Разработка технологической схемы получения изделия

Далее изделия прошедшие механическую обработку поступают на пункт контроля готовой продукции (7), где осуществляется контроль её качества. Изделия, прошедшие контроль качества, отправляются на склад готовой продукции (8). Изделия, не прошедшие контроль качества, а также отходы полипропилена, полученные в производстве, отправляются на участок переработки отходов и измельчаются в дробилке (9) для полипропилена. Линия по изготовлению флаконов из полипропиленаможет быть модернизирована за счет добавления вспомогательных устройств, в частности, сменных форм, заполняемых расплавленным полипропиленом и подвергаемых механической (прессованию) обработке в процессе отверждения полимера.

1- склад хранения сырья;

2- входной контроль сырья;

3 — пневмотранспорт;

4 — экструдер;

5 — агрегат для выдувного формирования;

6 — контейнер;

7 — контроль готовой продукции;

8- склад готовой продукции;

9-дробилка.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ3.1Расчетные характеристики изделия3.

1.1 Принципы проектирования изделия

При создании изделия стремятся не только достигнуть высокого технического Уровня, но и максимально возможно снизить затраты труда, материалов и энергии на его проектирование, производство, эксплуатацию и утилизацию «се это характеризует изделие как объект производства. Конструкция изделия в первую очередь определяется его служебным назначением. Однако, конструктивное исполнение изделия может быть разным, при этом будут разными и затраты ресурсов. Эта разница и является результатом разного уровня технологичности изделия. Технологичность — это совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при его производстве, утилизации. Следует подчеркнуть, что технологичность конструкции изделия отражает не функциональные свойства изделия, а свойства его как объекта производства и эксплуатации. Изделие можно считать технологичным, если оно не только соответствует современному уровню техники, экономично и удобно в эксплуатации, но в нем учтены и возможности применения наиболее экономичных, производительных процессов изготовления, утилизации. Из этого следует, что технологичность — понятие комплексное. Процессы изготовления, утилизации предъявляют свои требования к конструкции изделия, которые могут противоречить друг другу. Жизненный цикл изделия связан с такими процессами, как получение заготовки, обработка заготовки, эксплуатация изделия, утилизация. В зависимости от физической сущности перечисленных процессов каждый из них предъявляет свои требования к материалу изделия. Для механической обработки заготовки надо, чтобы материал обладал свойствами обрабатываемости. В процессе эксплуатации изделия предъявляются тоже определенные требования к материалу. Если эти требования оказываются противоречивыми, прежде всего нужно стремиться обеспечить эксплуатационные требования, затем определить те методы получения заготовки, ее обработки изделия, которые позволяют свести к минимуму эти противоречия. Если и этими мероприятиями не удается устранить противоречия, то, следует пересмотреть требования к материалу с точки зрения процесса эксплуатации детали.

Дело в том, что эффективность изделия оценивается не только эффективностью процесса эксплуатации, но существенно зависит от процессов изготовления. Следует принимать в расчет суммарный экономический эффект. Когда спроектированное изделие оказываемся настолько нетехнологичным, что или не может быть изготовлено, или его изготовление оказывайся очень дорогим, что сводит на нет экономический эффект от эксплуатации изделия. Приходится идти на снижение эксплуатационных показателей. Это приведет к снижению эффективности использования изделия в процессе эксплуатации, но при этом суммарный эффект окажется выше. Эскиз флакона приведен на рис.

3.1., а полный чертеж А1 приведен на листе 1 Графической части.Рис.

3.1 Эскиз изделия «флакон"Таблица 3.

1. — Характеристики изделия «флакон"№ п/пПараметр

Значение параметра

Допустимое значение

Вывод1Торцевое биение0,20,2Элемент технологичен, т.к. соответствует допустимым значениям. IIВнешний радиус2,2До 2,5Элемент технологичен, т.к.соответствует параметрическомуряду. IIIВнутренний радиус2,0До 2,5Элемент технологичен, т.к. 1соответствует допустимым значениямIVРадиальное биение0,010,2Элементтехнологичен, т.к. соответствует допустимым значениямVСоотношение междугабаритнымиразмерамиL=180D=80L/D=2,25L/D =3,43Элементтехнологичен, т.к. соответствует допустимым значениям3.

