинную формовку, отливку изготавливаем непосредственно на автоматической формовочной линии.

Принятый способ литья получает высокий выход годного литья при относительно невысоких затратах, при осуществлении технологического процесса.

2.2 Выбор положения отливки в форме в период заливки и затвердения

Положение отливки в форме при заливке и затвердении определяет весь технологический процесс изготовления отливки.

Данная отливка располагается в двух полуформах, в вертикальном положении. Данное расположение обеспечивает: направленное затвердение, наиболее простую литниковую систему, простую сборку форм, минимальные габариты форм, простую и устойчивую установку стержней в форму, минимальные припуски на механическую обработку.

2.3 Определение поверхности разъема формы

Форма имеет одну горизонтальную плоскость разъема, поверхность разъема плоская.

Такая поверхность разъёма формы обеспечивает удобство формовки, установки стержней, контроль качества сборки формы, наиболее простую конструкцию модельной оснастки и формы, наименьшее число стержней, минимальное искажение базовых поверхностей.

2.4 Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов, радиусов закруглений

Величину припусков на механическую обработку определяют следующие характеристики: материал отливки; её класс точности, положение поверхности при заливке, габаритные размеры, номинальный размер отливок.

Учитывая всё вышеизложенное, приходим к следующим припускам: верх - 2 мм, низ, бок - 2 мм.

Зная высоту моделей, назначаем следующие формовочные уклоны - 2^о (наружные). Учитывая конфигурацию отливки, назначаем радиусы закруглений: 5 мм, неуказанные - до 3 мм.

2.5 Определение количества и конструкции стержней

Анализируя конструкцию отливки, приходим к выводу о возможности получения внутренней полости отливки с помощью одного стержня. Стержень занимает вертикальное положение в форме. Он имеет несложную конфигурацию, прост в изготовлении. Выбранная конструкция стержня обеспечивает: получение внутренней полости с заданной точностью, удобную установку стержня, допускающую просмотр и контроль размеров формы, свободное удаление газов и легкое удаление стержневой массы из отливки в период её очистки, механическую и термическую стойкость. Стержень имеет знаки достаточной прочности. Размеры, уклоны и зазоры между знаком стержня и формой выбираем по ГОСТ 3606-80.

Стержни изготавливаются на стержневых машинах по горячей оснастке в разъемных стержневых ящиках.

2.6 Формовочные и стержневые смеси.

Формовочные смеси применяют для изготовления форм. Состав смеси показан в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1.

Состав формовочной смеси.

Составляющие формовочной смеси	Массовая доля составляющих смеси, %
Песок 1К02, 1К016	2
Суспензия бентонито-угольная	1,2…3,0
Отработанная смесь	95,0…96,8

В условиях автоматической формовки для приготовления формовочной смеси используют сложные системы смесеприготовления. Обычно эти системы состоят из двух комплексов: приготовления формовочной смеси и её регенерации.

Сухой песок по ленточному конвейеру подается в бункеры над бегунами. Отработанная смесь из-под выбивной решетки автоматической формовочной линии поступает на конвейер, на котором собирается просыпь формовочной смеси из-под формовочных автоматов. Затем отработанная смесь поступает на ленту конвейера, где подвергается магнитной сепарации надленточным магнитным сепаратором. После этого смесь дробится и разрыхляется в рыхлителе, просеивается через сито и на ленточном конвейере вторично подвергается магнитной сепарации надленточным магнитным сепаратором . Далее отработанная формовочная смесь поступает в гомогенизационный барабан, в котором увлажняется до определенной влажности. Вода в барабан подается через форсунки. Из барабана смесь поступает в охладитель испарительного типа, представляющий собой камеру, внутри которой движется сетчатый пластинчатый конвейер. Смесь из барабана попадает на этот конвейер и охлаждается продуваемым через нее воздухом; одновременно происходит удаление пыли из смеси. На выходе из установки смесь имеет температуру не выше 38--40 °С. Далее по конвейерам и элеватору смесь поступает в бункеры над бегунами.

Из бункеров сухой песок и отработанная смесь тарельчатыми питателями подаются в бункеры-дозаторы бегунов. Бентонитоугольная эмульсия приготовляется в установках и по трубопроводам подается в бегуны. После перемешивания формовочная смесь выдается из бегунов в дозаторы. При перемешивании для охлаждения и обеспыливания смеси осуществляется ее продувка воздухом с помощью вентиляторов. Из дозаторов смесь по системе ленточных конвейеров подается в разрыхлитель, пройдя через него по ленточным конвейерам, поступает в бункеры над формовочными автоматами.

Физико-механические свойства смеси приведены в табл. 2.6.2.

Таблица 2.6.2.

Физико-механические свойства смеси.

