產(chǎn)噸商品房用聚丙說(shuō)烯上水管擠出工藝設(shè)計(jì)

1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）年產(chǎn)17000噸商品房用聚丙烯上水管擠出工藝設(shè)計(jì)摘 要pp-r管材具有一般質(zhì)量輕、強(qiáng)度好、耐熱腐蝕性好、耐低溫抗沖擊性好、無(wú)毒衛(wèi)生、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用在建筑工業(yè)中冷熱水輸送、日常用水、油或腐蝕性液體的輸送、城鄉(xiāng)人、畜飲水工程及農(nóng)用灌溉。文章介紹了聚丙烯的結(jié)構(gòu)和性能以及聚丙烯管材的發(fā)展、特點(diǎn)、性能及分類，其中重點(diǎn)介紹了pp-r管材的特點(diǎn)、性能和用途等，并做出了對(duì)pp-r管材擠出成型工藝的設(shè)計(jì)，同時(shí)也對(duì)pp-r管的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益等做出了一定的核算。其中工藝設(shè)計(jì)包含了對(duì)pp-r管材的原料配方的確定，成型設(shè)備的選則，工藝參數(shù)的制定，成型工藝步驟與流程，產(chǎn)品品質(zhì)的

2、檢驗(yàn)。結(jié)果表明，合適的工藝條件和成型設(shè)備加上有效的管理執(zhí)行，就能夠確保pp-r管的品質(zhì)質(zhì)量以及年產(chǎn)量，并且可以取得一定的的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞： pp-r，管材成型，工藝設(shè)計(jì)，設(shè)備，經(jīng)濟(jì)概算 an annual output of 17,000 tons of polypropylene housing extrusion process design on the waterabstractthis paper introduces the development of the structure and properties of polypropylene and polypropylene

3、 pipes, features, performance and classification, which focuses on the characteristics of pp-r pipe, performance and intended use, and made of pp-r pipe extrusion process design, but also for pp-r pipe production scale and economic benefits made some accounting. process design which includes a deter

4、mination of pp-r pipe material formulation, formulation election then, the process parameters of the molding equipment, molding process steps and processes, product quality inspection. the results show that the appropriate process conditions and molding equipment coupled with the implementation of e

5、ffective management, we can ensure the quality of the quality of pp-r pipes and the annual output, and can get some money.key words: pp-r, pipe forming, process design, equipment, economic estimates5目錄前言1第1章 聚丙烯及其管材31.1 聚丙烯31.1.1 聚丙烯的性能特點(diǎn)31.1.2 聚丙烯的用途31.2 聚丙烯管材41.2.1 聚丙烯管材的分類41.2.2 聚丙烯管材的特征41.2.3 聚丙

6、烯管材的應(yīng)用5第2章 聚丙烯管的原料配方62.1 聚丙烯原料及性能62.1.1 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯62.1.2 嵌段共聚聚丙烯62.1.3 pp-b與pp-r管在選擇應(yīng)用上的區(qū)別72.2 原料的配方72.2.1 配方的概念和原則72.2.2 pp-r的原料配方8第3章 管材擠出成型工藝103.1 擠出成型的原理103.2 管材的擠出設(shè)備103.2.1 擠管主機(jī)103.2.2 擠管輔機(jī)153.3 管材的擠出工藝流程163.4 擠出成型的工藝參數(shù)16第4章 物料衡算和熱量衡算194.1 物料衡算194.1.1 物料衡算的方法194.1.2 物料衡算204.2 熱量衡算20第5章 設(shè)備的選型與計(jì)算225

7、.1 設(shè)備選擇的原則225.2 擠出設(shè)備的選擇225.3 擠出機(jī)開車生產(chǎn)操作注意事項(xiàng)235.4 輔機(jī)的選擇23第6章 車間管理與生產(chǎn)組織266.1 車間管理266.2 生產(chǎn)組織266.2.1 生產(chǎn)組織形式266.2.2 管理及生產(chǎn)人員確定276.2.3 車間人員編制27第7章 工程經(jīng)濟(jì)概算297.1 編制概算的意義297.2 編制原則297.3 編制和修正29結(jié)論32謝 辭33參考文獻(xiàn)34外文資料翻譯35前言80年代以前，我國(guó)的住宅及公共建筑的上水管基本上是鍍鋅鋼管，由于受材質(zhì)自身的局限，鍍鋅鋼管存在使用壽命短、易造成水質(zhì)二次污染等缺點(diǎn)。為了保障人們?nèi)粘ｏ嬘盟馁|(zhì)量、我國(guó)部分地區(qū)，如上海、浙江

8、、河北、江蘇等省市已先后提出淘汰鍍鋅鋼管，用高質(zhì)量的塑料管代替。目前，在我國(guó)已相續(xù)開發(fā)了pvc管、pe管、鋁塑復(fù)合管、玻璃鋼管、鋼塑復(fù)合管和聚丙烯管等一批塑煉管材，并取得了一定的市場(chǎng)占有率。 特別是其中聚丙烯塑料管以聚丙烯樹脂為主要原料，采用單螺桿擠出機(jī)擠塑成型。這種管材在各種塑料管中具有質(zhì)量最輕，無(wú)毒，耐酸、耐化學(xué)物質(zhì)腐蝕，韌性和耐熱性好的特點(diǎn)。其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能比聚乙烯管好，可在不大于110低負(fù)荷條件下長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。因此，聚丙烯塑料管在日常水管使用方面占有一定量的比例。另外聚丙烯管材管材具有耐高溫、管道連接方便、可回收使用等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于農(nóng)田輸水系統(tǒng)、建筑物給水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)以及化工管道

9、系統(tǒng)等。按照不同的pp聚合工藝條件可將其分為均聚聚丙烯(pp-h)、嵌段共聚聚丙烯(pp-b)以及無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(pp-r)。由于pp-h管材在低溫下的脆性限制了它的使用，在一些應(yīng)用領(lǐng)域逐漸被pp-b管材、pp-r管材所取代。其中pp-b管主要用于冷水系統(tǒng)、地面采暖系統(tǒng)，pp-r管的應(yīng)用則尤為廣泛。然而1999年以前國(guó)內(nèi)pp-r管材生產(chǎn)企業(yè)所用原料基本全是進(jìn)口料，主要來(lái)自歐洲和韓國(guó)。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早在80年代就開發(fā)了無(wú)規(guī)共聚管材專用料，而國(guó)內(nèi)石化企業(yè)1999年以后才陸續(xù)開發(fā)出了ppb和ppr管材專用料。并且在2000年，國(guó)內(nèi)ppr管材專用料產(chǎn)量約3000噸，進(jìn)口量約在1萬(wàn)噸；2003年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量達(dá)