1.2 Кодирование изделия

Изделие «Флакон"(см. Лист 1) относится к классу изделий бытового назначения — деталине тела вращения, емкостные, корпусные, опорные. Код классификационной характеристики по ЕСКД-304 273

Изделие флакон, но геометрической форме относится к классу симметричных изделий. Наибольший наружный диаметр 80 мм, длина 180 мм. Код ВГ0.Код признака «массы» Масса изделия 0,0175

Код 4. Код признака «характеристика сложности» натачают в зависимости от К5, который рассчитывают по формуле:

где аi-весовые коэффициенты, равные 1. К1 — Код определяемый по количеству составных деталей

К2 — Код определяемый по наивысшей степени точности

К3 — Код наличия контрольно-регулировочных операций

К4 — Код условий безопасности тру даK1=0 т.к. количество сборочных единиц равно 1К2=2 т.к. средняя точность, квалитет 14К3 =1 т.к. количество дополнительных операций равно 0К4=5 т.к. условия труда тяжёлые и вредные

Код 3. Код признака «площадь формования: S=P.hS=226,14.153+ 30,11.22=256Код 1. Код признака „толщина стенки""до 1,6“. Код 1. Код признака:"формуемый материал»: материал термопластичный без наполнителя: «Материал ПП».

Код 4. Код признака «Квалитет» Для квалитета 14. Код 1. Код признака характеристика «технологических требований». Для данного изделия усложняющихэлементов 5 До 5 резьба отсутствует Код 0. Код признака «дополнительная обработка»: «без допобраьотки». Таблица 3.2 — Кодировка изделия. Смысловое значение кода12 304 273

Изделие относится к классу изделий бытового назначениядетали — не тела вращения; емкостные; корпусные; опорные

ВГОРазмерная характеристика «Наибольший наружный диаметр»" 120″ 150 /'Длинна""95″ 120 Центральное отверстие отсутствует4Характеристика массы в кг3Сложность изготовления изделия7Сборочная единица изготовлена формованием из ИМБПлощадь формования «250"4001

Мах. Толщина стенки"до 1,61Группа материалов; термопластичный материал без наполнителя4Материал ПП1Квалитет 14, 15, 16, 171От 5 до 10 усложняющих элементов без резьбы0Дополнительная обработка отсутствует3.

2 Расчет и подбор технологического оборудования3.

2.1 Расчет загрузочного бункера

Перечень основного и вспомогательного оборудования, необходимого для реализации проекта, приведен в таблице 3.

3.Таблица 3.

3. Перечень основного и вспомогательного оборудования№Наименование товара

Соответствиедействующимстандартам инормативно-техническойдокументации

Гарантийный срок

Срок службы товара1Линия для производствафлаконов из ПП, ПЭ или ПС объемом до 350 мм на основе экструзионно-выдувного оборудования TITAN MP55Dx2Максимальный объем изделия -1л;Число ручьев -2 шт.;Число станций-2шт.;Габариты машины: 2,87×14×2,28 м;Вес машины: 3400 кг;Прижимное усилие панелей 30 кН;Макс. прессформа: 340×360мм;12 мес.

5−7 лет2Однофазныйвакуумный загрузчик (аналог Piovan S45) Мощность воздуходувки — 1кВт;Емкость — 10 л;Устройствоочисткифильтра12 мес.

5−7 лет3Дробилка HSS 230Мощность -4кВт;Количество подвижных ножей, шт.: 6;Количество неподвижных ножей -2 шт;Фракционная сетка (диаметротверстия), мм12 мес.

5−7 лет3.

