#方强机械厂铸造车间改造可行性分析.docx
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#方强机械厂铸造车间改造可行性分析
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方强机械厂铸造车间改造可行性分析
一、概述
方强机械厂铸造车间主要生产柴油机缸盖，为多个柴油机主机厂配套，属大批量生产的形式，该产品从目前来看具有以下特点：
（1）泥芯较多，在柴油机铸件中属有一定难度产品；
（2）表面质量要求较高；
（3）由于目前全国农机行业的竞争十分激烈，柴油机价格降价较多，必然影响配套厂家的价格，对为主机配套的厂家而言已进入一个薄利时代。
但同时市场的需求量仍然较大，这种情况下，对于配套厂家就必须靠规模、成本、价格、质量等方便取得优势，才能真正得到发展。
另一方面从铸造行业的形势来看具有以下特点：
1．铸造本身性质既脏又累，对于环境污染较重，所以，一些发达国家 纷纷向我国采购大量铸件或投资设厂，近几年，就江苏省已有达十家的独资铸造厂，如：
常州小松（3万吨/年）、常州现代（1.5万吨/a树脂砂）、昆石福安、苏州石川、镇江泰克西（10万吨/年）、镇江迎峰、南京泰克西等。
这是两个方面的因素决定的：
一是劳动力低廉、原辅材料价格较低；二是中国现有的铸造技术，加以合适的自动化设备改造，生产出的铸件能满足这些发达国家的要求。
2．从国外到中国来办厂或采购铸件情况来看：
首先是考虑硬件，即必须具备了基本设备条件。
若是仍然靠人工来完成，一般情况下，考虑的可能性较小，尤其是高档铸件，绝对不会在人工造型的厂家采购。
从这一点来看，这是国外先进铸造技术已得出的经验，主要靠人工铸造，质量无法稳定。
从铸造行业这两点的情况来分析，国内的一些铸造厂家：
整体形势上升，但压力较大，若不进行适当的改造，逐步会被这些独资企业抢去大量市场，或者说利润较丰厚的产品就会被它们占领。
方强厂在柴油机缸盖铸件生产上，在业内已属规模较大、具有一定知名度的企业，但就目前的工艺、设备、及劳动力状况来看还存在以下几点问题：
（1）造型面积较小、不能满足大规模生产的需要；
（2）工艺装备较落后，基本是靠人工造型，地面浇注；
（3）劳动力的不稳定性；
（4）人为因素对产品质量影响较大，无论是造型、浇注、砂的处理及混制基本靠人的主观判断。
废品率高达20%，其中95%属人为因素；
（5）产品形式较单一。
另外，从同行业为主机厂配套的竞争对手来比较，工艺装备也处于劣势。
有些厂家已进行了部分技术改造，同时这些厂家在经营方式的运营上也较为机动。
从以上一些分析可以看出，方强铸造厂进行技术改造是市场的逼迫，也是发展的必然。
二、改造目的
总体来讲是为了企业发展状大，具体分析以下几点：
（1）提高成品率，降低人为因素；
（2）提高利润率，降低成本；
（3）扩大规模，创名牌；
（4）生产高档、高利润铸件，逐步能出口铸件。
三、改造总体思路
1．采用机械化造型线
2．采用机器造型
3．铸型输送采用铸型输送机
4．定点浇注
5．采用较高档砂处理系统,以确保型砂质量
6．采用新工艺生产高档铸件
经过与该厂领导商讨，特提出以下设想：
新建一粘土砂车间，初定为：
60米×15米，顶高12米、屋檐高10米。
附建砂处理工步房，面积12米×20米，顶高12米。
车间有砖混结构、轻钢结构，其造价分别为1000元/米2、600元/米2，使用年限分别为30~35年、25~28年。
目前清理车间仍然不变，制芯位置不变，现造型车间作为新品车间之用。
具体有以下几种方案：
A:
年产80万只柴油机缸盖
B:
年产60万只柴油机缸盖
C:
5T树脂砂处理线可行性分析及方案
A:
