Совершенствование технологии изготовления литьевых изделий

Федеральное агентство по образованию Технологический институт Кафедра химической технологии курсовая работа по дисциплине:

" Химия и технология ПКМ"

На тему:

" Совершенствование технологии изготовления литьевых изделий"

Выполнила:

Проверил:

Содержание курсового проекта

• Введение
• 1. Технологический раздел
• 1.1 Переработка пластмасс в изделие
• 1.2 Характеристика применяемого оборудования
• 1.3 Характеристика исходного сырья
• 1.4 Изделия из пластмасс, выпускаемые на ОАО «БЗЗД»
• 1.5 Обеспечение техники безопасности
• 1.5.1 Техника безопасности при работе с оборудованием
• 1.5.2 Вредные вещества и техника безопасности при работе с пластическими материалами
• 1.5.3 Оценка состояния условий труда на рабочих местах
• 2. Расчетная часть
• 2.1 Материальный баланс
• 2.2 Расчет производительности применяемого оборудования
• 2.3 Расчет и выбор основного оборудования для выполнения необходимой производительности
• 2.4 Расчет энергетических затрат на технологические нужды
• 2.5 Определение необходимых площадей для размещения оборудования
• Заключение
• Список использованной литературы

В настоящее время получили распространение около 20 основных и ряд специализированных способов переработки пластмасс в изделия. Поэтому особое значение приобретает правильный выбор метода изготовления изделия в зависимости от вида исходного материала, конструкции изготовляемого изделия, серийности производства и имеющегося оборудования.

Классификационный анализ процессов переработки пластических масс можно производить по различным признакам.

Многочисленные процессы переработки полимерных материалов в изделия часто объединяются в группы, характеризующиеся главным образом видом применяемого оборудования: прессование; литье под давлением; выдавливание (экструзия); формование; механическая обработка; намотка; каландрирование и т. д. Из перечисленных способов переработки пластмасс наиболее высокопроизводительными являются литье под давлением, прессование при низком и высоком давлении, экструзия.

1. Технологический раздел

1.1 Переработка пластмасс в изделие

Производство изделий из пластмасс представляет собой совокупность взаимосвязанных основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, в результате которых пластические массы превращаются в полуфабрикаты, детали и изделия.

Основными процессами являются технологические процессы, т. е. процессы изменения физико-химического состояния исходных материалов, форм, размеров и поверхности. К вспомогательным процессам относятся процессы изготовления инструмента, приспособлений и другой оснастки, ремонт оборудования, зданий и сооружений, производство энергии, сжатого воздуха.

Процессы обслуживания — это процессы контроля хода основных и вспомогательных процессов, качества продукции; транспортировка предметов материально-технического обеспечения внутри предприятия, складские операции.

Производственные процессы подразделяются на стадии, которые в свою очередь представляют собой совокупности операций, охватывающих обособленную в технологическом отношении часть процесса.

В любом случае технологический процесс переработки пластмасс в изделия можно расчленить на три стадии: подготовка материалов, изготовление изделий, обработка их. Однако такое расчленение процесса производства не означает, что эти стадии всегда выполняются обособленно, т. е. в самостоятельных цехах или отделениях цеха. Прогрессивной тенденцией в организации производства изделий из пластических масс является осуществление всех частей процесса на одном участке, а иногда — в одном агрегате.

В зависимости от степени механизации операции подразделяются на ручные, машинно-ручные, машинные, автоматические и аппаратурные.

Ручными называются операции, выполняемые рабочими без применения средств механизации. С помощью простого инструмента в производстве пластмассовых изделий рабочими выполняются операции зачистки изделий от летников, заусенцев, облоя.

Рис. 1. Переработка пластмасс в изделия

Машинно-ручные операции осуществляются в, а машинах при непосредственном и непрерывном участии рабочего. Производительность машин в этом случае находится в прямой зависимости от действия исполнителя. К таким процессам в переработке пластических масс относится большинство операций по обработке изделий: операция сверления, фрезерования, шлифования, полировки, резания и т. д.

Машинными называются операции, выполняемые машинами при ограниченном участии рабочего. Роль рабочего в данном случае сводится к загрузке материала и снятию готового изделия, а также управлению машиной. К таким операциям относятся: прессование изделий на неавтоматизированном оборудовании или на прессах полуавтоматах, литье под давлением на полуавтоматическом оборудовании.

Автоматические операции протекают без участия рабочего, либо под его наблюдением. Например, прессование на ротационных прессах, прессах-автоматах, литье на машинах-автоматах, экструзия.

Аппаратурные процессы в переработке пластмасс нашли применение в производстве изделий из пенопластмасс, в процессах нанесения покрытий из пластмасс электрохимическим способом и др. Аппаратурные процессы характеризуются выполнением операции в специальных аппаратах.

Участие рабочего сводится к загрузке и разгрузке аппарата.

Основными принципами, характеризующими организацию производства, являются пропорциональность, параллельность, непрерывность, прямоточность, ритмичность, автоматичность и специализация.

Принцип пропорциональности означает равную относительную производительность в единицу времени взаимосвязанных производственных подразделений: основных и вспомогательных цехов, а в рамках этих цехов — участков, отделений, отдельных видов оборудования и рабочих мест. В переработке пластических масс при организации производственных процессов должна соблюдаться пропорциональность производительности прессового и литьевого цеха, с одной стороны, и цеха обработки изделий — с другой. В основных цехах должна обеспечиваться пропорциональность в трудоемкости или машиноемкости отдельных технологических операций в процессе прессования изделий, литья под давлением и др.