2.2 Расчет экструдера

Производительность экструдера, установленного на предприятии, по сырью gравна 30−40 кг/час.Технологические характеристики экструдера TITAN MP55Dx2 приведены в таблице 3.

3. Рассмотрим характеристики, не вошедшие в спецификацию. Толщина пресс-формы, мм: 125−200 мм;Диаметр шнека, мм: 55;Отношение D/L = 25;Максимальная производительность, кг/ч: 45;Мощность нагрева, кВт: 13,35 кВт;Мощность главного двигателя, кВт: 11;Общая мощность, кВт: 34,2;Мощность насоса гидравлической системы, кВт: 5,5;Давление воздуха, МПа: 0,6−0,8;Средний уровень энергопотребления, кВт: 23,9;Расход сжатого воздуха, м3/ч: 0,8- 1,0;Расход охлаждающей воды, м3/ч 1,5−2,0.Расчёт производительности экструдера и геометриишнека

Согласно исходным данным, диаметр шнека 55×25 мм;L= 1375 мм = 1,375 м;t= 0,1.55 = 5,5 см.δ = ∆.tсмLн = kL. LLн =0,4. 137,5 = 55 см Lo = L — LнLo = 137,5−55 = 82,5смht =0,13.5,5 = 0,715смсмсмd2 =5,5−2.0,646 = 5,17смd1 =5,5−2. 0,715 = 4,07смd3 =5,5 -2. 0,16 = 5,18 см

Тангенс угла наклона зазубрин на шнеке определяется по формуле:

Произведем расчет объема свободного пространства одного витка шнека, заполняемого расплавом, в экструдере:

где λ - коэффициент текучести расплава, равный 1;е — ширина гребня витка, равная 0,44 см;а, b — геометрические постоянные для экструдера;σ - коэффициент сопротивления течению (напряжений), 1/см2.

см-2 В итоге, подставив полученные значения, получим: см3/с = 2,206.

10−4 м3/сОпределим часовую производительность экструдера в заданном режиме работы:

где — насыпная плотность гранул полипропилена, равная 440−520 кг/м3;25 — количество витков (из спецификации на оборудовние).

кг/чТаким образом, нами получено значение производительности экструдера, в целом соответствующее данным в спецификации (45 кг/ч).Производительность экструдера, таким образом, лимитируется производительностью экструзионной головки и выдувного аппарата, составляющей 3,55 кг/ч.

3.2. 2 Расчет загрузочного бункера

Рассчитаем бункер загрузки экструзионно-выдувной линии, исходя из производительности экструдера, равной 40 кг/час. Определим объем бункера. Насыпная плотность гранул полипропилена составляет порядка 440−520 кг/м3. Определим объем загрузочного бункера с коэффициентом заполнения f = 0,8, необходимый для работы экструзионно-выдувной линии в течение одного часа [4, 10]. м3Ближайшее стандартное значение объема загрузочного бункера составляет 0,3 м³. Выберем режим производительности Q=23,76 кг/чна 130 об/мин.Рассчитаем время цикла и скорость выхода трубчатой заготовки. 7]Длина трубчатой заготовки Lз =180 мм.ε = Dн.з. + Dв.з. = 3,45Внешний диаметр нераздутой заготовки: Dн.з. = 22 cм = 0,22 м. (3.17)где Si-характеристики пресс-формы, мм2;k-коэффициенты раздува.

ммVз = 0,04 м3/с — скорость выхода заготовки.(3.18)cВремя формирования изделия: tф =60 °С;tз= 220 °C;tи =80 °С;Время формирования изделия:τф =1с;τз = 1 с;τохл =14,09с;τизвл = 7 с.τцикл = τф + τз + τи + τохл+ τз (3.19)τцикл = 5,5 + 1 + 1 + 14,09 + 8 = 29,59 сНа рис.

2 приведена структура временного фонда формирования изделия — флакона для бытовой химии.

