- число моделей помещающихся в опоку N, шт.

Плавка художественных бронз происходит следующим образом:

1. В предварительно прогретую индукционную установку загрузить чушки (оловянная бронза БрО5Ц5С5 ГОСТ613-79), возврат (собственного производства) и древесный уголь (ГОСТ 7657-74).

Примечание:

- в качестве покровного флюса наряду с древесным углем можно использовать флюсы: уголь +0,2% буры (Na₂ B₄ O₇), либо 50% соды (Na₂ CO₃)+50% шпата (CaF);

- при наличии в шихте большого количества загрязненного возврата и отходов целесообразно использовать рафинирующий флюс: 7% Na₂ B₄ O₇ +60% Na CO + 33% CaF;

- в процессе плавки древесный уголь или другой флюс должен создавать равномерный защитный слой на поверхности сплава;

- все шихтовые материалы и флюсы перед плавкой необходимо просушить;

- для повышения КПД печи необходима плотная укладка шихты в печь.

2. В случае большого количества возврата (более 30%) в шихту необходимо добавить латунь для компенсации угара цинка.

3. Расплав перегреть до температуры 1150…1200 ^оС, ввести фосфористую медь марок МФ 9, МФ10 в количестве 0,1…0,15 % от массы сплава.

4. Расплав перемешать, выдержать 3…6 мин, снять шлак.

5. Замерить температуру сплава.

6. Выпустить сплав в ковш, разогретый до 500…700 ^оС (бронзы типа БХ3 разливают при температуре 1000…1100 ^оС.)

Основой, принятых в нашей стране стандартных бронз является четырехкомпонентная система Cu- Sn -Zn - Pl, которая обеспечивает весь комплекс необходимых технологических и эстетических свойств. Эти бронзы хорошо поддаются различным видам обработки (чеканке, гравировке, резанию), имеют красивый цвет, высокую коррозионную стойкость. Состав литейной художественной бронзы БХ3 приведен в таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Состав бронзы БХ3.

Центробежная заливка кремнеземисто-гипсовых форм. Заливку форм производим центробежным способом на специальной установке (рисунок 3.3):

1. Подготовить расплав в плавильной печи к разливке.

2. Подготовить заливочную установку.

3. Извлечь две литейные формы из печи с помощью захватов, поместить их на ложементы заливочной установки воронками к раздаточному узлу и надежно зафиксировать прижимами, опустить перекрытия рабочего пространства установки.

Примечание - для предотвращения дисбаланса заливочной установки и выхода ее из строя одновременно необходимо заливать две одинаковые по массе и металлоемкости формы.

4. Перелить необходимое количество расплава из плавильной печи в разливочный ковш необходимой металлоемкости, равной суммарной металлоемкости двух одновременно заливаемых форм.

Примечание - разливочный ковш должен быть предварительно прогрет до температур 500-700 ^оС.

5. Снять шлак с поверхности расплава в ковше.

6. Замерить температуру сплава ( 1000…1100 ^оС ).

7. Включить привод вращения заливочной установки.

8. Залить металл в воронку заливочной установки (для повышения технологического выхода годного металла необходимо заливать количество сплава, равное суммарной металлоемкости двух литейных форм).

9. Через 1…2мин. после заливки выключить привод вращения заливочной установки.

10. После полной остановки вращения поднять перекрытия и извлечь опоки из заливочной установки, которая представлена на рисунке 3.3.

Рис. 3.3 Установка для центробежной заливки металла. а - механизированная; б - ручная

Специфические виды дефектов при центробежном способе литья представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 Виды дефектов

Выбивка отливок из опок. Через 1…2 часа после заливки опоку помещают в емкость с водой для разупрочнения формовочной смеси. Через 3…5 мин. форму извлекают из емкости с водой, выбивают блок отливок из опоки при помощи кувалды, молотка (ГОСТ 2309-54), захватов (щипцов), зубила (ГОСТ 7211-72), напильника (ГОСТ 1465-69). Очищают отливки от остатков формовочной смеси с помощью металлической щетки. На отливках не допускается отсутствие отдельных фрагментов изделия, сквозных раковин и трещин, несквозных раковин диаметром более 5 мм. Работа осуществляется в рукавицах (ГОСТ 12.4.010-74), респираторе (ГОСТ 2309) и защитных очках (ГОСТ 12.4.003-80).