Мощность вспомогательных цехов и хозяйств должна быть достаточной, чтобы обслуживать основное производство инструментами, запасными частями, электроэнергией и т. п. Особенно важной в этом отношении является связь между основным производством и инструментальным хозяйством. Обеспечение основных цехов пресс-формами, приспособлениями и другим инструментом в номенклатуре, количестве и в сроки, обусловленные требованиями производственного процесса основных цехов, является задачей первостепенной важности.

Нарушение принципа пропорциональности приводит к возникновению «узких мест» и диспропорций.

Принцип параллельности означает одновременное (параллельное) выполнение отдельных частей производственного процесса по изготовлению изделия. Этот принцип имеет большое значение при организации процессов изготовления изделий, комплектуемых из отдельных деталей. В этом случае организуется одновременное изготовление их с таким расчетом, чтобы на обработку и сборку эти детали поступали в полном комплекте.

Параллельность имеет место и в выполнении основных и вспомогательных элементов технологических операций. Например, правильное совмещение времени выдержки изделий в прессах, машинах с временем зачистки заусенцев у отпрессованных изделий, с временем высокочастотного нагрева материала в т.д.

Принцип параллельности имеет значение в организации процессов изготовления инструмента, арматуры.

Параллельность организации производственных процессов обеспечивает сокращение длительности производственных процессов.

Принцип непрерывности также способствует ускорению производственного процесса. С точки зрения этого принципа процессы подразделяются на периодические и непрерывные.

Непрерывные процессы имеют место в производстве пленок, труб, а также изделий методом прессования на автоматах-агрегатах на поточных и роторных линиях. При этом непрерывно осуществляются все основные стадии производства изделий. Продолжительности отдельных операций технологического процесса строго пропорциональны — это полностью исключает межоперационные перерывы.

В отличие от непрерывного периодический процесс характеризуется цикличностью. Каждый цикл включает определенное по составу количество приемов. Например, загрузка пресс-формы, смыкание пресс-формы, подъем пуансона, выгрузка изделий. Такие процессы характеризуются потерями времени оборудования при осуществлении загрузки материала, выгрузки изделия, чистки и др. Кроме того, могут быть простои оборудования при несовпадении ручного и машинного времени. Периодические процессы характеризуются и межоперационными потерями времени, что также увеличивает их длительность. Например, отпрессованные детали транспортируются на обработку и сборку, при этом какое-то время они пролеживают в межцеховых складах.

Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке осуществления операций технологического процесса. Таким образом прямоточность обеспечивает кратчайший путь движения изделий в производстве.

Применительно к цеху принцип прямоточности означает такое размещение склада сырья, отделения подготовки сырья, отделения изготовления изделий, контроля качества изделий и перемещения их в межцеховой склад, которое обеспечивает поступательный и кратчайший путь без встречных и возвратных движений.

При организации производственного процесса в масштабе предприятий принцип прямоточности проявляется и в том, что вспомогательные цехи, а также склады размещаются возможно ближе к обслуживаемым ими основным цехам.

Принцип ритмичности заключается в соблюдении объемно-календарных пропорций в процессе производства в целях равномерного и бесперебойного изготовления и выпуска продукции при выполнении заданий. Ритмичная работа достигается путем четкой и согласованной работы всех производственных звеньев предприятия.

Принцип автоматичности предполагает выполнение операций производственного процесса без непосредственного участия в нем рабочего либо под его наблюдением и контролем.

Применение автоматического оборудования дает существенные экономические преимущества: съем с оборудования увеличивается от 2 до 12 раз, приведенные затраты на единицу продукции снижаются в среднем в 2,5−3,5 раза.

В основных цехах и участках по изготовлению пластмассовых изделий применяются средства как частичной, так и комплексной автоматизации производства. Примерами частичной автоматизации являются:

установка для полуавтоматического управления прессом;

дистанционное автоматическое управление обогревом прессформ;

различные средства механизации и автоматизации для производства изделий с резьбой в направлении оси прессования: пресс-форма с поворотной кассетой, пресс полуавтомат с поворотным пуансоном, пресс-автомат с двухэтажной механизированной пресс-формой;

полная автоматизация процесса прессования: ротационные прессы.

За последнее время в производстве по переработке пластмасс прессовым методом большое распространение получили установки для полуавтоматического управления прессом, состоящие из пульта управления прессом, пульта для автоматического регулирования прессами и гидравлического соленоидоуправляемого дистрибутора. Пульт управления прессом обеспечивает автоматическое выполнение универсальных подпрессовок, не позволяет нарушать технологический режим прессования, предусматривает эффективную защиту пресс-формы от поломок и создает безопасные условия для труда прессовщика.

Автоматические прессы разделяются по количеству автоматически проводимых операций на однооперационные (автоматически происходит только прессование), двухоперационные (таблетирование и прессование), трехоперационные (таблетирование, высокочастотный нагрев и прессование), четырехоперационные (таблетирование, высокочастотный нагрев, прессование и механическая обработка). С увеличением числа автоматизированных операций усложняется конструкция пресса, сокращается количество видов производимых изделий. Такое оборудование специализируется на изготовлении строго ограниченной номенклатуры деталей. Комплексная автоматизация сокращает производственный цикл, увеличивает производительность труда, снижает себестоимость изготовляемой продукции.

Примером многооперационного автоматического оборудования является роторная линия; на ней производятся все технологические операции изготовления изделий: объемная дозировка порошка, таблетирование, высокочастотный подогрев, прессование и обработка.