29,59 c5,5 c5,5 c3.4Определение технологического режима обработки

Подберем оптимальный режим обработки материала, исходя из физических и химических свойств полипропилена. Таблица 3.2 Распределение температур по зонам

ЗонаIIIIIIТемпература, °С160 ± 20 180 ± 20 200 ± 20Согласно табл. 3.2 назначаем следующий температурный режим переработки полипропилена, оС: температура расплава на выходе из зоны дозирования t = 180оС, температура загружаемых гранул t1 = 20оС, температура цилиндра в зоне загрузки: 60о, температура цилиндра в зоне плавления: 180 оСтемпература в формующей головке tr = 200 оС. Таблица 3.3 Важнейшие параметры обработки полипропилена [6, c.72]Термопласт

Литье под давлением

ЭкструзияТемпература расплава, °СДавление литья, МПаТемпература, °СПолипропилен блочный170−25 060−150 140−15Полипропилен суспензионный170−25 060−150 200−210Таблица 3.4Рекомендации по выбору типа червяка и градиентов скорости при переработке пластмасс

МатериалВид изделия

Вид загружаемого материала

Насыпная плотность

Тип червяка

ОтношениеГрадиент скорости у, с-1Число витков в зоне дозирования

Число витков в зоне сжатия

ПолипропиленГранулы

Бисер500 — 5501Б, 2 В, 4А4,00 — 4,35 100 — 20 091

Таблица 3.5Зависимость вязкости термопластов от температуры

Пт/пт+10К, при скоростях сдвига у (с-1)В ньютоновской области100 101 102 103 104ППбл1,811,401,301,231,161,14 ППФ1,281,281,281,251,171,113.

3 Расчет материального баланса производства

Нормирование расхода производственных ресурсовявляется важной предпосылкой для успешного проектирования технологического процесса. Норма расхода характеризует максимально допустимое количество полимерного материала (или его компонентов) напроизводство единицы продукции требуемого качества в заданных условиях производства. В структуре затрат на производство полимерной продукции материальные затраты Moiyr достигать 70−77%, и таких условиях экономия полимериых материалом равнозначна приросту производства, создает реальные условия для дополнительного выпуска продукции из сэкономленныхматериалов, для снижения трудои энергозатрат, для проектирования малои безотходных технологических процессов. Вповышенной производительностью производства, для снижения затрат на охрану окружающей среды. Переработку и уничтожение промышленных отходов. Постоянно меняющиеся внешние и внутренние условия производства полимерной продукции обуславливаю! динамичный характер изменении норм расхода полимерных материалов, которые должны имен, постоянную тенденцию к снижению по сравнению с уровнем, достигнутым I ранее разработанных и освоенных технологическихических процессах. Материальный батане можно составить на 1000 штук изделий или на 1 тонну готовой продукции или на годовой выпуск продукции. В сводной таблице материального баланса указывается количество сырья и материалов на годовой выпуск и расход с указанием количество выпускаемых изделий безвозвратных и возвратных потерь. В разрабатываемом процессе технологические отходы не предполагается возвращать в производственный цикл на данном предприятии. Они подлежат продаже на предприятие, занимающееся переработкой вторсырья и, следовательно, относятся к категории используемого вторичного сырья. В разрабатываемом процессе технологические отходы не предполагается возвращать в производственный цикл на данном предприятии. Они подлежат продаже на предприятие, занимающееся переработкой вторсырья и, следовательно, относятся к категории используемого вторичного сырья. Рассчитаем расходную норму:(3.20)где Кобщ — коэффициент учиты безвозвратных потерь, — масса изделия, 0,0175 кг. Количество возвратных отходов и безвозвратных потерь выражается в процентах, и формула определения приобретает Кобщ вид:(3.21)где — процент безвозвратных потерь, 2%, — процент возвратных потерь, 25%.Составим таблицы материального баланса 3.6 — 3.

8.Таблица 3.

6. Баланс невозвратных потерь

Безвозвратные потери по стадиям производства

Потери,%1. Летучие продукты при экструзии, слитки при обработке режима и т. д.2Итого2Таблица 3.

