Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование кузнечно-штамповочных цехов и заводов. Учебное пособие
.pdf
Рассмотрим подробнее классификацию цехов по приведенным выше
Тип производства
Предельный годовой выпуск, шт.
Для крупных поковок
Для мелких поковок
Мелкосерийное
2–5
10–50
Серийное
5–25
50–300
Крупносерийное
Более 25
Более 300
признакам.
Первый признак – преобладающий технологический процесс.
собственно, кузнечные цехи (свободная ковка на молоте);
кузнечно-прессовые цехи (свободная ковка на гидравлических
прессах);
кузнечно-штамповочные (цехи объемная штамповка на молотах,
КГШП, КГМ и других машинах).
Второй признак – тип производства. Он разделяет цехи на цехи
единичного, серийного (мелкосерийного, серийного и крупносерийного) и
массового производства. Этот признак с точки зрения организации
производства основной.
Цехи единичного производства имеют широкую номенклатуру
поковок с малой повторяемостью. Эти цехи имеют универсальное
ковочное оборудование, ковочный и мерительный инструмент. Рабочие
этих цехов, как правило, имеют высокую квалификацию. Себестоимость
продукции высокая. Такие цехи строятся на заводах легкого
станкостроения, в инструментальных цехах как их отделения, на заводах,
производящих мелкое подъемно-транспортное оборудование. Цехи
серийного производства характеризуются повторяемостью изделий
(партии или серии) одного типоразмера через определенный промежуток
времени. Эти цехи могут быть мелкосерийными, серийными и
крупносерийными. В цехах мелкосерийного производства преобладает
свободная ковка и используются универсальные оборудование и
инструмент. В цехах серийного производства ведется штамповка также на
молотах, КГШП и ГКМ. В этих цехах благодаря применению специальных
машин трудятся рабочие более низкой квалификации. К таким цехам
относятся цехи заводов автомобильной, станкостроительной
промышленности, производства сельхозмашин и др. Серийность
производства ориентировочно определяется количеством поковок,
изготовляемых в год (табл. 2).
Таблица 2 – Серийность производства
Массовое производство поковок характеризуется высокой
механизацией и автоматизацией технологических процессов, созданием
поточных автоматизированных линий. Возможность организации
31
31
массового производства зависит от пpoгpаммы, установленной для цеха.
Цех
Свободная ковка, кг.
Штамповка, кг
Легких поковок
До 25
До 1
Средних поковок
До 70
До 15
Тяжелых поковок
До 10 000
До 100
Особо тяжелых поковок
Свыше 10 000
Свыше 100
При массовом производстве оборудование и инструмент
узкоспециализированы на определенных поковках. Рабочий состав этих
цехов по своей квалификации разнообразен. Здесь должны работать
накладчики высшей квалификации, чего не требуется от штамповщиков.
При проектировании и строительстве цехов и участков массового
производства значительны первоначальные затраты, но благодаря низкой
себестоимости поковок эти затраты быстро окупаются. Массовое
производство поковок широко распространено в таких отраслях, как
производство мотоциклов, моторов, автомобилей, некоторых
сельхозмашин, метизов, напильников и др. На одном заводе могут быть в
цехах участки массового выпуска и крупносерийные. Общая
характеристика такого цеха должна соответствовать преимущественному
типу производства.
Третий признак классификации – максимальный вес поковок (табл.3).
Таблица 3 – Классификация кузнечных цехов по массе поковок
Четвертый признак классификации – по годовому выпуску поковок
(т). Различные группы и классы цехов значительно отличаются по весу
поковок. Цехи I и II классов выпускают 150–400 т, цехи II класса 3 и 4
групп – до 25 тыс. т, а цехи III класса – кузнечно-прессовые – до 80 тыс.т.
Кузнечно-штамповочные цехи мелкие – до 5 тыс.т, средние – 5–25 тыс. т,
крупные – 25–150 тыс. т поковок в год.
3.2. Состав кузнечного цеха
Кузнечные цехи в своем составе имеют производственные
отделения, вспомогательные отделения и склады, а также службы и
бытовые помещения.
