Выбор режима работы цеха и фондов времени

 

В настоящее время в литейных цехах применяются два режима работы: последовательный (ступенчатый) и параллельный.

При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади.

Для цеха литья по выплавляемым моделям целесообразно принять параллельный режим работы, так как проектируемый цех - массового производства.

При параллельном режиме работы цеха все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Бывают односменные, двухсменные трехсменные параллельные режимы работы.

Для цеха по выплавляемым моделям наиболее эффективным является двухсменный режим с третьей подготовительной сменой, т.е. третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования.

В соответствии с установленным режимом работы в литейных цехах устанавливается фонд времени работы оборудования. Действительный фонд времени равен номинальному (годовое время, в течении которого цех работает без потерь) за вычетом плановых потерь. Плановые потери для оборудования - это время на проведение капитальных, средних и планово-предупредительных ремонтов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при рабочей неделе 40 часов, двухсменном режиме работы, в году восемь праздничных дней:

для агрегатов приготовления модельного состава и суспензии, изготовления моделей и форм, выплавления моделей, формовки и выбивки отливок, обрубки и очистки 3975 ч.;

для автоматического оборудования 3645 ч.;

для дуговых печей 0,15 - 1,5 т.3890 ч.;

для печей прокаливания форм и термообработки отливок 3975 ч.

Расчет производственных отделений цеха

Модельное отделение

В модельном отделении выполняются следующие технологические операции: приготовление модельного состава и подготовка его для запрессовки, запрессовка состава в пресс-формы, охлаждение моделей и извлечение их из пресс-форм, изготовление элементов литниковых систем и сборка моделей в блоки.

При изготовлении отливок по выплавляемым моделям трудоемкость получения моделей зависит от выбора состава и способа его приготовления. Поэтому принятый модельный состав должен иметь низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, достаточную твердость и прочность, быть безвредным, недефицитным.

Для изготовления отливок в проектируемом цехе применим модельный состав первой группы ПЦПэв 67 - 25,5 - 7,5 (на основе парафина, церезина и полиэтиленового воска ПВ - 300):

температура плавления 76,9ºС;

теплоустойчивость 43ºС;

температура состава в пастообразном состоянии 55 - 56ºС;

свободная линейная усадка 0,7-1,0%;

предел прочности при статическом изгибе при 18-20ºС -6,3 МПа;

кинематическая вязкость при 100ºС- 8,13 мм;

зольность 0,02% по массе;

коксуемость 0,04%.

Модельные составы первой группы применяются как при массовом выпуске мелких стальных отливок, так при серийном производстве сложных по конфигурации тонкостенных отливок из специальных сплавов.

При подготовке выплавляемых модельных составах используют до 90% возврата, собранного при удалении моделей из оболочек форм.

Для приготовления пастообразного модельного состава ПЦПэв 67 - 25,5 - 7,5 используем установки мод. 652А. Технические характеристики установки 652А представлены в таблице 1.5.

 

Таблица 1.5. Технические характеристики установки мод. 652А для приготовления модельного состава

Наибольшая производительность, л/ч	200
Наибольшее давление в мазепроводе, МПа	1
Температура модельной пасты на выходе, °С	40-60
Содержание воздуха в модельной пасте,%	0-20
Температура воды в насосно-нагревательной станции, °С	40-90
Давление пара, МПа	0,11-0,14
Температура пара, °С	100-110
Расход:
пара, кг/ч	50
сжатого воздуха, м^3/ч	2
воды, м^3/ч	4
Мощность нагревателей, кВт	96
Установленная мощность общая, кВт	133,1
Габаритные размеры (Д×Ш×В) мм:	21350× 5620× 2410
Масса, кг	22200

 

Плавильный агрегат предназначен для расплавления твердого модельного состава и подачи его в бак, состоит из плавильного бака, двух фильтров, сборника и центробежного насоса. Расплавление твердого модельного состава осуществляется паром, подаваемым в два коллектора. Стенки плавильного бака обогреваются паром, снаружи имеют теплоизоляцию. Сборник обогревается горячей водой.

Бак предназначен для накопления и стабилизации расплавленного модельного состава перед его подачей в шестеренчатую мешалку мазеприготовительного агрегата.

Мазеприготовительный агрегат предназначен для преобразования модельного состава в пастообразное состояние, а также для подачи готовой пасты под заданным давлением к установим для изготовления моделей. Этот агрегат состоит из смонтированных на сварной раме шестеренчатой мешалки, сборника, блока раздачи, двух пневмонасосов двойного действия. Мешалка представляет собой десять попарно расположенных шестеренчатых насосов, причем каждая пара вращается в сторону, противоположную предыдущей. Наличие полостей в корпусе позволяет либо разогревать мешалку перед работой водой от насосно-нагревательных станций, либо охлаждать во время работы подачей холодной воды. Привод мешалки состоит из электродвигателя, клиноременной передачи и редуктора. Для получения различных режимов работы мешалки предусмотрены две пары запасных шкивов.