7. Таблица анализа возвратных отходов

Возвратные потери по стадиям производства

Потери,%1. Обрезки, облои и т. д.

202. Бракованная продукция23. Технологические отходы3Итого25 В ходе дальнейших расчетов определяется расходная норма, требуемое количество сырья, количество возвратных отходов и безвозвратных потерь, количество первичного (свежего) сырья. Рассчитаем материальный баланс на 1000 изделий.

где N-количество изделий, шт. 1000.

кг

Количество безвозвратных отходов: (3.22)кг

Количество возвратных отходов: (3.23)кг

Для исполнения изделия требуется свежею сырья: (3.24)кг

Масса вторичного полипропилена в сырье при wвт =20%: (3.25)кг

Масса свежего полипропилена в сырье: (3.26)кг

Таблица 3.

8. Материальный баланс на 1000 изделий

Приход, кг/1000 изд. Расход, кг/1000 изд. Полипопилен, в т. ч.22,225Флакон17,5свежий17,78Потери возвратные4,375вторичный4,445Потери невозвратные0,35Итого22,225Итого22,2254 ОХРАНА ТРУДА НА ПРОИЗВОДСТВЕНаиболее опасным веществом, циркулирующем на рассматриваемом производстве, является газ — пропан-бутан, для которого характерны токсические и пожарои взрывоопасные свойства. К основным факторам опасности на УКПГ-3 относится следующее:

аппараты и трубопроводы высокого давления;

взрыво и пожароопасные свойства сырья и получаемых продуктов;

токсичность сырья и продуктов;

пожароопасные и токсичные свойства применяемых химических реагентов;

высокотемпературные источники (формовочные печи);наличие трущихся деталей машин и механизмов;

статическое электричество;

выбросы легковоспламеняющихся веществ без возгорания. На предприятии с целью повышения уровня безопасности труда проводятся следующие мероприятия:

Обязательные инструктажи на рабочем месте, по видам работ, разовые;

Ежеквартальная проверка знаний;

Обязательное обучение-стажировка персонала перед допуском к работе;

Обучение компьютерным навыкам с программами Windows на компьютерных курсах;

Периодическое повышение квалификации в специальном учебном центре привлечением специалистов КИО;Постоянная оценка риска по всем видам работ. Техническая безопасность обеспечивается благодаря соблюдению технологической дисциплины и инструкций в соответствии с обязанностями, определенными в должностных инструкциях.

5 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВАКонтрольно-измерительные приборы (КИП) — устройства для получения информации о состоянии технологических процессов путем измерения их параметров температур, давлений, расходов, уровней). К контрольно-измерительным приборам относятся первичные приборы и измерительные преобразователи. Первичные приборы могут быть показывающими, сигнализирующими, самопишущими и с дистанц. передачей показания на расстоянии (к вторичному прибору). К измерительным преобразователям относятся датчики и преобразователи, работающие в комплекте со вторичными или регулирующими приборами. Основные технологические параметры подлежащие контролю и регулированию. Температура в зонах цилиндра;

Скорость вращения шнека;

Скорость вращения ротора дробилки;

Уровень материала в загрузочном бункере. Регулирование уровня. Уровнемер ультразвуковой является первичным преобразователем. Сигнал с датчика поступает на пневматический регистрирующий прибор ПКР.

1. Далее сигнал поступает на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает регулирующее воздействие на регулирующий клапан 25нж38нж [25, 26]. Регулирование температуры. Первичным преобразователем температуры терпопараэлектрическая, с нее сигнал поступает на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает воздействие на регулирующий клапан 25НЖ38НЖ. Регулирование вакуума и давления вспенивателя при подаче в экструдер. Преобразователь вакуумметрического давления 13ДВ13 является первичным преобразователем. Сигнал с 13ДВ13 поступает на пневматический регистрирующий прибор ПВ10.1П. Далее на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает воздействие на регулирующий клапан 25НЖ38НЖАвтоматизированая технологическая схема представлена на листе графической части «Схема объединённая комбинированная».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первом разделе данной курсовой работы рассмотрены общие физические свойства полипропилена и следующие способы его получения, молекулярная и надмолекулярная структура ПП. Так, получаемый в промышленности полипропилен представляет собой смесь макромолекул преимущественно атактическогополипропилена выступающего в роли.