3.2.2 Обработка отливок

1. Отделение литниково-питающей системы от отливок. Отделение литниково-питающей системы от отливок производят на станке отрезном типа «Вулканит» собственного изготовления. Не допускаются касания вращающегося отрезного круга (ГОСТ 21963-82Е) о поверхность отливки. Работа ведется в респираторе, очках и рукавицах х/б (ГОСТ 5007-87).

2. Ручная очистка отливок от остатков формовочной смеси. Наружные и внутренние поверхности отливок очищают от остатков формовочной смеси в рукавицах х/б с помощью щетки металлической (ТУ РСФСР-21-63), щипцов, зубила (ГОСТ 7211-72) и набора напильников (ГОСТ 1465-69).

3. Зачистка остатков литниково-питающей системы, обрезка облоя. Зачистку остатков литниково-питающей системы производят на заточном станке наждачным кругом (ГОСТ 2424-83), обрезку облоя ведут на электрошлифмашинке ИЭ 2113 «Маяк» с помощью наборов шлифовальных головок (ГОСТ 2447-82) и кругов шлифовальных лепестковых (ГОСТ 22775-77), а также напильников и нажовочного полотна (ГОСТ 6645-68). Работа осуществляется в рукавицах х/б, респираторе и защитных очках.

4. Дробепескоструйная очистка отливок. На дробепескоструйной установке производят очистку от остатков формовочной смеси, окалины, шлаковых засоров и других загрязнений. Применяют песок фракции 1…1,5мм, шлифзерно или металлическую дробь 0,6…1мм. Работу производят в защитных очках, респираторе, рукавицах х/б.

5. Шлифовка - доводка. Оборудование: станок настольный сверлильный, бормашинка ЧП-2203 А ТУ 22-4231-80, электродвигатель 1,5 кВт V=2100 об/мин, электро-шлифмашинка ИЭ 2113 «Маяк», тисы ГОСТ 4045-75. Инструменты: зубило, чеканы, молоток, набор головок шлифовальных, набор кругов шлифовальных лепестковых, набор напильников, щетки крацовочные латунные собственного изготовления из проволоки 0,1…0,2мм, набор надфилей ГОСТ 1573-67, борнапильники 8…10мм, боры 3…5мм ГОСТ 22090-83. Работа ведется в защитных очках, респираторе и рукавицах х/б.

6. Заварка дефектов литья и технологических отверстий. На отливках не допускается не предусмотренных автором отверстий, раковин и трещин. Эти дефекты отливок устраняют на установке электро-дуговой сварки вольфрамовыми электродами. Присадочный материал - проволока, соответствующая по химсоставу материалу отливки. После заварки повторить операцию шлифовка-доводка.

3.2.3 Соединение элементов литейной композиции

Для художественных изделий, состоящих из нескольких отдельно изготавливаемых деталей, сборка элементов литейной композиции осуществляется согласно эскизу или эталона.

Сувенир состоит из двух частей: основной - пчела и подставки - цветок, соединение которых подразумевается после изготовления их в бронзе БХ3.

Чтобы соединить две части изделия, необходимо в цветке, произвести операцию сверливание - получение сквозных круглых отверстий. Таких отверстий будет два, соответственно двум задним опорным лапкам, на которых удерживается пчела.

Процесс сверления производят по разметке; для этого в центре будущего отверстия наносят кернером углубление. Для сверления отверстий до 3 мм применяют винтовые ручные дрели и перовые и спиральные сверла (ГОСТ 6647-64). В настоящее время работа значительно облегчается применением электродрелей и вертикально-сверлильных станков, на которых можно сверлить отверстия любых диаметров.

Следующей операцией будет пайка - способ неразъемного соединения металлических деталей при помощи припоев, широко применяемый в производстве художественных изделий. Различают пайку мягкими припоями и твердыми припоями. Пайку твердыми припоями, у которых температура плавления выше 550 ^оС, дает прочные, герметичные соединения. Твердые припои в основном состоят из меди, серебра, цинка и др. и применяются для пайки черных, цветных и драгоценных металлов. С помощью этой операции, а именно спаиванием бронзовой проволоки, изготавливаются крылья пчелы.

Пайку твердыми припоями производят в следующем порядке:

1. Спаиваемые поверхности припиливают и подгоняют. Плотность подгонки во многом обеспечивает успех пайки.

2. Спаиваемые детали соединяют и закрепляют между собой, что осуществляется посредством струбцин и других зажимных инструментов.

3. Спаиваемые поверхности покрывают флюсом (бурой) и медленно прогревают пламенем горелки или паяльной лампы.

