Проектирование цеха сантехнического литья производительностью 250000 отливок в год
Введение
цех формовка баланс отливка
Основная задача курсового проектирования- разработка проекта
конкурентоспособного литейного цеха, имеющего современное оборудование.
Отливка, на основе которой будем вести проектирование- «ванна купальная»,
массой 70 кг. Данная отливка не ответственного назначения.
Данный тип отливок имеет одинаковую толщину стенки по всему сечению,
поэтому целесообразно выполнять в разовые песчаные формы. Отливка является
технологичной в изготовлении и не требует применения стержней. Вакуумно-пленочное
производство специализируется на данном типе отливок. Сплав для изготовления
отливок - СЧ10. Технические требования приёмки заказчиком: шероховатость
поверхности - Rz 40. Недопустимые дефекты: недолив,
герметичность, газовая пористость.
1. Выбор типа используемого оборудования
Плавильное отделение
Так как к отливке не предъявляются высокие механические свойства, то
выбираем коксовую вагранку ,в которой обеспечивается высокое качество
выплавляемого чугуна, который характеризуется низкой склонностью к отбелу и
высокой жидкотекучестью, что важно при производстве ванн. Вагранка отличается
простотой конструкции, низкой стоимостью, по сравнению с дуговой печкой.
В качестве шихты используем литейный доменный чугун 25.1%, передельный
доменный чугун 25.5%, чугунный лом 39,0%, чугунная стружка 0.7%, стальная
стружка 0.1%,стальной лом 9,6%.
Отделение формовки
Формы изготавливаются на автоматической линии вакуум - пленочной
формовки.
Выбираем формовочную линия фирмы Heinrich Wagner Sinto (HWS), c размером опок в свету - 2000х900х700/400мм и системой
пескооборота. Производительность машины: 40 форм/ч.
На обслуживании линии, где полностью исключено применении монотонного
ручного труда, задействовано ограниченное число сотрудников, в основном
операторов, а также инженеров и техников. Кроме того, система управления
формовочной линии по модемной связи соединена с компьютерами технических
специалистов немецкой фирмы производителя HWS-Sinto, что позволяет оперативно
решать редкие, но важные вопросы диагностики линии, особенно на начальных
этапах внедрения.
Сокращение практически на порядок, по сравнению с существующим
производством, численности занятых в нём людей обеспечивает значительный рост
производительности труда и низкую себестоимость отливки.
Применение данной технологии позволяет получать отливки ванн с
практически идеальной поверхностью (RZ-75), не требующей значительной очистки и
механической обработки. Кроме того, качественная отливка позволит намного
сократить брак при эмалировании. Большой экономический эффект при этом
обеспечивается и за счет уменьшения веса каждой из отливок.
Отделение финишной обработки
Литниковая система обрубается дисковыми пилами. Очистка поверхностей
отливок производится на дробеметной камере, Камера работает в автоматическом
режиме с постоянной очисткой дроби в сепараторах и возвратом ее на дробеметные
аппараты. Такой способ является наиболее удачным в условиях нашего
производства.
. Производственная программа
Производственная программа является основным документом для
проектирования цеха. В производственной программе содержится производственное
задание для всех отделений цеха на год. Расчет производственной программы
производится по технологическим картам отливок, предоставленных в
производственной программе, и их серийности. Учет брака производится против
хода производственного процесса по формуле: Х=Хо(1+Б), где Х- планируемый
показатель с учетом брака; Хо- базовый показатель без учета данного вида брака;
Б- планируемая доля данного вида брака.
