Разработка технологического процесса производства клееных щитов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

федеральное агентство по образованию

сыктывкарский лесной институт - филиал

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия имени С. М. Кирова»

Кафедра ТЕХНОЛОГИИ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

контрольная работа № 1

По дисциплине: Технология соединения материалов и деталей в производстве изделий из древесины

На тему: Разработка технологического процесса производства клееных щитов

Выполнила: Ануфриева Алла Григорьевна

заочный факультет, 5 курс, 5530 гр.;

специальность ТДО,

Проверила: Юрова О. В.

Сыктывкар 2011



Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. Исходные данные

2. Характеристика материала

3. Характеристика применяемого клея. Параметры условий и режимы склеивания

4. Выбор оборудования для каждой операции

5. Схема технологического процесса производства клееного щита

6. Годовая программа выпуска клееного щита

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

При производстве массивного клееного щита можно получать различный щит в зависимости от области его применения. Здесь в основном различают два вида. Это однослойный клееный щит, который также называется массивным щитом, клееным щитом или просто однослойным щитом. Наряду с этим существует так называемый многослойный щит, состоящий из двух лицевых слоев и желаемого, но нечетного количества средних слоев. Слои должны укладываться симметрично по толщине, которая определяет позитивные свойства многослойного щита.

Цель данной работы - разработка технологического процесса производства однослойного клееного щита.

Однослойный щит из массивной древесины (DIN EN 12 775; ONORM B 3021), имеющий толщину от 14 до 60 мм, изготовлен из деревянных заготовок (рейки, доски или бруса) шириной от 18 мм, которые склеены друг с другом в один слой параллельно направлению волокон. Однослойный массивный щит состоит из нескольких расположенных параллельно продольной стороне щита склеенных на фугу ламелей, которые соединены по длине встык или на мини-шип. Заготовки, склеиваемые на фугу для изготовления однослойного щита, получают из бруса, прошедшего выторцовку пороков по длине для увеличения качества продукции. Фиксированные длины склеиваются сразу, короткие заготовки сращиваются на мини-шип до требуемой длины.

Основные задачи работы - дать характеристику пиломатериала и клея для изготовления клееного щита, обосновать параметры условий и режимы склеивания, выбрать оборудование для каждой операции, составить схему технологического процесса производства клееного щита, рассчитать годовую программа выпуска клееного щита.



1. Исходные данные

Номер варианта: 15.

Вид клееной заготовки клееный: щит

Порода древесины: ель

Направление использования детали: наружная строительная конструкция

Размеры детали, мм:

- длина 1440

- ширина 660

- толщина 17

Условия эксплуатации детали в конструкции изделия: Обшивка панели, непрозрачная отделка.

2. Характеристика применяемого материала

Клееный щит состоит из калиброванных ламелей из пиломатериалов хвойных пород (в нашем случае - ель), соединённых по кромкам на гладкую фугу на клей.

Основные характеристики ели:

Окраска: от желтовато-белой до красновато-белой;

Внешний вид: полосатая текстура, со слабыми завитками;

Свойства: 430 кг/м³, мягкая, умеренно атмосферостойкая;

Обрабатываемость: хорошо обрабатывается, легко облицовывается и окрашивается, однако трудно полируется.

Влажность древесины клееных щитов для наружных строительных конструкций обеспечивается 12 ± 2%.

Для изготовления щитов клееных применяют древесину хвойных пород по ГОСТ 8486-86 (в нашем случае, не обрезной пиломатериал - порода ель).

Для обеспечения формы и размеров узлов и изделий необходимо узлы и изделия делать так, чтобы неизбежные изменения формы и размеров (деформации) отдельных частей происходили свободно, без нарушения прочности самого изделия, и чтобы эти деформации были минимальными. Это обеспечивается склеиванием щитов и деталей, как указывалось раньше, из мелких частей древесины, правильным расположением годичных слоев и изготовлением многослойных щитов.