4. На нагретый шов раскладывают припой, и нагревание продолжается, пока припой не расплавится и не зальет зазор в соединении.

5. После охлаждения производят зачистку шва и промывку для удаления остатков флюса. [12, 24]

Для работы подойдет латунный припой, состав которого приведен в таблице 3.6.

Таблица 3.6 Латунный припой.

В качестве флюса - смесь буры с борной кислотой (в равных долях по весу).

3.2.4 Художественная обработка природного камня

В настоящее время для обработки камня применяются стационарные полуавтоматические дисковые и штрипсовые алмазные пилы, а также шлифовальные и полировальные полуавтоматы.

Последовательность обработки камня:

- промывка от почвенных отложений, известкового налета или налета окислов железа с помощью щеток, скребков и мыльной воды, при необходимости используется раствор соляной (5-15%) или щавелевой кислоты;

- резка камня с помощью алмазных отрезных кругов (АОК), которые приводятся во вращение электродвигателем с ременным приводом. Для этой цели пригодны асинхронные однофазные электродвигатели марок ДАО, АОЛБ-3-1-2ГАОЛБ-22-2 и др. с числом оборотов в минуту от 1400 до 3000. Мощность двигателя в 280--400 Вт (рис. 3.4). Для того чтобы разрезать камень, диск должен вращаться со скоростью примерно 3000 об/мин» Для режущей кромки алмазного диска и образца камня необходимо постоянное охлаждение. На камнерезных фабриках это охлаждение производится с помощью специальных эмульсий, но для любительских целей вполне достаточно охлаждения диска водой.

Рис.3.4 Станок для резки камня.

Кроме упомянутых способов можно производить резание камней посредством так называемых штрнпсовых пил с прямыми полотнами типа ножовочных, что позволяет разрезать камень на несколько пластин одновременно. Для этого на каменный блок, наглухо закрепленный на специальном станке с кривошипным механизмом, опускается рама с несколькими параллельно установленными штрнпсами, армированными алмазом. Хотя штрипсовые пилы производительнее дисковых, любители-камнерезы используют их редко в связи со сложностью их изготовления и наладки;

- обработке камня на шлифовальном станке (рис.3.5)

Рис. 3.5 Планшайба горизонтальная (шлифовальный ставок).

Применяемый (однофазный) электродвигатель должен иметь мощность 200--400 Вт при 1400 об/мин. При полировке, когда планшайба покрывается войлоком, сукном или фетром, сдерживающими разбрасывание абразива, скорость вращения увеличивают до 700--1000 об/мин.

В процессе шлифовки на диск периодически наносятся грубый абразив с зернистостью № 6--16, затем № 6--5 и, наконец, микропорошки № М40--М5--МЗ, позволяющие получать матовую поверхность. При переходе от более грубого абразива к более тонкому, планшайба и противень тщательно промываются, так как даже следы более грубого абразива оставляют царапины на тонко отшлифованной поверхности.

- зеркальное полирование. Скорость вращения полировальника устанавливают 700--1000 об/мин. Полировальным порошком может служить окись хрома или паста ГОИ. Окись хрома употребляют в виде суспензии, для чего порошок насыпают в обычную бутылку до одной трети и заливают доверху водой, закрыв горлышко бутылки двумя слоями марли.

На станке с горизонтальной планшайбой можно осуществлять полный цикл обработки камня: обдирку (грубую шлифовку), тонкое шлифование (лощение) и полировку, причем в одинаковой мере удается обрабатывать как плоские поверхности, так и выпуклые (кабошоны).

Изготовления кабошонов. Требуется специальная планшайба с чашеобразной поверхностью. Чем меньше диаметр и круче вырез на планшайбе, тем более выпуклым удается сделать кабошон. При изготовлении кабошонов малых размеров, трудно удерживаемых в руках, используют кич. Искусство шлифования зависит от способности мастера применять в процессе обработки камня минимальное прижимное усилие. Весьма популярен среди камнерезов станок с вертикальной планшайбой (универсальная бабка), с помощью которой для мелких образцов можно проводить различного рода операции: резку камня, шлифовку, полировку, а также осуществлять криволинейные выборки и т. д, (рис.3.6).

Рис.3.6 Планшайба вертикальная

Универсальная бабка (рис. 3.6) состоит из станины (9), на которой с помощью стоек (3) укрепляется шпиндель (4), оканчивающийся съемной планшайбой (1) с ограждением (2). Шпиндель крепится на стойках (3) с помощью подшипников (7). В средней части шпинделя находится двухступенчатый шкив (5), от которого через прорезь в станине проходит ременная передача (6) к шкиву, укрепленному на электродвигателе (10) с выключателем (8).

