Проект стержневого отделения цеха среднего литья + чертеж

Чертеж3.cdw

ленточный транспортер
вспомогательных ресурсов
Участок приготовления противопригарной краски
Участок хранения стержней на подвижных этажерках
участок съема стержней
Проект стержневого отделения

КУРСОВИК.doc

2Производственная программа стержневого отделения расчет4
3Характеристика материала отливок.5
4Режим работы и фонды времени.7
5Расчет годового количества стержней. Состав и свойства стержневой смеси годовой расход материалов.8
Расчет годового количества стержней8
Состав и свойства стержневой смеси9
Состав и свойства ХТС на синтетических смолах для стержней9
6Расчет необходимого количества стержневого оборудования технологических параметров стержневых линий.10
Расчет необходимого количества стержневого оборудования.10
7Механизация и автоматизация производства в проектируемом отделении.11
8Основные вопросы безопасности труда в принятых проектных решениях.12
В современном литейном производстве существует множество способов изготовления форм и стержней с применением многочисленных составов смесей. Основные признаки формовочных и стержневых смесей : зерновая основа – почти чистый кварцевый песок или материал не содержащий связующего пригодный для литейных целей и утверждаемый физическими методами. Минимальное содержание связующих в таких смесях должно полностью или большей частью удаляться на определенном этапе производственного цикла чтобы обеспечивалась последующая применимость зерновой основы после минимальной подготовки или без нее.
Сырые глинистые смеси малой прочности приобретающие окончательную прочность на модели в процессе формовки после механического воздействия и не подвергающиеся какому-либо дополнительному тепловому или химическому упрочнению. Область применения- отливки массой до 100 кг и отдельные отливки массой до 250 кг.
Упрочняемые смеси средней прочности приобретающие прочность процессе тепловой обработки. К ним относятся смеси на различных связующих сухие и быстродействующие глинистые смеси. Раньше эти смеси применяли для любых отливок сейчас их часто заменяют самотвердеющими смесями.
Самотвердеющие смеси высокой прочности приобретающие достаточную для сохранения точного отпечатка прочность на модели в результате химического процесса. В зависимости от исходного состояния эти смеси делят на жидкие (ЖСС) пластинчатые (ПСС) для СО2- процесса и холоднотвердеющие (ХТС). Область применения – отливки массой до 100 кг и отдельные отливки массой больше 250 кг. Эти смеси интенсивно вытесняют сухие глинистые смеси при производстве средних и крупных отливок.
Песчано-глинистые смеси наиболее распространенны в литейном производстве и применяются для изготовления форм и стержней. в зависимости от назначения содержания глины в смесях может колебаться от 8-16 № и более. При использовании бентонитовых глин их содержание в смеси уменьшают в 15-20 раза так как бентонитовые глины обладают более высоким значением удельной прочности. В зависимости от класса использованного формовочного песка различают естественные и синтетические смеси. к естественным относятся смеси приготовленные из формовочных песков с большим содержанием глинистой составляющей поэтому дополнительной добавки в такие смеси не требуется. К синтетическим относятся смеси в процессе приготовления которых используют формовочные пески с малым содержанием глинистой составляющей которая для обеспечения надлежащих физико-механических свойств смесей требует введения дополнительного количества глины а также других добавок.
Песчано-жидкостекольные смеси. Отличительной особенностью данного типа смесей является использование в них в качестве связующего жидкого стекла в количестве 4-7% . Песчано-жидкостекольные смеси широко применяются при едином и серийном изготовлении форм и стержней . Одной из причин широкого использования этих смесей является возможность упрочнять изготовленные формы и стержни без теплового воздействия что позволяет практически отказаться от сушильных печей. Упрочнение форм и стержней может быть осуществлено как при выдержке на воздухе путем подвяливания так и химическим путем за счет их продувки углекислым газом или введением в смесь добавки химического реагента вызывающего аналогично углекислому газу коагуляцию жидкого стекла. Вторая причина состоит в том что благодаря использованию тепловой сушки продолжительность процесса упрочнения этих смесей значительно ниже чем песчано-глинистых. К третьей причине широкого применения данного типа смесей можно отнести относительно низкую стоимость жидкого стекла и простоту его изготовления.