Наилучшие предпосылки для комплексной автоматизации имеет процесс экструзии: он непрерывен по своей природе, включает всего 3−4 операции. Для осуществления контроля и регулирования процессом экструдеры оснащаются приборами, регулирующими температуру зон цилиндра, температуру и давление расплава полимера. Кроме того, экструдеры обеспечиваются пусковой арматурой электродвигателей, приборами дистанционного контроля и управления скоростью вращения червяка; системой блокировки включения главного двигателя с включением в работу масляного насоса, охлаждения редуктора и т. д.

Прямоточность, непрерывность и автоматичность на ряду с совершенствованием технологии изготовления изделий являются основными путями сокращения производственного цикла.

Производственный цикл — время, в течение которого предмет труда проходит последовательно все процессы от начала обработки до превращения его в готовый продукт. В производственный цикл включается время на выполнение технологических, переместительных и вспомогательных процессов.

Сокращение производственного цикла изготовления изделий увеличивает производственную мощность цехов, а следовательно, и предприятий в целом, способствует росту производительности труда, снижению себестоимости продукции и норматива оборотных средств.

Основными путями сокращения производственного цикла на предприятиях по обработке пластмасс являются: механизация внутрицеховых и межцеховых транспортных операций, организация поточного производства, упрощение структуры производственного цикла путем совмещения во времени некоторых переместительных и технологических операций.

Сокращение длительности производственного цикла в условиях производства прессованных изделий на автоматической поточной в роторной линии происходит, во-первых, за счет исключения транспортных операций и пролеживания полуфабрикатов в межзаводских складах, а во-вторых, за счет увеличения производительности оборудования. При автоматизированном производстве отпадают операции транспортировки таблеток к прессам, промежуточного контроля, сдачи изделий на обработку, транспортировки изделий в цех обработки и исключается время пролеживания между операциями.

В таблице 1 приведены данные по продолжительности отдельных операций цикла изготовления 1000 комплектов электросчетчиков в условиях неавтоматизированного производства на автоматической поточной линии.

Таблица 1 — Продолжительность отдельных операций цикла

Таким образом, упрощение структуры цикла, автоматизация всех основных процессов изготовления изделий в условиях комплексной автоматизации позволяет сократить производственный цикл в 4,4 раза. При этом резко меняется и структура оперативного времени (таблица 2).

Таблица 2 — Структура оперативного времени

Специализация является важнейшим принципом организации производственных процессов. Она заключается в закреплении за каждым производственным подразделением, начиная от завода и кончая рабочими местами, строго ограниченной номенклатуры работ, подобранных по признаку их технологической однородности.

1.2 Характеристика применяемого оборудования

Одним из самых распространенных методов переработки пластмасс является литье под давлением — материал разогревается до пластического состояния в специальном цилиндре и инжектируется из него с большой скоростью и под высоким давлением в литьевую форму.

На литьевых машинах можно изготовлять одну или несколько деталей одновременно в зависимости от конфигурации, массы и площади отливки.

В качестве сырья применяют такие материалы, как полистирол, полиамид, полиэтилен, полиформальдегид, поливинилхлорид, ацетиленцеллюлозный этрол, наполненные термопласты и другие в гранулированном или порошкообразном виде; объем зерен может быть в пределах 0,008 — 0,0125 см³. Удельное давление впрыска зависит от вида применяемого материала и степени его предварительной пластикации и колеблется в пределах 24 — 210 МН/м².

Литьевые машины классифицируют по мощности, конструкции и типу привода. Производственную мощность их определяют в кубических сантиметрах впрыскиваемого материала, расходуемого на изготовление одной отливки, она колеблется в пределах 2 — 31 000 см³.

По конструкции литьевые машины подразделяют в зависимости от нагнетающего устройства — на поршневые и червячные; от направления разъема форм — на горизонтальные, вертикальные и угловые; от количества форм — на одноформовые и многоформовые (ротационные); от количества инжекционных цилиндров — на одно — и многоцилиндровые; от наличия механизма предварительной пластикации — без предварительной пластикации и с предварительной поршневой или червячной пластикацией; от типа привода — на механические, гидравлические, гидромеханические, пневматические, пневмогидравлические. Привод гидравлических машин может быть групповым или индивидуальным. Циклический процесс литья под давлением состоит из следующих основных операций: дозирования материалов (при необходимости с предварительной подсушкой в бункере машины); подачи в инжекционный цилиндр, нагревания и расплавления материала; впрыска под давлением пластифицированного расплава в форму; охлаждения изделия в форме (для термопластов) или нагревания (для реактопластов); разъема формы и удаления из нее готовых изделий.

Формовать изделия на машинах можно тремя основными способами: литьевым, интрузионным, инжекционно-прессовым.

Литьевой способ заключается во впрыске материала в литьевую форму при помощи поступательно перемещающегося поршня или червяка и выдержке материала под давлением в форме. Интрузионный способ предполагает заполнение литьевой формы при помощи червяка, совершающего только вращательное или вращательное и поступательное движение. Материал в форме под давлением выдерживается под действием осевой силы, передаваемой червяком. Инжекционно-прессовый способ заключается в заполнении не полностью сомкнутой формы литьевым или интрузионным способом. Дальнейшее формование материала происходит под действием силы, создаваемой прессовым механизмом.

Червячные литьевые машины подразделяют на одно — и двух червячные; при этом червяки используют как инжекционные плунжеры. Одночервячные машины с совмещенной системой пластикации в основном изготовляют двухступенчатыми.

