Основы проектирования литейных цехов

Г. Е. Левшин 
ОСНОВЫ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ 
Учебное пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
1 

УДК 
621.74:658.2 
ББК 
34.61 
Л34 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор А. Н. Задиранов; 
доктор технических наук, профессор М. Ю. Малькова 
 
 
 
 
 
 
Левшин, Г. Е.  
Л34 
 
 Основы проектирования литейных цехов : учебное пособие / Г. Е. Левшин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2022. – 284 с. : ил., табл. 
 ISBN 978-5-9729-0844-8 
 
Рассмотрены основные вопросы проектирования литейных 
цехов. Большое внимание уделено методике расчетов производственных программ цехов и их отделений, количества основного технологического и транспортного оборудования. Даны рекомендации по составлению компоновочных схем. 
Для студентов вузов всех форм обучения по профилям «Машины и технология литейного производства» и «Литейное производство черных и цветных металлов». Может быть полезно инженерампроектировщикам. 
 
УДК 
621.74:658.2 
ББК 34.61 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0844-8 
” Левшин Г. Е., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
2 

СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ  ...................................................................................................... 6 
ГЛАВА 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ. 
ОБЩИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ ............... 8 
1.1. Общие понятия об инвестиционно-строительной деятельности 
........... 8 
1.2. Предынвестиционная фаза 
...................................................................... 10 
1.3. Инвестиционная фаза .............................................................................. 12 
1.3.1. Принципы организации проектных работ ....................................... 13 
1.3.2. Алгоритм (стадии) проектирования ................................................. 14 
1.4. Классификация литейных цехов, их оптимальная мощность 
.............. 21 
1.5. Режимы работы 
........................................................................................ 27 
1.6. Фонды времени ........................................................................................ 29 
1.7. Структура литейного цеха ...................................................................... 32 
ГЛАВА 2. СОСТАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ  
ПРОГРАММЫ. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОБОРУДОВАНИЯ .................. 35 
2.1. Понятие об исходных данных на проектирование и их анализ 
........... 35 
2.2. Способы выражения и составления производственной  
программы, её виды и область применения ................................................. 36 
2.3. Производительность оборудования и его использование 
.................... 47 
2.4. Расчет количества оборудования ........................................................... 52 
ГЛАВА 3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОТДЕЛЕНИЯ ЦЕХОВ 
С РАЗОВЫМИ ОБЪЕМНЫМИ ФОРМАМИ .............................................. 57 
3.1. Формовочно-заливочно-выбивные отделения ...................................... 57 
3.1.1. Методика проектирования ................................................................ 57 
3.1.2. Распределение отливок по группам. Выбор вида форм и 
способа их уплотнения 
................................................................................ 58 
3.1.3. Определение оптимальных размеров формы и ее  
металлоемкости ........................................................................................... 58 
3.1.4. Определение годового количества форм ......................................... 61 
3.1.5. Примеры расчета количества формовочного оборудования.......... 63 
3.1.6. Расчет технологических параметров литейной линии ................... 65 
3.1.7. Расчет площадей ................................................................................ 75 
3.1.8. Расчет парка опок .............................................................................. 78 
3.1.9. Организационно-планировочные решения...................................... 79 
3.2. Плавильные отделения 
............................................................................ 85 
3.2.1. Методика проектирования ................................................................ 85 
3.2.2. Расчет баланса металла ..................................................................... 85 
3.2.3. Выбор типа плавильных печей ......................................................... 90 
3.2.4. Расчет оптимальной вместимости плавильной печи по методу   
Кульбовского И. К. ...................................................................................... 90 
3.2.5. Особенности расчета количества плавильных печей ..................... 93 
3 