Применяемые в настоящее время жидкие самотвердеющие смеси можно разделить в зависимости от используемого связующего на ЖСС с жидким стеклом ЖСС с сульфитной бардой ЖСС с цементитом или гипсом с хромовыми соединениями ЖСС с синтетическими смолами. Наибольшее применение имеют смеси с жидким стеклом.
Песчано – смоляные смеси. Данный тип смесей характерен тем что в качестве связующего материала в их состав вводят искусственные (синтетические) смолы: фурановые фенолформальдегидные карбамидоформальдегидные и др.
Применяют сыпучие пластичные и жидкие песчано-смоляные смеси. Сыпучие смеси в исходном состоянии характеризуются отсутствием связи между зернами. Их применяют при изготовлении оболочковых форм и стержней. Пластичные смеси упрочняют как за счет введения добавок катализаторов ускоряющих протекание реакции полимеризации смолы так и тепловой обработки.
Песчано- смоляные смеси твердение которых осуществляется за счет введения катализаторов получили название холоднотвердеющих ХТС. Изготовленные из них стержни упрочняются непосредственно в стержневых ящиках и не требуют тепловой обработки.
Смеси из ХТС подразделяются на три группы. Первая группа затвердевания из псчано-глинистых смесей составляет 5-60 минут. Другой группе характерно резкое возрастание скорости отверждения смеси до 05-3 мин за счет использования в смесях высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения. И еще одна группа- песчано-смоляная смесь с длительной живучестью. Высокая скорость затвердевания достигается за счет продувки смеси углекислым газом-СО2-процессом.
б) Песчано-сульфитные смеси. Данный тип смесей характерен тем что в качестве связующего материала в них используют сульфитно-дрожжевую бражку СДБ в количестве 2-5%.
Твердение данного типа смесей осуществляют за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей) вызывающих поликонденсацию лигносульфонатов и самоотвердение.
По сравнению с песчано – смоляными данный тип смесей экономичнее так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал а также менее токсичная упрочняющая добавка. Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси.
в) Песчано-цементные смеси. Применяют главным образом для изготовления крупных форм и стержней в условиях единичного производства отливок.
В качестве связующего материала для данного типа смесей используют цемент в количестве 7-10 %.
С целью ускорения процесса твердения песчано-цементных смесей в их состав вводят специальные добавки такие как патока хлористый кальций железный купорос а для улучшения выбиваемости небольшие добавки СДБ (до25%). Песчано-цементные смеси относятся к категории самотвердеющих смесей. Применяют пластичные и жидкие песчано-цементные смеси4.2Производственная программа стержневого отделения расчет
Количество стержневых машин или линий необходимых для выполнения
программы рассчитывается по формуле
где А – годовое количество съемов с учетом брака числа гнезд в ящике;
kн – коэффициент неравномерности потребления стержней (kн = 11 13);
Тд – годовой действительный фонд времени работы оборудования ч;
q – часовая производительность стрежневого оборудования съемовч.
3Характеристика материала отливок.
Чугун – сплав Fe (основа) с С (обычно 2 4%) содержащий постоянные примеси (Si Mn S P) а иногда и легирующие элементы (Cr Ni V Аl) как правило хрупкие.
Механические свойства серых чугунов зависят от свойств металлической основы и главным образом от количества формы и размеров графитных включений. Перлитная основа обеспечивает наибольшее значение показателей прочности и износостойкости.
