Проектирование цеха по производству прессованных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая часть

1.1 Обоснование и анализ целесообразности строительства (реконструкции) проектируемого цеха

цех сплав проектирование технология

В нашем регионе широко развита металлообрабатывающая промышленность. В составе края насчитывается несколько крупных предприятий по производству прутково-профильной продукции («КРАМЗ», ЛПЗ - «Сегал» и т.д.). Однако совершенствование и развитие данной отрасли необходимо особенно в условиях нынешней экономической ситуации.

Потребность в профильной продукции довольно высока. Потенциальными потребителями могут быть как строительные организации, так и предприятия малой, средней и тяжелой промышленности. Главное чтобы изготавливаемая продукция была конкурентоспособной.

Базой для строительства мини-цеха должна стать производственная территория «ЛПЗ-Сегал». Здесь имеются налаженные, давно действующие транспортные коммуникации. Вблизи имеется ветка Транссибирской магистрали. Поставка сырья и отгрузка продукции осуществляется железнодорожным и автомобильным транспортом. Существуют в этом районе традиционные поставщики сырья и энергии. Главными поставщиками сырья являются Красноярский и Иркутский алюминиевые заводы, поставщики электроэнергии - АО «Красноярская ГЭС» и АО «Красэнерго». Основными потребителями готовой продукции могут стать машиностроительные заводы («Красмаш», «Сибинстрем») и авиационные заводы (Иркутский авиационный завод), а также экспортные предприятия и фирмы Германии, Румынии и Болгарии.

Важными факторами для выбора места строительства являются:

- наличие удобной строительной площадки и энергетических ресурсов;

- среди населения имеется резерв рабочей силы;

- площадка под строительство расположена вблизи источника водоснабжения, имеется участок для очистки сточных вод.

К тому же край располагает «базой» для подготовки и обучения специалистов высокого уровня.

1.2 Производство базового цеха

Цех-аналог представляет собой сложную систему, во «главе» которой стоят горизонтальные прутково-профильные гидропресса мощностью 12 - 27,5 МН. Эти пресса имеют автоматизированную линию стола пресса, правки пресс-изделий, охлаждения (или закалки, если в ней есть потребность), линию резки готовой продукции. Цех также оснащается печами старения и нагрева заготовок.

Технология производства базового цеха начинается с завоза слитков из литейного цеха в стеллажах автотранспортом, в котором заготовки подвергаются гомогенизации при температуре 560^оС и выдержке 8 часов. В прессовом цехе слитки принимают по количеству и качеству. Прессование осуществляется методом прямой экструзии материала заготовки через комплект прессового инструмента. Для прессования применяют слитки диаметром 215 мм, длиной до 900 мм. Перед прессованием заготовку нагревают в индукционной установке ИНМ 75 П 24/80 НБ до температуры 480 ^оС. На прессе усилием 25 МН вышедший профиль задаётся в губки тележки линией натяжения с помощью предварительного механизма подъема, установленного на передвижной платформе, перемещается до упора, установлено на определенном в зависимости от длины профиля расстоянии. Затем происходит передача профиля, температура которого на выходе из пресса равна 500 ^оС, с приемного стола на шаговый поперечный транспортёр-холодильник, на котором охлаждается до 30 ^оС. То есть происходит закалка выходной линии пресса, вдоль которой установлены вентиляторы. Охлажденный профиль поступает в губки растяжной машины усилием 0,67 МН. Выправленный профиль поступает на линию резки, по которой перемещается к дисковой пиле. Профиль, порезанный в меру, проходит контроль, а затем укладывается в корзину, после чего поступает в печь для термической обработки, если требуется по условиям заказчика.

Одним из основных недостатков действующих цехов является наличие электропечей для нагрева заготовок. Энергозатраты на этих печах несоизмеримо выше, чем на газовых печах, что соответственно сказывается на себестоимости готовой продукции. Положительным же качеством является доступность электроэнергии (на примере г. Красноярска) в отличие от газа. Также выше качество производства так как в электропечах заготовка нагревается более равномерно, чем в газовой.

Еще одним недостатком действующих цехов является низкий, в сравнении с мировым уровень автоматизации производства, что увеличивает время на производство единицы продукции. Также имеется необходимость в большем количестве обслуживающего и рабочего персонала.

1.3 Продукция и производственная программа проектируемого цеха

В соответствии с условиями производства и предполагаемым оборудованием можно заложить годовую программу выпуска в 6000 тонн с возможностью повышения. Сортамент систем профилей системы КП, спроектированной на ЛПЗ - «Сегал», насчитывает тысячи всевозможных конфигураций.