Производственные отделения оснащаются технологическим
оборудованием, средствами механизации и автоматизации. Все это
предназначено для выпуска основной продукции цеха – поковок и
штамповок.
1. Заготовительное отделение. Основное оборудование – прессножницы, прессы и другие механизмы для резки, ломки заготовок.
В отделении устанавливаются нагревательные печи для подогрева
32
32
заготовок и различные средства механизации для перемещения металла и
резаных заготовок.
2. Отделения свободной ковки. Оснащаются ковочными молотами,
гидравлическими ковочными прессами, ковочными электромостовыми
кранами с кантователями, манипуляторами, загрузочными машинами и
другими механизмами. Для нагрева заготовок устанавливаются печи
разных конструкций.
3. Штамповочные отделения. Здесь применяются штамповочные
машины паро-воздушные штамповочные молоты, падающие молоты,
КГШП, ГКМ, обрезные прессы и др. Для нагрева заготовок используются
механизированные пламенные нагревательные печи, электрические
нагревательные устройства. На участках широко внедряются различные
средства механизации и автоматизации, а также приборы и устройства для
контроля поковок.
4. Термическое отделение. После получения поковок и штамповок
многие из них должны пройти термообработку: отжиг, отпуск,
нормализацию и т. п. Для этого устанавливаются механизированные
термические печи различных систем.
5. Очистное отделение. В процессе нагрева и изготовления поковок и
штaмповок на них образуется слой окалины, которую необходимо удалить.
Для этого в очистном отделении применяются галтовочные барабаны,
дробеметные установки, гидроочистка и травильные ванны.
Вспомогательные отделения и склады включают подразделения,
которые приводятся ниже.
1. Инструментально-штамповочная мастерская имеет комплект
металлорежущего оборудования. Производит ремонт штампов и ручного
инструмента для основных отделений.
2. Ремонтно-механическая мастерская (отделение). Выполняет
мелкий и средний ремонт всех видов оборудования, изготовляет некоторые
запасные части, производит несложные работы по созданию средств
механизации. Оборудуется металлорежущими станками, верстаками для
работы слесарей.
3. Насосно-аккумуляторное отделение оборудовано насосами и
гидравлическими аккумуляторами с целью получения и накопления
жидкости для работы гидравлических прессов.
4. Складское хозяйство цеха. Сюда входят склады металла, склады
нарезанных заготовок, межоперационные склады готовых поковок,
огнеупоров, штампов и тяжелого инструмента, кладовые мелких штампов
и инструмента, вспомогательных материалов и запасных частей.
5. Цеховые трансформаторные подстанции и другие
распределительные энергетические устройства.
33
33
6. Службы и бытовые помещения. Здесь располагаются технические
Наименование изделий
или назначение
поковок
Количество на годовую
программу, шт.
Вес поковок
комплектов
деталей
на комплект, кг
на программу, кг
Трактор А
20 000
4 200 000
1050
21 000
Трактор Б
10 000
200 000
1200
12 000
И т о г о:
30 000
640 000
-
33 000
Запасные части
К трактору А
5000
100 000
525
275
К трактору Б
2500
100 000
600
120
службы, администрация цеха, комната отдыха, буфеты, столовые,
медпункты, гардеробные и другие бытовые помещения.
3.3. Методы проектирования цехов
При проектировании цехов применяются два метода расчета
показателей цеха: укрупненное проектирование и детальное.
Основанием для проектирования является задание на
проектирование и в первую очередь программа цеха. Если программа
задается общей массой поковок, то проектирование ведется по
укрупненным показателям. Для цехов I и II классов программа содержит
следующие данные:
количество поковок на основную программу, т;
количество штамповок на основную программу, т;
поковки для нужд завода, т;
поковки на сторону, т.
Здесь же должно быть указано, сколько поковок из легированной
стали и сколько из простой углеродистой, какое количество поковок будет
проходить термообработку.