При работе на универсальной бабке взамен водяного охлаждения обрабатываемый образец придерживают мокрой тканью, из которой выжимают влагу на поверхность диска.

При полировке на универсальной бабке применяют войлочные (10--20 мм толщиной), хлопчатобумажные, а также мездрово-овчинные полировальники. Хлопчатобумажный полировальник состоит из 10--15 кругов бязевой ткани, простроченных насквозь в средней части и зажатых в патрон универсальной бабки.

В камнерезном деле нередко возникает необходимость в просверливании отверстий различного диаметра. Для этой цели можно взять сверлильный станок тина бормашины с гибким валом, снабженным наконечником для крепления сверл или боров. Для мягких пород пригодны металлические или карборундовые боры, для твердых - алмазные.. [19]

3.2.5 Финишные операции

Крацевание. Для того чтобы более тщательно очистить поверхность отливки от остатков пригоревшей формовочной смеси и подготовить ее к дальнейшей операции изделие вручную обрабатывают латунными щетками (толщина волокон 0,05 - 0,1мм), смачивая поташом (водный раствор (3%) натрия двууглекислого (поташа) собственного приготовления) - крацевание.

Шлифование производят вручную (шкуркой или пемзой), так как изделие небольшого размера и имеет тонкие детали.

Закалка нужна для того, чтобы легче было обрабатывать поверхность изделия в дальнейшем (изделие нагревают до 600-650 ^оС., после чего быстро охлаждают).

Чеканка. С помощью чеканов различной конфигурации придают поверхности отливки требуемый характер, уточняя форму, делая более резкими контуры изделия, сглаживая или подчеркивая переходы от одной плоскости к другой; в целом - придают изделию законченный вид художественного произведения.

Полирование. Желая усилить контраст между фактурными поверхностями и гладкими, полируют гладкие поверхности полировальными войлочными кругами (ПГ 500*55 РСТ РСФСР 756-89) до зеркального блеска. [12]

4. ПРОЕКТНО КОНСТРУКТОРСКАЯ ПРОРАБОТКА ИСПОЛНЕНИЯ СУВЕНИРА «ПЧЕЛА»

4.1 Выбор оборудования для исполнения приоритетного варианта выполнения сувенира «Пчела»

Оборудование, которое необходимо разместить в цехе, представлено в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Инструменты и оборудование соответствующих участков.

4.2 Структура литейного цеха

(за основу взято базовое предприятие ЗАО «Уральская бронза").

Проектируемый цех предназначен для производства литейных художественных изделий из бронзы и латуни. Производство имеет серийный характер. Мощность цеха составляет 24000 кг годных изделий в год. По своей структуре литейный цех состоит из производственных (основных) участков, вспомогательных отделений, складских и служебно-бытовых помещений.

На производственных участках выполняются основные технологические операции, к ним относятся следующие:

- участок формовки;

- участок изготовления моделей;

- плавильно - заливочный участок.

К вспомогательным относятся:

- участок подготовки формовочных материалов;

- участок обработки и сборки изделий.

Складские помещения состоят из склада готовой продукции и склада шихтовых материалов.

К служебно-бытовым помещениям относятся:

- комната отдыха;

- раздевалка;

- хозяйственное помещение;

- санузел.

4.2.1 Условная программа

Условная программа характерна для цехов и мастерских индивидуального и серийного производства с обширной номенклатурой и низкой повторяемостью изделий в течение года. Программа задается приблизительной разбивкой изделий на группы в зависимости от массы. Все дальнейшие расчеты на основании укрупненных технико-экономических показателей родственных предприятий и литературных данных. Условная производственная программа представлена в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Условная производственная программа.

4.2.2 Режим работы и фонды времени

С точки зрения организации производства выбран ступенчатый режим работы, который заключается в том, что производство всех технологических операций изготовления изделий производится в различное время на одной и той же рабочей площади мастерской.

Литейный цех работает по двухсменному графику работы с подготовительной третьей сменой. Продолжительность рабочей недели 40 часов.

4.2.3 Расчет производственных зон литейного цеха

Таблица. 4.3 Действительный (расчетный) годовой фонд времени работы оборудования и рабочих.