Технологические размеры получаемых изделий обеспечиваются инструментом, остальные технические условия выполняются по ГОСТ 22233-2001.

Основным материалом для производства предполагается использование сплавов на основе АД-31.

Таблица 1 - Достоинства и недостатки сплава АД-31

Сплав	Достоинства	Недостатки
АД-31Г	-при нагреве и остывании незначительно изменяет форму и размеры - температура прессования 460-480? С - термически упрочняемый сплав	-высокая цена
АД-31V1	-низкая цена - хорошо деформируется	-температура прессования 480-500° С - при прессовании сложно выдержать размер

Проектируемый мини-цех будет ориентирован на производство профилей для нужд машиностроения. Однако в случае необходимости может быть легко переориентирован на производство строительных профилей.

Таблица 2 - Номенклатура выпускаемой продукции

Вид продукции	Размеры (площадь поп. сечения), мм?	Металл или сплав	Годовой выпуск, тонн
Профиль КП45658	1325	АД 31	1500
Профиль КП4505	382,6	АД 31	1500
Профиль КП4532	810	АД 31	1500
Профиль КП4533	455	АД 31	1500
Итого		6000

2. Технологическая часть

2.1 Технологическое обоснование проектируемой технологии

Технологический процесс производства профилей из сплава АД31 в цехе аналоге состоит из нагрева слитка, прессования с отделением пресс остатка, правки, резки в меру, приемки ОТК, упаковки, сдачи на склад готовой продукции.

В данном проекте применён ряд усовершенствований базовой технологии. Предлагается для нагрева слитков перед прессованием использовать индукционную печь. Кроме того, прессование профилей осуществляется с принудительным натяжением. Этими мероприятиями удастся повысить выход годного и снизить себестоимость продукции. Также предлагаю провести мероприятия по улучшению качества изделий: при резке в меру в качестве смазки на диск пилы подается чистое минеральное масло. Рабочим не всегда удается полностью убрать его воздухом. При старении остатки масла сгорают, оставляя следы на изделии, которые портят внешний вид продукции. Предлагаю использовать вместо чистого масла эмульсию, представляющую собой 20-процентный раствор масла в воде.

Рассмотрим подробнее технологию проектируемого цеха, точнее - её усовершенствование. При прессовании алюминиевых сплавов наиболее широкое распространение получил индукционный нагрев заготовок в индукционных установках (ИНУ).

Существующие установки предназначены для равномерного нагрева заготовок, как по сечению, так и по длине. Выделение деформационного тепла при прессовании сплавов существенно влияет на температуру выходящего изделия. Температура трещинообразования для конкретного сплава является величиной постоянной, следовательно, выделение деформационного тепла влияет на производительность при прессовании.

С учётом тепловыделения изменяются силовые и скоростные условия процесса. Одним из эффективных способов повышения производительности является нагрев заготовок в индукционных установках. Для повышения качества профилей, возможно применить прессование с принудительным натяжением. Технологический процесс производства профилей на прессе с натяжением включает в себя следующие операции:

- захват выходного конца прессуемых профилей;

- принудительное натяжение профилей в процессе прессования;

- остановка установки для натяжения и пресса после выпрессовки изделия заданной длины;

- выдёргивание изделий из канала матрицы;

- перемещение отпрессованного изделия после вырыва из канала матрицы к месту съёма;

- высвобождение отпрессованных изделий из механизма захвата тележки;

- возвращение тележки в исходное положение.

Данные изменения базовой технологии повышают производительность процесса прессования профилей до 10% и выход годного до 1,0%.

2.2 Металлофизическая характеристика и поведение сплава АД 31 при пластической деформации

В данной технологии применяется сплав на основе системы Al-Mg-Si.

Деформируемый сплав АД 31 легирован в меньшей степени, чем дуралюмины; суммарное содержание легирующих компонентов в этом сплаве объемно колеблется в пределах от 1 до 2%(магния 0,6%; кремния 0,4%; 1% составляют примеси: железо, медь, титан, цинк, свинец, никель), а содержание основного элемента алюминия 98%.

На рис. 2.1. представлении диаграмма состояния Al-Mg-Si. Из неё видно, что магний и кремний характеризуется переменной растворимостью в твердом алюминии. В связи с очень малой растворимостью кремния в алюминии при низких температурах (200 ^оС) сплав имеет в равновесных условиях гетерогенную структуру. Фазовый состав АД31 б+Mg Si. При температуре 550?С сплав гомогенен, т.е. фазы MgSi и Si при нагреве полностью растворяются, что служит предпосылкой упрочнения сплавов термообработкой.