Насосно - нагревательная станция предназначена для нагрева воды до заданной температуры и подаче ее в обогревательные рубашки узлов и агрегатов установки с целью поддержания стабильной температуры модельного состава. Станция состоит из бака с теплоизолированными стенками, трубчатых электронагревателей и двух центробежных насосов.

Автомат мод. 653предназначен для изготовления модельных звеньев в крупносерийном и массовом производстве. Состоит из основания, на котором размещены десятипозиционная карусель (стол) с приводом, механизм прочистки, механизм обдува пресс-форм и электрошкаф. Водяной конвейер устанавливается отдельно в зоне раскрытия пресс-форм. На карусели (столе) закреплены десять равномерно расположенных механизмов смыкания, к подвижной и неподвижной плитам которых крепятся пресс-формы, имеющие механизмы выталкивания модельных звеньев и перемещения стержней.

Вращение карусели - прерывистое, сообщается от электродвигателя через клиноременную передачу, червячно-цилиндрический редуктор и мальтийский крест. В редукторе предусмотрены сменные шестерни, обеспечивающие дополнительные режимы вращения.

На первой позиции карусели происходит заполнение пресс-форм модельным составом, следующие шесть позиций пресс-формы проходят в закрытом состоянии (модельные звенья в это время охлаждаются и затвердевают). На восьмой позиции карусели пресс-формы раскрываются, и системой толкателей модельные звенья выталкиваются в водяной конвейер. На девятой позиции пресс-формы очищаются, обдуваются и смазываются соответственно механизмами прочистки и обдува; на десятой - смыкаются и подаются на новый цикл. Механизмы смыкания, прочистки и обдува приводятся в движение от пневмоцилиндров. Для охлаждения пресс-форм через отверстие в колонне карусели и распределительную муфту на каждую позицию автомата подается вода. Технические характеристики автомата мод. 653 представлены в таблице 1.6.

 

Таблица 1.6. Технические характеристики автомата мод. 653

Размеры поверхностей для крепления пресс-форм (Д×Ш) мм:	250×250
Наименьшее расстояние между плитами, мм	250
Ход подвижной плиты, мм	160
Производительность номинальная, запрессовок/ч	250
Производительность в дополнительных режимах, запрессовок/ч	190; 355
Число позиций	10
Усилие смыкания пресс-форм, Н	10000
Продолжение таб. 1.6.
Температура охлаждающей воды, °С	8-12
Установленная мощность, кВт	1,65
Габаритные размеры (Д×Ш×В) мм:	3700× 2900× 1400
Масса, кг	4200

 

По данным из таблицы 1.3. определим количество установок для приготовления модельной массы по формуле [2]:

 

, (1)

 

где В_Г - годовое количество потребляемого жидкого металла, число съемов со стержневых машин, количество смесей и т.п. (с учетом брака, просыпи смесей и т.п.);

К_Н - коэффициент неравномерности потребления и производства

К_Н = 1,0-1,2;

Ф^/_Д - годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;

N^/_расч - производительность оборудования (расчетная), принятая, исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации.

Принимаем Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования [2]:

 

, (2)

 

Для определения необходимого числа автоматов для запрессовки составим ведомость необходимого количества литниковых чаш и колпачков.

 

Таблица 1.7. Ведомость годовой потребности в чашах и колпачках

Количество блоков с учетом потерь, шт		Количество моделей в звене, шт.		Потребность в звеньях с учетом потерь, шт.		Количество модельных звеньев с учетом потерь, шт
		чаш	колпачков	чаш	колпачков	чаш	колпачков
0,1-0,2	60417	4	4	15 104	15 104	17 218	17 218
0,2-0,6	76091	4	4	19 022	19 022	21 685	21 685
0,6-1,5	67292	4	4	16 823	16 823	19 178	19 178
>1,5	17852	1	1	17 852	17 852	20 351	20 351
Итого	282071	-	-	68 802	68 802	78 434	78 434

 

По данным из таблицы 1.7. определим количество автоматов для запрессовки по формуле (1):

Принимаем Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО - коэффициент загрузки оборудования:

Готовые модели после извлечения их из пресс-форм и предварительного визуального контроля охлаждают в проточной воде или обдувкой воздухом.

Сборка моделей осуществляется механическим креплением. Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояк-каркас с механическим зажимом. Стояк-каркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных пресс-формах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояк-каркас по сравнению с припаиванием относятся в 10-20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей, образования вследствие неполного припаивания зазора между питателем и соединяемым с ним элементом литниковой системы.