高分子材料加工厂设计(徐德增)第四篇__塑料制品厂设计.ppt

1、第四篇 塑料制品厂设计plastics products the factory design,徐德增,四川兴达塑料有限公司,第十八章 工艺设计概论Chapter 18 technological design general outline,浙江黄岩乐宝塑料厂,日本引进的挤出生产线,性能优异，工艺先进,浙江黄岩乐宝塑料厂,第十八章 工艺设计概论,塑料工业已经成为国民经济的重要组成部分。由于塑料具有优良的综合性能，同时容易加工成型，节省能源，目前，世界范围内，各种塑料建材和包装材料正在兴起。 在我国，无论树脂的生产和塑料制品加工都处在蓬勃发展时期，塑料的应用正在日益深入到各个领域。它对于提高人

2、民生活水平，满足工农业生产和国防需要以及发展文化和科学技术都起着重要作用。,第十八章 工艺设计概论,做好塑料制品 (Plastics products )厂设计工作，对于塑料工业的发展具有重要影响。塑料制品厂设计除应遵循一般工厂设计的原则外，还必须结合塑料制品生产的特点，周密考虑，符合生产实际，改进和提高生产技术。,Automotive Plastics,实德塑钢材,第十八章 工艺设计概论,塑料制品生产具有如下特点： 原材料品种多，形状杂，具有粉状、粒状和流体等不同形状，储运条件必须适合各种原材料的特点； 塑料制品的工艺过程繁多，单机作业多； 塑料制品的品种规格多，在工厂投产后往往需要变换规格

3、或发展新品种。,第十八章 工艺设计概论,塑料制品厂的单机台较多，而且有不少是非标准设备，并有各种辅机、机头和模具。 设备的检修、辅机的更换、机头和模具的更换以及零部件的备量要大； 塑料制品厂的生产过程，大多数都有原材料的成型前的准备和成形后的后处理。 因而在车间设计方面要留有充分余地。,第十八章 工艺设计概论,在设计时必须考虑这些特殊条件，以保证原材料的质量，减少损耗，防止污染和提高机械化作业水平，减少搬运工人，减轻劳动强度； 合理选择生产方法和生产流程，提高机械化、自动化水平和劳动生产率，保证产品质量，并减轻劳动强度和改善生产条件； 适当考虑工厂生产的灵活性，使之有可能调整。 考虑各种设备与

4、辅机的机修的规模，具备自制部分零部件和修理大型部件的能力。,第十八章 工艺设计概论,例如 注射模具制品，离不开各式各样的模具，靠委托外厂加工比较困难。因此在机修车间的设计中必须考虑到能够制造模具和修理改造模具的能力，以适应生产的需要。,第十八章 工艺设计概论,塑料制品厂设计包括 工艺流程设计、 原材料质量监控与管理、 设备选型与计算、 物料衡算与能量衡算、 车间布置设计与分析检验部门设计等。,第十八章 工艺设计概论,工艺设计是塑料工厂设计的主体。根据工厂设计的客观规律，划分设计工作阶段。,混合 预塑化 塑化 压延 冷却 卷取,第一节 生产方法和工艺流程的选择,生产方法的多样性，技术路线的多样化

5、是塑料制品生产的典型特点之一。如： 生产塑料薄膜， 可以采用压延法生产； 也可以采用挤出法通过T型机头来生产； 采用吹塑模塑同样也可以生产塑料薄膜。,第一节 生产方法和工艺流程的选择,工艺流程设计重要考虑几个具体问题 1、连续化流程 2、物料输送方式,人工上料,1、小型槽车输送,2、升降机运输,自动上料,（1）正压上料如风送,（2）负压上料,（3）弹簧上料,（4）传送带输送：,第一节 生产方法和工艺流程的选择,3、重力流程原则 重力流程是指借助于两个相邻设备的高低位差，使物料依靠自身重力或稍加外力，使自流而下的流程。这种流程可减少输送设备及运行、维修费用。,第二节 初步设计中的工艺流程设计,塑

6、料厂初步设计阶段的工艺流程设计，是对工艺技术路线的高度概括和具体反映。它将塑料生产过程的主要步骤及其采用的设备图示的形式来表现出来。它的作用是供设计审批之用，也是施工图设计的基础。 塑料初步设计中的工艺流程设计，其最终成果是初步设计阶段的工艺流程图。塑料制品厂工艺流程图由生产流程示意图；图例；设备表三个部分组成。,第二节 初步设计中的工艺流程设计,一、常见塑料制品的工艺流程设计 （一）、挤出成型聚氯乙烯塑料管材,PVC粉料 筛选机 PVC贮罐 电子配料称 助剂 货梯 贮罐 挤出造粒机 过渡贮罐 冷混机 高混机 风送冷却 台称 装包、缝包 小车送至挤管车间,第二节 初步设计中的工艺流程设计,挤出

