Проектирование формовочно – заливочно - выбивного отделения

 

При выполнении курсового (дипломного) проекта в данном разделе РПЗ необходимо проработать следующие вопросы:

1. Распределить номенклатуру выпускаемых отливок на технологические потоки (группы), для каждой из групп выбрать вид форм, их размеры, способ изготовления, количество отливок в форме, среднюю металлоемкость.

2. Рассчитать годовое количество форм каждой группы, выбрать оборудование для изготовления этих форм и рассчитать необходимое количество его единиц.

3. Определить схему организации и выбрать оборудование для заливки форм.

4. Выбрать оборудование для выбивки форм.

5. Выбрать основное подъемно-транспортне оборудование.

При выборе метода формовки следует иметь в виду, что основная масса отливок изготавливается в песчаных разовых формах. Литье в разовые формы может производиться в сырые и сухие формы. Применение сырых форм позволяет сократить цикл производства отливок, расход топлива, капитальные вложения, повысить производительность при формовке и выбивке. Сырые формы применяют для отливок в основном массой до 150 кг. При массовом и крупносерийном производстве в одном и том же цехе рекомендуется выделять в самостоятельные потоки отливки различной массы, например: 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 поверхности отливок. Следует иметь в виду, что применение сухих форм вызывает потребность в установке сушильных печей, удлиняет цикл изготовления отливок, увеличивает парк опок, площади цеха, что приводит к удорожанию отливок.

Для изготовления средних и крупных отливок в условиях мелкосерийного, серийного и единичного производства целесообразно применение различного вида упрочняемых форм из самотвердеющих смесей.

Следует так же учитывать, что:

- безопочная формовка рациональна для массового и крупносерийного производств мелких отливок. Иногда целесообразно для таких отливок применение безопочной формовки с использованием холоднотвердеющих смесей в условиях серийного производства;

- в условиях крупносерийного и массового производства целесообразно использовать автоматические формовочные линии с различными методами уплотнения форм, а также для безопочной формовки. В серийном и мелкосерийном производстве для изготовления форм применяются комплексно-механизированные линии, проектируемые на базе серийно изготавливаемых отдельных узлов и механизмов;

- формы для средних отливок (до 250 кг) целесообразно получать в химически твердеющих или подсушиваемых формах на поточных и автоматических линиях формовки в опоках с формовочными автоматами импульсного или импульсного - прессового уплотнения;

- формовку в пластичных самотвердеющих смесях (ПСС) используют в основном для производства средних и крупных отливок;

- для серийного, мелкосерийного и единичного производства прогрессивным способом формообразования является вакуум-пленочная формовка (ВПФ);

- в условиях серийного производства, особенно средних и крупных отливок, наилучшие результаты обеспечивает применение гибких программируемых линий, оснащенных многопозиционными формовочными автоматами с быстросменной или плавающей оснасткой.

- холоднотвердеющие смеси (ХТС) рационально использовать в условиях серийного, мелкосерийного и единичного производства, как альтернативу применению сухих форм. Перспективны автоматические и механизированные линии литья в формы из смесей холодного отверждения. Их применение позволяет получать отливки с высокой размерной точностью и чистотой поверхностью.

- жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) - для крупных и тяжелых отливок из чугуна и реже - из стали. Желательно, чтобы они были не на жидком стекле, ухудшающем выбиваемость форм.

При проектировании формовочных отделений важно увязать технологические операции так, чтобы обеспечить поточность производства. 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.

Перед началом расчетов номенклатура отливок распределяется на группы по технологическим потокам, исходя из габаритов, массы, толщины стенок, сложности конфигурации, класса точности и серийности отливок. При определении потоков необходимо стремиться к минимальному количеству типоразмеров форм, т.е. к унификации оснастки и оборудования. На основании анализа для каждой из групп устанавливается наиболее технологически и экономически целесообразный способ и оборудование для изготовления форм, определяются размеры форм и их количество на годовую программу.

При массовом и крупносерийном производстве для расчётов количества форм используют данные точной программы. В случае приведённой или условной годовой программы отливок число форм для каждого потока или участка рассчитывают исходя из средней металлоёмкости форм [1]. Полученный результат расчетов необходимо увеличить с учетом потерь на брак форм. Потери на брак форм принимаются по данным базового предприятия в зависимости от сложности конфигурации, способа уплотнения форм и протяжки моделей (2...6%).

Годовое число форм, их размеры и средняя металлоемкость являются основными параметрами для проектных расчетов по цеху.

Расчеты количества необходимого формовочного оборудования производятся по общеизвестным методикам[1] [ кнорре, логинов]. При получении неудовлетворительного распределения отливок между потоками и участками формовочного отделения и большой неравномерности загрузки оборудования следует произвести перераспределение или выбрать другое подходящее оборудование и повторить расчеты до достижения оптимального решения. В приложении Е приведены справочные данные по некоторым видам формовочного оборудования.

