Проектирование технологического процесса литья деталей способом вакуумно-пленочной формовки

б) Расчет количества оборудования

В соответствии с технологическим расчетным методом, т.е. в соответствии с технологическим процессом и нормой времени, полученной для каждой операции и типоразмера оборудования, определяют годовой объем станко-часов, необходимых для производства годового количества деталей, с учетом изготовления запасных частей, и делят полученные данные на действительный расчетный годовой фонд работы оборудования.

При этом формула будет иметь следующий вид:

Ор=?Тк/Фд.р.? m;

где ?Тк - суммарное нормированное время, необходимое для обработки годового количества деталей на станках данного типа, в станко-ч;

Фд.р. - действительный (расчетный) годовой фонд работы станка в ч;

m - число смен работы в сутки.

Суммарное нормированное время для серийного производства подсчитывают на основе штучно-калькуляционного времени и годовой программы цеха с учетом выпуска запасных частей.

Суммарное нормированное время для серийного производства равно произведению штучно-калькуляционного времени для обработки одной детали на станках данного типа на годовое количество обрабатываемых деталей:

?Тк=tшт.к? П/60

где tшт.к - штучно-калькуляционное время для обработки одной детали на станках данного типоразмера;

П - годовая производственная программа изготовления деталей на станках данного типа.

Для обработки деталей одного типа количество оборудования определяют по формуле:

Ор= ?Тк/Фд.р.? m;

Ор = tшт.к? П/ Фд.р.? т? 60;

Ведем расчет оборудования и рабочих мест для каждой операции:

1. Изготовление стержней (печь сушильная, стол, краскомешалка СО-116):

Краскомешалка:

Количество оборудования: Ор=2· 600/ 1765,8 · 1=0,67;

Принятое: Оп= 1.

Стол:

Ор=0,5 · 600/1765,8 · 1=0,2;

Оп= 1.

Печь сушильная:

Ор=0,7 · 600/1765,8 · 1=0,23;

Оп= 1.

2. Футеровка (бетоносмеситель СБР 260):

Бетоносмеситель:

Ор=0,5 · 600/1765,8 · 1=0,2;

Оп= 1.

3. Плавка металла печь:

Печь ИСТ-0,16:

Ор=1 · 600/1765,8 · 1=0,4;

Оп= 1.

Ковш:

Ор=1 · 600/1765,8 · 1=0,4;

Оп= 1.

Газовая горелка ГВ-111:

Ор=1 · 600/1765,8 · 1=0,4;

Оп= 1.

4. Литье ( машина ВПФ):

Ор=2,57· 600/1765,8 · 1=0,87;

Оп=1.

5. Токарная (токарный станок 16к20):

Ор=0,34· 600/1765,8 · 1=0,12;

Оп=1.

6.Контроль хим. Анализа( ДФС-51):

Ор=0,34· 600/1765,8 · 1=0,12;

Оп=1.

7. Выбивка (тележка):

Ор=0,15· 600/1765,8 · 1=0,24;

Оп=1.

8. Песочная резка:

Ор=0,7 · 600/1765,8 · 1=0,23;

Оп= 1.

9. Дробеметная очистка (дробеметный ленточный барабан 42213):

Ор=0,36· 600/1765,8 · 1=0,12;

Оп=1.

10. Контроль (стол):

Ор=0,02· 600/1765,8 · 1=0,006;

Оп=1.

в) Расчет количества рабочих мест

Количество рабочих мест рассчитывается по формуле:

Рр=tшт·П/Фдр·М·60

где М-количество станков одновременно обслуживающих одним рабочим.

1. Для изготовления стержней:

Принятое количество рабочих мест: Рр=2,5 · 600/1765,8 · 1=0,85;

Рп=1.

2. Для футеровки печи:

Рр=2 ? 600/1765,8 ? 1=0,67;

Рп=1.

3. Для плавки металла:

Рр=1? 600/1765,8 ? 1 ? 50=0,34;

Рп=1.

4. Для литья:

Рр=2,57· 600/1765,8 · 1=0,87;

Рп=1.