Участок изготовления моделей

Расчет количества модельной массы на годовую программу определяется по формуле:

Q = * / ₁*

Где: Q - количество модельной массы на годовую программу, кг;

- годовая потребность в жидком металле, кг;

- плотность модельной массы, кг/ м³;

₁ - плотность металла, кг/ м³;

- коэффициент использования возврата модельной массы.

Q = 53890,9 *900 / 8500*1 = 5706 кг

Таким образом, на годовую программу требуется 5706 кг модельной массы. При расчете количества установок воспользуемся формулой:

Р₁ = Вч * Кн / Фд * Nрасч,

Где: Р₁ - количество необходимых инжекционных установок, шт;

Вч - количество модельной массы на годовую программу, кг;

Кн - коэффициент неравномерности;

N расч - производительность оборудования, принятое из опыта его эксплуатации, кг/ час;

Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования.

При расчете получаем: Р₁ = 5706 * 1, 4 / 3655 * 1,6 = 1,4шт,

По формуле

Рч = Р₁/Кз_з

узнаем, что необходимо две инжекционные установки с Кз = 0,7.

Таблица.4.4 Техническая характеристика инжекционной установки

Формовочный участок

Для производства одного килограмма годного литья в среднем затрачивается 10,5 килограмм формовочной массы. Тогда объем формовочной смеси, необходимой на годовую программу вычисляется по формуле:

Q =10,5* М /

Где: Q - объем формовочной массы на годовую программу, м³;

- плотность модельной массы, кг/ м³

М -годовая потребность в жидком металле, кг;

Q = 10, 5 * 53890,9/1900 = 298м³

Рассчитывается необходимое количество вакуумных миксеров по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд * Nрасч,

Где: Р₁ - Расчетное количество установок, шт;

Вч - необходимое количество формовочной массы на годовую программу, м³;

Кн - коэффициент неравномерности;

Ф_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Nрасч - принятая производительность установки, м³/ ч.

Р₁ = 298* 1, 5/ 3655 * 0, 08 = 1,5шт.

Пользуясь формулой

Рч = Р₁/Кз,

принимается два вакуумных миксера с коэффициентом загрузки равным 0,75.

На участке осуществляется сушка формовочных материалов: помол наполнителя и его просев на ситах. Для помола наполнителя необходимо иметь вибромельницу. Она применяется для помола песка.

На один килограмм жидкого металла тратится 10,5 кг сухих веществ формовочной массы. Из них 8,0 кг молотого песка и 2, 5 кг гипса.

Вибромельницы производительнее, чем шаровые мельницы в 10-20 раз, поэтому количество необходимых для установки вибромельниц расчитывается по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд Nрасч,

Где: Р₁ - расчетное количество мельниц, шт;

Вч - количество материала, которое мелится на годовую программу,кг;

Фд - действительный годовой фонд времени оборудования, ч;

Кн - коэффициент неравномерности;

Nрасч- производительность мельницы по помолу материала до необходимой фракции, кг/ час.

Р₁ = 431 * 1,4/ 3855 * 0,14 = 1,12 шт

По формуле

Рч = Р₁/Кз

принимается к установке две вибромельницы с коэффициентом загрузки равным 0,6.

Зона сушки и обжига

Для подготовки форм к заливке необходимы операции: вытопка модельного состава и прокалка форм. Вытопка осуществляется в вытопочных печах. При операции вытопка идет сушка форм и выплавления модельного состава. При операции прокалка форм происходит удаление связанной влаги, увеличение прочности форм, увеличение температуры форм, которая необходима при заливке. Процессы идут в специальных печах. Эти печи оборудованы терморегуляторами.

Таблица. 4.5 Техническая характеристика вытопочной печи.

Таблица.4.6 Техническая характеристика прокалочной печи

Расчет количества вытопочных и прокалочных печей ведется по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд * Nрасч,

Где: Р₁ - количество печей расчетное, шт;

Вч - количество блоков вытапливаемых или прокаливаемых в печи в год, шт;

Кн - коэффициент неравномерности;

Фд - действительный годовой фонд работы печи, ч;

N расч - расчетная производительность оборудования, принятая из опыта его эксплуатации, опок/ час.