10、到3.5萬(wàn)噸，進(jìn)口量9.5萬(wàn)噸左右。目前北歐ppr管材料價(jià)格在13500元/噸，而國(guó)產(chǎn)料的出廠價(jià)格大都在9000元/噸以下，韓國(guó)曉星產(chǎn)品的價(jià)格在9500元/噸。這說(shuō)明國(guó)產(chǎn)料質(zhì)量和制品性能與北歐化工產(chǎn)品存在較大差距，需要加以改進(jìn)和提高。隨著我國(guó)聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，在武漢、濟(jì)南、福建、長(zhǎng)嶺及九江等地陸續(xù)建成并投人運(yùn)營(yíng)的年生產(chǎn)能力為7萬(wàn)噸的聚丙烯生產(chǎn)裝置就是采用國(guó)產(chǎn)化的環(huán)管式液相本體-氣相本體組合法工藝。由于新建生產(chǎn)裝置的設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到即80% 以上，全套生產(chǎn)裝置的總投資比進(jìn)口同類型的生產(chǎn)裝置節(jié)約40% 50 %。后來(lái)，年產(chǎn)10萬(wàn)噸國(guó)產(chǎn)化的聚丙烯生產(chǎn)裝置投入運(yùn)行， 這表明我國(guó)聚丙烯樹脂的生

11、產(chǎn)、設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展已邁進(jìn)新的發(fā)展時(shí)期。 但是與國(guó)際聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展水平相比，目前國(guó)內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)中存在突出的問(wèn)題依舊是單套生產(chǎn)能力太小，如：即使是在目前國(guó)內(nèi)大型聚丙烯生產(chǎn)裝置中， 年生產(chǎn)能力超過(guò)10萬(wàn)噸的生產(chǎn)裝置也少： 燕山石化公司化工二廠、茂名石化公司乙烯工業(yè)公司、以及尚未竣工的大慶石化總廠；臺(tái)塑聚丙烯有限公司等。而采用間歇式本體法生產(chǎn)工藝的聚丙烯生產(chǎn)裝置，單套生產(chǎn)能力則更小。 由于聚丙烯樹脂的優(yōu)異的性能價(jià)格比，使得國(guó)內(nèi)聚丙烯樹脂的市場(chǎng)需求量一直呈直線上升。這也刺激了國(guó)內(nèi)聚丙烯的生產(chǎn)能力的擴(kuò)建。 第1章 聚丙烯及其管材1.1 聚丙烯1.1.1 聚丙烯的性能特點(diǎn)聚丙烯是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的高結(jié)晶性(

12、結(jié)晶度高達(dá)95%)熱塑性樹脂。在常用的塑料中他是最輕的品種1。有以下性能：1. 聚丙烯是一種乳白色蠟狀物，無(wú)毒、無(wú)臭，密度為0.900.91g/cm³。2. 聚丙烯的力學(xué)強(qiáng)度、剛性和耐應(yīng)力開裂性優(yōu)于高密度聚乙烯；耐磨性好、硬度高、高溫沖擊性好、耐反復(fù)折疊性好。3. 耐熱性好，熱變形溫度為114，熔點(diǎn)164170，可在130中消毒使用，連續(xù)使用溫度最高為110120。4. 化學(xué)穩(wěn)定好，除強(qiáng)氧化性酸對(duì)其有腐蝕性外，與大多數(shù)化學(xué)藥品不發(fā)生作用；不容于水，幾乎不吸水，在水中24h吸水性僅為0.01%。5. 制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。所以制品用料中需添加紫外線吸收劑和抗氧劑來(lái)提高

13、制品的耐候性。6. 成型加工性能好，由于聚丙烯的軟化點(diǎn)高、熱焓低，因而它的成型加工溫度也較高，但它的熔體粘度較低，提高剪切速度和溫度均能增加熔體的流動(dòng)性有一提高剪切速率為顯著。由于pp有較好的流動(dòng)性能，因而具有優(yōu)良的成型加工性，使它的成型周期比大多數(shù)其他熱塑性塑料短。1.1.2 聚丙烯的用途聚丙烯制品是一種質(zhì)輕、無(wú)毒、價(jià)格便宜、性能優(yōu)良、成型較容易和用途廣泛的塑料。不同聚丙烯制品應(yīng)用如下：1. 聚丙烯擠出吹塑薄膜是一種很生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率較高、價(jià)格便宜的制品。在食品包裝和紡織品及民用生活咋拼包裝方面廣泛應(yīng)用。2. 聚丙烯流延薄膜能與其他種類的塑料薄膜，如紙和鋁箔等位基材，復(fù)合成兩層或兩層以

14、上的復(fù)合膜。當(dāng)外層時(shí)，聚丙烯膜是一種強(qiáng)度好、尺寸穩(wěn)定的、阻隔性、耐熱魚耐寒性和可印刷性好的薄膜；用于內(nèi)層時(shí)，是一種熱封合性、耐油性和衛(wèi)生性好的薄膜；用于中間層時(shí)，是一種氣體阻隔性好、能代替玻璃紙的薄膜。這種復(fù)合薄膜用于食品包裝時(shí)可在130溫度中蒸煮殺菌。3. 注射成型的周轉(zhuǎn)箱，質(zhì)輕、耐水、外形尺寸穩(wěn)定，有一定的剛性和強(qiáng)度，在商品周轉(zhuǎn)和銷售包裝方面廣泛應(yīng)用。4. 擠出成型的管材可用于各種液體的輸送管道中，主要應(yīng)用于農(nóng)田輸水系統(tǒng)、建筑物給排水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)級(jí)化工管道系統(tǒng)等。1.2 聚丙烯管材1.2.1 聚丙烯管材的分類聚丙烯系列管材的分類不多，主要有均聚聚丙烯管材(pp-h)、嵌段共聚聚丙烯管材(

15、pp-b)、和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管材(pp-r)。1.2.2 聚丙烯管材的特征聚丙烯系列管材具有以下特征：1. 具有優(yōu)秀的化學(xué)性能，耐酸，耐堿、耐腐蝕；2. 耐熱保溫，最高使用溫度為95，長(zhǎng)期使用溫度為70；3. 具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較好的剛性；4. 管材內(nèi)壁表面光滑，流通阻力小，流通量大、耐磨損，不結(jié)垢；5. 原材料可以回收再利用，加工成本低；6. 無(wú)毒衛(wèi)生，安全可靠；7. 安裝簡(jiǎn)單易行，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省費(fèi)用。均聚聚丙烯管材的最大缺點(diǎn)是在低溫下的脆性和耐老化性能較差，所以他的應(yīng)用受到限制2。但均聚聚丙烯密度小、強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕、剛性和熱變形溫度高的突出特點(diǎn)又是人們所期望的，從而人們對(duì)其進(jìn)行了分

16、子結(jié)構(gòu)上的改性，在材料合成時(shí)，添加少量的依稀單體進(jìn)行氣相共聚，生產(chǎn)出前段共聚聚丙烯(pp-b)和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(pp-r)用于生產(chǎn)管材，是管材在保持原來(lái)具有的特性下，低溫下的脆性和易老化性都得到了很好的改善。2無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管的維卡軟化點(diǎn)為133，最高工作溫度可達(dá)95，在1mpa、70的條件下，可使用50年，一直活躍在建筑冷熱給水管道領(lǐng)域。1.2.3 聚丙烯管材的應(yīng)用均聚聚丙烯管主用用于腐蝕性化工液體和氣體輸送管、農(nóng)田排灌管、城市排水管、熱交換器管、太陽(yáng)能加熱器管、井水管、自來(lái)水管等，其用量遠(yuǎn)小于聚氯乙烯管和聚乙烯管。嵌段共聚聚丙烯管(pp-b)和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管材(pp-r)是20世紀(jì)80年