Механические свойства продукции из сплава АД31 в зависимости от состояния поставки оговариваются в специальных технических условиях, численные значения предела прочности и относительного удлинения, приведены в таблице 2.1.

Таблица 3 - Механические свойства продукции из сплава АД31

Состояние поставки	, МПа	д, % не менее
Отожженное (М)	до 150	17
Закаленное и естественно состаренное (Т)	от150 до <210	14
Закаленное и искусственно состаренное (Т1)	от210 до >310	8

Сплав АД31 уступает сплаву АВ по прочности, но отличается более высокой коррозионной стойкостью, так же у данного сплава отсутствует пресс-эффект, так как в его составе нет ни хрома, ни марганца. По той же причине сплав АД31 обладает наименьшей критической скоростью охлаждения. Если требуется сочетание умеренной прочности с высокой пластичностью и хорошей коррозионной стойкостью, то сплав АД31 применяется в естественно состаренном состоянии.

Давление прессования определяется рядом факторов, среди которых наиболее важный - сопротивление деформации. Оно зависит от температуры, скорости е и длительности ф деформации.

Сплав АД31 термически упрочняемый - это означает, что под воздействием термической обработки (нагрев - выдержка - охлаждение) за счет происходящих структурных изменений в металле увеличивается прочность данного сплава.

Пластичность сплава при температуре обработки давлением 450 - 500?С высокая. Закалка осуществляется на столе пресса с естественным охлаждением до 30?С с 520?С. Закалка на прессе изделий из сплава АД31 осуществляется благодаря применению высокотемпературной гомогенизации (560?С, в течении 4 - 6 часов). Искусственное старение происходит при температуре 160 - 170?С, а время выдержки 10 - 12 часов.

Прессованные изделия из сплава АД31 можно подвергать анодированию и эмалированию с окрашиванием в любой цвет, нанесению порошкового покрытия в электростатическом поле с последующей термообработкой в электрических печах.

Сплав имеет высокую ударную вязкость и не чувствителен к действию надреза и перекосу. Для избегания горячих трещин при литье и изменения структуры литой заготовки в сплав вводят модифицирующую добавку титана в количестве 0,02-0,07%. Благодаря интенсивному измельчению зерна литого слитка, титан способствует повышению пластичности и прочности слитка и более равномерному распределению свойств по сечению. На прочностные свойства готовых изделий титан не оказывает существенного влияния, лишь несколько повышает пластичность.

Сплав АД31 используется для деталей, от которых требуется невысокая прочность, хорошая коррозионная стойкость и декоративный вид, +50 - -70?С. Сплав применяется с различными цветовыми покрытиями; широко используется в гражданском строительстве для оконных витражей, дверных рам, а так же в мебельной, автомобильной промышленности и т.п. Специальная термическая обработка сообщает сплаву высокие электрические свойства при относительно высоких прочностных свойствах, поэтому его широко применяют в электрической промышленности.

2.3 Слитки и заготовки

Во избежание ухудшения качества пресс-изделий поверхность слитков должна быть чистой, без глубоких раковин, и надиров.

Для прессования применяются заготовки диаметром 215 мм, полученные на установках непрерывной разливки. Принцип работы таких установок основан на охлаждении расплавленного металла, проходящего через водоохлаждаемый кристаллизатор. В результате этого расплав затвердевает в виде слитка, длина которого ограничивается глубиной разливного колодца. Однородность структуры слитка с уменьшением длины кристаллизатора снижается.

После литья структура слитка всё же неоднородна. Она состоит из дефектов твердого раствора переменного состава, между ветвями которых расположены скопления интерметаллидных избыточных фаз. Грубые скопления интерметаллидных фаз затрудняют деформирование слитков, а при наличии растягивающих напряжений способствуют образованию трещин. Для устранения неоднородности структуры заготовок применяют гомогенизацию. Гомогенизация столбов происходит в шахтной горизонтальной печи. Температура нагрева составляет 560°С, после чего заготовки выдерживаются в течении 8 часов. Следующей стадией производства заготовок является проверка качества поверхности, после чего производится резка на нужную длину.

После гомогенизации заготовки поступает в цех. С заготовками поступает документация, в которой указывается: марка сплава, номер плавки, номер партии, размер заготовки.

2.4 Технологический процесс и применяемое оборудование

Технология производства полых профилей из сплава АД31 применяемая в проектируемом цехе заключается в следующем.

1. Заготовка поступает из литейного цеха.

2. Заготовка нагревается до температуры горячего прессования в установке индукционного нагрева. Для сплава АД31 температура предварительного нагрева - 350 ⁰С.