Свойства	Значение
Влажность, %	3,2…4,0
Газопроницаемость, ед.	не менее 80
Текучесть, ед.	70…76
Предел прочности при сжатии во влажном состоянии, кПа.	157…186
Предел прочности при сжатии во влажном состоянии, кПа.	343..588
Температура смеси перед формовкой, °С	25…35

Для получения стержней выбираем способ изготовления по горячим ящикам. Сушка стержней одна из наиболее продолжительных операций процесса их изготовления. Этого недостатка не имеет способ изготовления стержней из смесей с быстротвердеющими связующими синтетическими смолами в горячих стержневых ящиках. Для изготовления стержней используют стержневые смеси. Состав стержневой смеси приведен в табл.2.6.3.

Таблица 2.6.3.

Состав стержневой смеси, %.

Составляющие	Массовая доля
Связующее КФ-90	2,2…2,7
Катализатор ЛСФ/А (смесь сульфитно-спиртовой барды и ортофосфорной кислоты)	0,7
Оксид железа	0,7
Графит серебристый	0,1
Стеарат кальция	0,1

Примечание: остальное - огнеупорная основа (песок Об1К02) - 100 %.

Физико-механические свойства смеси приведены в табл.2.6.4.

Таблица 2.6.4

Физико-механические свойства смеси..

Свойство	Значение
Прочность отверждённого образца на разрыв, кг/см2	через 10 с	в горячем состоянии	2,2…4,5
		в холодном состоянии	>10
	через 30 с	в горячем состоянии	>5
		в холодном состоянии	>22
Текучесть смеси, %	>75
Влажность смеси, %	<1,2
Температура, °С	<303
Живучесть смеси, ч	> 2

Смеси имеют невысокую прочность во влажном состоянии, поэтому стержни из них изготовляют на пескодувных и пескострельных машинах.

Сущность технологического процесса состоит в том, что стержневая смесь с быстротвердеющим связующим с помощью пескодувной или пескострельной машины вдувается в стержневой ящик, предварительно нагретый до определенной для данного связующего температуры. Под действием теплоты связующее при нагреве затвердевает, придавая прочность стержню. После непродолжительной выдержки (2--3 мин), в зависимости от связующего и размеров стержня, ящик раскрывают и извлекают сухой и прочный стержень.

Процесс изготовления стержня в горячем ящике на пескострельной машине имеет следующую последовательность. Половины стержневого ящика нагреваются газовым или электрическим устройством; после этого нагревательное устройство и распаровщик перемещаются вперед, а пескострельная головка с позиции загрузки смесью перемещается на рабочую позицию. Затем нижняя половина ящика поднимается вверх, половины ящика смыкаются, и он поджимается к пескострельной головке; происходит надув смеси в ящик; после этого следует подъем головки, перемещение ее и распаровщика с нагревателем; опускание нижней половины ящика со стержнем и выталкивание стержня толкателем. Готовый стержень снимается с машины вилочным съемником; после опускания толкателей стержень остается на вилках съемника, а затем перемещается съемником из рабочей зоны машины.

Песчано-смоляные стержневые смеси приготовляют со связующими - синтетическими смолами, входящими в группу Б-1 (КФ-90), в группу Б-3 (сульфитно-спиртовая барда). Эти связующие способны затвердевать при температуре 230…250°С за короткое время (от 2…3 мин до 30…50 с в зависимости от состава и размеров стержня). Процесс затвердевания может быть ускорен введением катализаторов - органических и неорганических кислот. В состав смеси входят добавки - оксид железа и серебристый графит, улучшающие теплопроводность и теплоёмкость, что ускоряет прогрев стержня и его твердение. Добавка стеарата кальция уменьшает прилипаемость и улучшает текучесть.

Стержневая смесь твердеет непосредственно в стержневом ящике. Твердение смеси происходит за счёт конденсации связующего. При этом стержень приобретает высокую прочность до 9,8 МПа и газопроницаемость. Благодаря низкой прочности во влажном состоянии песчано-смоляные смеси со связующими обладают хорошей текучестью, легко заполняют полости сложных стержневых ящиков. Стержни из таких смесей извлекают из ящиков прочные, что повышает точность стержней и отливок. Смеси податливы, хорошо выбиваются из отливки, но обладают недостаточной термической стойкостью.

2.7 Разработка конструкции модели, стержневых ящиков и модельных плит

Классификация моделей.

Модели классифицируются по размерам. Модель отливки «Суппорт», относится к малым моделям. При проектировании данной отливки была разработана простая конструкция модели, с разъёмом по плоскости и стержневые знаки простой конфигурации.

Выбор материала для изготовления модельного комплекта.

При машинной формовке целесообразно изготавливать модели из серого чугуна (СЧ-25), которые предназначаются для серийного и массового производства (для изготовления мелких и средних моделей, стержневых ящиков и модельных плит).

Металлические модельные комплекты.

Металлические модели и стержневые ящики применяют в массовом производстве. Основными элементами металлического модельного комплекта являются модельная плита и стержневые ящики. Вспомогательными элементами являются сушильная плита, кондукторы для зачистки и сборки стержней и т.д. Металлические модельные плиты делают составными и цельнолитыми.