7、管材的生产线,挤出管材实际生产流程示意图,第二节 初步设计中的工艺流程设计,直通式机头结构图,机头：它是管材制品获得形状和尺寸的部件。熔融塑料进入机头，即芯棒和口模外套所构成的环隙通道，流出后即成为管状物。,第二节 初步设计中的工艺流程设计,定型装置：由于从机头挤出的管材温度较高，为了获得尺寸精确、几何形状准确并具有一定光洁度的管材，必须对管材进行冷却定型。,抽真空法外径定型装置,内压法外径定型装置,第二节 初步设计中的工艺流程设计,（二）挤出成型硬质PVC异型材制品,塑料异型材生产工艺流程图 1-挤出机 2-机头 3-冷却定型装置 4-风冷装置 5-牵引装置 6-切割装置 7-堆放装置,第二

8、节 初步设计中的工艺流程设计,（三）挤出吹塑薄膜工艺流程,SJ4528 FM850,挤出吹塑薄膜流程示意图,1-挤出机 2-机头 3-膜管 4-人字板 5-牵引架 6-牵引辊 7-风环 8-卷取辊 9-进气管,第二节 初步设计中的工艺流程设计,（四）挤出塑料板材制品工艺流程,塑料板材工艺流程图 1-高速混合机 2-储料槽 3-挤出机 4-三辊压光机 5-牵引辊 6-切割装置 7-板材,第二节 初步设计中的工艺流程设计,（五）注射成型制品工艺流程,第三节 施工图阶段工艺流程设计,施工图阶段工艺流程设计是在已批准的初步设计阶段工艺流程的基础上进行的。主要是将所选用的设备、阀门、仪表等在工艺流程图中

9、作进一步说明。此种流程图是设备布置和管道设计的主要依据，并在施工和安装中起指导作用。因此，对施工图阶段工艺流程设计的要求是：全面、详细、准确。设计的步骤与方法同化纤厂设计。,第十九章 原材料的质量、储存与运输,第一节 原材料质量及规格 塑料制品中，为获得良好的工程状况，进而得到质量优良的产品，除工艺流程及设备起决定作用外，原材料的质量也是影响塑料制品质量的重要因素。因此，控制好原材料的质量，确保其稳定性，尽可能做到原材料的质量指标的标准化，是保证产品质量有效措施。,第一节 原材料质量及规格,一、 原材料的质量对产品质量的影响 提出适当的质量指标，并在设计文件中设专节阐述，成为初步设计文件中的一

10、个组成部分。 二、 原材料规格 1、平均分子量 2、晶点 3、粒径（筛析） 4、表观比重 5、吸油性 6、干流动性 7、挥发物含量（加热损耗） 8、导电度,第二节 储藏与运输,塑料制品生产过程中，有相当数量的原料、半成品和全部产品室固体状的。塑料制品厂车间内部运输是个不容忽视的问题。 合理地组织流水作业线，应用机械化作业代替人工搬运，可以减轻劳动强度，提高生产率。 因此工艺专业要协同机运专业做好厂内、车间内的运输设计。,第二节 储藏与运输,1.提供车间布置图，标示需机械运输的位置。 2.介绍需机械输送的原材料、中间产品及成品的大约数量、特性、包装形式、每包（件）重量和体积。 3.拟采用的运输方

11、式。包括铲车、电瓶车、气力输送、皮带输送等。要否垂直输送也应予以说明。 4.储存时间、储存量及储存方式等与机运专业有关的技术资料,第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格,我国PVC树脂的绝对粘度和K值查对参考表,第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格,疏松型树脂和紧密型树脂比较,第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格,PVC-SG5的质量标准和用途,第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格,二、 助剂的选择,外润滑剂与内润滑剂的作用,第三节 硬PVC管材制品的原材料质量及规格,三、 配方的确定,硬质聚氯乙烯上水管的配方,第二十章 设备选型及计算,工艺流程设计时塑料制品厂设计的核心

12、，而设备选型及计算，则是工艺流程设计的主体。因为工艺流程的先进与否，往往取决于所用设备是否先进。设备直接影响生产能力、产品质量、原料及公用工程的单耗等。在建设投资及生产成本中，设备费用占有相当比重。设备选型和配合计算，一般与生选择生产方法、确定工艺流程同时进行。在工艺设计中对有关设备，特别是主机设备必须逐一落实。设备选型的原则同化纤厂设计相同。,第一节 设备的分类和选型,根据设备在生产过程中的作用和供应渠道，塑料制品厂生产设备大致可以如下的几大类： 一、 专用设备 二、通用设备 三、 非标准设备 四、 车间内部 运输车辆,第二节 设备计算,设备计算是在塑料制品厂设计中不可缺少的工作。主要是根据