3. Профиль прессуется методом прямого прессования на горизонтальных гидравлических прессах усилием 12,5; 25 и 27,5 МН с установкой принудительного натяжения.

4. Отпрессованный профиль выдёргивается из канала матрицы и перемещается к месту съёма. Затем высвобождается из механизма захвата пуллера.

5. После закалки на столе пресса профиль поступает на операцию правки, которую производят на растяжных машинах (ПРМ) усилием 0,16 МН, 0,25 МН и 0,67 МН.

6. Выправленные профили передают на резку, которую производят на мерные длины и отбирают образцы для контроля механических свойств.

8. Выправленные и порезанные на мерные длины профиля передают в термосдаточный участок для искусственного старения в ПСО.

9. Затем профиля клеймят, подвергают приёмке ОТК, упаковывают, и передают на склад цеха.

Нагрев заготовок производится в индукционных печах. Технические характеристики печей приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики индукционных установок

Наименования параметра	Тип установки
	IИНМ-50П-15/50НБ Пресс 12.5 МН	IИНМ-75П-24/80НБ Пресс 20 МН
1. Количество сменных блоков индуктора, шт.	2	3
2. Максимальная мощность нагревателя, кВт	500	750
3. Максимальная производительность при нагреве до 530 С, т/ч	1,8	3,1
4. Давление воды в системе охлаждения, Па	2000 - 4000	2450
5. Температура воды, С на входе на выходе, не более	От +10 до +20 +50	От +10 до +20 +50
6. Режим нагрева слитков	Ручной, автоматический
7. Регулировка и контроль температурного режима	Контактная термопара, потенциометр

Нагрев прессового инструмента производится в камерных печах сопротивления. Технические характеристики печи указаны в таблице 5.

Нагреву подвергаются матрицы, подкладки, спецподкладки.

Таблица 5 - Технические характеристики садочных печей.

Наименования параметров	Величина
1. Размеры рабочего пространства, мм: длина х ширина х высота	1460 х 920 х 1000
2. Максимальный вес садки, кг	1500
3. Рабочая температура, С	250 - 480
4. Количество зон, шт.	1
5. Мощность нагревателя, кВт	126
6. Количество вентиляторов, шт.	1
7. Тип вентилятора	осевой, диаметр 600
8. Напряжение питающей сети, В	380
9. Регулирование температуры	автоматическое

Прессование профилей производится на автоматических прессовых комплексах с горизонтальными гидравлическими прессами усилием 12,5 МН, 25 МН и 27,5 МН. Технические характеристики прессов представлены в таблица 2.10; 2.11.

Таблица 6 - Техническая характеристика пресса усилием 25 МН

Наименование параметра	величина
Номинальное усилие пресса, МН	25
Максимальный ход прессующей траверсы, мм	2235
Скорость рабочего хода прессующей траверсы, мм/с	0,2 - 20
Номинальное усилие прошивной системы, МН	3,5
Максимальный ход прошивной системы, мм	1000
Скорость рабочего хода прошивной системы, мм/с	0,2 - 30
Номинальное усилие двух цилиндров контейнеродержателя подвод / отвод, МН	3,14/1,6
Максимальный ход контейнера, мм	350
Длина контейнера, мм	1015
Температура нагрева контейнера,°С	до 500
Максимальная масса контейнера, кг	10000
Номинальное усилие вертикальных ножниц, МН	1,0
Максимальный ход вертикальных ножниц, мм	1050
Номинальное усилие горизонтальных ножниц, МН	0,44
Максимальный ход горизонтальных ножниц, мм	450
Привод пресса:
- насосно-аккумуляторный для основных цилиндров с давлением, Па	320·105
- насосно-индивидуальный на масле для вспомогательных цилиндров и управления с давлением, Па	50·105
- бак наполнения для холостого хода прессующей траверсы с давлением, Па	6·105

Техническая характеристика установки натяжения приведена в таблице 7.

Таблица 7 - Техническая характеристика установки натяжения

Наименование параметров	Величина
	Ус. 12,5 МН	Ус. 25 МН
1. Площадь сечения профилей, прессуемых с натяжением, см2	1,0 - 4,5	4,55 - 14,010
2. Прессуемая длина, м	13 - 40	22 - 43
3. Усилие натяжения, кг	200 - 2500	200 - 2500
4. Скорость движения тележек, м/мин	0 - 72,0	0 - 72,0
5. Раствор механизма захвата, мм	290 - 100	290 - 100
6. Мощность электродвигателя на приводе, кВт а) электродвигатель ПБ-160 - ГУ4 N=1060/3000 об/мин	3,2	3,2

Установка натяжения состоит из секций трубных направляющих, смонтированных на стойках, расположенных сбоку от выходного стола транспортера пресса, двух тележек в двух уровнях с откидными захватами. Тележки приводятся в движение через цепь от привода постоянного тока. На тележках смонтированы реверсы и электроклапаны для подъема и опускания кулачков захвата и разворота захвата. Схема движения тележек - челночная.