В одночервячной машине (рис.2), производящей впрыск материала подобно поршню, материал, поступающий из бункера 26, пластицируется в инжекционном цилиндре 22 червяком 24, вращающимся от электродвигателя через червячную передачу 28. После пластикации термопласта под действием поршня 30 гидроцилиндра червяк перемещается в сторону сопла и материал впрыскивается в форму.

Станина 1 одночервячной машины с объемом впрыска 3000 см (рис.3) представляет собой сварную раму, на которой монтируют механизмы впрыска и запирания формы и гидравлическое оборудование. Механизм впрыска имеет обогревательный цилиндр с червяком 24, корпус цилиндра 22 опирается на подвижную опору 25. Вал 27 червяка приводится от электродвигателя 29 через редуктор 28, а осевое перемещение — от поршня 30. Привод механизма впрыска установлен на каретке 33, скользящей по направляющим 34 станины. Механизм впрыска перемещается вдоль оси двумя плунжерами 31. Перерабатываемый материал, поступающий из бункера 26, нагревается и расплавляется шестью электронагревательными элементами 21, размещенными по окружности обогревательных цилиндров, а пластицируется и впрыскивается в форму червяком через сопло 20. Давление и скорость инжекции регулируют рукоятками 35.

Гидропривод расположен с противоположной стороны машины и приводится от электродвигателя 23. Гидравлический механизм запирания состоит из четырех плит (передней 19, подвижной 18, промежуточной 11 и задней 8), соединенных четырьмя стяжками 14, и двухступенчатого гидравлического устройства, обеспечивающего быстрое запирание формы с минимальным расходом рабочей жидкости под давлением.

В центральной части передней плиты имеется отверстие, А для сопла обогревательного цилиндра, а на передней панели расположен пульт управления 36. Внутри подвижной плиты-цилиндра установлен гидравлический выталкиватель 37, а по краям четыре механических выталкивателя 38, концы которых крепят к промежуточной плите. Рабочая жидкость поступает в цилиндр выталкивателя 37 через трубопровод 17.

Предварительно форма ускоренно запирается при низком давлении рабочей жидкости плунжером 12 цилиндра 13. Масло подается в рабочую полость цилиндра 13 через распределитель 2 и трубопровод 4, а в штоковую полость через трубопровод 3.

После запирания формы положение цилиндра 13 фиксируется двумя полукольцами 10, которые приводятся двумя поршнями 39. Окончательно форма запирается при высоком давлении рабочей жидкости, нагнетаемой в гидроцилиндр 15 через дистрибутор 16. Величина свободного хода подвижных элементов механизма запирания формы, необходимого для компенсации растяжения колонн и зазора между упорными полукольцами и торцом регулируется червячным механизмом, приводимым от электродвигателя 9. Червяк 6 вращает червячное колесо 5; при этом перемещается цилиндр 7 с промежуточной плитой 11. Конечными выключателями 32 контролируется предельное осевое перемещение червяка 24.

Рис. 2. Одночервячная машина Эти машины горизонтального типа с разъемом литьевых форм в вертикальной плоскости, инжекционная часть — червячного типа одноцилиндровой конструкции. Механизмы запирания формы двух типов: гидромеханический и гидравлический. Вся электроаппаратура смонтирована в отдельном электрошкафу. На станине 1 литьевой машины Д-3231 (рис.2) смонтированы механизм инжекции З одноцилиндровой конструкции с поворачивающимся бункером 4 и гидромеханический механизм запирания формы 2. Гидрооборудование машины и масляный бак установлены в станине.

Рис. 3. одночервячная машина с объемом впрыска 3000 см Инжекционный цилиндр 1 (рис.3) крепят к корпусу 9 механизма впрыска с помощью цапфы 5, которая фиксируется в рабочем положении призмой и зажимается сухарями 6. Червяк З получает вращение от гидродвигателя 10 через червячную передачу 11 и вал 8, соединенный с червяком муфтой 7. Аксиальные нагрузки при работе червяка воспринимаются упорным подшипником 14, установленным в поршне 15 гидроцилиндра 13; последний крепится к корпусу 9 механизма впрыска шпильками 12.

Все три зоны цилиндра обогреваются электронагревателями 4 (общей мощностью 6 кВт), температура измеряется и контролируется датчиками 2 термопар и терморегуляторами.

Рис. 4. Механизм запирания формы гидромеханической конструкции Механизм запирания формы гидромеханической конструкции (рис.4) имеет цилиндр 6, который через систему рычагов 7 перемещает подвижную плиту 4. Неподвижные плиты 2 и 5 связаны четырьмя колоннами 3. Цилиндр шарнирно закреплен на каретке 8, которая вместе с системой рычагов может перемещаться по направляющим колоннами З при регулировании расстояния между плитами. Каретка перемещается от накидной рукоятки через винтовую передачу 1.

Рис. 5. механизм запирания формы гидравлической конструкции В механизме запирания формы гидравлической конструкции машины (рис.5) неподвижные плиты 1 и 8 соединены четырьмя колоннами 7 и закреплены гайками 9. Плита 1 выполнена как одно целое с гидроцилиндром, в котором перемещается полый плунжер 2. К плунжеру прикреплена промежуточная плита 4 с защелкой 3. При смыкании формы два цилиндра 11 через шток 10 ускоренно перемещают вправо подвижную плиту 6 с выводом штока 5 из плунжера 2. Одновременно защелка 3 с помощью цилиндра 12 закрывает отверстие между штоком 10 и плунжером 2. Сила запирания от плунжера 2 через защелку 3 и шток 5 передается плите 6 с подвижной полуформой. При регулировании зазора между плитами 6 и 8 за счет изменения объема поршневой полости цилиндра запирания (плиты) 1 перемещаются плунжер 2, плита 4 с защелкой 3 и цилиндры 11. Необходимая сила запирания создается мультипликатором, установленным в гидросистеме.