|
№ п/п
|
Наименование отливки
|
Сплав
|
Чистовая масса отливки, кг
|
Количество отливок в форме
|
Черновая масса отливки, кг
|
Размер форм в свету, мм
|
Количество отливок в год
|
Черновая масса металла в год, т
|
Количество съёмов в год
|
Объём формовочной смеси в год, м3
|
Чистовая масса металла в год, т
|
|
1
|
Ванна ку-паль-ная
|
СЧ10
|
70
|
1
|
80
|
2000х900х700/400
|
250000
|
20000
|
250000
|
490000
|
17500
|
|
Количество отливок в год
|
Черновая масса металла в год, т
|
Количество съемов в год
|
Объем формовочной смеси в год, м3
|
Чистовая масса металла в год, т
|
|
Итого
|
250000
|
20000
|
250000
|
490000
|
17500
|
|
Итого с учетом брака отливок (5%)
|
265000
|
21200
|
265000
|
524700
|
-
|
|
Итого с учетом брака форм (1%)
|
-
|
-
|
270300
|
535200
|
-
|
|
Итого с учетом просыпи и потери технологических свойств
формовочной и стержневой смеси (2%)
|
-
|
-
|
-
|
551256
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Режим работы цеха и фонды времени
Фонды времени рассчитываются, исходя из существующих законов о выходных и
праздничных днях, продолжительности рабочего дня и количестве смен.
Определяются фонды времени работы оборудования и персонала. При расчетах
используют номинальный и действительный фонды времени. Номинальный фонд времени
Тн (в часах) рассчитывается по формуле:
Тн=(К-В-П)∙С∙Ч
где, К - количество дней в году;
В - количество выходных дней в году;
П - количество праздников в году;
С - количество рабочих смен в сутки;
Ч - длительность рабочей смены.
Тн=К∙С∙Ч=365∙3∙8 =8760 ч.
Действительный фонд времени Тд работы оборудования определяется с учетом
коэффициента потерь рабочего времени Кп по формуле:
Тд=Тн∙(1-Кп)
Коэффициент потерь времени работы оборудования в основном обусловлен его
простоями из-за поломок и, следовательно, зависит от интенсивности
эксплуатации.
4. Расчет оборудования
Основная формула, используемая для расчета оборудования дискретного
действия:
V=Q∙T/Тд∙n,
Где: Q - годовая потребность в металле, т;
Т - один такт времени работы печи, ч;
n -
количество печей, шт;
Тд- действительный фонд времени, ч.
Для расчёта оборудования непрерывного действия используется модификация
формулы (1):
n=Q/Тд∙q,
где q- производительность оборудования.
Плавильное отделение
Вагранка:
Рассчитаем требуемую производительность печи с учетом простоя
оборудования, принимая n=2:
q=Q/Тд∙n=21200/(8760∙2) = 1,21 т
Округляя в большую сторону, получаем q=1,5 т
Выбираем вагранку:
Производительность: 1-1,5 т/ч
Мощность - 35 кВт;
Расход воздуха - 2000 м2/ч.
Отделение формовки
Рассчитываем количество оборудования:
n=Q/Тд∙q
n=
270300/8059∙40= 0,82
Выбираем формовочную линия фирмы Heinrich Wagner Sinto (HWS), c размером опок в свету -
2000х900х700/400 мм и системой пескооборота с цикловой производительностью 40
форм/час.
Отделение финишной обработки
Литниковая система обрубается дисковыми пилами. Очистка отливок
производится на дробеметной камере. Камера работает в автоматическом режиме с
постоянной очисткой дроби в сепараторах и возвратом ее на дробеметные аппараты.
Рассчитаем требуемую производительность дробеметной камеры:
где,
- масса отливок подлежащая очистке в год, т
-
действительный фонд времени работы дробеметной камеры, ч
-
количество дробеметных камер.
Выбираем проходную дробеметную камеру непрерывного действия с подвесками
модели № 42735 изготовитель ОАО “Амурлитмаш”(город Комсомольск-на-Амуре).
Наибольшие параметры очищаемых отливок: размер - 2000мм; загрузка -
1,25т;
Производительность - 22,7 т/час;
Габаритные размеры - 15250 х 12000 х 8400 мм;
5. Балансы материалов
Балансы материалов составляются для расчета годового потребления цехом
топлива, компонентов металлошихты, формовочных и стержневых смесей.
Баланс металла составляется на основе расчета шихты в абсолютных
показателях от металлозавалки. Выход металла рассчитывается из производственной
программы и особенностей технологического процесса.