Съемник - перекладчик расположен между линией прессования с натяжением и поперечным транспортером и состоит из отдельных соединенных между собой с помощью муфт секций. На валах секции закреплены коромысла, на которых закреплены головки съемников.

Далее профиль захватывается губками подвижной и неподвижной головок ПРМ, после чего расправляется натяжением, которое обеспечивает подвижная головка ПРМ. Техническая характеристика ПРМ. приведена в таблице 8.

Таблица 8 - Техническая характеристика ПРМ

- длина выправляемого профиля	5,0~25,0 м
- скорость рабочего хода	до 95 мм/с
- max величина раствора губок	170 мм
- ширина губок	150 мм
- max ход подвижной головки	1950 мм

Закаленные и порезанные в меру изделия штабелером складируют в корзины для старения.

Техническая характеристика печи старения приведена в таблице 9.

Таблица 9 - Техническая характеристика печи старения

Наименование параметров	Величина
1. Размер рабочего пространства печи: а) длина, мм б) ширина, мм в) высота, мм	14910 1750 1480
2. Размер пода, мм	1600 - 13000
3. Максимальный вес садки, кг	6000
4. Максимальная длина садки, мм	12500
5. Термическая мощность печи, кВт	850
6. Количество электрических групп	6
7. Напряжение питающей сети, В	380
8. Регулировка температуры	автоматически
9. Скорость вращения вентилятора, об/мин	700
10. Температура нагрева при старении, С	160 -170

После искусственного старения готовые изделия поступают на участок приёмки ОТК и упаковки, где после приёмки изделий ОТК их упаковывают в тару. Вид тары выбирается по требованию заказчика.

Все операции, начиная от загрузки заготовок на подающий лоток пресса, до отгрузки изделий на склад, отображаются в сопроводительных документах и поэтому легко контролировать исполнителей технологического процесса, а так же сам технологический процесс.

2.4 Расчёт технологических параметров процесса прессования

Необходимо рассчитать технологические параметры изготовления полых профилей из сплава АД31. Ниже приведен расчет технологических параметров для профиля 45658.

Определяем площадь поперечного сечения втулки контейнера.

= * (1)

Где =1618 максимальная площадь поперечного сечения пресс - изделия.

- допустимая для прессуемого сплава вытяжка, составляет в порядке 20…40, принимаем =24.

=

Вычисляем расчетный диаметр втулки контейнера.

= (2)

= = 222,4 мм

Ближайший стандартный диаметр контейнера.

= 225 мм

Находим действительный коэффициент вытяжки;

= (3)

= = = 39740,6 мм?

= =

Определяем диаметр заготовки

D=(0,969-0,979) D (4)

D = 0,969 * 225 = 215 мм

Длину заготовки при прессовании профилей постоянного сечения в общем случае определяют по формуле:

L_з=, (5)

где l_пф. - длина готового профиля, мм;

l_пр - припуск на длину, мм;

m - кратность профилей в прессовке;

l_к.о. - длина концевой обрезки, мм;

n - число каналов в матрице;

h_пр.о. - высота пресс-остатка, мм;

F_заг. - площадь поперечного сечения заготовки, мм²;

F_пф. - площадь поперечного сечения профиля, мм²;

л_р. = коэффициент распрессовки.

F_заг. = ,

F_к = ,

л_з = ,

L_{з =}

Принимаем L_заг.= 900 мм. Таким образом, заготовка имеет размеры 215 мм х 900 мм.

Определение усилия прессования ведём по формуле И.Л. Перлина. Прессование полого профиля протекает через матрицу с плоским рассекателем. В этом случае полное усилие прессования можно разделить на две основные составляющие: усилие, необходимое для прессования заготовки из контейнера в каналы плоского рассекателя, и усилие, необходимое для прессования металла из камеры сварки в канал матрицы .

Полное усилие имеет вид:

; (6)

где - вытяжка в каналы рассекателя;

(7)

-39740 площадь поперечного сечения распрессованного в контейнере слитка;

-10124 площадь поперечного сечения каналов рассекателя.

представляет собой сумму трёх составляющих.