На долю серого чугуна с пластинчатым графитом приходится около 80% общего производства чугунных отливок. Серые чугуны обладают высокими литейными качествами (жидкотекучесть малая усадка незначительный пригар металла к форме и др.) хорошо обрабатываются и сопротивляются износу однако из-за низкой прочности и пластических свойств в основном используются для неответственных деталей. В станкостроении серый чугун является основным конструкционным материалом (станина станков столы и верхние салазки колонки каретки и др.). В автомобилестроении из ферритно-перлитных чугунов делают картеры крышки тормозные барабаны и др. а из перлитных чугунов – блоки цилиндров гильзы маховики и др. В строительстве серый чугун применяют главным образом для изготовления деталей работающих при сжатии (башмаков колонн) а также санитарно- технических деталей (отопительных радиаторов).
Химический состав данной марки чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85
Содержание элементов масс %
Механические свойства данного чугуна СЧ20
Модуль упругости при растяжении F×10-2МПа
Удельная теплоемкость при
Коэффициент удельного расширения при Т=20-200ºС
Теплопроводность при
Плотность повышается с уменьшением количества графита содержания кремния и алюминия и пористости в чугуне. С увеличением температуры плотность чугуна уменьшается в соответствии с коэффициентом теплового расширения.
Коэффициент теплового расширения увеличивается с повышением температуры а также при графитизации чугуна. Углерод кремний никель – понижают; медь алюминий – увеличивают коэффициент теплового расширения.
Теплоемкость и теплосодержание повышается с увеличением температуры. Теплопроводность повышается с увеличением содержания углерода и уменьшается при повышении температуры. Магнитная проницаемость повышается с увеличением количества феррита в структуре и понижаем его легированности. Электросопротивление чугуна повышается с увеличением содержанием графита и размеров его выделения.
Структура чугуна СЧ20.
Чугун является сложным по составу ( многокомпонентным) сплавом. Он обладает хорошими литейными качествами малой способностью к пластической деформации. Свойства чугуна главным образом зависит от содержания в нем углерода и других примесей неизбежно входящих в его состав а именно:
Углерод – в наибольшей степени способствует графитизации чугуна понижает прочность повышает пластичность улучшает литейные свойства.
Кремний – способствует графитизации чугуна укрупняет графитовые включения повышает механические свойства улучшает литейные свойства(увеличивает жидкотекучесть).
Марганец – нейтрализует вредное влияние серы тормозит процесс графитизации повышает склонность к отбелу устойчивость аустенита дисперсность перлита прочность ухудшает литейные свойства(вызывает хладноломкость).
Сера – сильно тормозит графитизацию способствует образованию горячих трещин понижает механические и литейные свойства(ухудшает жидкотекучесть вызывает красноломкость).
Фосфор – в небольшой степени способствует процессу графитизации повышает прочность твердость износостойкость жидкотекучесть понижает ударную вязкость и хладостойкость.
4Режим работы и фонды времени.
В литейных цехах применяют три вида режимов работы : параллельный всех отделений цеха с выделением операций с вредными выделениями в отдельные помещения или локализация их при помощи различного вида герметизированных укрытий местными отсосами; ступенчатый с разделением операций по времени в неизолированных общих помещениях; комбинированный назначаемый с учетом массы отливок и характера их производства в различных отделениях цеха.
При поточном производстве в литейных цехах как правило предусматривают параллельный двухсменный режим работы; для больших печей и участков где не допускается перерыв в технологическом процессе а также в отдельных случаях для уникального оборудования трехсменный режим работы.
Для более интенсивного использования производственных площадей для кессонных участков при ступенчатом режиме предусматривают организацию формовки изготовление стержней и сборку форм в I и II смены; заливку форм и очистку кессонов в III смену.
При наличии в литейном цехе поточного (конвейерного) и плацевого (кессонного) способов производства отливки с различной массой также применяют комбинированный режим работы. Поточные отделения работают в параллельном режиме с заливкой в I и IIсмены. В III смену ведется заливка в кессонных или плацевых отделениях работающих по ступенчатому режиму. В этом случае плавильные агрегаты используют в течение трех смен.