Поверхности лицевых поверхностей делянок в основном тангенциальное, что дает более декоративный вид, особенно для сосны и ели, но увеличивается склонность щитов к короблению, так как тангенциальные усушка и разбухание примерно полтора раза выше, чем радиальные. В нашем случае, клееный щит будет покрыт непрозрачной отделкой, поэтому декоративный вид щита можно не учитывать.

Поверхность лицевых поверхностей делянок - радиальное, что приведет к меньшему короблению клееного щита в атмосферных условиях 1, с. 233.

3. Характеристика применяемого клея. Параметры условия и режима склеивания

Для склеивания щитов строительной наружной конструкции используют клеи повышенной степенью водостойкости клеевых соединений (обеспечиваемый предел прочности клеевых соединений при скалывании вдоль волокон после выдержки образцов в воде температурой 20 ± 2°С и 100°С - свыше 3,2 МПа.).

Выбираем клей по литературе 1, с. 27: обшивку панели наружной строительной конструкции можно отнести к изделиям с частым кратковременным воздействием воды, следовательно, по данным параметрам можно выбрать клей Клебит 303.0 (поливинилацетатная дисперсия импортной марки) + отвердитель 303.5 (5 мас.ч.)

Клебит 303.0 - универсальный клей D3 для водостойких соединений. Как двухкомпонентный клей с добавлением 5% КЛЕБИТ Турбоотвердителя 303.5 соответствует группе нагрузок D4.

Свойства клея:

Соотношение смеси (вес/объем): Клей:отвердитель = 20:1 (соотв. 5% добавления отвердителя)

Плотность: Клей - 1,10 г/см³, турбоотвердитель -. 1,13 г/см³

Цвет смеси: белый

Консистенция: средневязкая

Жизнеспособность: с отвердителем 24 часов

Время открытой выдержки: при 20° С: 6-10 минут

Морозоустойчивость: до -30 град. С, оттаиваемый

Параметры режима склеивания:

Склеиваемые материалы должны быть обеспылены, обезжирены и акклиматизированы до температуры помещения. Оптимальная температура переработки от +18 до +20°С, оптимальная влажность древесины - 10-14%. Не перерабатывать при температуре ниже + 10 град С. Обычно достаточно одностороннего нанесение клея.

При склеивании древесины твердых и экзотических пород рекомендуется двустороннее нанесение клея.

Расход клея на гладкую фугу: 120-200 г/м²;

Давление прессования: 0,3-0,6 МПа при склеивании делянок по ширине;

Время от начала процесса нанесения клея на заготовки до создания давления на пакет: не более 8 мин.;

Время склеивания: 0,3-0,6 ч.;

Время выдержки клееного щита до механической обработки: не менее 24 ч.



4. Выбор оборудования для каждой операции

В технологическом процессе производства данного клееного щита не будем предусматривать операцию сращивания по длине.

При отсутствии сращивания наиболее рациональной схемой раскроя становится поперечно - продольно - поперечная.

Первая торцовка определяет черновые размеры заготовок по длине. Рабочий не учитывает наличие пороков в досках и решает задачу только соблюдения заданной спецификации длин. Чем больше число длин заготовок, тем более рационально можно использовать длину доски. На крупных предприятиях применяют проходные торцовки (слепой раскрой досок одной длины стационарными пилами).

Затем заготовки нужной длины проходят продольный раскрой, схема которого зависит от толщины доски. Наилучшими в производстве клееных реечных щитов являются доски толщиной 50 - 60 мм, которые можно распилить, превращая толщину доски в ширину делянки.

Следующей операцией будет строжка пластей делянки на четырехстороннем строгальном станке.

Полученные рейки содержат недопустимые пороки, которые должны быть выпилены на третьей стадии - на малых торцовочных станках. Разбивка поперечного раскроя на две стадии позволяет использовать для реек более легкие торцовки. На этой операции одновременно выполняется сортирование реек по сортам, длине и текстуре древесины с подбором комплектов на один щит.