; (8)

где - усилие для осуществления основной деформации без учёта трения при прессовании в каналы рассекателя;

-усилие для преодоления трения на боковой поверхности обжимающей части пластической зоны;

- усилие для преодоления трения на боковой поверхности контейнера;

Вторая составляющая полного усилия .

; (9)

где - усилие для осуществления основной деформации без учёта трения при прессовании в матричный канал из камеры сварки;

- усилие для преодоления трения на боковой поверхности обжимающей части пластической зоны в камере сварки;

- усилие для преодоления трения по поверхности калибрующего пояска матрицы.

; (10)

где -39740 площадь поперечного сечения распрессованного в контейнере слитка;

-3,9 вытяжка в каналы рассекателя;

коэффициент сопротивления деформации, в зависимости от температуры и длительности.

.

; (11)

где -39740 площадь поперечного сечения распрессованного в контейнере слитка;

-3,9 вытяжка в каналы рассекателя;

.

; (12)

где -225 мм диаметр распрессованной в контейнере заготовки;

-860 мм длина подпрессованной заготовки;

.

; (13)

где -1325 площадь прессуемого изделия;

суммарная площадь сечения каналов со стороны камеры сварки;

периметр изделия;

периметр равновеликого круга;

; (14)

где наружный диаметр камеры сварки;

наружный периметр профиля делённый на

внутренний периметр профиля делённый на

; (15)

где внутренний периметр профиля;

наружный периметр профиля;

длинна калибрующего пояска;

Полное усилие прессования:

; (16)

Выбираем для прессования этого профиля пресс усилием 25 МН.

Ниже приведен расчет технологических параметров для профиля КП4505.

Определяем площадь поперечного сечения втулки контейнера.

 = *

Где =382,6 максимальная площадь поперечного сечения пресс - изделия.

- допустимая для прессуемого сплава вытяжка, составляет в порядке 20…40, принимаем =24.

=

Вычисляем расчетный диаметр втулки контейнера.

=

= = 108,2 мм.

Ближайший стандартный диаметр контейнера равен 125 мм, но в связи с условиями производства и выбранным ранее оборудованием выбираем диаметр 225 мм.

= 225 мм

Находим действительный коэффициент вытяжки;

=

= = = 39740,6 мм?

= =

Определяем диаметр заготовки

D= (0,969-0,979) D

D = 0,969 * 225 = 215 мм

Длину заготовки при прессовании профилей постоянного сечения в общем случае определяют по формуле:

L_з = ,

где l_пф. - длина готового профиля, мм;

l_пр - припуск на длину, мм;

m - кратность профилей в прессовке;

l_к.о. - длина концевой обрезки, мм;

n - число каналов в матрице;

h_пр.о. - высота пресс-остатка, мм;

F_заг. - площадь поперечного сечения заготовки, мм²;

F_пф. - площадь поперечного сечения профиля, мм²;

л_р. = коэффициент распрессовки.

F_заг. = ,

F_к = ,

л_з = ,

L_{з = ,}

но в связи с условиями производства и выбранным ранее оборудованием выбираем длину заготовки 900 мм.

,

где -382,6 площадь прессуемого изделия;

суммарная площадь сечения каналов со стороны камеры сварки;

периметр изделия;

периметр равновеликого круга;

где наружный диаметр камеры сварки;

наружный периметр профиля делённый на

внутренний периметр профиля делённый на

где внутренний периметр профиля;

наружный периметр профиля;

длинна калибрующего пояска;

Полное усилие прессования:

Выбираем для прессования этого профиля пресс усилием 25 МН.

Ниже приведен расчет технологических параметров для профиля КП4532.

Определяем площадь поперечного сечения втулки контейнера.

= *

Где =810 максимальная площадь поперечного сечения пресс - изделия.

- допустимая для прессуемого сплава вытяжка, составляет в порядке 20…40, принимаем =24.

=

Вычисляем расчетный диаметр втулки контейнера.

=

= = 157 мм.

Выбираем диаметр 225 мм.

= 225 мм

Находим действительный коэффициент вытяжки;

=

= = = 39740,6 мм?

= = .

Определяем диаметр заготовки

D= (0,969-0,979) D

D = 0,969 * 225 = 215 мм

Длину заготовки при прессовании профилей постоянного сечения в общем случае определяют по формуле:

L_з = ,

где l_пф. - длина готового профиля, мм;

l_пр - припуск на длину, мм;

m - кратность профилей в прессовке;

l_к.о. - длина концевой обрезки, мм;

n - число каналов в матрице;

h_пр.о. - высота пресс-остатка, мм;

F_заг. - площадь поперечного сечения заготовки, мм²;

F_пф. - площадь поперечного сечения профиля, мм²;

л_р. = коэффициент распрессовки.