Исходным документом при проектировании металлического модельного комплекта является чертеж отливки, выполненный согласно ГОСТ 2.423-73. По этому чертежу разрабатывают чертежи элементов металлического модельного комплекта: модельных плит, моделей, стержневых ящиков и т. д. При разработке чертежей металлического модельного комплекта, модельных плит, моделей, стержневых ящиков, сборочных кондукторов широко используют нормали и стандарты, в которых регламентированы конструкции элементов оснастки, их размеры, материал, точность исполнения, шероховатость поверхностей и т. д.

Металлические модели, стержневые ящики, модельные плиты рекомендуется делать тонкостенными, усиливая их ребрами жёсткости. Толщину стенок моделей и стержневых ящиков назначают по ГОСТ 19370 - 74.

Используем опочные модельные плиты, односторонние.

Заготовки металлических моделей, стержневых ящиков и плит получают литьём в песчаные формы по деревянным моделям, то есть по промоделям.

Заготовки обрабатывают на обычных универсальных металлорежущих станках. После обработки резанием модели монтируют на заранее подготовленных плитах. При монтаже учитывают размеры и конструкции опок.

При машинной формовке используем две плиты: одну прессовальную, а другую поворотную.

Модели литниковой системы монтируют на плитах после установки моделей отливки в соответствие с чертежом.

Металлические стержневые ящики применяют в серийном и массовом производстве. Используют изготовление стержней в горячих ящиках. Это позволяет исключить сушку стержней, автоматизировать их изготовление. Ящик должен быть достаточно жёстким, способным противостоять короблению вследствие периодического нагрева и охлаждения.

Материал стержневого ящика должен иметь высокую теплопроводность, теплоаккумулирующую способность, малый коэффициент теплового расширения, высокую прочность и химическую стойкость по отношению к связующим материалам стержневой смеси.

Этим требованиям наиболее полно отвечает серый чугун. Заготовки стержневых ящиков подвергают отжигу.

2.8 Разработка конструкции литниковой системы

При выборе способа подвода расплава в форму и разработке конструкции литниковой системы учитываем, что расплав должен поступать в форму плавно, без ударов о ее стенки и стержни, без завихрений с заданной скоростью подъема уровня в форме и последовательным удалением воздуха и газов из формы. Кроме того, способ подвода расплава обеспечивает направленное затвердение отливки с учетом ее конструкции и свойств сплава.

Тот или иной способ подвода расплава, конструкции литниковой системы, соотношение её размеров, элементов назначают в зависимости от литейных свойств сплава - жидкотекучести, усадки, склонности к образованию трещин; конфигурации, размеров, массы и назначения отливки.

На основании всего вышеизложенного приходим к выводу, что наиболее целесообразно использование литниковой системы с подводом металла по плоскости разъема. Она наиболее проста, технологична для данного типа отливок.

К числу элементов питающей системы, обеспечивающих питание отливки расплавом при затвердевании, относятся питающие выпоры, бобышки и прибыли.

Прибыли и питающие выпоры служат для компенсации усадки утолщённых мест отливки. Они должны располагаться над массивными частями, имеют такие размеры и конфигурацию, чтобы расплав в них застывал в последнюю очередь. Размеры должны быть достаточными для того, чтобы компенсировать усадку отливки.

2.9 Определение количества моделей на плите

Отливка изготовляется на автоматических формовочных линиях. Размер кома 600480300/300.

На основании данных об отливке устанавливаем рекомендуемые минимально допустимые толщины слоя:

от верха модели до верха кома 30 мм;

от низа модели до низа кома 40 мм;

от модели до стенки кома 30 мм;

между моделями 20 мм;

между моделями и шлакоуловителями 20 мм.

На основании вышеизложенных величин принимает 2 модели на плите.

2.10 Разработка технологии сборки, крепления форм

Сборка форм - ответственный процесс. Сборка включает следующие операции: подготовка полуформ и стержней к сборке, установка стержней, контроль положения стержней, сборка полуформ, установка выпоров.

Полуформы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осматривают, дефектные к сборке не допускают. Полость формы продувают, чтобы удалить из неё частицы смеси и инородные тела.

Стержни устанавливают в форму в последовательности указанной на сборочном чертеже или технологическому процессу. Знаки стержней не подгоняют.

На автоматических линиях сборки форм производится механизмами линии: стержнеукладчиками, устанавливающими отдельные стержни или блок стержней в форму. В случае с отливкой “Суппорт” стержни в форму проставляются вручную.

При заполнении формы расплав создает давление на стенки формы, пропорционально плотности и высоте его столба. Чтобы не допустить образований щели между нижней и верхней полуформой их скрепляют болтами, скобами, клиньями или на собранную форму устанавливают груз.

2.11 Выбор способа плавки металла

В литейном производстве для получения высококачественных отливок из высокопрочного чугуна используют дуплекс-процесс: дуговая электропечь - дуговая электропечь. Дуплекс-процесс заключается в следующем, что чугун плавят в одной печи и затем переливают в другую печь - печь выдержки, где металл доводят до нужной температуры и нужного химического состава. Затем из печи выдержки металл разливают в ковш и отправляют на заливку.