Рис. 6. Гидравлическая схема машины На Рис. 6 показана гидравлическая схема машины. На сварной станине и внутри нее смонтированы механизмы инжекции и запирания, гидроаппаратура, гидрокоммуникации, электропульт управления и регулирующая аппаратура.

Инжекционный узел закреплен на станине неподвижно. На передней плите расположен инжекционный цилиндр 7, внутри которого находится червяк. Вращение червяку передается от гидромотора 10 через червячный редуктор 9. Осевые нагрузки, возникающие при работе червяка, воспринимаются упорным подшипником, расположенным в поршне 12 цилиндра 11 впрыска. Через крышку цилиндра проходит стержень 13, связанный с поршнем. На стержне имеются гайки, с помощью которых регулируется переднее (для сброса давления) и заднее (для набора порции) положения червяка при его перемещении. Инжекционный цилиндр имеет три зоны обогрева (мощность каждой зоны 1 кВт). Загрузочное отверстие цилиндра охлаждается. Температура каждой зоны контролируется терморегулятором, а напряжение тока в каждой зоне — автотрансформаторами. Инжекционный цилиндр снабжен несколькими червяками со сменными наконечниками и соплами, предназначенными для переработки различных термопластичных материалов.

Бункер 8 прикреплен на кронштейне к плите и соединен с цилиндром 7 рукавом. Сопло от формы для отрыва литника отводится передней подпружиненной плитой 5. Гидромеханический механизм запирания состоит из качающегося цилиндра 15 и системы рычагов 2. Расстояние между плитами регулируется винтовым устройством 1 при вращении гайки. Положение плиты 5 регулируется в пределах 10 мм упорными гайками и контргайками 6 на колоннах 4. Гидроцилиндр 19 предназначен для перемещения плиты 5 на наладочном режиме.

Цикл начинается с нажатия кнопки управления. Включаются электромагниты 1Э и 2Э. Реверсивный золотник 29 перемещается влево, и масло, нагнетаемое насосом 31, по трубопроводам 26 и 25 через блокировочный золотник 17 под давлением поступает в штоковую полость цилиндра 15. При этом поршень 16 перемещается вниз, рычаги 2 выпрямляются и подвижная плита 3 смыкает форму. Одновременно масло из рабочей полости цилиндра 15 сливается в бак.

В конце хода подвижной плиты 3 срабатывает конечный выключатель 1КВ, включаются электромагниты 3Э и 4Э, при этом золотники 30 и 34 передвинутся соответственно вправо и влево. Общий поток масла от двух насосов 31 (100 л/мин) и 33 (8 л/мин), приводимых электродвигателем 35, проходит по магистрали, включая обратный клапан 14, золотники, трубопроводы 21, 23, 24, и заполняет рабочую полость цилиндра 11, вследствие чего поршень 12, перемещаясь влево, впрыскивает материал в форму. В конце хода червяка срабатывает конечный выключатель 2КВ, электромагниты 1Э, 2Э, 4Э отключаются и включается реле времени выдержки материала под давлением.

По мере увеличения давления в системе инжекции срабатывает золотник 28 и масло от насоса 31 сливается в бак. Дожатие и выдержка под давлением происходят за счет давления масла, создаваемого насосом 33; при этом давление в системе цилиндра контролируется напорным золотником 32. Затем отключаются реле времени выдержки под давлением и электромагнит 3Э, включаются реле времени выдержки под охлаждением и электромагниты 5Э и 1Э, а золотники 28 и 30 перемещаются в противоположных направлениях, при этом прекращается слив из насоса 31, и масло по трубопроводу 26 поступает в гидромотор. Скорость вращения червяка регулируется дросселем 22. Масло из цилиндра 11 проходит на слив через трубопровод 21. В конце хода червяка срабатывает конечный выключатель ЗКВ, который отключает электромагниты 5Э и 1Э, и насос 31 работает на слив через клапан 27 и золотник 28.

После охлаждения изделий в форме реле времени выдержки под охлаждением отключается, включаются электромагниты 1Э и 5Э, и масло поступает в цилиндр 15 по трубопроводам 24 и 26, поршень 16 перемещается вверх, и форма раскрывается. При перемещении подвижной плиты З влево вместе с ней движется под действием пружин передняя плита 5 и поршень 18 цилиндра 19. Плита 5 перемещается, пока поршень 18 не перекроет отверстия, а и б. Цилиндр 19 управляется золотником 20. В конце хода подвижной плиты нажимается конечный выключатель 4КВ, отключаются электромагниты 1Э, 6Э и включается реле времени паузы между циклами.

Рис. 7. Схема взаиморасположения частей двухчервячной литьевой машины В момент впрыска материала в форму 7 (рис.7) червяки 6, гидромотор 4, редуктор 5 и поршень 2 со штоком З продвигаются вперед под давлением масла, подаваемого в цилиндр 1.

В момент охлаждения изделия в форме (рисунок 7, б) пластицируется очередная порция материала; червяки, вращаясь, перемешивают и нагнетают материал в инжекционную камеру; вращающиеся червяки, редуктор, гидромотор и поршень со штоком отходят в исходное положение, под действием возрастающего давления материала в инжекционной камере.

