Проектирование цеха сантехнического литья
Задание на проектирование
Спроектировать цех сантехнического литья производительностью
250000 отливок в год. Проектирование ведём на основе отливки «ванна купальная».
Введение
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.
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 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%)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
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.
Тд = Тн∙(1-Кп) = 8760∙(1-0)=
8760 ч - для вагранок;
Тд = Тн∙(1-Кп) = 8760∙(1-0,08)=
8059 ч - для АФЛ.
Расчет оборудования
Основная формула, используемая для расчета оборудования
дискретного действия:
=Q∙T/Тд∙n,
Где: Q - годовая потребность в металле, т;
Т - один такт времени работы печи, ч;- количество печей, шт;
Тд- действительный фонд времени, ч.
Для расчёта оборудования непрерывного действия используется
модификация формулы (1):
=Q/Тд∙q,
где q- производительность оборудования.
Плавильное отделение
Вагранка:
Рассчитаем требуемую производительность печи с учетом простоя
оборудования, принимая n=2:
=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:
=Q/Тд∙q
= 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;
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
|
. Баланс смесей
Так как формовка идёт по вакуумно- пленочному методу, то для
изготовления форм используется чистый песок без добавления связующего и
добавок.
№ п/п
|
Составляющие
|
Расход смеси,
т/ год
|
Расход
|
1.
|
Общий расход
песка
|
М=21200∙1350/10000
= 2862
|
Приход
|
1.
|
Общий приход
песка
|
2862
|
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;- 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:
рез=
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 чугунный
|
9433
|
6000
|
158,6
|
371
|
523
|
2,5
|
4
|
102,36
|
Литейный
доменный чугун
|
4872
|
12000
|
254,8
|
191,6
|
416,4
|
2,5
|
4
|
54,96
|
Закром
|
Передельный доменный
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
|
Плавиковый шпат
|
694
|
7440
|
153,7
|
27,3
|
181
|
1,5
|
3
|
40,22
|
Бункер
|
Стальная
стружка
|
20
|
4700
|
20
|
0,8
|
20
|
3
|
3
|
2,22
|
Закром
|
Кокс литейный
|
1925
|
8500
|
151
|
74
|
224
|
0,45
|
3
|
166,19
|
Бункер
|
известняк
|
480.7
|
2700
|
188.7051
|
18.43894
|
207.44
|
0.9
|
4
|
57.5
|
Бункер
|
2432
|
7000
|
263.6014
|
93.28
|
356.88
|
2.5
|
4
|
35.7
|
закром
|
Расчет сравнительной экономической эффективности
тех. процесса
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
|
1937520
|
Итого
|
414951040
|
211385792
|
Вывод: оптимальный в данных условиях будет режим работы в 3
смены.
литейный сантехнический цех
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.