Нанесение клея на делянки производится на вальцовом станке, склеивание по ширине горячим прессом.

После склеивания необходимо выполнить форматную обрезку, ремонт и шлифовании клееного щита. Обрезка по длине может выполняться на станках типа двухсторонних концеравнителей. Естественно, что перед отделкой щитов дополнительно потребуется их шлифование на проходных или позиционных станках, например, типа ШлПС. Для шлифования щитов используют широколенточные станки 1, с. 232-243.

Операции технологического процесса производства клееного щита из необрезного пиломатериала (порода ель) представим в виде таблицы 2. Марки и технологические характеристики станков берем из литературы 4, с. 15-22.

Таблица 2 - Операции технологического процесса производства клееного щита

№п/п	Операции	Станки	Название и марки станков
1.	Обрезка кромок необрезного пиломатериала	Круглопильный станок для обрезки кромок необрезных пиломатериалов	Ц2Д-8
2.	Торцовка на заданную длину черновой заготовки	Круглопильный станок для поперечного раскроя пиломатериалов	ТСП-2
3.	Продольный раскрой на рейки заданной ширины	Станок для продольного раскроя пиломатериалов	ЦМ150К
4.	Чистовое строгание с 4-х сторон делянки	Четырехсторонний строгальный станок	Unimat500
5.	Склеивание делянок по ширине	Пресс для склеивания древесины по ширине	PW-4 (Польша)
6.	Чистовая торцовка щита	Круглопильный станок для поперечного раскроя пиломатериалов	ТСП-2
7.	Калибрование щитов	Шлифовальный станок	ШЛПС Камби
8.	Шлифование щитов
9.	Устранение дефектов	Вручную
10.	Контроль качества	Визуальное

Представим технические характеристики выбранного оборудования в виде таблиц 3-8:

Таблица 3 - Техническая характеристика круглопильного станка для обрезки кромок не обрезных пиломатериалов Ц2Д-8 3, с. 16

Характеристика
Размеры обрабатываемого материала, мм:
- толщина	13-60 (100)
- ширина	60-300
- длина	1500-7500
Количество пил, шт.	2
Наибольший диаметр пил, мм	400
Частота вращения пильного вала, мин-1	3000
Скорость подачи, м/мин	80 и 120; 100 и 150; 60 и 90
Установленная мощность, кВт	38 (53)
Габаритные размеры, мм:
- длина	2200
- ширина	1600
- высота	1310
Масса, кг	3660
Завод изготовитель	Вологодский станкозавод

Таблица 4 - Технические характеристики круглопильного станка для поперечного раскроя пиломатериалов ТСП-2 4, с. 15.

Характеристика
Размеры обрабатываемого материала, мм:
- толщина	75
- ширина	250
Диаметр пилы, мм	355
Частота вращения пильного вала, мин-1	3000
Установленная мощность, кВт	4
Габаритные размеры, мм:
- длина	780
- ширина	990
- высота	1200
Масса, кг	272



Таблица 5 - Техническая характеристика станка для продольного раскроя пиломатериалов ЦМ150К 4, с. 16.

Характеристика
Размеры распиливаемого материала, мм:
- толщина	20-150
- ширина	10-450
Наибольшая длина распиливаемого материала, мм	840
Количество пил, шт.	7
Наибольший диаметр пилы, мм	500
Частота вращения пильного вала, мин-1	3000
Скорость подачи, м/мин	4-25
Установленная мощность, кВт	46,5
Габаритные размеры, мм:
- длина	2050
- ширина	1300
- высота	1750
Масса, кг	2000

Таблица 6 - Техническая характеристика четырехстороннего строгального станка Unimat 500 (Weinig, Германия) 4, с. 17.