В конце хода при замыкании контактов 8 и 9 червяки перестают вращаться.

На рис. 8, в показано положение машины в момент, когда форма раскрывается и отпрессованное изделие удаляется.

Рис. 8. положение машины при раскрытии формы и удалении отпрессованного изделия В двухчервячной машине (рис.9) процессы пластикации и впрыска совмещены. Материал подается в бункер 5, из которого поступает в приемную часть цилиндра 3. В цилиндре установлены два червяка 4, захватывающие материал и продвигающие его к соплу 1. Червяки вращаются от гидромотора 6 через редуктор 7 и червячное колесо 8, которое одновременно находится в зацеплении с цилиндрическими зубчатыми колесами 9, закрепленными на валах червяков 4. В процессе продвижения материал интенсивно перемешивается червяками, прогревается и плавится. Материал постепенно накапливается в инжекционной камере 2 обогревательного цилиндра, при этом оба червяка под давлением вновь поступающего материала отжимаются, отходят от инжекционной камеры, после чего их вращение прекращается, так как в крайнем положении они нажимают на конечный выключатель. После этого в цилиндр 11 поступает масло, которое перемещает систему, состоящую из поршня 12, штока 10, редуктора 7, гидромотора 6 и червяков 4; при этом червяки действуют как плунжеры, обеспечивая впрыск пластицированного материала в форму. Цилиндр обогревается элементами сопротивления 13.

Рис. 9. Двухчервячная литьевая машина

1.3 Характеристика исходного сырья

Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки.

Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению: 1-по применению, 2-по совокупности параметров эксплуатационных свойств, 3-по значению отдельных параметров эксплуатационных свойств.

По применению различают: 1 — пластмассы для работы при действии кратковременной или длительной механической нагрузки: стеклонаполненные композиции полипропилена ПП, этролы, пентапласт, полисульфон ПСФ, полиимид ПИ, материалы на основе кремнийорганических соединений и др.; 2 — пластмассы для работы при низких температурах (до минус 40−60 С): полиэтилены ПЭ, сополимеры этилена СЭП, СЭБ, СЭВ, полипропилен морозостойкий, фторопласт ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды ПИ и др.; 3 — пластмассы антифрикционного назначения: фторопласты ФТ, полиимиды ПИ, текстолиты, полиамиды, фенопласты, полиформальдегид ПФ и др.; 4 — пластмассы электро — и радиотехнического назначения: полиэтилены ПЭ, полистиролы ПС, фторопласты ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды, отдельные марки эпоксидных и кремнийорганических материалов и др.; 5 — пластмассы для получения прозрачных изделий: полистирол ПС, прозрачные марки фторпласта ФТ, полиамидов 6,12, ПЭТФ, полисульфон ПСФ, эпоксидные смолы и др.; 6 — пластмассы тепло — и звукоизоляционного назначения: газонаполненные материалы на основе полиэтилена ПЭ, полистирола ПС, поливинилхлорида, полиуретана ПУР, полиимида ПИ, фенопласта, аминопласта и др.; 7 — пластмассы для работы в агрессивных средах: полиэтилены ПЭ, фторопласты ФТ, полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полиимиды ПИ, полусольфон ПСФ и другие.

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы делятся на две большие группы: 1 — общетехнического назначения, 2 — инженерно-технического назначения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие характеристики параметров эксплуатационных свойств, чем пластмассы инженерно-технического назначения. Пластмассы инженерно-технического назначения сохраняют высокие значения механических свойств не только при нормальной и повышенной температурах, но могут работать и при кратковременных нагрузках при повышенных температурах. Этого не обеспечивают пластмассы общетехнического назначения; они работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при обычной и средних температурах (до 55 С). Пластмассы инженерно-технического назначения делят на группы, обеспечивающие определенные свойства в некотором интервале; различают пять групп пластмасс по этому классификационному признаку.

По значению отдельных параметров эксплуатационных свойств составляют ряды пластмасс для различных параметров эксплуатационных свойств. Порядок расположения пластмасс в рядах соответствует снижению параметра эксплуатационных свойств. Параметры классификации: электрои радиотехнические свойства — объемное и поверхностное электросопротивление, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость, механические свойства — коэффициент трения, износа, Пуассона, линейного теплового расширения и другие.

В зависимости от применяемости наполнителя и степени его измельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

В таблице 3 приведены параметры некоторых свойств пластмасс.

Таблица 3 — Значения параметров свойств некоторых типов пластмасс.

Технологические свойства пластмасс влияют на выбор метода их переработки. К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики.

Текучесть характеризует способность материала к вязкому течению под полимера, выдавленной в течение 10 мин через стандартное сопло под давлением определенного груза при заданной температуре. Так для литья под давлением текучесть равна 1,2−3 г/10 мин, для нанесения покрытий используют полимеры с текучестью 7 г /10 мин. Текучесть реактопласта равна длине стержня в мм, отпрессованного в подогреваемой прессформе с каналом уменьшающегося поперечного сечения. Этот показатель текучести, хотя и является относительной величиной, позволяет предварительно установить метод переработки: при текучести по Рашигу 90−180 мм применяют литьевое прессование, при текучести 30−150 мм — прямое прессование.

Усадка характеризует изменение размеров при формовании изделия и термообработке:

У = (Lф-Lи) / Lф * 100%; Уд = (L-Lт) / Lф * 100%;

где У — усадка после формования и охлаждения; Уд — дополнительная усадка после термообработки; Lф, Lи — размер формы и размер изделия после охлаждения; L, Lт — размер изделия до термообработки и после охлаждения.