Чтобы определить количество и мощность оборудования для свободной
ковки, все поковки разбиваются на весовые группы: до 2, 2–4, 4–10, 10–25,
25–50, 50–100, 100–200, 200–500, 500–1000 кг и т.д. По этим весовым группам
в пределах заданной программы ведется расчет оборудования.
Для небольших цехов и отделений I класса расчет оборудования не
производится, оно принимается по комплектности с учетом минимального
и максимального веса поковок.
При проектировании кузнечно-прессовых цехов (III класс) должны
быть учтены все поковки, так как они крупные и делаются на уникальном
оборудовании. Для кузнечно-штамповочных цехов (IV класс) программa
представляется в виде табл. 4.
Таблица 4 – Программa для кузнечно-штамповочных цехов (IV класс)
34
34
Окончание таблицы 4
И т о г о:
7500
205 000
-
395
Поковки: -на сторону
500
100 000
350
175
-для нужд завода
- - -
250
И т о г о:
36000
670 500
-
33 820
При детальном проектировании программа для всех цехов задается
более подробно. Здесь указывается каждая поковка, и расчет проводится
на все поковки. Исключение составляют поковки, идущие для собственных
нужд и на сторону. По этим поковкам программа задается укрупнено. При
детальном проектировании программа представляется в виде табл. П. 2
приложения.
3.4. Режим работы и фонды времени оборудования и рабочих
Для определения ряда показателей завода и цеха необходимо знать
количество рабочих и оборудования, для этого требуется определить
режим работы и занятость рабочих и оборудования. Большинство
подразделений машзавода работают, как правило, по двухсменному
режиму, в том числе и кузнечные цехи. Третья смена является
подготовительной для нормальной работы 1 и 2 смен. В этой смене
подвозятся заготовки, разжигаются печи, нагревается металл и т. д.
Односменная работа проектируется, только в исключительных случаях:
а) когда завод строится в отдаленной местности;
б) когда его программа небольшая, а получение деталей по
кооперации невозможно;
в) для мелких инструментальных участков.
Работа цехов в 3 смены проектируется:
1. В прессовых цехах с прессами более 1500 т.
2. В цехах с уникальными молотами и прессами.
3. В цехах, где 2-сменный режим потребовал бы установки
недостаточно загруженного и дорогостоящего дублирующего
оборудования.
4. В цехах с крупными термическими печами.
Различаются два фонда времени: номинальный и действительный.
Они определяются по действующим нормативам.
Фонд времени, подсчитанный по календарю, называется
календарным и определяется
Это полное календарное время. Но принимать для расчета это
время нельзя, так как существуют и нерабочие дни.
35
35
Номинальным годовым фондом времени называется количество
m)НФН(ФФ
сспнн.о
Наименование оборудования
Основная характеристика
Молоты ковочные паровоздушные
Вес падающих частей
св.3 т
Молоты штамповочные паровоздушные
Вес падающих частей 3 т
Прессы ковочные и листоштамповочные
гидравлические и парогидравлические ковочные
Усилие свыше 1000 тс
Прессы кривошипные простого действия
Усилие свыше 1000 тс
Прессы кривошипные двойного действия
Усилие свыше 200 тс
Прессы чеканочные
Усилие свыше 160 тс
Горизонтально-ковочные машины
Усилие свыше 630 тс
Прессы горячештамповочные кривошипные
Всех размеров.
Правильно-гибочные вальцы для листа
Для листа толщиной
свыше 15 мм
часов работы оборудования (или рабочего) за год при определенном
количестве смен и продолжительности смены без учета потерь времени,
исключая выходные и праздничные дни. Номинальный годовой фонд
времени оборудования:
, (1)
где Фн – количество рабочих дней в году с полной продолжительностью
рабочей смены; Фc – количество рабочих дней в году с сокращенной
продолжительностью рабочей смены в предпраздничные и предвыходные
дни; Нп – продолжительность полной рабочей смены, ч; Нc –
продолжительность сокращенной смены, ч; m – число смен работы.
Машиностроительные заводы проектируются и работают в 2 смены,
и неделя принимается 41-часовая, фонд времени оборудования составляет
(час):
при односменной работе – 2070,
при двухсменной – 4140,
при трехсменной – 6210.