5. Для токарной обработки:

Рр=0,34· 600/1765,8 · 1=0,12;

Рп=1.

6. Для контроля хим. анализа:

Рр=0,34· 600/1765,8 · 1=0,12;

Рп=1.

7. Для выбивки:

Рр=0,15· 600/1765,8 · 1=0,24;

Рп=1.

8. Для песочной резки:

Рр=0,7 · 600/1765,8 · 1=0,23;

Рп=1.

9. Для дробеметной очистки:

Рр=0,36· 600/1765,8 · 1=0,12;

Рп=1.

10. Для контоля:

Рр=0,02· 600/1765,8 · 1=0,006;

Рп=1.

г) Расчет производственной площади

Производственная площадь- это сумма площадей и помещений располагаемая на этажах производственных зданий, на обслуживающих площадках, предназначенных для размещения производственного оборудования на котором изготавливают детали, собирают и испытывают узлы и агрегаты в целом. В составав этой площади входят площади предназначенные для наземного транспортного оборудования, площади занимаемые рабочими местами, станки и т.д.

Производственную площадь рассчитывают по формуле:

S=Oп ? Sуд;

где Оп- количество принятого оборудования;

Sуд- удельная площадь на единицу оборудования.

S=1? 1,2+1? 0,26 + 1 ? 6+ 1? 1,4+1? 1,8+1? 0,2+1? 0,13+1?6,75+1? 2,25 + 1 ? 3,5+ 1? 16+1? 0,25+1? 14+1? 1,2 = 54,94 м2 .

Вспомогательная, складская и прочая площадь принимается по таблицам и корректируется планировкой.

Общая площадь цеха, корпуса или блока может быть определена по формуле:

S0 = ? Sуд · Оп · ( 1+ (а+в)/100 )

где S0 - вся общая площадь,

а - коэффициент вспомогательной площади (%),

в - коэффициент учитывающий площадь занятую корпусными проходами, вентиляционными площадками и т.д. (%).

1.Стол:

S=1м ? 1,2м=1,2 м2.

2. Краскомешалка СО-16:

S=0,7м ? 0,36м=0,26м2.

3. Печь сушильная:

S=3м ? 2м=6м2.

4. Бетоносмеситель СБР 260:

S=1,54м ? 0,9м=1,4м2.

5. Печь ИСТ-0,16:

S=1,2м ? 1,5м=1,8м2.

6. Ковш 0,2т:

S=рR2=3,14?0,25=0,2.

7. Газовая горелка ГВ-111:

S=0,93м ? 0,14м=0,13м2.

8. Машина ВПФ:

S=4,5м ? 1,5м=6,75м2.

9. Бункер для песка:

S=1,5м ? 1,5м=2,25м2.

10. Токарный станок 16к20:

S=2,8м ? 1,25м=3,5м2.

11. ДФС-51:

S=3,4м ? 4,6м=16м2.

12. Газовый резак:

S=0,5м ? 0,5 м=0,25м2.

13. Дробеметный ленточный барабан 42213:

S=3,7м ? 3,75м=14м2.

14. Стол:

S=1м ? 1,2м=1,2м2.

Подставляем значения и рассчитываем общую площадь цеха:

S0 =54,94? (1+(175,6+76,4)/100)=252 м2.

5. Спец. часть проекта

Для удаления литнтковой системы используют газовую резку, так как она имеет низкую производительность рассмотрим другие способы резки.

Лазерная резка.

Технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газолазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы и другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

Сталь от 0.2 мм до 25 мм

Нержавеющая сталь от 0.2 мм до 30 мм

Алюминиевые сплавы от 0.2 мм до 20 мм

Латунь от 0.2 мм до 12 мм

Медь от 0.2 мм до 15 мм

Преимущества лазерной резки:

С помощью лазерной резки можно создавать очень сложные объемные конструкции, которые затем вырезыются в объеме с помощью фрезерно-гравировальных аппаратов;

Технология лазерной резки металла дает минимальное количество отходов из всех других прогрессивных способов обработки металла;

Лазерной резке с легкостью поддаются самые хрупкие металлы, их сплавы и другие материалы;

С помощью лазерной резки можно изготавливать детали без краевых дефектов с точностью до пятидесяти микрон;

Технологии лазерной резки доступно малосерийное и даже штучное изготовление с минимальными временными и материальными затратами, так как процесс настройки комплекса на любую деталь шаблонизирован на уровне технологии и аппаратуры, а значит прост и быстр;

Недостатки лазерной резки.