В данном проекте принимаем параллельный режим работы в II смены
При проектирование принимаем три вида годовых фондов времени работы оборудования и рабочих:
календарный Тк = 365×24=8760 ч;
номинальный Тн – фонд рабочего времени с учетом продолжительности рабочего дня числа смен и длительности рабочей недели.
При двухсменной работе Фн = 4140 ч
Действительный или эффективный фонд времени (Тд) меньше номинального на величину плановых потерь связанных с планово-предупредительным ремонтом и техническим обслуживанием. Не учитываются простои оборудования. Для литейных цехов плановые потери составляют от 2 до 14 %.
5Расчет годового количества стержней. Состав и свойства стержневой смеси годовой расход материалов.
Расчет годового количества стержней
группа отливаок по массе кг
Годовой выпуск отливок по массе "М" % общего вып.
наименование отливок
Годовой выпуск отливок % от "М
Масса одной отливки кг
Масса отливок на годовую программу кг
Число отливок на годовую программу шт
Число отливок на годовую программу+ 3% брак шт
Число отливок в форме шт
Число форм на годовую программу
Число стержней в одной отливке шт.
Масса одного стержня кг
Кол-во стержней на годовую программу шт
гнездность стержневого ящика
количество съемов с учетом брака числа гензд в ящике
Состав и свойства стержневой смеси
Технология рассчитана на выпуск мелких средних и крупных стержней массой до 600 кг которые по сложности относятся к 2-5 классам а по конструктивным особенностям – к сплошным и полым. Стержни отличаются высокой прочностью и точностью легко удаляются из отливок при выбивке форм. Их применяют в серийном мелкосерийном и единичном производстве отливок чугунных стальных и их цветных сплавов массой 100-2000 кг в самотвердеющих песчано-глинистых и других формах.
Для изготовления стержней используют деревянные (окрашиваемые эпоксидными или меламиновыми красками) пластмассовые и металлические стержневые ящики. Рабочую поверхность алюминиевых ящиков покрывают уретановой смолой. При этом используют холоднотвердеющие смеси с синтетическими смолами (БС-40 КФ-107 и др.). Эти смеси приготовляют и сразу же выдают в ящик шнековыми смесителями устанавливаемыми у рабочих мест в стержневом отделении. При изготовлении мелких стержней (массой до 10 кг) на вращающихся столах смесь уплотняют в ящике вручную а при формовке средних и крупных стержней – с помощью вибрационного стола. Время выдержки мелких стержней в ящике обычно составляет 20-40 с (при наличии в смеси катализатора) а средних и крупных 8-40 мин после виброуплотнения. Стержни для чугунных отливок окрашивают водными графитовыми красками а для стальных – красками на основе циркона. Стержни для тонкостенных отливок окрашивают один раз а для толстостенных и массивных два раза. После окраски стержни подсушивают при температуре 80-120 С в течение 20-40 мин.
Благодаря высокой прочности стержни можно транспортировать путем захвата за подъемы каркаса без применения сушильных плит. Несмотря на некоторые трудности из-за повышенной текучести ХТС крупные стержни целесообразно изготавливать полыми а внутренние их полости заполнять насыпанными в мешочки гравием или кусками бракованных стержней. При изготовлении стержней их ХТС холоднотвердеющие стержни широко применяют благодаря высокой точности и низкой шероховатости поверхностей отливок получаемых с их использованием. ХТС обеспечивают хорошую выбиваемость стержней их отливок а также малую трудоемкость стержневых и очистных работ.
Состав и свойства ХТС на синтетических смолах для стержней
Состав смеси % по массе
Предел прочности при растяжении кПа после выдержки ч
Продолжительность твердения в ящике мин
Отливки массой до 5 т серийное производство
(ортофосфорная кислота)
6Расчет необходимого количества стержневого оборудования технологических параметров стержневых линий.
Расчет необходимого количества стержневого оборудования.
Макс. размеры ящика мм
Макс. масса стержней кг
Габаритные размеры мм
В результате расчетов выбираю 2 линии Л600Х
7Механизация и автоматизация производства в проектируемом отделении.