. Баланс металла:
|
№ п/п
|
Составляющие
|
Выход металла, т/год
|
|
Расход
|
|
1.
|
Годные отливки
|
17500
|
|
2.
|
Возвраты, в т.ч. литники, прибыли, брак
|
3700
|
|
3.
|
Сливы, скрап (2%)
|
424
|
|
4.
|
Угар (7%)
|
1484
|
|
Итого металлозавалка
|
23108
|
|
Приход
|
Возвраты
|
3700
|
|
2.
|
Литейный доменный чугун (25,1%)
|
4872
|
|
3.
|
Передельный доменный чугун (25,5%)
|
4949
|
|
4.
|
Чугунный лом (39,0%)
|
9433
|
|
5.
|
Чугунная стружка (0,7%)
|
135
|
|
6.
|
Стальная стружка(0,1%)
|
20
|
|
7.
|
Плавиковый шпат (3%)
|
694
|
|
8.
|
Стальной лом (9,6%)
|
2432
|
|
9.
|
Известняк(2,1%)
|
480
|
Так как формовка идёт по вакуумно-пленочному методу, то для изготовления
форм используется чистый песок без добавления связующего и добавок.
Баланс смесей
|
№ п/п
|
Составляющие
|
Расход смеси, т/ год
|
|
Расход
|
|
1.
|
Общий расход песка
|
М=21200∙1350/10000 = 2862
|
|
Приход
|
|
1.
|
Общий приход песка
|
2862
|
6.Расчет складов
Запас материалов на складе складывается из:
расходуемого запаса qрас, рассчитываемого по формуле Уилсона:
qрас
=
,
где
Q - годовой объем потребления материала;
Е
- условно-постоянные затраты на поставку (при железнодорожной поставке 10000
руб, при автомобильной 2500 руб);
Ц
- цена материала;
i - годовые
потери оборотных средств при хранении материала на складе (10%).
резервного
запаса на случай перебоев с поставкой материалов qрез ,
рассчитываемого на две недели работы цеха по формуле:
qрез= 14∙Q/365.
Для расчета площади склада используется формула
,
где
q- запас материала на складе (q=qрез+ qрас);
-
насыпная плотность материала;
|
Материал
|
Годовой объем потребления, т
|
Цена материала, руб/т
|
Расходуемый запас, , т
|
Резервный запас,т
|
Итого запас на складе,т
|
Насыпная плотность материала, т/м3
|
Высота хранения,м
|
Площадь склада, м2
|
Тип склада
|
|
Лом чугун
|
9433
|
6000
|
158,6
|
371
|
523
|
2,5
|
4
|
Закром
|
|
Литейн доменн чугун
|
4872
|
12000
|
254,8
|
191,6
|
416,4
|
2,5
|
4
|
54,96
|
Закром
|
|
Передел доменн чугун
|
4949
|
12000
|
256,8
|
194,6
|
451,4
|
2,5
|
4
|
55,43
|
Закром
|
|
Песок
|
826,884
|
800
|
10167
|
31716
|
41883
|
1,5
|
6
|
39,25
|
Бункер
|
|
Плавикшпат
|
694
|
7440
|
153,7
|
27,3
|
181
|
1,5
|
3
|
40,22
|
Бункер
|
|
Стальн стружка
|
20
|
4700
|
20
|
0,8
|
20
|
3
|
3
|
2,22
|
Закром
|
|
Кокс литейн
|
1925
|
8500
|
151
|
74
|
224
|
0,45
|
3
|
166,19
|
Бункер
|
|
известн
|
480.7
|
2700
|
188.7051
|
18.43894
|
207.44
|
0.9
|
4
|
57.5
|
|
стальн лом
|
2432
|
7000
|
263.6014
|
93.28
|
356.88
|
2.5
|
4
|
35.7
|
закром
|
. Расчет сравнительной экономической эффективности
техпроцесса
При изготовлении отливки «Ванна» выбор оборудования уже проверен временем
и практически остается неизменным. Поэтому целесообразно будет произвести
расчет по режимам работы:
|
Показатель
|
2 смены
|
3 смены
|
|
Тн
|
250∙8∙2=4000 ч
|
365∙3∙8=8760
|
|
Тд (авт. линия)
|
3800 ч
|
8760∙(1-0,08)=8060 ч
|
|
n=Q/Tд∙q ∙(1- 0.06) для авт. линии q=40 форм/ч
|
270300/3800∙40∙(1- 0.06) =1,74 2 линии
|
270300/8060∙40∙(1- 0.06) =0,82 1 линия
|
|
Капитальные затраты
|
200000000∙2= 400 млн. руб
|
200000000∙1=200 млн. руб
|
|
Количество рабочих в смену
|
13
|
9
|
|
Зарплата рабочего, руб./мес.