К сожалению, на сегодняшний день не существует промышленных лазеров способных резать металл (заметьте, именно металл) толщиной более двадцать миллиметров. Поэтому должны констатируем данное, пока непреодолимое, ограничение технологи лазерной резки.

Плазменная резка.

Плазменная резка -- вид плазменной обработки материалов резанием, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высокочастотным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Используемые для получения плазменной струи газы делятся на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар). Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, а неактивные -- цветных металлов и сплавов.

При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

Плазменная резка экономически целесообразна для обработки:

- алюминия и сплавов на его основе толщиной до 120 мм;

- меди толщиной до 80 мм;

- легированных и углеродистых сталей толщиной до 50 мм;

- чугуна толщиной до 90 мм.

Резак располагают максимально близко к краю разрезаемого металла. После нажатия на кнопку выключателя резака вначале зажигается дежурная дуга, а затем режущая дуга, и начинается процесс резки. Расстояние между поверхностью разрезаемого металла и торцом наконечника резака должно оставаться постоянным. Дугу нужно направлять вниз и обычно под прямым углом к поверхности разрезаемого листа. Резак медленно перемещают вдоль планируемой линии разреза. Скорость движения необходимо регулировать таким образом, чтобы искры были видны с обратной стороны разрезаемого металла. Если их не видно с обратной стороны, значит металл не прорезан насквозь, что может быть обусловлено недостаточным током, чрезмерной скоростью движения или направленностью плазменной струи не под прямым углом к поверхности разрезаемого листа.

Для получения чистого разреза (практически без окалины и деформаций разрезаемого металла) важно правильно подобрать скорость резки и силу тока. Для этого можно выполнить несколько пробных разрезов на более высоком токе, уменьшая его при необходимости в зависимости от скорости движения. При более высоком токе или малой скорости резки происходит перегрев разрезаемого металла, что может привести к образованию окалины.

Преимущества плазменной резки:

- высокое качество реза;

- небольшая зона нагрева материала, без образования окалины;

- короткое время прожига;

- широкий диапазон толщин обрабатываемого материала;

- хорошая производительность;

- снижение затрат на обработку единицы длины реза;

- расширенный спектр типов материалов для обработки;

- наиболее низкие затраты на обслуживание оборудования;

- обрабатываются любые металлы -- черные, цветные, тугоплавкие сплавы и т. д.;

- безопасность процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.);

- возможна сложная фигурная вырезка;

- отсутствие ограничений по геометрической форме.

Недостатки:

-высокая стоимость оборудования;

- довольно жесткие требования к отклонению от перпендикулярности реза. В зависимости от толщины детали угол отклонения не должен превышать 10-50°. При выходе за эти пределы наблюдается значительное расширение реза и, как одно из следствий, быстрый износ расходных материалов.

Гидроабразивная резка.

В основе технологии гидроабразивной резки лежит принцип эрозионного воздействия смеси высокоскоростной водяной струи и твёрдых абразивных частиц на обрабатываемый материал. Физическая суть механизма гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц материала скоростным потоком твердофазных частиц. Устойчивость истечения и эффективность воздействия двухфазной струи (вода и абразив) обеспечиваются оптимальным выбором целого ряда параметров резки, включая давление и расход воды, а также расход и размер частиц абразивного материала.