3.2.6. Согласование работы плавильного и формовочно-заливочновыбивного отделений .................................................................................. 94 
3.2.7. Расчет оптимального состава среднегодовой шихты ................... 100 
3.2.8. Выбор и расчёт количества других видов оборудования 
............. 102 
3.2.9. Организационно-планировочные решения.................................... 103 
3.3. Стержневые отделения 
.......................................................................... 114 
3.3.1. Методика проектирования .............................................................. 114 
3.3.2. Организационная структура и объём производства ..................... 115 
3.3.3. Распределение стержней по группам и способам изготовления 
..... 117 
3.3.4. Особенности расчета количества оборудования 
........................... 120 
3.3.5. Организационно-планировочные решения.................................... 120 
3.4. Смесеприготовительные отделения ..................................................... 123 
3.4.1. Методика проектирования .............................................................. 123 
3.4.2. Расчёт расхода смесей и количества оборудования ..................... 124 
3.4.3. Расчет объема смеси в системе и ее производительности ........... 129 
3.4.4. Организационно-планировочные решения.................................... 130 
3.5. Термоочистные отделения .................................................................... 134 
3.5.1. Методика проектирования .............................................................. 134 
3.5.2. Распределение отливок на группы и по операциям обработки 
....... 134 
3.5.3. Выбор технологического процесса и оборудования 
..................... 135 
3.5.4. Особенности расчета количества оборудования 
........................... 137 
3.5.5. Организационно-планировочные решения.................................... 140 
3.6. Примеры планов и разрезов литейных цехов и анализа их  
организационно-планировочных решений 
................................................. 148 
ГЛАВА 4. ОТДЕЛЕНИЯ (УЧАСТКИ) ХРАНЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ  
ЛИТЕЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ  
СЛУЖБЫ ЦЕХА .......................................................................................... 161 
4.1. Отделения (участки) хранения и подготовки литейных  
материалов .................................................................................................... 161 
4.1.1. Методика проектирования .............................................................. 161 
4.1.2. Литейные материалы 
....................................................................... 161 
4.1.3. Расчет расхода материалов ............................................................. 162 
4.1.4. Особенности расчёта количества оборудования и мест  
хранения ..................................................................................................... 166 
4.1.5. Организационно-планировочные решения.................................... 168 
4.2. Вспомогательные службы цеха ............................................................ 172 
4.2.1. Ремонтная служба 
............................................................................ 172 
4.2.2. Участок ремонта ковшей 
................................................................. 174 
4.2.3. Экспресс-лаборатории 
..................................................................... 175 
4.2.4. Цеховые кладовые и конторы мастеров ........................................ 176 
4.2.5. Склады оснастки, стержней и отливок .......................................... 177 
4.2.6. Участок изготовления каркасов...................................................... 178 
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ПЛОЩАДЕЙ. ТРАНСПОРТНАЯ ЧАСТЬ  
ПРОЕКТА ЦЕХА 
.......................................................................................... 180 
4 