В формовочном отделении может приниматься как последовательный, так и параллельный режимы работы. При последовательном режиме формы под заливку накапливаются на плацу, конвейере или рольгангах-накопителях. При параллельном режиме связь технологических операций осуществляется конвейерным транспортом тележечного, подвесного, пульсирующего, роликового и других типов. Если для передачи форм (полуформ) или пустых опок предполагается установка тележечных конвейеров, необходимо рассчитать их скорости для каждой технологической группы форм.

В случае, если в проекте предусматривается применение формовочной линии оригинальной конструкции, необходимо выполнить расчет ее основных параметров: скорости движения конвейера, длин участков простановки стержней, заливки форм, охлаждения отливок в формах.

Для автоматических линий, серийно выпускающихся машиностроительными фирмами, необходимо выполнять проверочный расчет этих параметров и в случае необходимости осуществить корректировку.

Следует обратить внимание на организацию простановки стержней в формы, особенно при большом их числе либо повышенных требованиях к точности установки. Наиболее рационально выполнение этой операции манипуляторами – стержнеукладчиками. Для этого стержни должны транспортироваться к участкам простановки в специальной таре (поддонах, кассетах и т.п.). Если проектируемый формовочный участок оснащается подвесным конвейером для транспортирования стержней, необходимо выполнить расчет его скорости.

Организация заливки форм предполагает решение следующих технических задач:

- выбор заливочных устройств,

- выбор способа скрепления полуформ перед заливкой,

- транспортировка жидкого металла от плавильных агрегатов к заливочным устройствам.

В сталелитейных цехах массового производства рекомендуется применение автоматических или дистанционно управляемых ковшовых заливочных устройств (стационарных и передвижных). Для цехов чугунного и цветного литья целесообразно применение заливочно - дозирующих установок с подогревом металла. Для транспортировки жидкого металла к заливочным устройствам в цехах эффективно применять монорельсовые тележки с ковшами емкостью 1,5…2 т.

В цехах серийного производства среднего и крупного литья для заливки форм следует применять специальные крановые заливочные тележки с механизмами точного позиционирования ковша относительно заливаемых форм, накопитель форм под заливку.

Выбивка форм в механизированных отделениях сосредотачивается на небольшом участке литейного конвейера рядом с формовочным отделением. Операция выбивки осуществляется на полуавтоматических и автоматических установках, конструкция которых зависит от принятого технологического процесса изготовления форм и организации работ на конвейере. Виды установок для автоматической выбивки форм отличаются компоновкой отдельных узлов, конструкцией выбивных решеток (эксцентриковые, инерционные, выдавливающие), а также возвращением опок на рабочие места формовки. Возврат пустых опок может осуществляться тем же литейным конвейером или отдельным транспортным устройством. Автоматическая выбивка требует одного размера опок без шпон. Распаровка опок после выбивки может осуществляться либо у формовочных машин, либо механизмом для разделения верхних и нижних опок. Выбивка отливок из опок с крестовинами может производиться раздельно из верхней и нижней полуформ. Для этого вдоль конвейера располагаются две установки. На первой снимается и выбивается верхняя полуформа и опока возвращается на формовку. Затем извлекается отливка, а нижняя полуформа переворачивается и выбивается на другой выбивной решетке. Для выбивки крупных форм устанавливаются блоки выбивных решеток (сдвоенные, счетверенные и т. д.) в зависимости от габаритов формы и требуемой грузоподъемности решеток. Техническая характеристика выбивных решеток приведена в [таблХХХ].

В формовочных линиях с высокой часовой производительностью для выбивки форм используются выбивные транспортирующие решетки.

В случае, если для транспортирования горячих отливок после выбивки в термообрубное отделение предусматривается установка пластинчатого конвейера, определяются его параметры и рассчитывается скорость движения.

При плацевой формовке производится расчет необходимой площади плаца. Площадь плацевого отделения рассчитывают раздельно для формовочно-выбивного участка и сборочно- заливочного участка. Общая площадь плацевого отделения определяется как сумма площадей, полученных в результате расчетов для каждого размера форм. Площадь рабочего места для формовки и сборки одной формы принимают как произведение габаритной площади опоки (с добавлением по 0,4 м с каждой стороны) и коэффициента 2,5 (две раскрытые полуформы и место для модели и стержней); для ожидания форм под заливку - по габаритам одной формы (плюс 0,4 м с каждой стороны); для комплекта пустых опок и для остывания отливок в форме - по габаритам опок. Метод расчета площадей плацевого отделения приведен в [логинов]. Методика расчета количества кессонов для изготовлении крупных и тяжелых отливок и площади участка кессонной формовки приводится в [1].

В расчет формовочного отделения включается определение типа, количества и размера сушильных печей и установок, требуемых согласно принятому технологическому процессу.

Все расчетные данные по формовочному отделению сводятся в таблицу, форма которой представлена в [1].