F_заг. = ,

F_к = ,

л_з = ,

L_{з = ,}

но в связи с условиями производства и выбранным ранее оборудованием выбираем длину заготовки 900 мм.

,

где -810 площадь прессуемого изделия;

суммарная площадь сечения каналов со стороны камеры сварки;

периметр изделия;

периметр равновеликого круга;

где наружный диаметр камеры сварки;

наружный периметр профиля делённый на

внутренний периметр профиля делённый на



где внутренний периметр профиля;

наружный периметр профиля;

длинна калибрующего пояска;

Полное усилие прессования:

Выбираем для прессования этого профиля пресс усилием 25 МН.

Ниже приведен расчет технологических параметров для профиля КП4533.

Определяем площадь поперечного сечения втулки контейнера.

= *

Где =455 максимальная площадь поперечного сечения пресс - изделия.

- допустимая для прессуемого сплава вытяжка, составляет в порядке 20…40, принимаем =24.

=

Вычисляем расчетный диаметр втулки контейнера.

=

= = 118 мм.

Выбираем диаметр 225 мм.

= 225 мм

Находим действительный коэффициент вытяжки;

=

= = = 39740,6 мм?

= = .

Определяем диаметр заготовки

D= (0,969-0,979) D

D = 0,969 * 225 = 215 мм

Длину заготовки при прессовании профилей постоянного сечения в общем случае определяют по формуле:

L_з = ,

где l_пф. - длина готового профиля, мм;

l_пр - припуск на длину, мм;

m - кратность профилей в прессовке;

l_к.о. - длина концевой обрезки, мм;

n - число каналов в матрице;

h_пр.о. - высота пресс-остатка, мм;

F_заг. - площадь поперечного сечения заготовки, мм²;

F_пф. - площадь поперечного сечения профиля, мм²;

л_р. = коэффициент распрессовки.

F_заг. = ,

F_к = ,

л_з = ,

L_{з = ,}

но в связи с условиями производства и выбранным ранее оборудованием выбираем длину заготовки 900 мм.

,

где -455 площадь прессуемого изделия;

суммарная площадь сечения каналов со стороны камеры сварки;

периметр изделия;

периметр равновеликого круга;

где наружный диаметр камеры сварки;

наружный периметр профиля делённый на

внутренний периметр профиля делённый на

где внутренний периметр профиля;

наружный периметр профиля;

длинна калибрующего пояска;

Полное усилие прессования:

Выбираем для прессования этого профиля пресс усилием 25 МН.

2.5 Расчёт параметров нормативно-технологической карты для профиля КП 45658

Вес слитка.

; (17)

-215 мм диаметр слитка;

- 900 мм длина слитка;

кг/мм³ - плотность сплава АД31

кг.

Вес пресс-остатка.

; (18)

мм - длина пресс-остатка

кг.

Все безвозвратные отходы процесса производства относим к операции нагрев слитка, они составляют 0,53% от веса слитка или 0,46 кг. Геометрические отходы на прессовании составляют 3% от веса слитка их вес 2,7 кг. Вес изделия после прессования:

88,04-2,9-2,6=82,54 кг

На операции «резка в меру» происходит обрезка переднего и заднего концов по 750 мм с каждой стороны прессованного профиля. Это геометрические отходы массой 5,4 кг, что составляет 6,3% от массы изделия. После операции «резка в меру» масса изделия:

82,54-5,4=77,14 кг

Величину отходов в процентах от начальной массы заготовки на каждой операции определяют:

; (18), где:

- сумма отходов и потерь на данной операции, %.

Общий процент отходов и потерь на данной операции по отношению к исходной массе слитка:

; (19)

%

%

%

Сумму всех отходов и потерь используем для расчета процента выхода годного, к заданной на первую операцию массе заготовки:

; (20)

%

Величина заправочных коэффициентов на операциях:

, где (21)

- величина расхода металла на 1 т годного;

- норма расхода металла;

- общий процент отходов и потерь на операции n.

Нагрев слитка: кг.

Прессование: кг.

Резка в меру: кг.

Полученные данные заносятся в нормативно-технологическую карту.

Аналогично рассчитываются параметры для остальных типоразмеров.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 10.

Таблица 10 - Нормативно-технологические параметры типоразмеров

Сплав	Расчетный типоразмер	Годовая программа, тн	Выход годного, %	% отходов	Количество металла на программу, т
АД 31	КП 45658	1500	90,17	9,83	1647,45
АД 31	КП 4505	1500	96,5	3,5	1552,5
АД 31	КП 4532	1500	95,25	4,75	1571,25
АД 31	КП 4533	1500	96,6	3,4	1551
Итого:		6000			6322,2

Далее ведем расчет производительности горизонтальных гидравлических прессов.