Достоинства гидроабразивной резки:

отсутствие термического воздействия на материал (температура в зоне реза 60-90?С);

существенно меньшие потери материала;

широкий спектр разрезаемых материалов и толщин (до 150--300 мм и более);

высокая эффективность резки листовых материалов толщиной более 8 мм;

отсутствие выгорания легирующих элементов в легированных сталях и сплавах;

отсутствие оплавления и пригорания материала на кромках обработанных деталей и в прилегающей зоне;

возможность реза тонколистовых материалов в пакете из нескольких слоев для повышения производительности, в том числе, за счёт уменьшения холостых ходов режущей головки;

полная пожаро- и взрывобезопасность процесса;

экологическая чистота и полное отсутствие вредных газовыделений;

высокое качество реза (шероховатость кромки Ra 1,6);

Недостатки данной технологии:

недостаточно высокая скорость реза тонколистовой стали;

ограниченный ресурс отдельных комплектующих и режущей головки.

6. Безопасность жизнедеятельности на производстве

6.1 Воздух производственной среды литейного цеха

Воздух производственной среды литейного цеха постоянно подвергается воздействию опасных и вредных факторов. К этим факторам относятся выделения пыли, газообразных химических веществ, избытков тепла. Все отмеченные факторы изменяют качество воздуха рабочей зоны литейного цеха, делая его неблагоприятным для протекания трудовой деятельности, и могут при определенных количественных показателях отрицательно действовать на здоровье человека.

На производстве в литейном цехе значительное количество пыли образуется при высыпании песка из опоки в бункер.

Производство в литейном цехе является источником вредных химических веществ. На производстве в литейном цехе от нагретых печей выделяются токсичные газы.

На производстве литейного цеха имеется оборудования, выделяющие в воздух рабочей зоны значительное количество тепла. Выделение избытков тепла в воздух производственных помещений литейных цехов приводят к изменению климата внутри этих помещений. Поэтому производственный микроклимат в литейных цехах - нагревающий с преобладанием радиационного тепла.

Список литературных источников

1. Литье по выплавляемым моделям. В.Н. Иванов, Л64 С.А. Кадеонов, Б.С. Курчман и др.; под общей редакцией Я.И. Шкленника, В.А. Озерова - 3 изд., перераб и доп.-М.: Машиностроение, 1984. 408 с.

2. Точное литье по выплавляемым моделям. Шуб И.Е. и Сорокин П.В., Санкт-Петербург : Машиностроение 1968. 237с.

3. Литье в оболочковые формы. Соколов Н.А. М.: Машиностроение, 1969. 328с.

4. Современные литейные формы издание 2-у перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1967.

5. Выбор и расчет литниково-питательной системы при литье по выплавляемым моделям: методические указания. Издательство Казан. гос . техн. ун-та. Сост И.Н. Шканов, А.С. Маминов, М.М. Ганиев, К.М. Газизуллин. Казань, 1997.24с

6. Круглов Е.П., Павлов А.Ф., Шканов И.Н. Основы выбора заготовок и нормирование расхода материалов : Учебное пособие / Казань: изд-во Казан. гос. техн. ун-та., 1998. 119 с.

7. Материаловедение: учебник для вузов / Б.И. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.И. Арзамасова, Г.Г. Мухина. М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.

8. Технология литейного производства: Специальные виды литья: учебник для высш. учеб. Заведений / Э.Ч. Гини, А.М. Зарубин, В.А. Рыбник; под ред. В.А. Рыбника. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 327 с.

9. Аксенов П. Н., Технология литейного производства, М., 1957

10. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда. Кукин П.П. и др.; М.: Высшая школа, 2001. 431 с.

11. Аксенов П. Н., Оборудование литейных цехов, М., 1968.

12. Григорьнц А.Г. , Основы лазерной обработки материалов, «Машиностроение» 1989.

13. В.А. Васильев, А. В. Васильев, Справочник литейщика, 1983

14. Баландин Г.Ф., Теория формирования отливки, издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

15. Гини Э.Ч., Зарубин А.М., Технология литейного производства, специальные виды литья, «Академия», 2005.

16. Крымов В.Г., Фишкин Ю.Е., Изготовление литейных стержней, «Высшая школа», 1991.

Размещено на Allbest.ru