Работа на линии Л600Х в автоматическом режиме осуществляется в такой последовательности. После очистки смазки и установки отъемных частей стержневого ящика на рольгангах участка подготовки он перемещается на угловой стол а затем через передаточный рольганг ящик подается на вибростол на котором в ящик из смесителя поступает стержневая смесь.
После уплотнения смеси на вибростоле стержневой ящик передается по рольгангу на угловой стол а оттуда – рольганги участка твердения стержней. Время отверждения стержня контролируется специальным реле времени которое включается после выдачи ящика с вибростола. Ящик с отвержденым стержнем передается на приемный рольганг поворотно-вытяжной машины где производиться накладывание транспортной плиты кантовка ящика и извлечение стрежня. После этого ящик передается на угловой стол затем на рольганги участка подготовки ящика откуда вновь поступает на вибростол. Для удобства обслуживания и осмотра ящика и стержня рольганги 7 могут поворачиваться на 900.
Выйдя из поворотно-вытяжной машины стержень на плите перемещается к угловому столу и движется далее по рольгангам участка отделки. На этом участке также имеется рольганговый поворотный стол где отъемные части могут извлекаться из стержня с поворотом его при необходимости на 90 градусов. Затем плита со стержнем попадает на угловой стол и далее на участок где производиться съем стержней с плит передача их на участок окраски и комплектации. На участке съема стержней с плит находятся один-два поворотных рольганговых стола. На каждом их них плита со стержнем может быть повернута на 90 градусов для удобства их осмотра и зачаливания.
Со столов поворота плита проходит на угловой стол а затем передается на маршевый рольганг пройдя который попадает на рольганг камеры очистки. Пневматические или электрические толкатели этого рольганга проводят плиту под щетками камеры. Очищенная плита попадает на угловой стол поворотно-вытяжной машины по команде от которой плита пройдя над досылателем входит в поворотно-вытяжную машину при этом при приводные рольганги играют роль накопителей.
Ленточный транспортер служит для передачи отъемных частей с участка отделки стержней на участок подготовки ящиков. Непрерывно движущаяся лента переместив положенные на нее отъемные части до упора автоматически останавливается. После снятия отъемных частей давивших на упор лента продолжает движение. Отключать и выключать транспортер можно с кнопочной станции.
Участки линии где подготавливают стержневые ящики а также участки отделки стержней и съема их с линии оснащаются консольно-поворотным краном. Кроме того линия обслуживается мостовым краном.
8Основные вопросы безопасности труда в принятых проектных решениях.
Техника безопасности охватывает широкий круг вопросов. Объектами ее воздействия являются:
Технологический процесс – замена опасного процесса безопасным в целом или в отдельных её звеньях;
Производственное оборудование – рационализация в целях безопасности работы оборудования;
Организация производства – планировка оборудования правильный поток производства;
Организация труда – механизация и автоматизация трудовых процессов рационализация ручного инструмента и приспособлений для работы правильная расстановка рабочей силы индивидуальные защитные приспособления.
Техника безопасности направлена на предотвращение воздействия на работающих опасных производственных факторов.
К организационным мероприятиям относятся:
Инструктаж и обучение безопасным приемам работы;
Обучение пользователя защитными средствами:
Технический контроль;
Разработка и внедрение регламента труда и отдыха.
Принимая метод изготовления стержней по холодным ящикам предусматривать меры предупреждающие попадание на токсичных смол и катализаторов на слизистые оболочки и кожу рабочих обслуживающих технологические операции по приготовлению смесей и изготовлению стержней; предусматривать отсосы от мест засыпки и твердения смеси;
Фанталов Л.И. Кнорре Б.В. Четверухин С.И. Основы проектирования литейных цехов и заводов.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: «Машиностроение» 1979.
Логинов И.З. Проектирование литейных цехов.- Минск : Высш. Школа 1975.
Боровский Ю.Ф. Шацких М.И. Формовочные и стержневые смеси. Изд.- Ленинград: « машиностроение» 1980.