Исходные данные: КП 45658; вытяжка 24; заготовка 215?900 мм.

Производительность пресса определяем по формуле:

,

где - масса слитка; - число прессовок шт./час; -коэффициент использования пресса. (22)

Число прессовок:

,

где - машинное время на 1 прессовку (цикл), мин; - вспомогательное не перекрываемое время, мин (из технических характеристик пресса). (23)

Машинное время:

; (24)

,

где - коэффициент подпрессовки, - величина пресс-остатка, м; - коэффициент вытяжки; - скорость прессования, мм/с.

м/мин.

мин.

= 20 сек = 0,33 мин.

прессовок.

кг/час.

Аналогично рассчитывается производительность прессов при производстве остальных типоразмеров. Результаты сведены в таблицу 11.

Таблица 11 - Производительность пресса

Усилие пресса, МН	Типоразмер	Производительность, кг/ч
25	КП 45658 КП 4505 КП 4532 КП 4533	1276 1157 1205 1173

Для расчета производительности печей старения используем формулу:

; (25),

где Q - масса садки (6т);

T - время выдержки при температуре старения (10 ч);

- время нагрева садки до температуры начала отсчета (1,8 ч);

- время на загрузку, выгрузку (0,2 ч.).

А = 6/(10+1,8+0,2) = 0,5 тн/час

В цехе применяют транспортные средства, как периодического действия (верхние и напольные), так и непрерывного действия (конвейеры).

В цехе выбран график непрерывный, четырехбригадный с продолжительностью рабочей смены 8 часов, эффективный фонд рабочего времени одного рабочего составляет 231,75 дней = 1854 часа, при продолжительности отпуска 37 календарных дней.

Таблица 12 - Расчет количества станко-часов на программу

Сплав АД 31, расчетный типоразмер	Загрузка в станко-часах
	Пресс ус. 25 мН	ПСО
	На 1т	На прог.	На 1т	На прог.
Профиль КП 45658	0,7	1050	2	3000
Профиль КП 4505	0,75	1125	2	3000
Профиль КП 4532	0,7	1950	2	3000
Профиль КП 4533	0,75	1125	2	3000

Таблица 13 - Ведомость количества и загрузки оборудования

Наименование оборудования	Потребность станко-часов на программу	Номинальный фонд времени работы оборудования	Простои, час
			Текущ-ие	На кап ремонт	Итого
Пресс усилием 25мН	4350	8760	285	92	377
ПСО	12000	8760	108	116	224

Металл, находящийся в обработке на цеховых складах и отходы производства составляют незавершенное производство.

Определяем площадь склада заготовок по формуле:

, (26)

где Q-программа цеха в сутки;

т\сут.

где G_ме - количество металла на программу;

N-количество рабочих дней;

n - срок хранения металла на складе заготовок (запас составляет 3 дня);

g - нагрузка на 1 м? площади склада (для склада заготовок принимаем 1,8т/м?);

к - коэффициент использования площади склада заготовок 0,8; склада готовой продукции 0,45.

Находим площадь склада заготовок:

м².

Аналогично находим площадь склада готовой продукции:

т\сут.

м².

Инструмент хранится в стеллажах, расположенных вдоль стен. Нагрузка на полку не более 500 кг.

Таблица 14 - Расчет незавершенного производства

Наименование площадки промежуточного складирования	Способ укладки	Нагрузка, т/м2	Потребная площадь, м2
Склад заготовок	Слитки в стеллажах	2,0	36
Склад готовой продукции	Упакованные в ящики из гофрокартона или стяжки	0,5	73
Всего			109

Таблица 15 - Годовая потребность вспомогательных материалов

Наименование материалов	Расход на 1 т годного	Расход на программу	Цена за ед., руб.	Сумма, руб.
Масло индустриальное	0,2	1200	38	45600
Сода каустик	2,10	12600	7,8	98280
Краска КФ 513	0,008	48	65	3120
Терлон	0,04	240	1200	288000
Ткань асбестовая	0,015	90	125	11250
Ткань салфеточная	1,5	9000	12	108000
Перчатки х/б	1,5	9000	10	90000
Бумага оберточная	4,5	27000	12,5	337500
Гофрокартон	8,9	53400	14	747600
Лента стальная	0,8	4800	6	28800
Пленка	19	114000	11	1254000
Бруски деревянные	0,015	90	400	36000
Итого:		231468		3048150

Размещено на Allbest.ru