Усадка изделий из реактопластов зависит от способа формования изделия и вида реакции сшивания: полимеризации или поликонденсации. Причем последняя сопровождается выделением побочного продукта — воды, которая под действием высокой температуры испаряется. Процесс усадки протекает во времени; чем больше время выдержки, тем полнее протекает химическая реакция, а усадка изделия после извлечения из формы меньше. Однако после некоторого времени выдержки усадка при дальнейшем его увеличении остается постоянной. Влияние температуры на усадку: усадка увеличивается прямо пропорционально увеличению температуры. Усадка после обработки также зависит от влажности прессматериала и времени предварительного нагрева: с увеличением влажности усадка увеличивается, а с увеличением времени предварительного нагрева — уменьшается.

Усадка изделий из термопластов после формования связана с уменьшением плотности при понижении температуры до температуры эксплуатации.

Усадка полимера в различных направлениях по отношению к направлению течения для термои рекатопластов различна, т. е. полимеры имеют анизотропию усадки. Усадка термопластов больше усадки реактопластов.

Содержание влаги и летучих веществ. Содержание влаги в прессматериалах и полимерах увеличивается при хранении в открытой таре из-за гигроскопичности материала или конденсации ее на поверхности. Содержание летучих веществ в полимерах зависит от содержания в них остаточного мономера и низкокипящих пластификаторов, которые при переработке могут переходить в газообразное состояние.

Оптимальное содержание влаги: у реактопластов 2,5−3,5%, у термопластов — сотые и тысячные доли процента.

Гранулометрический состав оценивают размерами частиц и однородностью. Этот показатель определяет производительность при подаче материала из бункера в зоны нагрева и равномерность нагрева материала при формовании, что предупреждает вздутия и неровности поверхности изделия.

Объемные характеристики материала: насыпная плотность, удельный объем, коэффициент уплотнения. (Удельный объем — величина, определяемая отношением объема материала к его массе; насыпная плотность — величина обратная удельному объему). Этот показатель определяет величину загрузочной камеры прессформы, бункера и некоторые размеры оборудования, а при переработке пресспорошков с большим удельным объемом уменьшается производительность из-за плохой теплопроводности таких порошков.

Таблетируемость — это возможность спрессовывания прессматериала под действием внешних сил и сохранения полученной формы после снятия этих сил.

1.4 Изделия из пластмасс, выпускаемые на ОАО «БЗЗД»

Широкий перечень товаров народного потребления из пластмассы:

Ведра различной ёмкости;

Наборы туристические;

Ящики молочные и овощные;

Мелкая упаковочная тара;

Спиннинги 2-х видов;

Удилища для рыбной ловли из углепластика различной длины;

Кий бильярдный.

1.5 Обеспечение техники безопасности

1.5.1 Техника безопасности при работе с оборудованием

При внедрении на предприятиях оборудования по переработке полимерных материалов и новых технологических процессов необходимо соблюдать требования специальных отраслевых инструкций и указаний по технике безопасности, утвержденных отраслевым Министерством по данной отрасли производства. На основании этих правил применительно к новым технологическим процессам и оборудованию разрабатываются и утверждаются главным инженером предприятия инструкции для каждого агрегата в отдельности. Инструкции вывешивают на видном месте около каждой машины.

По положению по технике безопасности все оборудование должно быть в исправном состоянии. Электродвигатели, электроприборы в пусковые устройства должны быть заземлены.

Электроустройства разрешается ремонтировать только дежурным электромонтерам и при выключенном напряжении, причем следует вывешивать плакат «Не включать — работают люди» и удалять плавкие предохранитёли.

Запрещается заправлять и очищать машины и оборудование в рабочем состоянии. Движущиеся и вращающиеся части машин и механизмов должны быть надежно ограждены. Не разрешается работать на оборудовании со снятыми ограждениями. Камеры для термообработки и другие тепловые агрегаты необходимо теплоизолировать. Пылящее и выделяющее газ оборудование должно быть герметизировано и приспособлено к вытяжной вентиляции.

К обслуживанию оборудования допускаются лица, сдавшие соответствующие экзамены по технике безопасности, ознакомленные с правилами эксплуатации и прошедшие инструктаж по обслуживанию данной машины.

1.5.2 Вредные вещества и техника безопасности при работе с пластическими материалами

При получении полиолефинов применяют горячие и взрывоопасные вещества: газы (этилен и пропилен), жидкости (бензин, изопропиловый спирт), различные перекиси (перекиси лауроила, трет-бутила и др.) и алюминийорганические соединения (триэтил — и триизобутилалюминий, диэтил-алюминийхлорид и др.).

Все производства рассчитаны на работу при повышенном и высоком давлении (0,15 — 300 МПа) и нагревании компонентов от умеренных до высоких температур (50 — 280°С). Получение полиолефинов относится к категории пожароопасных и взрывоопасных производств (категория А). Для создания безопасных условий труда предусматривают специальные мероприятия и проектные решения. При производстве ПЭВД в связи с опасностью взрыва этилена в реакторе (высокое давление и температура, возможность резкого выделения большого количества тепла) аппараты устанавливают в специальных закрытых кабинах, оборудуют их автоблокирующими устройствами, обеспечивающими сброс газа в атмосферу при давлении, превышающем норму, или предохранительными клапанами (мембранами). Управление процессом полностью автоматизировано, что обеспечивает постоянство технологических параметров процесса: температуры, давления, подачи этилена в реактор. При выгрузке горячего ПЭ опасны ожоги, взрывы и загорания, происходящие при прорыве этилена, поэтому предусматривается сигнализация, срабатывающая при его появлении.