Полипропиленобщего назначения, как и ударопрочныйполипропилен, имеет аморфную складчатую структуру. Полипропилен, благодаря насыщенности углерод — углеродной цепи и присутствию фенильных групп, обладает хорошей химической стойкостью ко многим агрессивным веществам. Во втором разделе работы рассмотрены наиболее применяемые в промышленности способы получения полипропилена: литье под давлением, экструзия и прессование. В данной работе мы остановились на описании технологии экструзии полимеров. Экструзия — это получение полуфабрикатов или изделий их материалов полимера неограниченных длиной, благодаря выдавливанию расплава сквозь формующую фильеру требуемого профиля. Во второй части работы также описано типовое оборудование. В третьей части работы описан генеральный план предприятия по производству одноразовой тары из полипропилена, подобраны площади основных помещений.

Площадь здания цеха составляет 1500 м². Вспомогательные и складские помещения вынесены в отдельные постройки. Также в данной работе подобрано и рассчитано необходимое технологическое оборудование и параметры ведения технологических процессов экструзии полипропилена. Основное оборудование — экструдер SMEPS90с диаметром шнека 90 мм, длиной шнека 1800 мм. Также в работе был рассчитан материальный баланс и основные характеристики процессов. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАнтипина О. М. Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс: Учеб. Пособие для техникумов. — JI.: Химия, 1990.

— 272 с. Барг Э. И. Технология синтетических пластических масс. — Ленинград, Госхимиздат, 1984. ;

656 с. Власов С. В., Кандырин Л. Б., Кулезнев В. Н. и др. Основы технологии переработки пластмасс. 2-е изд., испр. и доп. — Учебник для ВУЗов.

— М.: Химия, 2004. — 600 с. Калинчев Э. Л., Калинчев Е. И., Саковцева М. Б. Оборудование для литья пластмасс под давлением. Расчет и конструирование.

— М.: Машиностроение, 1985. — 256 с. Катаев В. М., Попов В. А., Сажин Б. И. (ред.) Справочник по пластическим массам. Т.

1. Изд. 2-е, пер. и доп.- М.: Химия, 1975. — 448 с. Ким В. С. Теория и практика экструзии полимеров. — М.: Химия — 2005 — 568 с. Крыжановский В. К. Производство изделий из полимерных материалов.

— СПб.: Профессия, 2008. — 460 с. Кудрявцева З. А., Ермолаева Е. В. Проектирование производств по переработке пластмасс методом экструзии. — Владимир, ВлГУ, 2003. — 96 с. Росато

Д., Росато

А., МиМатша

Д. Раздувное формование: технология, оборудование, рынок, экономика. /Под ред. О. Ю. Сабсая. — М.: Профессия, 2008. — 650 с. Смесители гравиметрические TSM[Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.eximpack.com/oborudovanie/gravimetricheskie_dozatory/gravimetricheskie_dozatory_tsm/Тагер А.А. Физико-химия полимеров. 4-е изд., перераб. и доп. Учеб.

пособие для хим. фак. ун-тов / А. А. Тагер; под ред. А. А. Аскадского.

— М.: Научный мир, 2007.

— 573с. Ханлон Дж., Келси Р., Форcинио Х. Упаковка и тара: проектирование, технологии, применение.Пер. с англ. — М.: Профессия, 2006. — 674 с. Шур А. М. Высокомолекулярные соединения: Учебн. 3 изд., перераб. и дополн.

М.: Высш. шк. 1981. — 656 с. Экструдеры для производства изделий из полимерных материалов [Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.sinda.ru/extruder_EPS_list.html