|
15000
|
20000
|
|
Итого текущие издержки
|
10408320=10,4 млн. руб
|
14411520=14,4 млн. руб
|
Таким образом затраты, при количестве:
2 смен составляют 400,12 млн. руб;
смен составляют 200,376 млн. руб.
Приведённые годовые затраты составят:
для 2 смен: 400000000∙0,2 + 10408320= 90408320 руб;
для 3 смен: 200000000∙0,2 +14411520= 54411520 руб.
Вывод: режим работы в 3 смены более эффективен.
Применим метод дисконтирования денежных потоков при внутренней норме
рентабельности 10%, горизонт расчета применим 6 лет.
|
Год
|
Коэффицент дисконтирования
|
Затраты при количестве смен, руб
|
|
|
2
|
3
|
|
0
|
1
|
403120000
|
202376000
|
|
1
|
0,909
|
2836080
|
2159784
|
|
2
|
0,826
|
2577120
|
1962576
|
|
3
|
0,751
|
2343120
|
1784376
|
|
4
|
0,685
|
2137200
|
1627560
|
|
5
|
0,621
|
1475496
|
|
Итого
|
414951040
|
211385792
|
Вывод: оптимальный в данных условиях будет режим работы в 3 смены.
8. Строительное проектирование
Цех проектируем каркасной конструкции, т.к в цехе присутствуют краны.
Несущий каркас состоит из железобетонных колонн, которые устанавливаются в
фундаментные стаканы. Размеры пролета - 18 м, 18 м; шаг колонн составляет 6 м.
Несущие стены цеха, воспринимающие нагрузку от перекрытия, выполняем из
кирпича, а самонесущие выполняем из панелей «сэндвич», которые представляют
собой двухслойные металлические панели, проложенные изнутри фольгой и пористыми
материалами. Самонесущие стены несут функцию ограждающей конструкции и
воспринимают нагрузку от силы тяжести, гибко связаны с каркасом здания,
Крыша состоит из: плиты перекрытия, пароизоляции, теплоизоляции,
гидроизоляции и механической защиты. Устанавливаем в крыше фонари
светоаэрационные (для света и вентиляции). Цех работает 24 часа в сутки,
поэтому обязательно используем искусственное освещение.
Пол представляет собой многослойную конструкцию: гидроизоляция, стяжка
цементная, половое покрытие (стальные рифленые листы).
Заключение
В данном курсовом проекте мною был разработан цех по изготовлению ванн
методом вакуумно-пленочной формовки. Выбран режим работы цеха, найдены
действительные фонды времени, составлена производственная программа процесса, подобрано
необходимое оборудование, отвечающее экономической и производственной
целесообразностью. Рассчитан баланс металла и баланс смеси. Также мною была
проделана работа по выявлению экономической эффективности при работе цеха в 2 и
в 3 смены. Составлен план цеха.
По проделанной работе можно сделать вывод, что каждый проект нуждается в
тщательном расчете всех аспектов производства, при этом стоит принимать во
внимание сроки окупаемости того или иного проекта, ведь цель любого
предприятия- это изьятие прибыли и предоставление рабочих мест.
Библиографический список
1. Кельчевская Н.Р., Романова Л.А., Финкельштейн А.Б.
Организация и планирование литейного производства. Екатеринбург: УМЦ-УПИ, 2002.
180 с.
. Финкельштейн А.Б. Проектирование литейных цехов: методические
указания по курсовому и дипломному проектированию. Екатеринбург: УГТУ-УПИ,
2007. 35 с.