年产80万只柴油机缸盖
1．设计计算书
1）．造型
根据工件尺寸大小及同行业采用造型机状况，并考虑到今后新品的发展，采用Z148E微震压实造型机。
·数量（台数）
Z148E微震压实造型机
台面尺寸：
900×730
砂箱最大尺寸：
800×630×300（正常砂箱尺寸：
800×600×300）
生产率：
60型/小时，设计时取0.7系数，根据缸盖铸件尺寸，每箱可布置6只，年产80万只铸件，年工作日250天，一班制，每班造型时间8小时，
则：
N=Q（1+K1）（1+K2）÷Tq
其中N：
台数
Q：
全年生产的铸型数：
800000÷6=133334型
T：
年时基数：
T=250×8=2000
q：
设计采用的生产率：
30
K1：
内外废品率：
8%~10%
K2：
造型废品率：
5%
N=133334×（1+0.1）×（1+0.05）÷2000÷30=2.56（圆整为3对）
实际需造型机3对、6台
2）．熔炼
年纲领：
800000只
每天需成品：
800000÷250=3200（只）
出品率：
0.7
成品率：
90%
毛坯净重：
9.5kg/只
实际一天需铁水为：
（3200×9.5）÷（0.7×0.9）=48254（kg）≈50（T）
考虑其它因素，实际一天需铁水55T即可满足生产需要（取熔炼不平衡系数为1.1）
实际开炉时间8小时
冲天炉生产率为：
55÷8=6.9T/小时（圆整为7T/小时）
冲天炉选用生产率为7T/小时的新“三化”，大排距冲天炉
3）．砂处理能力
每天需成品件3200只
机械化造型线
GS=K1·K2·ΣQi·（V·r-0.2GT）
其中GS：
砂处理量
ΣQI：
造型线中的实际生产率：
30×3=90型/小时
K1：
不平衡系数：
1.25
K2：
散落砂系数：
1.05
r：
压实后的型砂比重：
1.6
V：
砂型体积：
800×600×300=0.145立方米
GT：
型空内铸件重量：
≈6×9.5÷0.7=81kg
则：
每小时砂处理量为：
1.25×1.05×90×（0.145×1.6-0.2×0.081）=25.5T/小时
砂处理量为30T/小时
混砂机采用GS-190混砂机，混砂能力为40T/小时，考虑负荷系数0.8，实际混砂能力为32T/小时。
4）．铸型输送线
（1）速度的决定
V=Q×T÷（60×Z×h）（小车选用：
SZ-60、650×1000，节距：
1334mm）
V：
速度
Q：
每小时装上输送机的型数：
90箱
Z：
每节小车装箱数：
1箱
h：
小车装载系数：
0.8
T：
节距：
1334mm
则V=（90箱×1.334米）÷（60分钟×1箱×0.8）=2.5米/分钟
（2）冷却段长度确定
Le≥Vt
Le：
冷却段长度
V：
小车运行速度：
2.5米/分钟
t：
冷却时间：
40分钟
则Le≥40×2.5=100米
取Le=110米
（3）造型下芯段长度定为：
30米
（4）浇注段长度定为：
10米
（5）落砂段长度定为：
10米
小车线实际总长度可定为160米左右（120节小车）
每小时一条线造型90箱，一班8小时共造型720箱，能满足生产纲领。
2.砂处理系统工艺流程
整套砂处理包括以下几个部分：
1）．落砂部分
其中包括：
气吊、L252振动输送落砂机、鳞板输送机。
气吊将砂筛吊入落砂机中、砂与铸件分离后，落砂机直接将铸件送入铸件柜中或鳞板线上，空砂箱由气吊吊回由人工运输或回箱线运输。
2）．磁选部分
包括：
Y337磁选皮带机、悬挂式S997磁选机
3）．筛砂部分
包括：
1#斗提机（TDQ350）、S4440滚筒破碎筛、旧砂库、圆盘给料机、2#皮带机
4）．冷却部分
其中包括：
CRG-30冷却再生机、2#斗式提升机（TDQ350）