13、选型设备生产能力计算所需设备的台数、以及非定型设备的计算。 由于塑料制品厂生产用了主机均属系列定型设备，在设计工作中无需逐台设备进行单机进算，只要根据总的生产任务和设备单机生产能力，计算总的台数即可。 但在配备台数时，必须考虑实际开工天数及生产效率，从长远发展规划着眼，要留有余地。对于非定型设备一般计算出容积、生产能力、台数等。,第二节 设备计算,一、定型设备的选择与计算 下面结合生产2000吨/年硬质聚氯乙稀（PVC）管材车间设计，进行设备选型与计算： 成型机台数的计算： 根据制品形状，冷却定型的难易程度，选择牵引速度为1.2m/min（一般在0.22m/min范围），50硬PVC管材的线重

14、为770g/m，因而成型挤出机每小时的生产能力为：,第二节 设备计算,生产能力/每小时=线重牵引速度 =7701.260=55.44公斤 则需要挤出成型机台数： （2127.661000）/（55.447140）= 5.4（台） 所以选用6台SJ-90-A型挤出机。,第二节 设备计算,二、非定型设备的选择与计算 贮罐的选取 PVC贮罐的选取 PVC每天上料量为6000kg， 贮罐装料系数为0.8，每天分8次上料， 则最大上料量：6000/0.8 = 7500公斤/天 PVC表观密度 = 0.45g/cm3 = 450kg/m3 每次上料体积 = 7500kg（4508）kg/m3 = 2.08

15、m3 选择PVC贮罐Dg=1200mm，,第二节 设备计算,V=2.08-0.255-0.477=1.348m3 H1 =1.348/（0.6）2=1.19m,多层共挤吹膜机组,第二十一章 物料衡算与能量衡算,物料衡算对于控制生产过程有着重要指导意义，在实际生产过程中，物料衡算可以揭示物料的浪费和生产过程的反常现象，从而帮助找到改进措施，提高成品率，减少副产品、杂质和三废排放量。,第二十一章 物料衡算与能量衡算,一、物料衡算方法 物料衡算由引入某一设备以进行操作的物料量必须等于操作后所得产物的重量加上物料损失。则可得到如下关系式： F=D+W （4-21-1） 式中F为进料量，D为出料量与损耗

16、量，W为积累量。对于稳态连续过程，进料量总和等于出料量总和，即W为零。此时，可变成： F=D （4-21-2） 以上两式适用于总物料计算，或没有化学反应时也可用于一组分级算。,第二十一章 物料衡算与能量衡算,二、 物料衡算步骤 1、画出流程示意图 2、写出主、副化学反应式 3、确定计算任务 4、收集数据资料 5、选定计算基准 6、展开计算 7、校核与整理计算结果,第二十一章 物料衡算与能量衡算,原料消耗综合表,8、绘制物料流程图,第二十一章 物料衡算与能量衡算,以2000吨/年硬聚氯乙烯管材车间设计为例，进行物料衡算。计算基准的选取： 年工作日 365-10（法定节假日）=355天=8520小

17、时 设备大修 25天/年=600小时 特殊情况停车 15天/年=360小时 机头清理 换过滤网 1次/6天 8小时/次 实际开车时间： 8520小时-600小时-360小时-420小时=7140小时 设备利用系数： k=实际开车时间/年工作时间=7140/8520=0.84,第二十一章 物料衡算与能量衡算,根据计算结果画出物料衡算流程图： 2049.7吨/年造粒工段2021.3吨/年挤出成型工段2000吨/年制品 77.9吨/年 106.4吨/年 127.6吨/年 （总损失） （加回收料） （损失+下脚料）,第三节 能量衡算,当物料衡算，生产工艺流程确定之后，就可以开始进行能量衡算，而能量衡算

18、中，热量衡算又占重要地位。 能量衡算是根据能量守恒定律，利用能量传递和转化的规律通过平衡计算求得。 将过程与设备得热量衡算，传入和传出的热量，加热剂、冷却剂以及其他能量的消耗量和能量消耗综合表等项目合并称为能量计算。,第三节 能量衡算,一、 水蒸气的消耗量 1、间接蒸汽加热时的蒸汽消耗量 D （4-21-3 ） Qe向设备提供的热量（或设备所需要加热的热量）（千卡） D蒸汽消耗量（公斤） I蒸汽的热含量（千卡/公斤） Q冷凝水的温度（）,二、 电能的消耗量 E （瓦千小时）（4-21-5）,式中电热装置的电工效率一般取0.850.95。,能量消耗表,列出下列能量消耗一览表,第二十二章 车间布置设计,第一节 概述 车间布置设计阶段的工作成品是车间布置图。它以图纸的形式表现车间内部设备的排列、生产厂房、生产附房及生活附房的布局。 车间设计的原则与其它工厂的设计原则相似，设计的具体情况根据塑料的产品进行。,第二节 厂房的整体