При производстве ПЭ и ПП при низком давлении особую опасность представляют алюминийорганические соединения, воспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом и взрывающиеся при контакте с водой и кислотами. Даже их растворы при попадании на кожу человека вызывают сильные ожоги. Поэтому все операции с металлорганическими соединениями проводят в среде бензина и в атмосфере сухого азота, очищенного от кислорода.

Растворители (бензин, изопропиловый спирт) также огне — и взрывоопасны. Безопасные условия труда обеспечиваются проведением всех стадий технологического процесса в атмосфере азота и дистанционным их управлением.

Применяемые при производстве полистирольных пластмасс мономеры (стирол, акрилонитрил, метилметакрилат и др.) и растворители являются токсичными, легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями.

Поэтому при хранении и работе с ними необходимо соблюдать правила противопожарной безопасности.

Условия хранения мономеров должны обеспечивать предотвращение их самопроизвольной полимеризации, которая протекает с выделением тепла и может принять взрывной характер. Хранить мономеры следует с добавлением ингибиторов.

Опасными являются и дисперсные порошки полимеров, получаемые эмульсионным и суспензионным методами, поскольку могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.

Все электрические устройства должны быть во взрывобезопасном исполнении. При работе следует избегать возникновения искр, появления и накопления статического электричества.

Пары стирола и метилстирола при достаточно большой концентрации в воздухе раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, легких. Токсичными являются и эфиры акриловой и метакриловой кислот. Поэтому в производственных помещениях должна быть обеспечена эффективная общая и местная приточно-вытяжная вентиляция.

1.5.3 Оценка состояния условий труда на рабочих местах

Предприятие: ОАО «БЗЗД» Цех: Литейный

Производство: серийное Профессия: прессовщик

Участок: № 4 Численность рабочих: 60

(2 Количество рабочих мест: 30 смены).

Оценка фактического состояния производится на основе данных аттестации рабочих мест или специальных инструментальных замеров уровней факторов производственной среды, которые отражаются в Карте условий труда на рабочем месте (таблица 4).

Таблица 4 — Карта условий труда на рабочем месте

Баллы, установленные по степеням вредности факторов и тяжести работ, корректируются по формуле:

Хфакт = Хст Ч Т, где Хст — степень вредности фактора, установленная по показателям Гигиенической классификации труда;

Т — отношение времени действия данного фактора к продолжительности рабочей смены.

Х_ст устанавливается в баллах по критериям, приведенным в Гигиенической классификации труда, утвержденной Минздравом СССР 12 августа 1986 года за № 41 377 — 86. Размер доплаты составляет 12% к тарифной ставке (окладу) рабочего.

Общие выплаты рассчитываются по формуле:

У=N*З*12*I,

где N — количество работающих в цехе;

З — месячный оклад.

Тогда

У=60*2000*12*0,12=172 800 руб.

Методы и средства защиты от воздействия вредных факторов в рабочей зоне Оздоровление воздушной среды Важнейшее значение для нормальной жизнедеятельности человека имеет наличие чистого воздуха необходимого химического состава и имеющего оптимальные температуру, влажность и скорость движения. В производственных помещениях при работе станков, машин, оборудования, от технологического процесса и нахождения работающих людей могут выделяться избыточные количества тепла и влаги, а также загрязняющих воздух газов, паров, пыли.

Создание в рабочей зоне надлежащих метеорологических условий благоприятно воздействует на организм, способствует хорошему самочувствию, повышает безопасность работы, обеспечивает высокую работоспособность.

Микроклимат производственных помещений — это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а так же температурой окружающих поверхностей.

Параметры микроклимата могут изменяться в очень больших пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является сохранение постоянства температуры тела (таблица 5).

Таблица 5 — Метеорологические параметры для работы

Требуемое состояние микроклимата может быть обеспечено выполнением определенных мероприятий:

механизация и автоматизация производственных процессов;

защита от источников тепловых излучений;

устройство вентиляции и отопления;

применение средств индивидуальной защиты.

производственного освещения Нормальные условия работы в производственных помещениях могут быть обеспечены лишь при достаточном освещении рабочих зон, проходов и проездов. Необходимым условием хорошей работы является освещение. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность. Нормирование естественного и искусственного освещения осуществляется СНиП 23−05−95 в зависимости от характера зрительной работы (таблица 6).

Таблица 6 — Нормы естественного и искусственного освещения

Рекомендуемое комбинированное освещение 400 лк и общее освещение 200 лк.

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно обеспечивает хорошую освещенность и равномерность распределения светового потока. При естественном освещении свет через световые проемы (окна) должен падать с левой стороны для предотвращения утомления глаз равномерного распределения светового потока.

При искусственном освещении должны учитываться нормы освещенности, выбор системы освещения, выбор источников света, распределение светового потока. Освещенность рабочих мест во многом зависит от отраженного света. Поэтому световая отделка потолков, стен, перегородок, полов, оборудования должна выполняться в светлых тонах (салатный, светло-голубой, светло-бежевый цвет).

Снижение шума и вибраций.

Гигиенические исследования позволяют установить, что шум ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем.

Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы). Шум возникает при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.

Нормирование шума производится по ГОСТ 12.1 003−83 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» (таблица 11). Основными источниками шума при работе являются малошумные машины и оборудование.

Таблица 7 — Допустимые уровни шума для вспомогательных производственных помещений