Уникальное оборудование должно работать в три смены. Сюда
относят агрегаты, включающие оборудование, указанное в табл. 5.
Таблица 5 – Кузнечно-прессовое оборудование
Действительный (расчетный, рабочий) фонд времени работы
оборудования (приложение, табл. П3) равен номинальному времени за
вычетом времени по планово-предупредительному ремонту. Здесь не
учитываются простои оборудования из-за невыхода рабочего по
уважительным причинам или во время отпуска и простои, связанные с
текущим ремонтом, поскольку он должен проводиться в нерабочее время.
36
36
Действительный и годовой фонд времени работы оборудования
,)к(1ФФ
он.он.о
Оборудование.
Число смен.
m=1
m=2
m=3
Кузнечно-прессовое оборудование цехов с
единичным и серийным производством
-
0,04
0,06
Кузнечно-прессовое оборудование цехов с
крупносерийным и массовым производством
-
0,06
0,09
В т. ч.: уникальное кузнечно-прессовое
оборудование
-
0,10
0,12
(2)
где Ф
– номинальный годовой фонд времени работы оборудования, ч;
н.о.
ko – коэффициент потерь времени, связанных с ремонтом оборудования
(табл. 6).
Таблица 6 – Коэффициент потерь времени на ремонт
Номинальный годовой фонд времени рабочего
Ф
= ФнНп + ФсНс. (3)
н.р
Поскольку рабочий работает только одну смену, сменность не
учитывается.
Действительный годовой фонд времени рабочего определяется с
учетом потерь, связанных с уходом в отпуск, болезнями, исполнением
государственных обязанностей и другими уважительными причинами.
Неявки на работу по неуважительным причинам не принимаются в расчет.
В зависимости от условий paботы различные категории рабочих имеют
разную продолжительность отпуска, кроме того, необходимо учитывать
дополнительные отпуска.
Ф
д.p
= Ф
(1-kр), (4)
н.р
где kp – коэффициент, учитывающий потери времени, связанные с
отпусками и т. д.
kp = 0,10 при 15-дневном,
kp = 0,11 при 18-дневном,
kр = 0,2 при 24-дневном отпуске.
Действительный годовой фонд времени рабочих при разной
продолжительности рабочих смен показан в табл.7.
37
37
Таблица 7 – Годовой фонд времени рабочих при разной продолжительности
Наименование.
Продолжительность полной рабочей смены, ч
8 8 8 7 7 7 6
Номинальный годовой фонд
времени работы рабочего, ч
2344
2344
2344
2037
2037
2037
1842
Количество дней основного
отпуска
12
18
24
12
18
24
24
Потери от номинального фонда
времени, %
10
12
13 9 11
12
12
Действительный годовой фонд
времени, ч
2110
2060
2040
1855
1815
1796
1622
рабочих смен
Таким образом, устанавливаются фонды времени рабочих и
оборудования. На каждый год даются расчеты планового количества
рабочего временя по месяцам (приложение, табл. П4).
3.5. Технологический процесс и расчет оборудования
Texнологический пpoцеcc – совокупность ряда последовательных
операций, которые производятся над материалом с целью повышения
точности размеров заготовки, улучшения структуры и механических
свойств и направлены на получение детали и всего изделия по заданным
условиям. Этот процесс делится на 2 этапа: первый – изготовление
деталей, второй – сборка узлов и машин.
Выбор технологического процесса и определение трудоемкости
являются главными частями проекта и его пояснительной записки.
Характер технологического процесса намечается в соответствии с
конструктивной формой детали и заданными масштабами производства.
Чем больше серия машин, тем выгоднее применение наиболее
прогрессивных технологических процессов получения поковок,
штамповок. Если сомнительна экономическая эффективность намеченных
тexпpoцeссoв, то необходимо произвести проверочные расчеты.
О выгодности штамповки на молотах можно судить, например, по
минимальному количеству поковок в партии. Для ориентировочного
выбора техпроцесса можно пользоваться табл. 8.