Для вытопочных печей :

Р₁ = 7834 * 1, 4 / 5022 * 1, 6 = 1,37шт

Количество печей, принимаемых к установке в цехе, рассчитывается по формуле:

Рч = Р₁/К_з Рч = 1,37/0,8 = 1,7шт

Принимается к установке две вытопочных печи с коэффициентом загрузки 0,7

Количество прокалочных печей, принимаемых к установке в цехе:

Р₁ = 7534 * 1, 4 / 5022 * 1,6 = 1,31шт

Рч = Р₁ / Кз Рч = 1,31/ 0,8 = 1,6шт

К установке принимаем две прокалочные печи с коэффициентом загрузки 0,8

Заливочный участок

На литейном участке в проектируемом цехе выполняется несколько операций. Операции: вытопка и прокалка форм, заливка форм, выбивка форм, плавка металла.

Основной для расчета является ведомость расхода металла на залитые формы. Ведомость составляется на основе программы цеха и данных технологического процесса. При этом учитывается специфика производства художественных отливок.

Количество отливок в год с учетом брака определяется по формуле:

Где: А - количество отливок в год с учетом брака, кг;

Г - годовая программа, кг;

Б - планируемый процент брака отливок.

Брак отливок в натуральном выражении определяется по разнице между отлитыми и годными отливками.

После составляется баланс металла на годовую программу и определяется металлозавалка.

Металлозавалка определяется:

Где: М - годовая металлозавалка, кг;

Г - масса годных отливок, кг;

Л - масса литников и прибылей, кг;

Б - масса бракованных отливок, кг;

П - сумма потерь металла по статьям 4,5,6 баланса металла,%.

При выборе плавильного агрегата необходимо знать его часовую производительность, которая будет находиться по формуле:

,

Где: q _расч - расчетная часовая производительность, т/час;

М - годовая металлозавалка, т;

Фд - действительный годовой фонд времени работы плавильной печи, ч;

Р₁ - число одновременно работающих печей.

989

С учетом полученной производительности выбираем печь УИП- 0, 06.

Технологическая характеристика печи приведена в таблице 4.7.

Таблица.4.7 Технологическая характеристика печи УИП- 0, 06

Расчетное количество плавильных агрегатов к установке определяется по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд *Nрасч,

Где: Р₁ - расчетное количество плавильных агрегатов, шт;

Кн - коэффициент неравномерности потребления;

Вч - Годовая металлозавалка, т;

Фв - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Nрасч - производительность оборудования принятая исходя из прогрессивного опыта по эксплуатации, т/час.

Р₁ = 56,73* 1, 5/ 1674 *0,04 = 1,3 шт

Число единиц оборудования определяется по формуле:

Р = Р₁ / К₃ Р₁=1,3 / 0,8=1,63 Рч =2

К₃ = 1,63 / 2 =0,82

Где: Рч - число единиц к установке в цехе, шт;

К_з - коэффициент загрузки оборудования.

Принимаем к установке две печи УИП- 0,06 с коэффициентом загрузки 0,8. Выбранная печь УИП- 0,06 -индукционная тигельная печь средней частоты. Емкость тигля 60 кг. Эти печи выгодно отличаются от других печей:

- простотой и удобством процесса плавки и его регулированием;

- высокими показателями санитарно - гигиенических характеристик, например, малым испарением металла и бесшумностью);

- интенсивной циркуляцией расплава в тигле, а значит равномерным химическим составом сплава по высоте тигля;

- высокой производительностью.

Для того чтобы упростился процесс плавки, приготовление жидкого расплава идет простым перегревом чушек марки БХЗ с добавлением собственного возврата до 0,48 % (24960+ 960/53890,9)

Ведомость годовой потребности в модельных блоках приведена в таблице 4.8.

Таблица.4.8 Ведомость годовой потребности в модельных блоках

При производстве художественных отливок по выплавляемым моделям используется центробежная заливка форм. Сущность ее в том, что при заливке металла и его затвердевании форма находится во вращении, по определенному радиусу, а металл под действием центробежных сил стремительно заполняет форму, и также под действием этих сил происходит его затвердевание. Достоинства этого способа:

- получение плотной структуры отливок;

- удаление из металла примесей с малой плотностью;

- возможность изготовления тонкостенных отливок.

Таблица. 4.9 Техническая характеристика центробежной заливочной установки

Применение свободной заливки для крупных отливок оправдано тем, что металл способен заполнять форму, под действием гравитационных сил. Перед заливкой литейную форма извлекается из прокалочной печи с помощью захватов и устанавливается на вибростол. На отверстии, образованном стояком, укрепляется металлическая литниковая чаша, футерованная кислым мортелем, нагретую до 850С. Затем включается привод вибростола, замеряется температура расплава. Температура должна быть ниже 1200С. При заливке струя металла должна быть непрерывной и компактной.