5）．混砂部分
包括：
3#斗提机、GS-190高速混砂机、全自动称量装置、定量给料装置、3#皮带机、新砂斗提机（TDQ280）（其中高速混砂机为德国技术图纸制造）
6）．型砂输送部分
包括：
4#皮带机、5#皮带机、松筛机、颚式开关
7）．电控部分
控制全线运作
8）．除尘部分
包括：
两套BD160布袋除尘器、两台旋风除尘器、风机电机组
9）．钢结构件60~70T
3.预算清单
1）．造型机：
Z148E，6台，单价：
5.4万元，总价：
32.4万元
2）．熔炼：
7T/小时大排距冲天炉2台，总价:
30万元
风机、电控：
2.5万元
熔炼总价：
32.5万元
3）．铸型输送线（按120节小车）
小车线：
每节2350元，120节则为28.2万元
传动装置：
4.6万元
轨道：
4T，单价：
0.75万元，总价3万元
轨枕:
小车总价的12%，约3.4万元
铸型输送线总价：
39.2万元
4）．定点浇注环线15万元
5）.气吊 0.7×6=4.2万元
6）.推箱机．捅箱机（一套液压泵站）：
10万元
7）.鳞板输送机 8.5万元
8）．回箱轨道：
10.5万元
9）.以上部分安装调试费：
9万元
10）．砂处理系统：
约232万元
11）．房屋总造价：
约70万元
12）.其它：
约20万元
以上（不包括运输费用）总计：
约483万元
4．人员配置：
冲天炉：
5人
浇注：
7～8人
风机房：
1人
电控：
1人
造型工：
12人
下芯：
3人
砂处理：
平台控制1人，辅料工2人（非专职），落砂2人，行车工2人，共计7人。
以上共计37人（按40人编制）
5．改造后结果
1）目前产品的正品率可上升10~12%点，仅此一项一年可节约费用为：
设生铁价格为1200元/T，铸件价格：
3000元/吨，
节约费用额为：
（3000-1200）×8000×10%=144（万元）。
2）另外，由于采用机器造型，自动化系统浇注、混砂等因素。
铸件的几何尺寸、加工余量能得以保证
最起码一年可节省加工费用30~50万元
3）人工上，从造型至砂处理结束只需30人，与目前车间相比可以节省60人以上，一年按5000元/人计算，可节省30万元
总计一年至少可节省210万元
B：
年产60万只柴油机缸盖
1．设计计算书（粘土砂线）
根据工件尺寸大小及同行业采用造型机状况，并考虑到今后新品的发展，采用Z148E微震压实造型机。
·数量（台数）
Z148E微震压实造型机
台面尺寸：
900×730
砂箱最大尺寸：
800×630×300（正常砂箱尺寸：
800×600×300）
生产率：
60半型/小时，设计时取0.7系数，根据缸盖铸件尺寸，每箱可布置6只，年产60万只铸件，年工作日250天，一班制，每班造型时间8小时，
则：
N=Q（1+K1）（1+K2）÷Tq
其中N：
台数
Q：
全年生产的铸型数：
600000÷6=100000型
T：
年时基数：
T=250×8=2000
q：
设计采用的生产率：
30
K1：
内外废品率：
8%~10%
K2：
造型废品率：
5%
N=100000×（1+0.1）×（1+0.05）÷2000÷30=1.925（圆整为2对）
实际需造型机2对、4台
2）．熔炼
年纲领：
600000只
每天需成品：
600000÷250=2400（只）
出品率：
0.7
成品率：
90%
毛坯净重：
9.5kg/只
实际一天需铁水为：
（2400×9.5）÷（0.7×0.9）=36190（kg）≈36（T）
考虑其它因素，实际一天需铁水40T即可满足生产需要（取熔炼不平衡系数为1.1）
实际开炉时间8小时
冲天炉生产率为：
40÷8=5T/小时
冲天炉选用生产率为5T/小时的新“三化”，大排距冲天炉