5.1.  Расчёт площадей ................................................................................... 180 
5.2. Транспортная часть проекта ................................................................. 183 
5.2.1. Выбор и расчёт транспорта периодического действия 
................. 183 
5.2.2. Выбор и расчёт непрерывного транспорта 
.................................... 186 
ГЛАВА 6. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ........................ 197 
6.1. Грузопотоки литейного цеха ................................................................ 197 
6.2. Основные рекомендации по составлению компоновочных  
(технологических) схем ............................................................................... 200 
6.3. Расположение литейных цехов на генеральном плане завода 
........... 206 
ГЛАВА 7. СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 
......................................................... 209 
7.1. Классификация зданий 
.......................................................................... 209 
7.2. Типы зданий и основные параметры ................................................... 210 
7.3. Основные конструктивные элементы здания 
...................................... 216 
7.3.1. Фундаменты, колонны и фундаментные балки 
............................. 216 
7.3.2. Несущие конструкции покрытия 
.................................................... 219 
7.3.3. Перекрытия ...................................................................................... 222 
7.3.4. Покрытия пола ................................................................................. 223 
7.3.5. Подкрановые балки ......................................................................... 224 
7.3.6. Ограждения производственных зданий ......................................... 225 
7.3.7. Подземные помещения 
.................................................................... 228 
7.3.8. Стены и перегородки внутри цеха ................................................. 229 
7.4. Деформационные швы .......................................................................... 230 
7.5. Привязка конструктивных элементов к координатным осям ............ 232 
7.6. Нанесение размеров на строительных чертежах ................................ 235 
ГЛАВА 8. САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ  
ЧАСТИ  ПРОЕКТА ...................................................................................... 240 
8.1. Санитарно-техническая часть 
............................................................... 240 
8.1.1. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха 
............... 240 
8.1.2. Водоснабжение и канализация ....................................................... 248 
8.2. Энергетическая часть ............................................................................ 249 
8.2.1. Теплоснабжение 
............................................................................... 250 
8.2.2. Газоснабжение ................................................................................. 251 
8.2.3. Сжатый воздух ................................................................................. 252 
8.2.4. Электроснабжение, электроосвещение, контрольно- 
измерительные приборы и автоматика .................................................... 253 
ГЛАВА 9. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ЗАЩИТЕ  
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ........................................................................... 260 
9.1. Вредные воздействия в литейных цехах и индивидуальные  
средства защиты ........................................................................................... 260 
9.2. Требования технических регламентов при проектировании ............. 261 
Приложение 1................................................................................................ 273 
Приложение 2................................................................................................ 274 
Приложение 3................................................................................................ 277 
ЛИТЕРАТУРА .............................................................................................. 279 
5 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Литейное производство является основной заготовительной базой 
и важнейшей технологической отраслью машиностроения и металлообработки. Литые детали составляют примерно половину веса машин 
и механизмов. Такая большая их доля объясняется теми особыми преимуществами литейной технологии, которые обеспечивают получение 
деталей из сплавов с заданными свойствами практически неограниченной сложности, любых размеров и вида, часто недостижимыми для 
других технологических процессов. Нередко методы литья являются 
единственными для изготовления заготовки (детали). 
В последние годы наблюдается общая тенденция увеличения доли 
отливок из цветных сплавов (~ 6,1 %) за счет чугунных (~ 73,5 %) 
и стальных (~ 20,4 %) отливок, а также замены стальных отливок отливками из высокопрочного и других чугунов. При этом прослеживается 
стремление ряда предприятий к использованию специальных способов 
литья при производстве отливок из цветных металлов. Выпуск необходимого количества точных и конкурентоспособных отливок из различных металлов и сплавов для машиностроения и других отраслей промышленности России потребует строительства новых литейных цехов 
и переоборудования старых для использования новых технологий и оборудования. Для решения этих задач потребуется выполнение широкого 
комплекса проектных работ с привлечением высококлассных специалистов-проектировщиков и подготовка специалистов-литейщиков. 
Основной задачей проектирования является создание литейных 
цехов, которые к моменту ввода в эксплуатацию должны быть на 
уровне мировых технических достижений. Для их выполнения проектировщик должен знать передовой отечественный и зарубежный опыт, 
ожидаемые достижения науки, перспективы развития техники, т. е. 
комплекс сведений научно-технического прогноза. Особо отметим, что 
литейное производство – один из наиболее сложных в организационно-техническом отношении машиностроительных переделов. Поэтому 
проектирование цехов, имеющее множество исходных данных и вариантов решения, является очень трудоёмким и сложным творческим 
процессом. 
При проектировании должны быть соблюдены ряд положений, 
которые позволят решить следующие основные проблемы, стоящие 
перед литейным производством: 
– существенно улучшить качество отливок путем повышения весовой (массовой) и размерной точности, улучшения чистоты поверхности, снижения массы отливки за счет уменьшения толщины стенок 
и изготовления их из высокопрочных сплавов; 
6 

– снизить себестоимость отливок путем рациональной механизации и автоматизации оптимально выбранных технологических процессов, а также разумной специализации, концентрации и кооперации; 
– создать безотходное и экологичное производство отливок.
Дисциплина «Основы проектирования литейных цехов (ОПЛЦ)»
является завершающей в цикле подготовки студентов-литейщиков 
бакалавриата и предполагает усвоение других общетехнических и специальных дисциплин.  
Эта дисциплина рассматривает:  
1) принципы построения современных производств отливок;
2) методы и критерии выбора оптимальных технологических процессов и оборудования (из множества возможных) для производства 
отливок конкретной производственной программы (в т. ч. хранения и 
подготовки литейных и формовочных материалов, изготовления форм, 
стержней и отливок, приготовления и разливки расплавов и т. п.);  
3) расчеты необходимого количества технологического и транспортного оборудования, материалов, энергоносителей и работников;  
4) обоснование рациональных компоновочных, организационнопланировочных и строительных решений литейного цеха для экономичного производства необходимого количества отливок требуемого 
качества.  
В результате изучения дисциплины ОПЛЦ студенты должны:  
– знать основные методики и методы проектирования производственных систем изготовления отливок, включая элементы САПР; 
– уметь составить производственную программу цеха и его отделений (участков), рассчитать необходимое количество технологического и транспортного оборудования, материалов, энергоносителей 
и работников, обосновать рациональные компоновочные, организационно-планировочные и строительные решения литейного цеха для 
экономичного производства необходимого количества отливок требуемого качества; 
– дать технико-экономическое обоснование выбранных решений.
Это переработанное пособие является сокращенным вариантом
более полного учебного пособия, имеющего гриф УМО вузов по политехническому инженерному образованию (Левшин, Г. Е. Проектирование литейных цехов: в 2-х ч. / Г. Е. Левшин, Б. А. Фоченков. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 484 с.).  
Сокращение достигнуто в основном путем исключения части информации о технологиях и оборудовании по всем переделам литейного 
производства c применением разовых объемных форм и специальных 
способов литья, которая довольно быстро устаревает.  
7 

ГЛАВА 1 
 
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ. 
ОБЩИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ  
ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ 
 
1.1. Общие понятия об инвестиционно-строительной  
деятельности 
 
С 2001 года в строительной отрасли России происходит формирование рыночных отношений между участниками (субъектами) инвестиционной деятельности. На первый план в этих отношениях выдвигается стоимость. Формирование стоимости происходит не спонтанно, 
а последовательно: начинается при возникновении идеи строительства 
объекта, продолжается при ее реализации и заканчивается только после ликвидации объекта, причем этот процесс имеет длительный период. Это накладывает свой отпечаток на взаимоотношения всех участников проекта. 
Весь цикл инвестиционного проекта включает в себя комплекс 
экономических, организационно-управленческих, технических и технологических задач, выраженных в первоначальной предпроектной 
проработке идеи, предварительной оценке ее эффективности, проектировании, строительном производстве и эксплуатации объекта. При 
этом в строительную продукцию вкладываются очень большие капитальные вложения, отдача от которых будет получена не сразу. Поэтому в современных условиях организация инвестиционно-строительной 
деятельности в различных фазах приобретает первостепенное значение. Это также связано с новым подходом в государственной политике 
в области строительной деятельности и переходом на новую сметнонормативную базу. 
Термин «инвестиции» – более широкое и емкое понятие, чем понятие «капитальные вложения». Это денежные средства, ценные бумаги, иное имущество, в том числе имущественные права, иные права, 
имеющие денежную оценку, вкладываемые в объекты предпринимательской и (или) иной деятельности в целях получения прибыли 
и (или) достижения иного полезного эффекта.  
Капитальные вложения – это инвестиции в основной капитал 
(основные средства), в том числе затраты на новое строительство, 
расширение, реконструкцию и техническое перевооружение действу8 

ющих предприятий, приобретение машин, оборудования, инструмента, 
инвентаря, проектно-изыскательские работы и другие затраты. 
Инвестиционный проект – обоснование экономической целесообразности, объема и сроков осуществления капитальных вложений, 
в том числе необходимая проектно-сметная документация, разработанная в соответствии с законодательством РФ и утвержденными 
в законном порядке регламентами (стандартами, нормами, правилами), 
а также описание практических действий по осуществлению инвестиций (бизнес-план). 
Инвесторами, осуществляющими вложение собственных, заемных, привлеченных средств на создание и воспроизводство основных 
фондов в форме капитальных вложений, могут быть: 
– органы, уполномоченные управлять государственным и муниципальным имуществом или имущественными правами; 
– организации и предприятия, предпринимательские объединения, общественные организации и другие юридические лица всех 
форм собственности; 
– международные организации, иностранные юридические лица;
– физические лица (граждане РФ и иностранные граждане).
Заказчиками (застройщиками) могут быть инвесторы, а также
физические и юридические лица, уполномоченные инвесторами осуществлять реализацию инвестиционных проектов по строительству. 
Участниками (субъектами) инвестиционно-строительной деятельности выступают: инвестор, заказчик и застройщик, подрядчик 
и проектировщик, банковские, страховые и посреднические организации, поставщики стройматериалов и оборудования, а также пользователи объектов инвестиционной деятельности. Все они должны соблюдать установленные законом нормы и регламенты, требования государственных органов и должностных лиц, предъявляемые в пределах 
их компетенции.  
Основным правовым документом, регулирующим производственно-хозяйственные и другие взаимоотношения субъектов инвестиционной деятельности, является договор (контракт) между ними. 
Участники инвестиционного процесса, выполняющие оговоренные договором виды работ и услуг, должны иметь лицензию или сертификат на право осуществления данного вида деятельности. 
Строительство объекта осуществляется в непрерывном инвестиционном процессе с момента возникновения идеи (замысла) до сдачи 
объекта в эксплуатацию и дальнейшая его эксплуатация. 
Весь цикл инвестиционного проекта включает в себя комплекс 
экономических, организационно-управленческих, технических и тех9 

нологических задач, выраженных в первоначальной идее, архитектурном и строительном проекте, строительном производстве и эксплуатации объекта. 
Цикл инвестиционного проекта можно охарактеризовать тремя 
фазами: предынвестиционной; инвестиционной; эксплуатационной. 
Четкой границы между ними нет. Каждая фаза может начинаться 
в предыдущей и заканчиваться в последующей, могут выполняться 
параллельные виды деятельности в разных фазах.  
 
1.2. Предынвестиционная фаза 
 
Предынвестиционная фаза содержит несколько важных стадий: 
1) формирование инвестиционного замысла (целей инвестирования);  
2) определение, исследование и анализ инвестиционных возможностей;  
3) анализ альтернативных вариантов проекта по экономическим, 
архитектурным, строительным и функциональным характеристикам; 
4) формирование (предварительный выбор) проекта;  
5) технико-экономическое обоснование (ТЭО);  
6) оценочное заключение (заключение по проекту и решение об 
инвестировании). 
Инвестиционный замысел разрабатывается, как правило, заказчиком с привлечением при необходимости на договорной основе проектных, проектно-строительных, консалтинговых и других юридических и физических лиц, имеющих лицензию на соответствующий вид 
деятельности.  
В случае привлечения к разработке инвестиционного замысла 
проектных и других организаций заказчик обязан выдать им задание 
на его разработку, включающее в себя следующие пункты:  
1) объем намечаемых к инвестированию средств, их источники и 
предпочтительные направления их вложений;  
2) намечаемые источники и условия финансирования;  
3) предполагаемая номенклатура продукции (оказания услуг);  
4) предпочтительные варианты размещения предприятия, здания, 
сооружения;  
5) граничные технико-экономические характеристики и показатели предполагаемого объекта;  
6) особые условия инвестирования;  
10