Непосредственный контроль за правильностью поступления расплава в форму и установление момента окончания заливки осуществляется заливщиком визуально. После заливки привод вибростола отключается. Заполненная металлом форма снимается и устанавливается на полу цеха.

Количество заливочных установок определяется по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд *Nрасч,

Где: Р₁ - расчетное количество заливочных установок, шт;

Вч - годовое количество блоков заливаемых на установке, шт;

Кн - коэффициент неравномерности;

Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Nрасч - количество заливаемых форм на установке, принятое исходя из опыта ее эксплуатации, шт;

Р₁ = 7834 *1, 4 / 1674 * 8 = 0, 82 шт

Рч = Р₁ / К₃ Рч = 1; К_з = 0, 8

Принимается одна заливочная установка с коэффициентом загрузки 0, 8 и одна печь нагрева ковша.

Таблица.4.10 Баланс металла

Таблица.4.11 Ведомость расхода металла.

Участок обрубки и очистки

На участке производится дробеструйная очистка поверхности отливок.

К установке в цехе принимается дробеструйная установка марки 44612. Количество необходимых установок рассчитывается по формуле:

Р₁ = Вч * Кн / Фд * Nрасч,

Где: Р₁ - расчетное количество оборудования, шт;

Вч - готовая программа, шт;

Кн - коэффициент неравномерности;

Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Nрасч - производительность дробеструйной установки по обрабатываемой поверхности, шт / час.

Р₁ = 18609 * 1, 4 / 3655 *4,32 = 1,6шт.

По формуле: Рч = Р₁/Кз принимается две дробеструйные установки с коэффициентом загрузки 0,8.

Таблица.4.12 Техническая характеристика дробеструйной установки модели 44612.

На участке финишных операций производится окончательная отделка отливок и их сборка. Отделка отливок и их сборка. Для установки на участке принимается один сверлильный станок марки, НО - 16М.

Складские помещения

В цехе предусмотрены следующие места складирования:

- место складирования формовочных материалов;

- место складирования шихты;

- стеллаж для форм;

- стеллаж для выбитых отливок;

- стеллаж для пресс - форм и моделей;

- стеллаж для отливок.

Площадь места хранения определяется, как сумма потребных площадей для хранения каждого вида материала по формуле:

Пск - * Пi,

где: Пск - общая площадь необходимая для хранения материалов, м²;

Пi - площадь необходимая для хранения каждого материала, находящегося на этом месте складирования, м².

Пi = Qi / Hi * K */i

где: Qi - масса запаса каждого материала, т;

Нi - высота складирования, м;

К - коэффициент использования емкости хранилища, К= 0,7 -0,8;

i - объемная масса материала, т/ м³

Принимается, что в цехе хранятся материалы, необходимые для использования в течение 1 месяца. Остальные материалы регулярно закупаются и производятся с других предприятий.

Производится расчет места складирования формовочных материалов

Ппеска =6, 678 / 1, 6 * 0, 7 * 1, 5 = 3,98 м²

Пгипса = 2, 471 / 1, 6 * 0, 7 * 1,5 = 1,5 м²

Пфор.матер = Ппеска + Пгипса

Пф.м = 3,98 + 1,5 = 5,5 м²

Рассчитывается площадь места складирования шихты:

Пбронзы = 1,540 / 0, 5* 0, 7 * 8, 5 = 0,5 м²

Пшихты = 0,5 м²

Площадь остальных мест хранения различных материалов принимается исходя из наличия свободных мест на участке цеха.

Цеховой транспорт

В проектируемом цехе используются подъемно - транспортные установки периодического действия. На литейном участке имеется электротельфер на монорельсе. Он используется для транспортировки форм к месту прокалки, заливки, выбивки. Электротельфер имеется и на формовочном участке. Он используется для облегчения процесса заливки форм формовочной массой. Для доставки форм с формовочного участка в вытопочные печи используются две тележки, движущиеся на узкоколейке. Для перевозки материалов в пределах цеха, используются ручные тележки.

4.2.4 Объемно-планировочное решение литейного цеха

При проектировании цеха в его состав должны включаться следующие отделения: модельное, приготовления суспензии, изготовления пресс-формы, прокалочно-заливочное, плавильное, обрубки, термообработки, ремонтно-механическое, склады и лаборатории. Режим работы цеха целесообразнее принимать 2-сменным с подготовительной третьей сменой.