3）．砂处理能力
每天需成品件2400只
机械化造型线
GS=K1·K2·ΣQi·（V·r-0.2GT）
其中GS：
砂处理量
ΣQI：
造型线中的实际生产率：
30×2=60型/小时
K1：
不平衡系数：
1.25
K2：
散落砂系数：
1.05
r：
压实后的型砂比重：
1.6
V：
砂型体积：
800×600×300=0.145立方米
GT：
型空内铸件重量：
≈6×9.5÷0.7=81kg
则：
每小时砂处理量为：
1.25×1.05×60×（0.145×1.6-0.2×0.081）=16.8T/小时
砂处理量为20T/小时
混砂机采用GS-160混砂机，混砂能力为20T/小时
4）．铸型输送线
（1）速度的决定
V=Q×T÷（60×Z×h）（小车选用：
SZ-60、650×1000，节距：
1334mm）
V：
速度
Q：
每小时装上输送机的型数：
60箱
Z：
每节小车装箱数：
1箱
h：
小车装载系数：
0.8
T：
节距：
1334mm
则V=（60箱×1.334米）÷（60分钟×1箱×0.8）=1.67米/分钟
（2）冷却段长度确定
Le≥Vt
Le：
冷却段长度
V：
小车运行速度：
1.67米/分钟
t：
冷却时间：
40分钟
则Le≥40×1.67=66.8米
取Le=80米
（3）造型下芯段长度定为：
30米
（4）浇注段长度定为：
12米
（5）落砂段长度定为：
10米
小车线实际总长度可定为134米左右（100节小车）
每小时一条线造型60箱，一班8小时共造型480箱，能满足生产纲领。
2．砂处理工艺流程
整套砂处理包括以下几个部分：
1）．落砂部分
其中包括：
气吊、L251振动输送落砂机、鳞板输送机。
气吊将砂筛吊入落砂机中、砂与铸件分离后，落砂机直接将铸件送入铸件柜中或鳞板线上，空砂箱由气吊吊回由人工运输或回箱线运输。
2）．磁选部分
包括：
Y335磁选皮带机、悬挂式S995磁选机
3）．筛砂部分
包括：
1#斗提机（TDQ280）、S4420滚筒破碎筛、旧砂库、圆盘给料机、2#皮带机
4）．冷却部分
其中包括：
CRG-20冷却再生机、2#斗式提升机（TDQ280）
5）．混砂部分
包括：
3#斗提机、GS-160高速混砂机、全自动称量装置、定量给料装置、3#皮带机、新砂斗提机（TDQ225）（其中高速混砂机为德国技术图纸制造）
6）．型砂输送部分
包括：
4#皮带机、5#皮带机、松筛机、颚式开关
7）．电控部分：
控制全线运作
8）．除尘部分
包括：
两套BD160布袋除尘器、两台旋风除尘器、风机电机组
9）．钢结构件约50T
3．预算清单
1）．造型机：
Z148E，4台，单价：
5.4万元，总价：
21.6万元
2）．熔炼：
5T/小时大排距冲天炉2台，价:
20万元，
风机、电控：
2.5万元
熔炼总价：
22.5万元
3）．铸型输送线（按100节小车）
小车线：
每节2350元，100节则为23.2万元
传动装置：
4.6万元
轨道：
3.5T，单价：
0.75万元，价2.63万元
轨枕:
小车总价的12%，约2.82万元
铸型输送线总价：
33.5万元
4）定点浇注环线约15万元
5）.气吊 0.7×4=2.8万元
6）.推箱机．捅箱机（一套液压泵站）：
10万元
7）.鳞板输送机 8.5万元
8）．回箱轨道：
9万元
9）.以上部分安装调试费：
7.5万元
10）．砂处理系统：
约190万元
11）．房屋总造价：
约70万元
12）.其它：
约20万元
以上（不包括运输费用）总计：
约410万元
4．人员配置：
冲天炉：
5人
浇注：
7～8人
风机房：
1人
电控：
1人
造型工：
8人
下芯：
3人
砂处理：
平台控制1人，辅料工2人（非专职），落砂2人，行车工2人，共计7人。
以上共计33人（按35人编制）
5．改造后结果
1）目前产品的正品率可上升10~12%点，仅此一项一年可节约费用为：
设生铁价格为1200元/T，铸件价格：
3000元/吨，
节约费用额为：
（3000-1200）×6000×10%=108（万元）。
2）另外，由于采用机器造型，自动化系统浇注、混砂等因素。
铸件的几何尺寸、加工余量能得以保证
最起码一年可节省加工费用30~40万元
3）.人工上，从造型至砂处理结束只需30人，与目前车间相比可以节省70人以上，一年按5000元/人计算，可节省35万元。
总计一年至少可节省180万元。
C.5T树脂砂处理线可行性分析及方案
1.简介：
树脂砂造型工艺以其生产的铸件表面轮廓清晰、光洁，几何精度、尺寸精度高。
生产工艺简单易于控制，而越来越为铸造企业接受和应用。
这几年随着机械产品质量要求的不断提高，包括材质、尺寸精度，尤其是表面质量要求的提高，树脂砂这一较先进的工艺也得到了大力的推广。
树脂砂造型的特点：
1）．成品率高
成品率一般情况下≥92%，较高情况可达96%~98%。
2）．表面光洁
比普通湿型粘土砂造型高2—3个等级，表面粗糙度可达Ra12.5
3）．尺寸精度
由于型砂强度较高，铸件尺寸精度比一般潮模砂高2个级别，可达IT9~11级。
后续加工余量可减少，刀具磨损小。
4）．工艺简洁，易于控制
树脂砂造型工艺属自硬型，工艺要点由设备保证，只要掌握好工艺参数，就完全可以保证铸件质量，所以对操作工的技术素质要求较低，且节省劳力，减轻劳动强度。
同时扬尘点与散落砂少，所以工作环境较整洁。
2．成本比较
树脂砂与一般潮模砂工艺进行成本比较是一个综合性的比较，包括多个方面，主要有以下几个方面：
1原辅材料成本比较
2成品成本比较
3劳动工时费用比较
正常情况下树脂砂造型原辅材料价格较高，但树脂砂铸件成品率高。
后续各工序中树脂砂型的工作量较小，根据国内外部分使用厂家情况，一般树脂砂件的成本比粘土砂高每吨20~30元。
有些厂家原先粘土砂成品率较低（≤80%）时，树脂砂的成本基本与粘土砂相近。
3.主要指标
1）．生产纲领：
（铸件年产量）2000-2500吨
2）．再生能力：
5吨/小时
3）．混砂能力：
5吨/小时
4）．再生系统脱膜率：
≥25%
5）．砂温≤32°C
4．工艺流程：
主要分两个部分：
1）.砂再生部分流程为：
振动落砂——磁选——破碎再生——二级磁选—二级再生——去微粉——砂温调节器——压送——混砂造型——震实
这一系统中主要包括以下部分组成：
（1）落砂部分（该部分采用与否视具体情况而定）
包括振动落砂机、振动输选机、悬挂皮带磁选机、斗提机落砂库。
浇注冷却后的砂型经落砂机落砂后，砂块与铸件分离，落下的砂进入下方振动输送机，经磁选后由斗式提升机提入1＃`砂库。
在振动输送机的端部上方设置一磁选机去除砂中的铁性物，振动输送机端部采用不锈钢制成，防止磁化。
落砂库储砂量２０吨。
（2）破碎再生部分
包括振动给料机、破碎机、2号斗提机、再生机、去微粉机、3号斗提机、双腔砂斗、4号斗提机。
由1号砂库流出的砂经给料机进入破碎机，由破碎机将砂块破碎，再由2号斗提机提升至二级再生机中，再生脱膜，由去微粉机去除再生砂中的微粉，由3号斗提机提入双腔砂斗中，同时新砂由4号斗提机提入双腔砂斗的新砂腔中。
（3）砂温调节，气送部分
包括砂温调节器、5号斗提机、压送装置。
（4）除尘系统
包括一台BD-120布袋除尘器，XLP9.4旋风除尘器。
（5）电控系统
电控系统对全线的动力和生产进行控制，采用进口的PLC程序控制，全过程模拟屏显示。
2）造型线部分
树脂砂造型线基本组成部分分为：
连续混砂机混砂、震实台震实、翻转去模、输送辊道和转运小车组合模板准备、硬化段、模板返回段、砂型涂料段、烘干段、合箱段和浇注段等。
具体包括以下一些设备：
1输送辊道、转运小车
2连续式混砂机１台、振实台１台
3烘干机（涂料）
4电控部分
烘干机可根据实际情况确定是否采用，若是水基涂料采用烘干，若是醇基涂料则无需烘干机。
总体来说：
树脂线工艺主要部分为再生部分、混砂机、震实台，其余部分可根据实际情况确定是否采用。
5.主要设备性能参数
1）.振动破碎机
利用振动电机产生的激振力使得砂块与砂块、砂块与网格壁体产生撞击从而使得砂块破碎为一定粉度的砂粒，同时起一定的再生作用。
功率：
4.5kw，生产率5T/小时
2）.CRG—05再生机
该机是再生系统的核心设备，通过离心作用使砂粒与砂粒，砂粒与反击圈撞击搓擦，从而达到脱膜的目的。
功率：
22kw，生产率5T/小时
3）.S255固定式双臂混砂机
该混砂机具有混砂均匀，头尾砂采用特定的结构与控制达到无头尾砂，采用PC控制，优质隔膜泵流量准确，误差1.5%以内。
4）.除尘器：
BD-120布袋除尘器，XLP9.4旋风除尘器
采用旋转反吹式既保证工艺微粉含量，又保证生产环境。
5）.Z292振实台
6）.振动输送机
7）.电控系统
采用三菱公司程控器，全过程模拟显示，合资电器元件，以保证整个控制系统运行可靠。
6.方案布置见附图
7.设备清单见附表
8.人员配置：
20～25人。
9.预算
1）.设备投资：
约70万元
2）.人员工资：
约10万元
总计：
80万元
10.结果：
按年产量2000吨,5500元/吨计算,年产值1100万元,以15%的利润计算,年利润165万元。
四、A、B、C三方案比较
类别
A
（年产80万只）
B
（年产60万只）
C
（5吨树脂砂线）
厂房
新建面积1200米2
新建面积1200米2
不需新建厂房
原车间使用率
0
0
利用原造型车间
生产能力
8000吨普通铸件
6000吨普通铸件
2000吨高档铸件
年产值
2400万元
1800万元
1100万元
厂房造价
70万元
70万元
0
设备投入
393万元
315万元
约70万元
增收或节支
节约180万元
节约150万元
增收165万元
人员配置
减少人，费用节约30万元
减少人，费用节约30万元
增加20人，费用增加10万元
经济效益
210万元
180万元
155万元
附注
整个车间维修班8~10人
五、建议
（1）从自身劳动力素质不稳定看，技改起点不宜低，应基本与技术发展相吻合，吸取发达国家的经验，以设备求发展、保质量。
（2）从产品的档次来看，缸盖件技改重点应该是质量上档次、降成本，获取最大利润，技改时考虑以后的发展余地。
从目前的农机市场来看，价格竞争较激烈，市场容量短期内不宜过大，保持目前年生产60万只较合理，这样经营压力小，市场推广费用低，可能为合理的经济规模。
（3）根据我们近十年来为铸造企业改造的经验来看，一般较好的企业对质量控制较严，且最近几年都已经生产高品位铸件。
（4）新工艺、新产品永远都是企业获取利润的发展力，对我国目前铸造厂来讲，树脂砂工艺向以后发展是一种必然趋势，但同时须考虑市场开发。
（5）改造时须考虑环保因素，未来我国这方面必将是很严格的。
（6）尽快发展新产品尤其是高档铸件，或出口铸件、目前这类铸件形势看好。
在工艺上采用自硬树脂砂工艺投资一条小型树脂砂线，年产铸件2000T左右，这一工艺投入能为企业发展开拓出一条新路，采用多条腿走路。
目前河南、河北、山西、江苏的苏南发展较快，且形势都较好。
树脂砂全线（简易型）投入约70万元。
综上所述，新建一15米×60米机械化造型车
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