38
38
Таблица 8 – Экономические границы величин партии для различных
Способ изготовления поковки
Величина экономически оправданной партии
при сравнении способов изготовления, шт.
Свободный
ковкой
Штамповкой в
подкладных
штампах
Шмаповкой на
молотовых
штампах
Свободная ковка
-
160
350
Ковка с применением
подкладных штампов
160 - 1000
Штамповка на молотах
350
1000
-
Штамповка на прессах
300
650
1000
Штамповка с последующей
правкой, калибровкой, чеканкой
400
800
500
способов кузнечной обработки
Современный опыт отечественного и зарубежного кузнечного
производства дает основание рекомендовать следующие методы
получения поковок в зависимости от типа производства.
Единичное мелкосерийное производство. Свободная ковка на
молотах и гидравлических прессах с применением плоских и вырезных
бойков, специальных ковочных кранов, клещей, вилок патронов,
поворотных столов и т. д. Секционная штамповка крупногабаритных
поковок. Изготовление ковано-сварных конструкций.
Серийное производство. Штамповка в одноручьевых штампах на
паровоздушных и фрикционных молотах из предварительно вальцованных
или кованных заготовок. Штамповка в многоручьевых штампах на
паровоздушных молотах и фрикционных прессах. Безоблойная штамповка.
Применение литых штампов и блоков с ручьевыми штампами.
Крупносерийное и массовое производство. Многоручьевая и
дифференцированная штамповка. Двойная штамповка с двойной обрезкой
заусенца. Штамповка на КГШП, штамповка из периодического проката.
Штамповка с чеканкой и калибровкой. Штамповка холодной и горячей
высадкой. Штамповка на ГКМ. Высадка с раскаткой. Штамповка на
ковочных вальцах. Накатка зубьев колес. Tочная штамповка цветных
жидких металлов.
Выбирая типы оборудования для цеха, предпочтение следует
отдавать прессам перед молотами, при фасонировании заготовок – вальцам
перед свободной ковкой, для штамповки крепежа – холодновысадочным
прессам перед фрикционными, для очистки окалины – дробеметам перед
травильными ваннами, скоростному газовому и электронагреву – перед
пламенными печами.
При проектировании ковочных цехов целесообразнее использовать
более экономичные печи с регенераторами; для поковок, требующих
39
39
молота с весом падающих частей больше 3 т, – гидравлические прессы,
100%,
П
П
k
ф
р
з
кантователи и манипуляторы; для гидропрессов – выдвижные столы.
При проектировании реконструкции цеха необходимо заменять
морально и физически изношенное оборудование. При модернизации
оборудования нужно иметь в виду: изменение направляющих для их
укрепления, улучшение уплотнений, регулировку силы удара и т. д.
Подбор оборудования и определение его количества. Выбор типа
оборудования полностью совпадает с выбором техпроцесса, т. е. методом
изготовления поковок. Далее определяется необходимая мощность
оборудования. Расчет веса падающих частей молота, усилия пресса и ГКМ
ведется по известным формулам и таблицам в зависимости от веса
поковок. Особенно точно должна быть рассчитана мощность уникального
и дорогоcтоящего оборудования.
Последняя стадия – это определение необходимого количества
оборудования каждого типа и расчет его загрузки.
Первый способ определения количества оборудования –
укрупненный. Он ведется по весовым показателям. При детальном
проектировании проводится подробный расчет по всем поковкам.
Исключение составляет та часть программы, которая задана в общем
тоннаже. Она рассчитывается тоже по весовым показателям.
Расчет начинается с определения загрузки оборудования (ч):
, (5)
где П – вес или количество поковок на годовую программу, т или шт.;
Н – часовая производительность оборудования, т или шт.
Расчетное количество единиц оборудования (шт.)
где Ф
– фонд времени оборудования, ч.
д.o
или
(6)
Коэффициент загрузки оборудования:
(7)
где Пф – фактическое количество установленного оборудования.
Для кузнечного цеха kз = 0,80,9.
При укрупненном проектировании можно для определения
производительности оборудования пользоваться табл. 9 и 10.
40
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]