17、代末90年代初，最先由洲洲幾個(gè)國(guó)家開發(fā)應(yīng)用的新型塑料管道產(chǎn)品，由于他較好地保留了聚丙烯原有的優(yōu)良特性，又較好的改善可聚丙烯原有的低溫脆性、易老化、抗沖性差等等不足而使聚丙烯管材的應(yīng)用躍上了一個(gè)新臺(tái)階，成為建筑領(lǐng)域冷熱給水領(lǐng)域的優(yōu)先選擇品種3。1993年至1996年歐洲pp-r管的使用量由3萬(wàn)噸發(fā)展到4.4萬(wàn)噸，平均每年遞增幅度大于15%。我國(guó)于1997年從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，現(xiàn)在已有揚(yáng)子石化、燕山石化、大慶石化、齊魯石化、中國(guó)石化等幾家大型石油化工企業(yè)可以生產(chǎn)聚丙烯材料，管材的生產(chǎn)設(shè)備已全部國(guó)產(chǎn)化，且達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。尤其是所生產(chǎn)的無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管材(pp-r管)主要用于建筑熱水給水管，嵌段共

18、聚聚丙烯管材(pp-b管)主要用于建筑冷水給水系統(tǒng)，市場(chǎng)銷量日益增多，已成為國(guó)家建設(shè)部?jī)?yōu)先推薦使用的主要建筑給水用管道和采暖系統(tǒng)。第2章 聚丙烯管的原料配方2.1 聚丙烯原料及性能經(jīng)聚合工藝生產(chǎn)的聚丙烯由于所用催化劑的活性不同而有不同的后處理方法。經(jīng)后處理干燥得到的產(chǎn)品為聚丙烯粉料。一般的聚丙烯粉料受光線和空氣的作用易老化，即使加入抗氧劑，由于混合不均勻，僅能附著于粉料的表面上，運(yùn)輸過(guò)程中易脫落分離因而不能發(fā)揮作用。所以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)聚丙烯裝置都配有擠出機(jī)造粒裝置。將粉料聚丙烯與抗氧劑以及必要的添加劑進(jìn)行混合后經(jīng)單螺桿擠塑機(jī)、熔融混合、擠出造粒而得到與抗氧劑充分混合的聚丙烯粒料，作為商品供應(yīng)市

19、場(chǎng)。2.1.1 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯丙烯聚合時(shí)在釜中加入少量的乙烯單體，在聚合釜中進(jìn)行共聚，則制的聚合物主鏈中無(wú)規(guī)則的分布著丙烯和乙烯鏈段的共聚物，即為無(wú)規(guī)共聚聚丙烯。由于無(wú)規(guī)共聚聚丙烯中有1%4%(質(zhì)量)的乙烯含量，則分子鏈中無(wú)規(guī)則的分布丙烯和乙烯鏈段，使產(chǎn)品的立體規(guī)整度(等規(guī)度)遭到破壞、而得到不同結(jié)晶度的共聚物，使其制品性能有所改變。與均聚聚丙烯相比，其制品具有韌性、耐寒性、沖擊強(qiáng)度高等特點(diǎn)，其性能見表2-1。所制得的管材除了具有高強(qiáng)度、抗彎曲、耐疲勞、耐腐蝕、無(wú)毒的優(yōu)良性能外還具有耐高溫、抗蠕變能力強(qiáng)的特點(diǎn)，多以多用作建筑熱水的給水管4。2.1.2 嵌段共聚聚丙烯嵌段共聚聚丙烯是由一些乙烯、

20、丙烯單體共聚生產(chǎn)的具有高抗沖性能的彈性短鏈段，同主體材料均聚聚丙烯較長(zhǎng)鏈段均勻地進(jìn)行嵌段共聚而生成大分子鏈的嵌段共聚物。因此所制得的嵌段共聚聚丙烯具有較好的抗沖擊強(qiáng)度。較無(wú)規(guī)共聚聚丙烯而言，其低溫抗沖擊性能遠(yuǎn)大于pp-r，因此所制得的管材多用于建筑冷水的輸送系統(tǒng)。表2-1 無(wú)規(guī)共聚聚丙烯的性能項(xiàng)目性能指標(biāo)項(xiàng)目性能指標(biāo)熔體流動(dòng)速率/（g/10min）4.5熱變形溫度/74.7密度/（g/cm3）0.901脆化溫度/-15拉伸彈性模量/mpa1012.3維卡軟化點(diǎn)/131斷裂伸長(zhǎng)率/%320吸水性/%0.002彎曲彈性模量/mpa850.6洛氏硬度（r）782.1.3 pp-b與pp-r管在選擇應(yīng)

21、用上的區(qū)別根據(jù)iso/dis 15874:1999國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)給出的對(duì)管材設(shè)計(jì)壓力、管材壁厚的計(jì)算方法計(jì)算，其結(jié)果表明：在一般情況下，當(dāng)使用溫度在60以下，設(shè)計(jì)工作壓力在0.6mpa以下，pp-b管材更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；而當(dāng)使用溫度在60以上，設(shè)計(jì)工作壓力在0.6mpa以上，pp-r管材更具使用優(yōu)勢(shì)。僅我國(guó)的冷熱水管道應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，熱水輸送、高溫采暖領(lǐng)域宜選用pp-r管材；冷水輸送、低溫采暖領(lǐng)域宜選用pp-b管材。pp-b管材的其他特性及生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等與pp-r管材無(wú)異。2.2 原料的配方2.2.1 配方的概念和原則配方是指為達(dá)到某種目的，在樹脂中混入其他物質(zhì)而形成的復(fù)合體系?；烊氲钠渌镔|(zhì)一

22、般成為助劑或添加劑。配方設(shè)計(jì)是指選擇在樹脂中加入的助劑種類，并確定其加入量多少的一個(gè)過(guò)程他是選擇合理配方的必要手段。事實(shí)上，塑料制品都要遇到配方設(shè)計(jì)的問(wèn)題，即使樹脂的性能足以完全滿足塑料制品的性能要求，也還要考慮其加工性、顏色及成本問(wèn)題5。對(duì)于一個(gè)具體的塑料制品，如何選擇合適的助劑以取得合適的配方，這就要求在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)前，對(duì)制品所用的樹脂及助劑的型號(hào)性質(zhì)有充分的認(rèn)識(shí)和了解這樣才能設(shè)計(jì)出物美價(jià)廉的制品。因此配方的設(shè)計(jì)有以下原則：1. 樹脂原料及助劑的選擇對(duì)于樹脂原料首先考慮其種類和型號(hào)，共聚物貨均聚物；其次是它的性能和主要用途，加工的適應(yīng)性；最后是熔體流動(dòng)速度、分子量大小與分布、黏度等技術(shù)指標(biāo)