В основе объемно-планировочного решения лежит технологическая схема цеха, в соответствии с которой разрабатываются главные архитектурные решения. В начале проектных разработок определяется структура цеха, включающая производственные, вспомогательные отделения и участки, складские, ремонтные и энергетические службы.

После определения полного состава цеха разрабатывается технологическая схема с компоновочным размещением его производственных и вспомогательных отделений. При этом используется типовая компоновочная схема цехов ОАО «Уралбронза», а также нормы их технологического проектирования.

В процессе проектирования дипломного проекта необходимо разработать технологическую схему. При разработке технологической схемы литейного цеха необходимо учитывать особенности транспортных связей, а также объем и транспортабельность перемещаемых материалов и изделий.

Необходимо обеспечить кратчайшие и удобные пути передачи жидкого металла, формовочных, стержневых и отработанных смесей, стержней, отливок и возврата металла, а также всех видов отходов производства.

В современных условиях производства нерационально размещать весь комплекс помещений и оборудования в одноэтажном здании. Практика промышленного строительства показывает экономическую и техническую целесообразность применения двухэтажных зданий для литейных цехов.

При планировке мастерской необходимо обеспечить достаточные габариты для размещения оборудования, а также иметь проходы и проезды по мастерской.

При размещении стационарного оборудования необходимо соблюдать расстояние до стен или колон 80 см.

Литейный цех размещен в двухэтажном здании прямоугольной формы. Компоновочное решение составляет 36•8 метров.

Отделение и зоны расположены с учетом технологической цепочки изготовления изделий.

Склад шихтовых материалов расположен у главного входа для удобства выгрузки. Напротив склада расположено отделения подготовки материалов.

Из отделения подготовки материалов есть проход в основные производственные зоны.

После зоны изготовления моделей, следует зона приготовления формовочной массы, изготовления и сушки форм.

Сначала установлены стеллажи для сушки, затем печь для вытопки и прокалки, после - установки для заливки форм.

Затем следует склад, слесарная мастерская и служба электрика.

В цехе также предусмотрена раздевалка, санузел и комната отдыха, по возможности дальше от отделения подготовки материалов.

На 2 этаже расположены: выставочный зал, помещения персонала, кабинет директора.

Сетка колон 6 на 9 метров, предусмотрен питьевой кран и две мойки в производственных помещениях. 23, 26

4.3 Расчет и конструкторская проработка отдельных элементов оборудования участка цеха для исполнения приоритетного варианта выполнения сувенира «Пчела»

4.3.1 Расчет привода очистного барабана

В очистной голтовочный барабан отливки попадают после операции обрубки литников и первичной обработки.

Голтование - это массовое полирование мелких отливок во вращающихся барабанах при помощи стальных шариков, конусов и т.п.

При вращении барабана мелкие отливки и шарики непрерывно перемешиваются. При этом за счет ударов и трения шариков об отливки сглаживаются неровности и шероховатости на поверхности отливок. Этот эффект улучшается, если залить в барабан водной раствор соды, мыла и т.п.

Диаметр шариков составляет 3-5 мм, частота вращения барабана - от 60 до 200 мин ^-1, продолжительность обработки отливок из бронзы - 10-15 ч.

Барабан загружают на 50-80 %, причем шариков должно быть больше, чем отливок. Чем сложнее конфигурация отливки, тем больше должно быть шариков и тем меньше должен быть их размер.

Иногда в барабан вместо стальных шариков загружают абразивные материалы (песок, наждак, пемзу). Такая обработка мелких отливок заменяет их шлифование. [11, 18]

Необходимо произвести расчет привода очистного барабана:

1. Кинематическая схема представлена на рис.4.1.

Ремень

Муфта Редуктор Двигатель

Рис. 4.1 Кинематическая схема очистного голтовочного барабана.

2. Мощность на валу исполнительного органа (барабана):

₄=Т_4*n₄ /9550=14,14 кВт (1.1)

Т₄ - вращающий момент на вал исполнительного механизма;

n₄ - частота вращения исполнительного механизма, мин^-1

3. Определение расчетной мощности на валу двигателя:

р₁=р₄/=14,14/0,89=15,89 кВт (1.2)

-общий КПД привода, с учетом потерь в опорах на подшипниках качения;

=_1*2*3 =0.95_*0.97_*0.97=0.89 (1.3)

₁ -КПД ременной передачи;

₂,₃ -КПД закрытой зубчатой передачи с жидкой смазкой.

4. Определение частоты вращения вала исполнительного механизма: