Разработка цеха производства резинотехнических изделий для автомобильного транспорта из резины на основе СКИ-3

1. Аналитический обзор

1.1Выбор основы резины

1.2 Резины на основе изопреновых каучуков

2. Выбор и обоснование места строительства проектируемого объекта

3. Патентный поиск

4. Технологическая часть

4.1 Конструктивные особенности многогнездовых пресс-форм для прямого прессования резины

4.1.1 Компрессионное (прямое) прессование

4.1.2 Литьевое прессование

4.1.3 Литье под давлением6

4.2 Способы удаления облоя с РТИ

4.3 Описание технологического процесса

4.4 Расчет количества необходимого основного и вспомогательного оборудования

4.4.1 Вальцы

4.4.2 Вулканизационный пресс

5. Строительная часть

5.1 Генеральный план цеха и участка

5.2 Объемно-планировочное решение2

5.3 Конструктивное решение

5.4 Санитарно-техническое оборудование

6. Автоматизация и автоматизированные системы управления

6.1 Описание схемы автоматизации

6.1.1 Контур регулирования температуры

6.1.2 Контур регулирования и сигнализации давления

6.1.3 Открытие/закрытия клапанов

7. Стандартизация

8. Охрана труда и окружающей среды

8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов по стадиям технологического процесса

8.1.1 Мероприятия, разработанные в проекте для улучшения условий обеспечения безопасности технологического процесс

8.1.2 Мероприятия и решения, принятые в проекте по обеспечению безопасности технологического оборудования

8.1.3 Организация пожарной безопасности и взрывоопасности проектируемого производства РТИ

8.1.4 Мероприятия для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий производственной среды

8.2 Охрана окружающей среды

8.2.1 Бытовые сточные воды

8.2.2 Обоснование и выбор методов очистки сточных вод и использование отходов

8.2.3 Использование отходов производства

9. Экономическая оценка проектного решения

9.1 Организация производства на проектируемом объекте

9.1.1 Организация производственного процесса

9.1.2 Выбор и обоснование режима работы проектируемого объекта

9.1.3 Расчет времени работы оборудования в году

9.2 Расчет сметной стоимости проектируемого объекта

9.2.1 Расчет сметной стоимости зданий и сооружений

9.2.2 Расчет сметной стоимости оборудования

9.3 Расчет численности работающих

9.3.1 Расчет баланса рабочего времени одного среднесписочного рабочего

9.3.2 Расчет численности основных производственных рабочих

9.3.3 Расчет численности вспомогательных рабочих

9.3.4 Расчет численности руководителей, специалистов и служащих

9.4 Расчет производительности труда

9.5 Расчет фонда заработной платы

9.5.1 Расчет фонда заработной платы рабочих

9.5.2 Расчет заработной платы руководителей, специалистов и служащих

9.5.3 Сводные показатели по труду и заработной плате

9.6 Расчет проектной себестоимости продукции

9.7 Технико-экономические показатели производства

Выводы по проекту Список использованной литературы Приложение Заказная спецификация на оборудование для автоматизации процесса вулканизации

Операционная карта производства7

ВВЕДЕНИЕ

Понятие «резина» объединяет большую группу композиционных материалов, способных легко деформироваться под действием небольших нагрузок и восстанавливать свою форму после весьма значительных деформаций. Резина является идеально упругим телом, и при ее деформации и последующим восстановлением формы рассеивается довольно большое количество энергии. Это позволяет применять ее в качестве амортизирующего и звукопоглощающего материала.

Одной из важнейших характеристик резины является ее малая твердость (по сравнению с другими твердыми телами) в сочетании с локальными деформациями упругого характера. Это делает резину незаменимым материалом для изготовления валиков пишущих машинок, печатных и отжимных валов и др.

Многие области применения резин от обычных стиральных резинок до фрикционных колец и тормозных дисков обусловлены высоким коэффициентом трения. При этом резина может обладать очень высокой износостойкостью (протекторы шин, подошвы обуви) или быть легко истирающимся материалом (стиральные резинки). Высокая водои газонепроницаемость, стойкость к действию целого ряда агрессивных сред, отличные электроизоляционные свойства обусловили применение резины во многих изделиях.

К резинам, применяемым для изготовления изделий, предъявляется определенный комплекс требований в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Диапазон требуемых свойств очень широк: механическая прочность, жесткость, эластичность, стойкость к действию различных веществ (смазочных материалов, топлива, кислот, щелочей, кислорода, ацетилена и многих других), электроизолирующие свойства или электропроводимость, цвет, нетоксичность и т. д. Это ставит перед специалистами весьма сложные и интересные задачи по созданию материалов с нужным количеством свойств.

Резина представляет собой сложную многокомпонентную систему, составляющую из полимерной основы и различных химических добавок (ингредиентов). Для получения резины применяют высокомолекулярные полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного или твердого кристаллического состояния в высокоэластичное — эластомеры. Эластомеры, которые могут быть переработаны в резину, обычно называют каучуками.

Большинство каучуков превращаются в резину при возникновении между их молекулами прочных поперечных связей и образовании пространственной сетки. В настоящее время каучуки являются одним из наиболее широко распространенных материалов.

При изготовлении резиновых изделий кроме каучуков применяются различные компоненты (ингредиенты), которые необходимы как для осуществления химических превращений каучуков в процессах их переработки (повышении пластичности, поперечное сшивание и др.), так и для придания резиновым изделиям определенных свойств. Ингредиенты по своему действию разделяются на вулканизующие агент, ускорители и активаторы вулканизации, наполнители, пластификаторы, противостарители и др. они относятся к различным классам химических соединений; от элементарной серы и оксидов металлов до органических веществ весьма сложного строения; их содержание колеблется от долей до десятков процентов от содержания каучуков. Для улучшения физико-механических свойств резин: износостойкости, прочности, твердости и ряда других — применяют большие количества тонкодисперсного технического углерода (сажи).

Большинство резиновых изделий изготовлено не из одной резины, а содержит текстильные или металлические армирующие материалы. К ним относятся волокна, нити, проволока, металл. В качестве примера можно привести современную автомобильную шину, в которой текстильные материалы (корд) составляют 15−35% массы.

В резиновой промышленности применяют как природные, так и химические волокна — искусственные и синтетические. Природные волокна неуклонно вытесняются химическими, резко увеличивается производство и применение синтетических волокон, расширяется их ассортимент. Основную долю синтетических волокон составляют полиамидные и полиэфирные.

Сырье и материалы составляют главную часть всех затрат при производстве резиновых изделий, причем высокая материальность производства приводит к большим затратам на транспортирование сырья и хранения его на складах. Поэтому огромное значение имеют экономия сырья и материалов, разработка безотходных технологий, Продление сроков эксплуатации изделий и возможность их ремонта. 2]

Уникальные конструкционные свойства резины предопределили столь широкое применение в самых различных отраслях хозяйства и в быту, что по уровню развития (резиновой промышленности в стране можно судить о состоянии ее тяжелой индустрии (и прежде всего — машиностроительных отраслей). Чем сложнее и совершеннее техническое устройство, тем больше всем в нем использовано резиновых деталей. Так, в автомобиле типа «КАМАЗ» применяется более 1000 резиновых изделий.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Выбор основы резины В данном дипломном проекте разрабатывается цех по изготовлению резинотехнических изделий для автомобильного транспорта. Изучив в каких условиях работает автомобильный транспорт, были выявлены условия использования, входящих в него резиновых изделий. Так, автомобили используются круглый год, следовательно температура воздуха меняется от — 40 °C до + 40 °C. Значит, надо подобрать резину или резиновую смесь для РТИ достаточно морозостойкую. Далее, в амортизаторах автомобилей используется специальная жидкость — амортизационное масло. Т. е. резиновая смесь должна быть маслостойкой. Каучуки, не имеющие специальных или специфических свойств, используются для изготовления изделий, в которых реализуется основной признак резины — высокая эластичность. Они называются каучуками общего назначения и составляют более 80% общего потребления каучуков. Из них производят автомобильные шины, коврики, брызговики и другие многотоннажные резиновые изделия. Необходимо отметить, что производство РТИ на основе таких каучуков является более выгодным с финансовой точки зрения, поскольку стоимость каучуков специального назначения заметно выше. Таким образом, тщательный анализ условий использования РТИ позволяет сделать правильный выбор резиновой смеси для их изготовления.

1.2 Резины на основе изопреновых каучуков Стереорегулярные изопреновые синтетические каучуки по составу и строению аналогичны натуральному каучуку (НК) и очень близки к нему по комплексу эластических свойств. Синтетические изопреновые каучуки — продукты стереоспецифической полимеризации изопрена в растворе. Изопрен может полимеризоваться в положении 1,4-, 1,2- и 3,4-. Наиболее высокими эластическими свойствами обладает 1,4-цис-полиизопрен. Эту структуру имеет около 98% звеньев натурального каучука. Структура синтетических изопреновых каучуков определяется методом их получения и составом каталитического комплекса.

Применение литиевых катализаторов дает возможность получать каучуки типа СКИЛ со средним содержанием цис-1,4-звеньев, а использование комплексных катализаторов на основе производных титана и алюминия — каучуки типа СКИ-3 с высоким содержанием цис-1,4-звеньев.

Процесс получения каучука обычно складывается из нескольких основных стадий :

1. приготовление каталитического комплекса,

2. полимеризация,

3. дезактивация катализатора и отмывка раствора полимера от продуктов дезактивации катализатора,

4. отгонка мономера и растворителей (дегазация), выделение каучука, сушка.,

5. регенерация возвратных продуктов и очистка сточных вод.

Таблица 1 Структура и химический состав изопреновых каучуков

Синтетические изопреновые каучуки отличаются от НК менее регулярной структурой полимера, меньшим содержанием не каучуковых компонентов, а также отсутствием функциональных групп в молекулярных цепях полимера. Для защиты каучуков от старения при хранении и переработке их заправляют противостарителями (стабилизаторами): неокрашивающими (например, 2,6-ди-третбутил-4-метилфенол) или окрашивающими (фенил- -нафтиламин и дифенил-n-фенилендиамин). Марка каучука, заправленного неокрашивающим противостарителем, обозначается СКИ-ЗС.

Физические свойства.

Физические свойства СКИ подобны свойствам НК. Изопреновые каучуки кристаллизуются при -25 °С, но по сравнению с НК характеризуются меньшей скоростью и меньшей степенью кристаллизации (максимальное содержание кристаллической фазыв СКИ-3 —30%, в НК — 30 — 35%). Это объясняется главным образом меньшей регулярностью молекулярных цепей.

Резины на основе СКИ меньше кристаллизуются при растяжении. Наименьшее относительное удлинение, при котором наблюдается образование кристаллической фазы при 20 °C, составляет для резин на основе СКИ-3 — 300- 400%, на основе НК -200%.

Параметр растворимости синтетических изопреновых каучуков р равен 16,8 (МДж/м3)½. СКИ растворяются в тех же растворителях, что и НК.

Технологические свойства.

Каучуки типа СКИ-3 выпускают с заданной вязкостью (вязкость по Муни СКИ-3 I группы составляет 71—85 усл. ед., СКИ-3 II группы —50—60 усл. ед.). При переработке в отличие от НК они не нуждаются в предварительной пластикации, и пластоэластические свойства подобны свойствам пластикатов НК; однако вследствие большой склонности СКИ к деструкции при переработке необходимо строго соблюдать температурные режимы смешения, разогрева и формования.

Основным недостатком СКИ, связанным с особенностями молекулярной структуры и ММР, является пониженная когезионная прочность резиновых смесей на их основе. Так, прочность при растяжении резиновой смеси на основе НК составляет 1,5— 2,0 МПа, на основе СКИ-3 — только 0,2—0,4 МПа. Поэтому при сборке неформовых, клееных и других изделий (например, на основе СКИ-3) возникают затруднения, связанные с повышенной липкостью смесей и полуфабрикатов, недостаточной каркасностью, текучестью при транспортировке и хранении. Каучуки, полученные с применением литиевых катализаторов, вследствие их повышенного эластического восстановления и низкой когезионной прочности перерабатываются с большим трудом.

Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми диеновыми каучуками.

При составлении рецептуры резиновых смесей на основе СКИ-3 используют пластификаторы, наполнители и противостарители тех же типов, что и в рецептуре смесей на основе НК. Для повышения когезионной прочности резиновых смесей на основе СКИ-3 в них вводят полиэтилен высокой плотности и термоэластопласты, а также применяют специальные структурирующие добавки, например комплексы резорцина и уротропина. При использовании около 0,1—0,5% n-нитрозодифениламина (ПНДФА), малеинового ангидрида и других модификаторов на заключительных стадиях производства удается получить синтетический изопреновый каучук с улучшенными технологическими свойствами. Например, когезионная прочность смесей на основе СКИ-3 с 0,1% ПНДФА составляет не менее 0,6 МПа.

Вулканизация.

Вследствие высокой непредельности вулканизацию СКИ-3 можно осуществлять с применением вулканизующих систем, содержащих серу и органические ускорители вулканизации, а также бессерными системами: тиурамом, органическими перекисями, фенолформальдегидными смолами и другими веществами. В промышленности применяются главным образом серные вулканизующие системы.

В рецептуру резиновой смеси, особенно на основе каучуков типа СКИЛ, рекомендуется включать 1,5—2,5 масс. ч. серы и 0,7— 1,2 масс. ч. ускорителей вулканизации. Качество изопреновых каучуков оценивают по свойствам вулканизатов стандартной резиновой смеси с малым содержанием серы:

Таблица2 Состав стандартной резиновой смеси.

Смесь приготовляют на лабораторных вальцах при температуре 70—80°С, продолжительность смешения 10 мин.

Вулканизаты на основе СКИ-3 должны иметь следующие характеристики:

Прочность при растяжении, МПа, не менее при 22 ° С 28

при 100 ° С 18

Относительное удлинение, %, не менее 700

Обычно температура вулканизации серных смесей на основе СКИ-3 равна 133—151 °С. Для них характерно наличие оптимума вулканизации по сопротивлению разрыву и небольшое плато вулканизации.

Свойства вулканизатов.

Таблица 3 Свойства вулканизатов изопреновых каучуков.

Свойства вулканизатов на основе СКИ близки к свойствам аналогичных вулканизатов на основе НК, уступая, однако, по сопротивлению раздиру, прочности при повышенных температурах и напряжениях при определенных удлинениях.

По сопротивлению термоокислительному старению ненаполненные вулканизаты из НК превосходят аналогичные вулканизаты на основе СКИ. Наполнение техническим углеродом вызывает снижение термоокислительной стойкости резин на основе ПК в отличие от резин на основе СКИ.

Благодаря отсутствию азотсодержащих веществ и малой зольности СКИ характеризуются хорошей водостойкостью и высокими диэлектрическими показателями Синтетические изопреновые каучуки с успехом заменяют натуральный каучук при производстве большого ассортимента резиновых изделий. 2]

В данном дипломном проекте производство РТИ для автомобильной промышленности рассматривается на примере брызговиков, поскольку эта продукция является одной из наиболее многотоннажных среди РТИ, выпускаемых в проектируемом цехе. Исходя из условий эксплуатации данных изделий, для их производства была выбрана резиновая смесь на основе СКИ-3. Такой выбор вполне обеспечит надлежащее качество данных изделий и доступную цену.

2. ВЫБОР И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕСТА СТРОИТЕЛЬСТВА ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБЪЕКТА В качестве района строительства для организации будущего производства РТИ выбран Северо-Западный регион, а именно Всеволожский район Ленинградской области. Выбор этого района был установлен непосредственной близостью расположения такого крупного потенциального потребителя будущей продукции проектируемого производства. как завод «Ford». А так же перспективой строительства в этом регионе в ближайшем будущем завода концерна «Mercedes».

3. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК Таблица 4. Патентный поиск.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Конструктивные особенности многогнездовых пресс-форм для прямого прессования резины Прессование называют метод формования изделий из полимерного материала, заключающийся в его пластической деформации при воздействии давления и температуры с целью придания материалу нужной формы. Прессование осуществляется чаще всего в пресс-формах установленных между плитами гидравлического пресса. Материал разогревают до вязкотекучего состояния и под действием давления пресса течет, заполняя полость формы и формируя бедеющее изделие. Фиксация формы изделия происходит вследствие вулканизации резин, отвердения реентопластов или охлаждение термопластов в пресс-форме ниже температуры стеклования. 7]

В настоящие время существует три основных метода прессования.

4.1.1 Компрессионное (прямое) прессование Этот способ наиболее прост и широко распространен в промышленности. Сущность его заключается в том, что процесс формирования изделий происходит за счет смыкания двух частей пресс-формы. Принцип работы пресс-формы прямого прессования схематично изображен на рисунке 1.

Резиновую заготовку помещают в устанавливаемую между плитами пресса горячую пресс-форму, которая затем заполняет (смыкается), а материал под действием давления заполняет свободные полости формы и вулканизуется. Объем заготовки должен быть несколько больше, чем объем изделия. При этом часть резиновой смеси благодаря ее избытку выдавливается за пределы оформляющей полости, что приводит к образованию выпрессовок.

а б Рисунок 1 — Схема прямого прессования:

а) начало прессования б) конец прессования В зависимости от состава резиновой смеси может возникнуть необходимость вывода из формы паров и газов, выделившихся из расплавленного материала. Для этого пресс-форму размыкают на высоту, достаточную для выхода газов, и снова смыкают. Эта операция называется подпрессовкой. Чаще всего применяют два-три цикла размыкания и смыкания пресс-формы.

Прессовое оборудование отличается известными достоинствами: сравнительно высокая производительность, универсальность и возможность быстрого перехода на выпуск другого изделия. К недостаткам прессового способа изготовления изделий относятся значительные потери смеси в выпрессовках и необходимость применения ручного труда, что связано, как правило, с применением съемных пресс-форм. [7]

4.1.2 Литьевое прессование При этом способе материал загружается не в оформляющую изделия полость пресс формы, как это делается при прямом прессовании. А в специальную литьевую камеру. В ней пресс-материал под действием теплоты пресс-формы разогревается и под давлением в пластичном состоянии через специальные каналы поступает в полость пресс-формы.

4.1.3 Литье под давлением Способ литья под давлением представляет собой частный случай литьевого прессования, однако он имеет ряд технологических особенностей, и поэтому его выделяют в самостоятельную группу. Литье под давлением осуществляется на специальных литьевых (инжектроных) машинах, называемых также термопластоавтоматами. На эти машины устанавливают стационарные формы, в которых и протекает процесс получения и изделия.

Способ литья под давлением — наиболее совершенный их тех измышленных способов получения изделий из пластических масс.

Пресс-формы для пластических масс отличаются большим разнообразием конструкций. Это разнообразие обусловлено рядом факторов конструкций самого изделия, свойствами материала, из которого изделия должны быть отпрессовано, выбранным способом прессования и т. д.

В зависимости от этих факторов, пресс-формы подразделяют на три основные группы: прямого прессования, литьевого и форм для литья под давлением. Каждая из этих групп имеет свои отличительные признаки. По характеру эксплуатации пресс формы разделяют на пресс-формы, которые снимают после запрессовки. Разъем этих пресс-форм и удаление из них изделия производят вне зоны пресса и с помощью распрессовочных приспособлений или механизмами перезарядчика. Нагревают съемные пресс-формы при помощи специальных нагревательных плит, установленных на пресс. [6]

В отличие от съемных, стационарных пресс-формы жестко соединены с прессом или литьевой машиной. Устанавливают их на продолжительный срок, необходимый для прессования определенного количества изделий. Удаление отпрессованного изделия производят с помощью специальных съемных приспособлений. Нагревают стационарные пресс формы специальными электронагревательными приборами, установленными в самой пресс форме или паром высокого давления.

Кроме съемных и стационарных пресс-форм существуют так называемые полустационарные пресс-формы, сочетающие в себе отдельные элементы съемных и стационарных пресс-форм. Полустационары — те некоторая часть пресс-формы установлена стационарно, а часть, представляющая собой формующие элементы, извлекается из пресс-формы после каждой запрессовки. Съемные формующие элементы этих пресс-форм обычно выполняют в виде плитовых блоков или кассет.

По числу оформляющих гнезд различают одногнездные и многогнездные формы. В одногнездных пресс-формах за один цикл прессования формируется одно изделие, а в многогнездовых — несколько изделий. 6]

Классифицируют пресс-формы и по направлению, и по количеству плоскостей разъема. Плоскостью разъема называют поверхность, по которой производиться разъем оформляющих изделия частей пресс-формы. Существуют пресс-формы с горизонтальной и с вертикальной плоскостями разъема. Их количество зависит or конструкции изделия и от конструкции самой пресс-формы. Пресс-формы, имеющие более двух горизонтальных плоскостей разъема, называются гаситными.

По конструкции загрузочной камеры компрессионные пресс-формы подразделяют на открытые, закрытые и полузакрытые.

Открытыми называют пресс-формы, не имеющие загрузочной камеры. Их конструкция крайне проста и предназначаются они для прессования изделий малой высоты и простейшей формы. К недостатком этого типа пресс-форм относятся: негарантированная монолитность изделия из-за недостаточной компрессии в процессе прессования и большие отходы пресс-материала. Поэтому их рекомендуется применять для прессования термопластов.

В пресс-формах закрытого типа загрузочная камера является продолжением оформляющей полости и имеет одинаковые с ней очертания. Благодаря незначительным зазорам между объемом и пуансоном изделия в пресс-формах этой конструкции получаются плотными и почти без облоя. Кроме того при прессовании почти не бывает отходов.

К недостаткам пресс-форм закрытого типа, следует отнести: быстрый износ пуансона и обоймы (из-за малого зазора) и необходимость в точной дозировки материала.

Пресс-формы полузакрытого типа наиболее распространены в промышленности. Загрузочная камера их имеет большую площадь по сравнению с площадью оформляющего гнезда. Благодаря значительному зазору между пуансоном и обоймой изменен пресс-материал в процессе прессования может свободно выходить из полости пресс-формы. Пуансон по контуру прессуемого изделия имеет так называемую, отжимную кромку шириной 1−3 мм, опирающуюся в крайнем нижнем положении на поверхность матрицы. Благодаря этой кромке облегчается процесс отделения грата от изделия.

В некоторых случаях для облегчения выхода пресс-материала на пуансоне делают специальные мыски. Наличие отличной кромки позволяет делать в многогнездных прессформах общую загрузочную пресс-камеру. Достоинствами пресс-форм полузакрытого типа является длительный срок службы (благодаря значительному зазору между пуансоном и обоймой) и возможностью применения обшей загрузочной камеры, не требующей точной дозировки пресс — материала. Они свободно от недостатков открытого и закрытого исполнения, но применять их рекомендуется в основном для пресс-материалов, обладающих хорошей тенучестью, т.к. в случае применения пресс-материалов с низкой тенучестью затруднительно получить на изделии тонкий облой. 3.15−19]

При выборе конструкции пресс-формы следует руководствоваться двумя основными условиями — простотой и надёжностью в работе. Принцип инструктивной разработки заключается в определении основных эксплуатационных характеристик проектируемой пресс-формы:

— положение изделия, в котором его будут прессовать;

— направление и количество необходимых плоскостей разъема;

— характера эксплуатации (стационарные или съемные прессформы);

— механизма для удаления стержней и вставок (если это необходимо);

— количество гнезд;

— вида загрузочной камеры (общая или индивидуальная);

— способа выталкивания и съема изделия.

При определении положения изделия в персе-форме необходимо:

— изделие располагать так, чтобы имеющиеся и нем отверстия или углубления были по возможности перпендикулярны к плоскости разъема пресс-формы;

— чтобы оно занимало наименьшую площадь прессования;

— чтобы имеющаяся в изделии арматура занимала наиболее устойчивое положение относительно основного потока пресс-материала.

Количество и направление плоскостей разъема зависит в основном от формы изделия и положения, которыми его прессуют. При конструировании съемной прессформы надо стремиться к уменьшению числа плоскостей разъема, т.к. способствует уменьшению ее износа, а следовательно, увеличению срока службы Выбор между съемной и стандартной конструкциями пресс-формы следует производить, руководствуясь их эксплуатационными возможностями и экономическими факторами.

Съемным пресс-формам отдают предпочтение в тех случаях, когда необходимо отпрессовать небольшую партию мелких изделий или когда отсутствует специальное оборудование, допускающих установку стационарных пресс-форм. Кроме, того, прессформы съемного типа значительно дешевле. Вследствие небольшого допускаемого износа пресс-форм применять их для изготовления крупных изделий не рекомендуется. Стационарные пресс-формы обладают рядом преимуществ перед съемными. Применение их значительно облегчает труд рабочего-прессовшика и способствует к повышению производительности труда. 3.34−35]

К типу полустационарных пресс-форм относятся кассетные пресс-формы (с составной матрицей). Верхняя плитка кассетных пресс-форм, как правило, закреплена на плите пресса, а нижняя плита может выдвигаться на стол для съема изделий и перезарядки. Кассетные пресс-формы — многнездные: формующие элементы гнезд в них (матрицы, пуансоны и т. д.) закреплены в отверстиях стальной плиты.

Вышедшие из строя отдельные гнезда могут быть заменены без переделки всей пресс-формы. Нижняя и верхняя плиты кассетной пресс-формы соединены между собой шарнирной связью, что позволяет верхней плите поворачиваться относительно нижней. Применение кассетных форм позволяет увеличить коэффициент использования плиты пресса. Конструкция кассетной пресс-формы предусматривает возможность механизации и перезарядки. Благодаря механизации повышается надежность рабочих поверхностей формирующих элементов, что увеличивает срок службы кассетных пресс-форм в 2−4 раза по сравнению со съемными. Кроме того, при эксплуатации кассетных пресс-форм изнашиваются главным образом формообразующие элементы, а сама кассета может служить более длительное время. 7]

Наиболее подходящими для производства РТИ дипломного проекта были выбраны двугнездные кассетные пресс-формы.

Способ выталкивания определяется главным образом формой изделия. Выталкиватели в оформляющей полости пресс-формы размещаются так, чтобы выталкивание изделия происходило равномерно, при неравномерном выталкивании может произойти его коробление, перекос или даже поломка. 3]

Наиболее рациональным методом прессования автомобильных брызговиков является формовой способ вулканизации в прессах, т.к. данное резиновое изделие сложной конфигурации с высокой плотностью и большой точностью. При этом способе вулканизации одновременно сочетают два способа — формование методом компрессионного прессования (запрессовки) резиновой смеси в специальные пресс-формы и последующую вулканизацию под давлением.

4.2 Способы удаления облоя с РТИ В пресс-формах полузакрытого типа по контуру прессуемого изделия проходит отжимная кромка. Слой пластической массы, отжимаемый этой кромкой, называют облоем, толщина облоя зависит от величины навески пресс-материала и величины удельного давления прессования.

Облой может быть также и на изделиях, получаемых в клиновых пресс-формах и в формах для литья под давлением. В этом случае он образуется за счет не плотного смыкания формующих элементов вследствие загрязнения плоскостей стыка или несоответствии смывающего усилия сила, стремящейся разомкнуть форму. Толщина облоя является одним из элементов, составляющий суммарный размер изделия в данном направлении измерения. Поэтому величина данного размера изделия находиться в прямой зависимости от толщины облоя, колебания которого вызывает после рассеивания? обл., обусловленное этим фактором.

В пресс-формах полузакрытого типа вследствие их конструктивных особенностей невозможно получить изделие без облоя. Поэтому, при конструировании этих пресс-форм величину облоя предусматривают заранее в пределах 0,2 до 0,4 мм в зависимости от степени текучести пресс-материала. Таким образом, в пресс-формах величина наибольшего отличия толщины облоя от заданной величины есть максимальная величина после рассеивания, вызванного колебанием толщины облоя.

Изделия, полученное в этих пресс-формах, имеет поле рассеивания размеров, зависящих от колебания облоя? обл., не превышающие 0,1 мм. 3]

Существует несколько способов удаления облоя: — обрыв вручную

— механическая зачистка

— заморозка

4.3 Описание технологического процесса Резиновая смесь в виде листов на поддоне с помощью электрокары подаётся к подогревательным вальцам ПД 630 315/315, объём загрузки 15−20 кг, температура валков 55−65 °С, время вальцевания около 5минут.

Разогретая резиновая смесь ленточным транспортёром подается на вальцы ПД 630 315/315, с которых непрерывно срезается полоса калибром 13 мм и шириной, соответствующей количеству целых нарезаемых заготовок. Резиновое полотно проходит через охладительную ванну с водой и ПАВ. На выходе из ванны осуществляется двусторонняя обдувка воздухом, и полотно направляется на установку продольного и поперечного реза для получения заготовок брызговиков. Продольный раскрой осуществляется пакетом дисковых ножей, набираемым в соответствии с требованиями, указанными в технологической карте.

Поперечный раскрой осуществляется после соответствующей подачи и остановки транспортера дисковым ножом, движущимся по направляющей при прямом и обратном ходе.

Для согласования непрерывного движения транспортеров предусмотрен компенсатор в виде качающейся металлической рамки, связанной с реостатом.

Полученные заготовки, проложенные изоляционным материалом, собираются в многослойные пакеты, и цепным транспортёром с металлическими полками подаются на участок вулканизации.

Вулканизация осуществляется в электрических двухэтажных прессах 250−600Э2,с электрическим обогревом плит. Заготовки укладываются в гнездо полу формы. Время вулканизации 15 минут. По окончании процесса вулканизации пресс открывается автоматически. Пресс-форма достается вручную. Далее с помощью съемной ручки и клина пресс-формы открываются, выемка изделий из пресс-формы производится вручную при помощи выталкивателя. Осматривается полость пресс-формы под вставкой, и удаляются остатки облоя, вставка опускается и пресс-форма опять готова к работе.

После вулканизации изделия изымаются из пресс-форм вручную и направляются на операцию по удалению облоя.

Удаление облоя с изделий осуществляется с использованием глубокого охлаждения в щеточной машине. Под влиянием кратковременного воздействия низких температур выпрессовка, толщина, которой составляют 0,05 — 0,8 мм, становится хрупкой, в то время как изделия, имеющие большую массу и объем по сравнению с выпрессовкой, не успевает охладиться и сохраняют свою упругость. Удаление облоя с замороженных изделий производится механическим воздействиям вращающихся щеток из морозостойкого материала. В качестве хладагента применяется холодный воздух. Далее готовые изделия отправляются на операцию по контролю качества.

Контроль готовых изделий осуществляются с помощью шаблонов, измерительного инструмента и несложных приспособлений. Все изделия подвергаются визуальному контролю.

Завершающей операцией производства является упаковка готового изделия.

4.4 Расчет количества необходимого основного и вспомогательного оборудования

4.4.1 Вальцы Вальцы состоят из двух литых станин, установленных на фундаментной плите. В станины вмонтированы на роликовых подшипниках два полых валика из чугуна, вращающиеся с разной частотой. Рабочая поверхность валков отбелена на глубину 8−15 мм. Подшипники переднего валка могут перемещаться в направляющих станинах при помощи механизма для регулирования зазора, приводимого в движение от индивидуальных электродвигателей через двухступенчатые редукторы или ручным маховиком. Подшипники заднего валка закреплены неподвижно. Под регулирующими зазор нажимными винтами установлены предохранительные шайбы, которые при перегрузке вальцев срезаются, чем предотвращается поломка валков и других деталей. При срезании предохранительной шайбы зазор значительно увеличивается для контроля за зазором со стороны работающего имеются специальные указатели, а для ограничения раздвижения валков на расстояния, превышающие максимально допустимые, — концевые выключатели приводного электродвигателя. На концах рабочих поверхностей валков установлены ограничительные раздвижные стрелки, препятствующие сползанию обрабатываемого материала за пределы рабочей поверхности. Зазоры между валками и стрелками должны быть минимальными. Стрелки изготовляют из мягкого материала, чтобы не поцарапать рабочую поверхность валка. Под валком помещают выдвижной противень для сбора просыпающихся материалов с рабочей поверхности.

Температурный режим на валках поддерживается с помощью системы водяного охлаждения (температура воды 4−25°С) путем орошения внутренних поверхностей валков. Для поддержания необходимой эффективности охлаждения внутренние поверхности валков должны содержаться в чистоте. Смазку валковых подшипников производят централизовано под давлением, нижние части приводных фракционных шестерен, а также червячных пар погружены в масляные ванны. Вальцы изготавливают или с групповым, или индивидуальным приводом.

Безопасность работы вальцев обеспечивается автоматическим аварийным устройством, выключающим электродвигатель и включающим торможение, причем пробег валков с момента выключения не превышает ¼ оборота переднего валка. Современные установки вальцев оснащают различными приборами контроля технологического процесса: месдозами джля измерения распорных усилий между валками; регистрирующими и управляющими приборами для замера температур входящей и отработанной охлаждённой воды, рабочих поверхностей валков и резиновой смеси, валковых подшипников и др.; приборами для контроля давления воды; приборами централизованной смазки; расходомерами для воды, электроэнергии; приборами, контролирующими зазор между валками. 2]

В данном проекте установлено, резиновую смесь получаем на склад и в цех готовую, сырую, вальцуемую. После длительного лежания резины её необходимо вальцевать и, кроме того её необходимо разогреть. Для выполнения функции разогревательных вальцев были подобраны вальцы

ПД 630 315/315 ЦДН — 40, далее для получения заготовок разогретая резиновая смесь поступает на питательные вальцы, на которых получается лист необходимой толщины и заданной ширины. Для этого были выбраны вальцы со следующими характеристиками:

— вальцы подогревательные ПД630 315/315 ЦДН-40;

— диаметр переднего валка 315;

— диаметр заднего валка 315;

— диаметр валков 630;

— окружная скорость переднего валка 14,3; 13,0 м/мин;

— окружная скорость заднего валка 17,9 м/мин;

— фрикция 1:1,25; 1:1,37;

— максимальный рабочий зазор 10 м;

— производительность вальцев за цикл 8л;

— тип электродвигателя привода АО-73−6;

— мощность электродвигателя 22,0 кВт;

— частота вращения 980 об/мин. 2]

Производительность разогревательных вальцев.

Разогревательные вальцы относятся к оборудованию периодического способа переработки резиновой смеси. Зная единовременную загрузку можно определить производительность G (кг/ч) разогревательных вальцев:

G = 60*V*g*a/tц (1)

где V — единовременная объёмная загрузка резиновой смеси, л;

g — плотность резиновой смеси, кг/дм3;

а — коэффициент максимального использования машинного времени вальцев =0,8;

tц — продолжительность цикла обработки материала на вальцах, мин.

Единовременную загрузку смеси разогревательных вальцев определяют по эмпирической формуле:

V = 0,0075* D*L, (2)

где 0,0075 — коэффициент, изменяющийся в зависимости от того, в каких ед. взята D и L

D — диаметр переднего валка, см;

Lдлина рабочей части валков, см.

V = 0,0075* D * L= 0,0075 *31,5 * 31,5=7,44 л.

G = 60 * 7,44 * 1,150 * 0,8/3= 137кг/час Определим количество разогревательных вальцев:

N=P/G*m*Pp; (3)

где Р — расход резиновой смеси в месяц, кг;

m — количество рабочих дней в месяц;

Ррколичество рабочих часов в день;

N =Р/ G*m*Pp = 41 666/137*22*14= 1 шт.

4.4.2 Вулканизационный пресс Для изготовления резиновых изделий сложной конфигурации с высокой плотностью и большой точностью широко используется формовой способ вулканизации в прессах. При этом способе вулканизации одновременно сочетается два процесса-формования методом компрессионного прессования (запрессовки) резиновой смеси в специальные пресс-формы и последующую вулканизацию под давлением. В некоторых случаях эти процессы можно проводить раздельно.

Для получения изделий высокого качества при вулканизации в формах необходимо поддерживать постоянный режим давления в прессе и температуры на поверхности плит.

Вулканизационные гидравлические прессы оснащены контрольноизмерительными приборами — терморегуляторами и регуляторами давления. Управление прессом осуществляется с помощью специальной коробки (дистрибьютора) вручную, полуавтоматически или автоматически.

Для подъема плит пресса до сопротивления нижней и верхней плоскостей пресс — формы в гидравлический цилиндр подают гидравлическую жидкость под нижним давлением (2−5мПа). Давление прессования создает и поддерживается при вулканизации подачей давления (12−20 МПа). В качестве гидравлической жидкости часто применяют воду, которая обычно поступает из центральных гидравлических станций. В механизированных и автоматизированных прессах в качестве гидравлической жидкости чаще используют масло, подаваемое в гидравлический цилиндр индивидуальными масляными насосами.

Для улучшения заполнения объёма пресс-формы при прессовании проводят повторные прессовки (подпрессовки), т. е. пресс слегка раскрывают, а затем снова сближают плиты. При подпрессовках из полости формы удаляют воздух, образовавшиеся летучие продукты и избыток резиновой смеси, что способствует улучшению качества изделия.

Плиты пресса имеют электрический обогрев. Обогрев плит при нагревании электрическим током производиться с помощью специальных термоэлементов, расположенных в плитах: температура на плитах автоматически регулируется с точностью ±3 °С терморегуляторами. При электрическом обогреве плит, их легко нагреть до любой температуры. Резиновая смесь в процессе формовой вулканизации нагревается непосредственно от стенок формы, которые в свою очередь получают тепло от плит пресса. Благодаря высокой теплопроводимости материала форм, температура поверхности вулканизуемой резиной смеси становиться равной температуре формы.

Производительность вулканизационных прессов зависит от продолжительности вулканизации, числа пресс-форм и размещения их на плите пресса, числа гнезд в пресс — форма, а также от времени, необходимого для перезагрузки пресс-форм при извлечении из них готовых изделий и закладки новых заготовок. Для сокращения продолжительности вспомогательных операций и облегчения условий труда процесса перезарядки пресса по возможности механизируется. Формы установлены на выдвижных плитах, раскрытие их производиться специальными гидравлическими или магнитными разъемниками, а снятие изделий с сердечников и надевания на них невулканизованных заготовок пневматическими устройствами. Фомы смазываются с помощью пульверизаторов. При таком оснащении прессов появляется возможность полностью автоматизировать процесс формовой вулканизации. 2]

Для нашего производства был подобран гидравлический вулканизационный пресс 250−600Э2 со следующими техническими характеристиками:

— индекс машины 537−14

— размеры нагревательных плит, мм 600*600

— количество этажей 2

— расстояние между плитами, мм 250

— давление на плиту, МПа 4,45

— максимальное усиление пресса, МН 2,5

— обогрев плит электрический

— рабочая температура плит, °С 200

— давление в гидросистеме, МПа

низкое — 5

высокое — 20

— мощность электродвигателя гидроустановки, кВт 3

— мощность электронагревательных элементов, кВт 9

— продолжительность смыкания плит, с 12

— продолжительность размыкания плит, с 5

— габаритные размеры, мм:

длина 1725

ширина 810

высота 2570

— масса, т 2,85

Зная количество пресс-форм и их гнездностъ. А также время вулканизации изделия рассчитаем производительность вулканизационного пресса:

G=60*m*n*I/ty; (4)

где, m — число этажей пресса;

n — число пресс-форм на этаже;

I — число гнезд в пресс-форме;

ty — продолжительность цикла работы пресса, мин.

G= 60 *2* 1*2/15=16 шт/час Произведем расчет необходимого количества прессов, зная производительность пресса и программу выпуска изделия (каждого) в месяц. Следовательно, для изготовления брызговиков потребуется 5 прессов:

n= 128 256/16* 1670=4,8 прессов Итак, получилось, что необходимо 5 вулканизационных прессов для выполнения плана, при условии выхода второй смены.

Таблица 5 Расход материалов для изготовления РТИ

5. СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Генеральный план цеха и участка Предприятие находится в Северо-Западном регионе, а именно во Всеволожском районе Ленинградской области. Рельеф участка, занимаемого предприятием, ровный. Глубина промерзания грунта 1,8 м.

Завод готов выделить территорию для строительства проектируемого цеха. На этой территории мы проектируем цех производства брызговиков для легковых автомобилей. На территории завода имеется ремонтно-механическая мастерская, котельная. Гараж, пожарное депо — эти объекты будут кооперироваться в случае необходимости. Автомобильные дороги запроектированы 6−7 м шириной кольцевыми.

5.2 Объемно-планировочное решение Объемно-плановое решение здания цеха продиктовано технологическими процессами и габаритами оборудования. Корпус цеха расположен в центре промышленной площади на автомобильной дороге, идущей непосредственно от главного входа на предприятии. Проектируемое производство по степени пожарной опасности относится к категории «В». Здание одноэтажное, имеет в плане прямоугольную форму. Его ширина 18 м, длина 36 м. Разбивка сетки колонн, шаги и пролеты несущих конструкций покрытия принять в соответствии с типовыми схемами одноэтажных промышленных зданий. Шаг колонн- 6,0 м, пролет- 18 м высота помещений -7,2 м. Размеры и расположение оконных проемов даны из соображений необходимой освещенности и аэрации помещений.

Подача сырья и материалов в корпус, вывод готовой продукции на склад осуществляется электрокаром.

5.3 Конструктивное решение

Здание одноэтажное каркасного типа. Фундаменты под стены и под колонны — железобетонные, монолитные. Глубина заложения подошвы- 2,6 м. Стены здания из легкобетонных панелей. Толщина стен 300 мм. Колонны, поддерживающие покрытия здания, сборные, железобетонные. Покрытие здания состоят из железобетонных плит, уложенных на железобетонные балки, пролет 18 м. Утепление покрытия достигается укладкой пенобетонных плит, кровля — 2 слоя рубероида по пергамину.

Полы в производственных помещениях цементно-бетонные. В складах полы щебеночные, с укаткой и промывкой цементным раствором. Полы бытовых помещений — деревянные; в санузлах и дешевых помещениях — цементно-бетонные.

Оконные пролеты и двери приняты стандартных размеров. Двойное отопление предусматривается во всех отапливаемых помещениях; одинарное — в неотапливаемых помещениях.