23、。2. 成型設(shè)備加工條件的選擇塑料制品的成型方法有很多種，即使是一種產(chǎn)品也有很多成型方法。由于成型工藝不同，其工藝條件也不相同，所以配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不相同。3. 制品性能要求的選擇首先要了解該制品的各項(xiàng)性能指標(biāo)，有否國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，一次標(biāo)準(zhǔn)或略高于此標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)一局老選擇樹脂、助劑和成型工藝。2.2.2 pp-r的原料配方以pp-r管材的原料配方為例：表2-2 pp-r管材的原料配方原料種類質(zhì)量（份）無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(pp-r)100四季戊四醇酯(抗氧化劑1010)0.5dltp(硫代二丙酸二月桂酯)0.5成核劑(tmb-4)0.2pp-r管采用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯樹脂專用料，

24、所用助劑應(yīng)能與專用樹脂相容性良好，并且能夠彌補(bǔ)專用樹脂的某些不足，其助劑有抗氧化劑1010輔助抗氧化劑dltp，成核劑tmb-4，其性能及作用如下6：抗氧化劑1010：白色粉末，熔點(diǎn)為119-122，微毒，不揮發(fā)，不污染，耐熱性好，此抗氧化劑抗氧化效果好，是常用的抗氧化劑，加入量一般為0.1%-1%，通常和輔助抗氧化劑dlpt協(xié)同使用，可以節(jié)省主抗氧化劑的用量?？寡趸瘎┠芷鸬椒乐乖显诔尚瓦^(guò)程中與空氣中氧氣接觸而自動(dòng)氧化降解的目的。dltp：白色結(jié)晶粉末，熔點(diǎn)為38，氣味較小，揮發(fā)不大，微毒，常與1010并用，配合使用的比例為：主:輔=3:7，加入量為0.2%-1.5%。成核劑tmb-4：能夠

25、提高制品的結(jié)晶度，改善制品的抗沖擊性能，抗蠕變等的力學(xué)性能，提高其使用壽命。聚丙烯管道系統(tǒng)的管材專用料應(yīng)含有必需的添加劑，且添加劑均勻分散。該材料配方在合成階段就已經(jīng)設(shè)計(jì)好，管材生產(chǎn)時(shí)只需加入色母料就可以直接生產(chǎn)。9洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章 管材擠出成型工藝 擠出成型在塑料加工中又稱為擠塑，在非橡膠擠出機(jī)加工中液壓機(jī)壓力于模具本身的擠出稱壓出。是指塑料通過(guò)擠出機(jī)料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過(guò)機(jī)頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。3.1 擠出成型的原理料自料斗進(jìn)入料筒，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下，通過(guò)料筒內(nèi)壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段，在此松散固體

26、向前輸送同時(shí)被壓實(shí)；在壓縮段，螺槽深度變淺，進(jìn)一步壓實(shí)，同時(shí)在料筒外加熱和螺桿與料筒內(nèi)壁摩擦剪切作用，料溫升高開始熔融，壓縮段結(jié)束；均化段使物料均勻，定溫、定量、定壓擠出熔體，到機(jī)頭后成型，經(jīng)定型得到制品7。3.2 管材的擠出設(shè)備管材擠出設(shè)備包括擠管主機(jī)和輔機(jī)。3.2.1 擠管主機(jī)管材生產(chǎn)的主機(jī)為塑料擠出機(jī)，本工藝采用單螺桿擠出機(jī)，其基本組成包括擠出系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、加料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示.1. 擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)主要由螺桿和機(jī)筒組成。螺桿是擠出機(jī)的關(guān)鍵性部件，它的主要任務(wù)是完成塑料樹脂的塑化和輸送，內(nèi)稱為擠出機(jī)的心臟，是使塑料樹脂混煉、加壓而進(jìn)行擠出的重要部件

27、。常用圖3-1 單螺桿擠出機(jī)示意圖1-法蘭 2-分流板 3-螺桿 4-冷卻系統(tǒng) 5-加熱器 6-機(jī)筒 7-齒輪泵 8、10-電動(dòng)機(jī) 9-軸承 11-料斗 12-齒輪減速箱 13-旋轉(zhuǎn)接頭 14-v帶輪 15-電動(dòng)機(jī) 16-減速箱體 17-機(jī)座 18-機(jī)罩的螺桿有等距不等深、等深不等距、不等距不等深螺桿。本工藝設(shè)計(jì)采用等距突變螺桿，其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，其螺槽深度從供料段的深螺槽想均化段的淺螺槽過(guò)渡，是一個(gè)在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的，壓縮段很短，供料段很長(zhǎng)。這種螺桿對(duì)物體能產(chǎn)生較大的剪切作用，主要是英語(yǔ)黏度低，熔點(diǎn)較明顯的結(jié)晶性塑料，如pe、pp等。螺桿的主要技術(shù)參數(shù)有：(1) 螺桿直徑(d)

28、 螺桿直徑d是螺桿的主要參數(shù)之一，通常是指螺紋的公稱直徑，表示擠出機(jī)的大小規(guī)格。d的大小一般是根據(jù)制品的斷面尺寸，加工塑料的種類和生產(chǎn)效率來(lái)確定，螺桿直徑和制品的尺寸范圍的關(guān)系見表3-1.表3-1 螺桿直徑與基礎(chǔ)制品尺寸關(guān)系螺桿直徑（mm）30456590120150200管材直徑（mm）33010452065301205018080300120400 增大螺桿的直徑擠出機(jī)的生產(chǎn)能力顯著增加，但螺桿直徑增大時(shí)，對(duì)擠出機(jī)的設(shè)計(jì)和加工要求提高。一般應(yīng)根據(jù)制品的要求、物料特性及所需的生產(chǎn)效率和機(jī)械加工能力來(lái)綜合考慮，選擇合理的螺桿直徑。用大直徑的螺桿擠出小規(guī)格的制品是不經(jīng)濟(jì)的，且飲機(jī)頭壓力過(guò)高，易損

29、壞機(jī)器，工藝條件也不好控制。圖3-2 單螺桿結(jié)構(gòu)示意圖h1-送料段槽深 h2-計(jì)量段槽深 d=螺桿直徑 t-螺距 e-螺棱寬度-螺旋角l-螺桿長(zhǎng)度 l1-送料段長(zhǎng)度 l2-壓縮段長(zhǎng)度 l3-計(jì)量段長(zhǎng)度 (2) 長(zhǎng)徑比(l/d) 表征螺桿特性的另一重要參數(shù)是螺桿的有效長(zhǎng)度(l)與其直徑之比，即長(zhǎng)徑比(l/d)。增大長(zhǎng)徑比可以提高物料的混合和塑化能力，使出料均勻穩(wěn)定，同時(shí)還能產(chǎn)生較大的壓力，增加制品的密實(shí)程度，提高制品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，擠出量可提高20%40%，有利于粉料成型。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定l/d有15、20、25，非標(biāo)l/d有28、30或更大。(3) 壓縮比() 螺桿加料段第一個(gè)螺槽的容積與計(jì)量段的

30、最后一個(gè)螺槽的容積比成為壓縮比。壓縮比的大小對(duì)制品的密實(shí)性和排出物料中所含空氣的能力等影響很大8。(4) 螺桿各段的作用 按塑料在螺桿上運(yùn)轉(zhuǎn)情況可分為送料段、熔化段和計(jì)量段。各段的作用各不相同。送料段是自塑料入口向前延伸的一段距離(大約210d)。在這段中，塑料依然是固體狀態(tài)。這段的作用是是塑料受熱前移，親耳螺槽容積不變，一般為等距等深的。螺槽深度不小于0.1d，螺距(s)為11.5d。為使塑料有較好的輸送條件，要求減少物料與螺桿的摩擦而增大物料與料筒的切向摩擦，可在料筒與塑料接觸的表面開設(shè)縱向溝槽，提高螺桿表面光潔度，并在螺桿中心通水冷卻。融化段是螺桿中部的一段。塑料在這段中，除受熱和前移外

31、，即由顆粒狀固體逐漸壓實(shí)并軟化為連續(xù)狀的熔體，同時(shí)還將夾帶的空氣想送料段排出。為了適應(yīng)這一變化，通常使這一段螺槽逐漸縮小，這樣既有利于制品的質(zhì)量，也有利與塑料的升溫和熔化。壓縮段的長(zhǎng)度與物料的性能有關(guān)，其長(zhǎng)度大約為515d。均化段是螺桿的最后一段，也叫計(jì)量段。這段的作用是使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并使料流定量、定壓的從機(jī)頭流道均勻擠出。這段螺槽的截面可以是恒等的，但比前兩段都小，其螺槽深度為0.020.06d9。其長(zhǎng)度為47d。(4) 螺槽深度 螺槽的深度與物料的熱穩(wěn)定性、螺桿的塑化效率及壓縮比有關(guān)。其中均化段螺槽的深度很重要，他對(duì)螺桿的混合效率和生產(chǎn)的最大壓力有很大的影響。(5) 螺距(s)和螺

32、旋角()螺桿直徑確定后，螺距(s)不但決定螺旋角，而且也影響到螺槽的容積。螺距減小，正推力增加，螺槽容積減小，這就影響了擠出機(jī)的產(chǎn)量。從螺桿的制造方面考慮，通常以螺距等于螺桿直徑最易加工，此時(shí)為17°42,而且對(duì)產(chǎn)量的影響不大，螺桿的螺旋方向一般為右旋，螺翅的寬度一般為0.080.12d。機(jī)筒是擠出機(jī)的主要部件之一。和螺桿共同組成了擠出機(jī)的擠出系統(tǒng)。擠壓時(shí)機(jī)筒內(nèi)的壓力可達(dá)55mpa，工作溫度一般為150250，因此機(jī)筒可看作是受壓和受熱的容器。常用的機(jī)筒為整體式機(jī)筒，其容易保證加工精度和便于安裝加熱冷卻系統(tǒng)加熱均勻地特點(diǎn)，而在生產(chǎn)中廣泛使用。2. 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)是擠出機(jī)的主要組成部

33、分。其作用是在要求的工藝條件下，使螺桿獲得所需扭矩，并保持螺桿旋轉(zhuǎn)均勻，完成對(duì)塑料的熔融、塑化和輸送。通常是由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和軸承燈組成。3. 加熱冷卻系統(tǒng)擠出溫度是擠出成型的重要控制條件，使物料溫度上升的熱源有外部加熱和物料的內(nèi)摩擦熱。黏度大的物料在壓縮段、均化段都要產(chǎn)生大量的摩擦熱，又時(shí)甚至可能超過(guò)規(guī)定的溫度，這就需要冷卻降溫。所以擠出機(jī)既要有加熱系統(tǒng)，也要有冷卻系統(tǒng)。(1) 擠出機(jī)的加熱物料在擠出成型過(guò)程中所需的熱量是由裝在機(jī)筒外部的加熱器和螺桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)變的熱能供給。機(jī)筒外部加熱通常使用電阻加熱和感應(yīng)加熱。(2) 擠出機(jī)的冷卻熔體黏度較大的塑料在壓縮段和計(jì)量段受到很大的壓力，產(chǎn)生較大

34、的摩擦熱，當(dāng)物料在螺桿內(nèi)受到剪切和摩擦產(chǎn)生的熱量超過(guò)物料熔融所需的熱量是，就需要通過(guò)冷卻系統(tǒng)將多余的熱量移走。擠出機(jī)的冷卻補(bǔ)位有機(jī)筒、螺桿和加料斗座10。螺桿的冷卻時(shí)在單螺桿擠出機(jī)的的螺桿內(nèi)部通入水、空氣、恒溫油等介質(zhì)來(lái)冷卻，以降低螺桿溫度。機(jī)筒的冷卻通常有水冷和風(fēng)冷冷卻裝置，以保證物料不至于因溫度過(guò)高而分解。加料斗做的冷卻一般采用夾套式冷卻法，以水為介質(zhì)來(lái)冷卻。4. 加料系統(tǒng)加料系統(tǒng)的作用是給擠出機(jī)供料，一般由加熱器和供料器組成。(1) 加料器加料器一般上不為圓形或方形，下部為圓錐形，有重力加料器和強(qiáng)制加料器兩種。重力加料器就是通常所說(shuō)的料斗。是靠物料的自重進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)。一般適宜添加粒狀料。強(qiáng)

35、制加料器是在料斗中設(shè)置攪拌器和螺旋槳，使物料強(qiáng)制進(jìn)入擠出機(jī)。這種裝置克服了物料在料入口的“橋架”和堵塞現(xiàn)象，保證進(jìn)料的均勻性和加料順暢。(2) 供料器常用的供料器有彈簧供料器、鼓風(fēng)供料器和真空供料器，常用于螺桿直徑65mm以上的擠出機(jī)。5. 控制系統(tǒng)一般擠出機(jī)主要是對(duì)溫度和螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量和控制。壓力控制通常是在對(duì)機(jī)頭壓力要求高的場(chǎng)合使用。螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是依靠原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)的。3.2.2 擠管輔機(jī)擠管輔機(jī)主要有冷卻定徑裝置、冷卻水槽、牽引裝置、切割裝置等組成。1. 冷卻定徑裝置物料從口模擠出時(shí)，基本上處于熔融狀態(tài)，必須立刻進(jìn)行冷卻和定徑，使其使其溫度顯著下降而硬化、定徑。從而保證管材離

36、開定徑裝置是不至于變形。塑料管的定型是擠出管材生產(chǎn)中的重要工序，它對(duì)管材是否能獲得正確的尺寸和集合形狀及表面光潔度有直接影響11。管材的定徑方法分為外定徑和內(nèi)定徑法。(1) 外定徑法有內(nèi)壓定徑法和真空定法，本工藝設(shè)計(jì)采用真空定徑法成型pp-r管材。真空定徑方法是采用抽真空的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)管材的冷卻定型。真空定徑冷卻裝置由冷卻套、定徑套和真空箱組成。管坯離開口模后進(jìn)入冷卻套進(jìn)行初冷卻，接著通過(guò)定徑套定徑，定徑后在真空箱內(nèi)繼續(xù)冷卻。定徑套的周圍有很多孔徑為0.50.8mm的小孔，在對(duì)真空箱抽真空時(shí)，負(fù)壓可以通過(guò)此孔將管坯吸貼在定徑套內(nèi)壁并冷卻定徑。pp管的擠出成型應(yīng)盡量采用真空定徑的方法，采用這種生產(chǎn)

37、定徑方式生產(chǎn)的管材質(zhì)量較有保證12。(2) 內(nèi)定徑法內(nèi)定徑法是使從機(jī)頭擠出的管子內(nèi)壁與芯棒接觸，由于擠出管收縮，管子貼在熱的或冷的芯棒上。采用內(nèi)定徑法，牽引力要比外定徑法大。2. 冷卻水槽管材經(jīng)過(guò)定徑初冷卻后還必須進(jìn)入冷卻水槽進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻，使塑料管材徹底的冷卻、硬化、定型。管材的冷卻方式有浸浴式冷卻法和噴淋式冷卻法兩種，前者用于中小型口徑的塑料管材，后者用于大行口徑的塑料管材，本設(shè)計(jì)采用浸浴式冷卻法。浸浴式冷卻水槽槽中有46檔，以形成溫度梯度，調(diào)節(jié)冷卻速度。硬管從坑缺槽出來(lái)的溫度最好接近于室溫。冷卻水在槽中保持一定的水位，并可循環(huán)使用或連續(xù)換水，以免水溫升高或局部區(qū)段升溫而影響冷卻效果和產(chǎn)

38、品質(zhì)量。冷卻水一般是以最后一段通入，使水流方向與硬管運(yùn)動(dòng)方向相反，以使管子冷卻的比較緩和，內(nèi)應(yīng)力比較小。3. 牽引裝置牽引裝置是連續(xù)擠出塑料管材必要的輔助裝置，它的作用是給由機(jī)頭出來(lái)的已初步定型的管材提供一定的牽引力和牽引速度，克服冷卻定型中所產(chǎn)生的摩擦力，使塑料管材以均勻的速度 自冷卻定性裝置中引出，并通過(guò)調(diào)節(jié)速度來(lái)調(diào)節(jié)管子的壁厚，以獲得合乎要求的管材13。常用的牽引裝置有履帶式和滾輪式牽引機(jī)構(gòu)，牽引裝置應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)要求：(1) 能夾持多種直徑的管材；(2) 可在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑的變速，并且牽引速度要穩(wěn)定避免任何不規(guī)則的變動(dòng)。(3) 夾持力能夠適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，牽引過(guò)成不得打滑、跳動(dòng)和震顫。

39、4. 切割裝置當(dāng)牽引裝置吧冷卻定型的管材遞送到預(yù)定長(zhǎng)度后，即可開動(dòng)切割機(jī)切斷管材。切割機(jī)有兩種：一種是用于切割中小口徑的圓盤鋸切割，另一種是用于大口徑的自動(dòng)星型切割機(jī)。3.3 管材的擠出工藝流程pp-r管的生產(chǎn)工藝為擠出成型工藝，首先加料斗內(nèi)的pp-r原料靠自重進(jìn)入擠出機(jī)，在擠出機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱擠壓混合，充分塑化后從擠出機(jī)的口模擠出，進(jìn)入定型裝置，定型后的管材經(jīng)過(guò)牽引機(jī)，通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)度的測(cè)定，由切割機(jī)切斷，然后經(jīng)檢驗(yàn)合格后入庫(kù)14。其流程為：原料+色母料混合原料干燥單螺桿擠出機(jī)定徑套真空定型箱浸浴式冷卻水箱滾輪式牽引機(jī)切割機(jī)成品檢測(cè)包裝入庫(kù)。其流程圖如圖3-3所示。3.4 擠出成型的工藝參數(shù)擠出工

40、藝參數(shù)的控制包括成型溫度、擠出速度、牽引速率、螺桿轉(zhuǎn)速等方面的控制。圖3-3 管材擠出工藝流程圖1-機(jī)頭和口模 2-定型裝置 3-冷卻裝置 4-牽引裝置 5-切割裝置 6-堆放架1. 溫度的控制擠出成型溫度是促進(jìn)成型物料塑化和熔體流動(dòng)的必要條件，它直接影響著物料在整個(gè)加工過(guò)程中的流變狀態(tài)，對(duì)物料的塑化和產(chǎn)量、質(zhì)量均具有十分重要的意義15。在整個(gè)成型過(guò)程中，物料要由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化到高彈態(tài)再到黏流態(tài)，其各段溫度的控制不盡相同。下面就筒區(qū)、螺桿、口模溫度一一介紹。(1) 筒區(qū)溫度擠出機(jī)中機(jī)筒的加熱是為了使機(jī)筒受熱達(dá)到一定的溫度，機(jī)筒的冷卻是為了使有一定溫度的高溫機(jī)筒把溫度降下來(lái)。在擠出機(jī)擠塑塑料生產(chǎn)過(guò)程

41、中，機(jī)筒上有加熱和冷卻裝置的交替工作，則使機(jī)筒工作時(shí)溫度恒定在一個(gè)擠出塑料塑化需要的工藝溫度范圍內(nèi)，這樣就保證了擠出機(jī)正常擠塑制品成型生產(chǎn)的順利進(jìn)行。(2) 螺桿溫度由于螺桿之間間隙很小，而使得在螺桿之間產(chǎn)生的摩擦熱較大，為了保證物料不發(fā)生分解，故溫度設(shè)置較低，一般在120140。(3) 模具溫度模具溫度是保持穩(wěn)定成型的重要條件之一，為了防止由于模溫與熔差的溫差而造成型翹曲的現(xiàn)象，所以模溫設(shè)置應(yīng)與熔體溫度一致，一般在19021016。2. 轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制包括進(jìn)料螺桿、擠出螺桿轉(zhuǎn)速牽引速度的控制。工藝要求：(1) 使物料擠出成型使具有必要的成型壓力；(2) 達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)能力。螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置：(

42、3) 根據(jù)擠出機(jī)模具的實(shí)際生產(chǎn)能力來(lái)設(shè)置擠出螺桿的轉(zhuǎn)速，在額定產(chǎn)能下，一般擠出機(jī)螺桿的設(shè)定在最大轉(zhuǎn)速的80%較適合。(4) 在設(shè)置好螺桿轉(zhuǎn)速的前提下，根據(jù)所需的熔融壓力、電機(jī)負(fù)荷設(shè)置進(jìn)料螺桿轉(zhuǎn)速。(5)牽引機(jī)速度根據(jù)擠出機(jī)與模具的產(chǎn)能及型材比重來(lái)確定。3. 擠出速度 擠出速度v=375m/h,符合此次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)要求。4. 牽引速度牽引速度比擠出速度大1%-10%，約為390 m/h -420m/h。18第4章 物料衡算和熱量衡算4.1 物料衡算物料衡算就是在已知產(chǎn)品的規(guī)格和產(chǎn)量的前提下，計(jì)算出所需原料的總量、物料的消耗量及廢料量，同時(shí)還能算出原料的消耗定額，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行熱量衡算17。通過(guò)物

43、料衡算可以得到：1. 所需動(dòng)力的消耗量；2. 生產(chǎn)過(guò)程中所需的熱量及冷卻水用量；3. 為設(shè)備的選型，決定設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)提供依據(jù)；4. 在擬定原料消耗定額的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算日消耗量、小時(shí)消耗量等所需的基本數(shù)據(jù)。4.1.1 物料衡算的方法對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定過(guò)程，根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算：g入=g出根據(jù)實(shí)際的過(guò)程可改為：g1=g2+g3式中：g1進(jìn)入設(shè)備的物料量總和；g2離開設(shè)備的正品量和次品量總和；g3加工過(guò)程中物料損失總和。連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，年生產(chǎn)天數(shù)較多，暫定為每年320天的工作時(shí)間，其他時(shí)間將考慮為車間檢修、意外停機(jī)。確定了每年的有效工作時(shí)數(shù)后就能正確的定出物料衡算的時(shí)間基準(zhǔn)，算出每小時(shí)的生產(chǎn)任務(wù)，

44、進(jìn)而在以后的計(jì)算中選定設(shè)備的規(guī)格。另外在任何一個(gè)產(chǎn)品加工過(guò)程中，合格產(chǎn)品都不是百分之百，由于設(shè)備、原料以及人為原因都會(huì)造成廢品的出現(xiàn)，加工不同的產(chǎn)品出現(xiàn)的廢品率也會(huì)不同。因此其合格率、廢品率、損耗率、回收率等都應(yīng)單考慮在內(nèi)。4.1.2 物料衡算已知年產(chǎn)量為17000噸的商品房用聚丙烯上水管，其合格率為98%，自然損耗率為0.8%，廢料回收率90%，求年消耗原料量。年進(jìn)機(jī)料量m1=合格產(chǎn)品量/合格率=17000噸/98%=17346.94噸因?yàn)樽匀粨p耗率為0.8%，則進(jìn)入車間的料量總量為：m2=m1/(1-0.8%)=17486.83噸廢料量m3= m1-17000噸=17346.94-1700

45、0噸=486.83噸回收料量m4= m3×90%=486.83×90%=438.147噸考慮回收則每年購(gòu)買料數(shù)量m5= m2- m4=17048.683噸假定年工作時(shí)間為320天則小時(shí)車間處理量m6=年進(jìn)車間料量/年生產(chǎn)時(shí)間=17000噸/(320×24)=2.277噸/小時(shí)表4-1 綜合詳情合格率98%合格產(chǎn)品17000噸廢品率2%廢品340噸自然損耗率0.8%自然損耗量136噸年進(jìn)車間料量17486.83噸小時(shí)車間處理量2.277噸年進(jìn)機(jī)料量17346.94噸年進(jìn)新料物料量17048.683噸4.2 熱量衡算聚丙烯熔點(diǎn)為164170，由于聚丙烯是結(jié)晶高聚物，所

46、以生產(chǎn)熔融溫度比熔點(diǎn)高大致在195-210。因此，把擠出機(jī)口模溫度定位t1=195原料的初始溫度為t2=25，pp-r的比熱容cppr=1.9kj/(kg×k),計(jì)算擠出機(jī)所需熱功率，單位時(shí)間內(nèi)物料所需的熱量。不考慮機(jī)器機(jī)器的散熱損失和摩擦剪切產(chǎn)生的熱，即擠出機(jī)提供的熱量全部用于物料的加熱，假設(shè)此過(guò)程中無(wú)相變，則可以利用溫差法進(jìn)行計(jì)算18。pp-r樹脂的質(zhì)量流量為qppr=每臺(tái)擠出機(jī)每小時(shí)處理量/3600s=2277kg/3600s=0.079kg/s則單位質(zhì)量流量物料需要吸收的熱量：q1=qppr×cppr×(t1-t2)= qppr× cppr

47、15;(t1-t2)=0.079kg/s×1.9kj/(kg×k) ×(195-25)=23.2655kw說(shuō)明：物料所需熱量即為擠出機(jī)應(yīng)提供的熱量，所以選擇設(shè)備的加熱功率值必須大于此值，還應(yīng)將加熱損失考慮進(jìn)去。21第5章 設(shè)備的選型與計(jì)算5.1 設(shè)備選擇的原則在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行設(shè)備的選擇計(jì)算，以確定車間內(nèi)設(shè)備的類型、規(guī)格及臺(tái)數(shù)符合工藝設(shè)計(jì)的要求，并為經(jīng)濟(jì)核算提供條件19。設(shè)備的選型和計(jì)算應(yīng)當(dāng)充分考慮到工藝的要求，盡量選則先進(jìn)的設(shè)備。設(shè)備選則的原則應(yīng)當(dāng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)狀況等方面考慮，主要有以下原則：1. 所選用的設(shè)備要與設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)當(dāng)相

48、適應(yīng)。2. 設(shè)備應(yīng)當(dāng)符合制品的制作工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量。3. 提高連續(xù)化、大型化生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4. 設(shè)備結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，操作及維修保養(yǎng)方便。5. 設(shè)備中所選設(shè)備一定要可靠，特別是主要設(shè)備，應(yīng)堅(jiān)持與實(shí)際生產(chǎn)相符合的原則。5.2 擠出設(shè)備的選擇本工藝設(shè)計(jì)為商品房用聚丙烯上水管擠出工藝，主要以pp-r管材的擠出為例，采用單螺桿擠出機(jī)。管材的規(guī)格為：外徑25mm，壁厚2.3mm。由物料衡算可知小時(shí)車間物料的處理量為2277千克/小時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模查資料選擇設(shè)備，初定為sj120-32型擠出機(jī)，其生產(chǎn)能力為300kg/h最高轉(zhuǎn)速為90r/min。則初定擠出機(jī)臺(tái)數(shù)：n=小時(shí)車間處理量/擠出

49、機(jī)每小時(shí)處理量=2277/300=7.59臺(tái)8臺(tái)若選8臺(tái)，則每臺(tái)機(jī)器每小時(shí)的處理量為：m7=m6/n=284.625kg/h300kg/h 符合若選7臺(tái)。則每臺(tái)機(jī)器每小時(shí)生產(chǎn)量為： m=m6/n=325.286kg/h300kg/h,故選8臺(tái)擠出機(jī)。其擠出機(jī)的規(guī)格為：表5-1 pp-r單螺桿擠出機(jī)規(guī)格型號(hào)螺桿直徑（mm）長(zhǎng)徑比最高轉(zhuǎn)速（r/min）參考產(chǎn)量（kg/h）sj12012032:190300外形尺寸：5400×2000×25005.3 擠出機(jī)開車生產(chǎn)操作注意事項(xiàng)1. 每次擠出機(jī)開車生產(chǎn)前都要仔細(xì)檢查機(jī)筒內(nèi)和料斗上下有無(wú)異物，及時(shí)清除這些部位上的一切雜物，生產(chǎn)期間聊

50、都上不允許存放任何工具。2. 拆卸螺桿和成型模具中零件時(shí)，不許用重錘直接敲擊零件，必要時(shí)應(yīng)先墊硬木再敲擊拆卸或安裝零件。3. 機(jī)筒內(nèi)無(wú)生產(chǎn)用料時(shí)，不允許螺桿在機(jī)筒內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間空運(yùn)轉(zhuǎn)，且空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得超過(guò)2min。4. 生產(chǎn)中要經(jīng)常觀察主電機(jī)電流表指針擺動(dòng)變化，出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要及時(shí)停車，查出故障原因并排出后再繼續(xù)開車生產(chǎn)。5. 清理干凈的螺桿暫時(shí)不用時(shí)，應(yīng)涂一層防銹油，包扎好，垂直吊掛在干燥通風(fēng)處。6. 新設(shè)備第一次投產(chǎn)500h后，要全部更換各油箱及油杯中潤(rùn)滑油。軸承、油杯、油箱和輸油管路要清洗干凈，然后再加入新潤(rùn)滑油20。5.4 輔機(jī)的選擇1. 混料桶的選擇由物料衡算可知，每小時(shí)進(jìn)機(jī)物料為

51、2.277t/h，采用一臺(tái)大容量混料桶統(tǒng)一來(lái)混料，完全可以滿足生產(chǎn)要求，本生產(chǎn)采用gflj-3000混料機(jī)。其混料桶的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表5-2所示。定徑冷卻切割機(jī)組由于采取分別購(gòu)買輔助設(shè)備給選擇帶來(lái)很大麻煩，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)一些經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，再者使用套裝機(jī)組，還會(huì)使各機(jī)械設(shè)備之間的配合較為完善，因此本生產(chǎn)采用定徑冷卻切割機(jī)組21。表5-2 混料桶的技術(shù)參數(shù)型號(hào)功率(kw)容量(kg)電 壓(v)外形尺寸(cm)轉(zhuǎn)速(r/min)凈重(kg)gflj-30007.53000380235×213×3563001250結(jié)合生產(chǎn)需要，經(jīng)查詢塑料機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)機(jī)械參數(shù)本生產(chǎn)選擇機(jī)組型號(hào)為sjg-

52、f75，參數(shù)如表5-3：表5-3機(jī)組型號(hào)sjg-f75參數(shù)輔機(jī)規(guī)格sjg-f75適合管材外徑(mm)2075推薦配用擠出機(jī)螺桿直徑(mm)90或120冷卻方式浸浴式循環(huán)水冷卻冷卻槽長(zhǎng)度(mm)5000牽引管徑范圍(mm)2075牽引線速度(m/min)0.1-1驅(qū)動(dòng)功率(kw)1.1切割最大厚度(mm)3-15托架長(zhǎng)度(mm)3000切割方式圓盤鋸切割管徑范圍(mm)0-75驅(qū)動(dòng)功率(kw)1.1輔機(jī)中心高(mm)1500整套輔機(jī)長(zhǎng)度(mm)16000整套輔機(jī)質(zhì)量(kg)4800參考價(jià)格(萬(wàn)元)8.2(3) 破碎機(jī)的選擇由物料衡算知，每年需要回收廢料340t,按每天8小時(shí)計(jì)算，每年工作320天

53、，每小時(shí)需要破碎340/(320×8)=132.8kg,因此本生產(chǎn)可以選擇swp160型號(hào)的破碎機(jī)，其破碎能力為60200kg/h,滿足生產(chǎn)需要。其技術(shù)規(guī)格如表5-4：表5-4 swp160破碎機(jī)參數(shù)旋轉(zhuǎn)刀直徑(mm)160旋轉(zhuǎn)刀長(zhǎng)度(mm)600旋轉(zhuǎn)刀數(shù)量(把)8固定刀數(shù)量(把)2進(jìn)料口尺寸(mm)350*200破碎能力(kg/h)60200篩板孔徑(mm)8電動(dòng)機(jī)功率(kw)5.5外形尺寸(mm)1220*500*1200質(zhì)量(kg)450參考價(jià)格(萬(wàn)元)1.5第6章 車間管理與生產(chǎn)組織車間是企業(yè)的基本生產(chǎn)單位，也是企業(yè)的基本組成部分。車間管理是企業(yè)管理的基礎(chǔ)。工業(yè)企業(yè)管理，就是

54、企業(yè)為了有效的實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)而對(duì)車間生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行決策、組織、指揮、培訓(xùn)、協(xié)調(diào)、激勵(lì)和教育的綜合性工作。6.1 車間管理車間管理是依靠車間內(nèi)工人、機(jī)器設(shè)備、物資、資金和信息實(shí)現(xiàn)的。這五個(gè)要素相互作用，并滿足一定的條件的約束。對(duì)車間生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行計(jì)劃、組織、指揮、監(jiān)督和控制，以要求車間生產(chǎn)活動(dòng)取得優(yōu)異效果22。車間管理可以分為生產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)管理。車間管理活動(dòng)是依靠著車間內(nèi)的人、機(jī)器設(shè)備、物資、資金和信息實(shí)現(xiàn)的。車間管理的基本任務(wù)就是：努力降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，開展全員培訓(xùn)，提高車間職工科學(xué)文化技術(shù)水平，為企業(yè)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)做出貢獻(xiàn)。車間管理項(xiàng)目括車間計(jì)劃管理、車間生產(chǎn)管理、車間質(zhì)量

55、管理、車間經(jīng)濟(jì)概算、車間設(shè)備和物資管理、車間勞動(dòng)定額管理以及車間安全文明生產(chǎn)管理。車間的管理職能包括計(jì)劃職能、組織職能、控制職能、協(xié)調(diào)職能和服務(wù)職能。6.2 生產(chǎn)組織6.2.1 生產(chǎn)組織形式工業(yè)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)有多種形式。我國(guó)輕工企業(yè)一般實(shí)行三級(jí)管理，即廠級(jí)、車間、班組，班組是企業(yè)車間組織結(jié)構(gòu)的基石，根據(jù)具體生產(chǎn)的條件和特點(diǎn)來(lái)確定。本工藝采用連續(xù)生產(chǎn)的形式，即“歇人不歇機(jī)”。三班制 每班工作8小時(shí)，一周工作56小時(shí)。周末不休息，即分為早、中、晚班，定期輪換23。6.2.2 管理及生產(chǎn)人員確定1. 生產(chǎn)管理人員包括： 車間主任、技術(shù)員、統(tǒng)計(jì)核算人員等。具體工作任務(wù)如下：(1) 車間主任：負(fù)責(zé)本車間生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備及勞動(dòng)紀(jì)律管理工作，負(fù)責(zé)下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)和車間安排。(2) 技術(shù)員：主管車間的生產(chǎn)管理。制定合理的生產(chǎn)工藝，執(zhí)行工藝規(guī)格及主管車間計(jì)量工作。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行分析，負(fù)責(zé)車間工人的技術(shù)教育和技術(shù)培訓(xùn)，與有關(guān)部門研究有關(guān)改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題。(3)