Характеристика
Размеры обрабатываемого материала, мм:
- толщина	8-120
- ширина	20-230
- длина минимальная	260
Количество шпинделей, шт.	5-8
Частота вращения шпинделей, об/мин	6000
Скорость подачи, м/мин	5-30
Суммарная мощность, кВт	55
Габаритные размеры, мм:
- длина	4750
- ширина	1700
- высота	1700
Масса, кг	4400



Таблица 7 - Техническая характеристика оборудования для склеивания клееного щита PW-4 (Польша) 4, с. 21.

Характеристика
Количество рабочих зон, шт.	4
Размеры склеиваемого щита, мм:
- толщина	60
- ширина	920
- длина	3000
Количество зажимов на рабочей зоне, шт.	4
Частота вращения шпинделей, об/мин	6000
Скорость подачи, м/мин	5-30
Габаритные размеры, мм:
- длина	2850
- ширина	3800
- высота	2500
Масса, кг	1450

Таблица 8 - Техническая характеристика станка для шлифования плоских и рельефных поверхностей ШлПС Камби 3, с. 321.

Характеристика
Максимальные размеры обрабатываемой детали, мм:
- толщина	250
- ширина	1000
- длина	не ограничена
Толщина шлифовальной ленты, мм	100-160
Количество шлифовальных головок, шт.	1
Диаметр лепесткового круга шлифовальных головок, мм	300
Частота вращения, мин-1	6000
Установленная мощность, кВт	3
Габаритные размеры, мм:
- длина	3500
- ширина	1340
- высота	1350
Масса, кг	450
Завод изготовитель	ООО «Простор» г. Кострома



5. Составление схемы технологического процесса

При составлении схемы технологического процесса необходимо исключить пересечение маршрутов движения заготовок, а также возвратных движений. Количество граф «оборудование - операции» зависит от количества технологических операций. Технологические операции, выполняемые на выбранном оборудовании, располагаем в последовательности их выполнения и обозначаем на схеме кружками, соединенными между собой горизонтальной и вертикальной линиями. Последовательность выполнения операций в технологическом процессе изготовления клееного щита рассматривали в п. 4.

Схему технологического процесса представим в виде таблицы 7.



Таблица 7 - Схема технологического процесса производства клееного щита.

Наимено-вание деталей

Обозначение по чертежу

Материал

Количество деталей в изделии

Размеры

Оборудование

Ц2Д-8

ТСП-2

ЦМ150К

Unimat 500

PW-4 (Польша)

ТСП-2

ШЛПС Камби

Вручную

Визуально

длина

ширина

толщина

Операция

Обрезка кромок

Торцовка на заданную длину

Продольный раскрой на рейки

Чистовое строгание с 4-х сторон

Склеивание делянок по ширине

Чистовая торцовка

Калибрование щитов

Шлифование

Устранение дефектов

Контроль качества

Щит

Ель

1

1440

660

17

_

_

_

_

_

Делянка

Ель

15

1440

44

17

_

_

Черновая заготовка

Ель

16

1485

60

25

_

_

Пиломате-риал

Ель

1

3000

160

60

_

щит технологический процесс производственной

6. Расчет годовой производственной программы

Годовая программа определяется по производительности головного оборудования, под которым в цехах клееной продукции принимается наиболее сложное, дорогостоящее и энергоемкое оборудование. При производстве клееных заготовок таким оборудованием является клеильный пресс. Годовая программа зависит также от количества установленных в цехе прессов.

Производительность позиционного пресса зависит главным образом от цикла его работы:

где Пч - часовая производительность позиционного пресса, м3;

Кр - коэффициент рабочего времени, Кр = 0,94-0,95;

l, b, h - чистовые размеры продукции, м (хотя из пресса выходят необрезные щиты, расчет выполняется с учетом чистовых размеров щитов, так как программа цеха выражается в размерах товарной продукции);

n - число щитов в одной запрессовке, шт.;

t - время цикла одной запрессовки, мин:

t = tскл + tвсп,

где tскл - время склеивания, мин. Зависит главным образом от вида клея и температуры плит пресса. Ориентировочно можно принять следующие значения:

- холодное склеивание карбамидными клеями - 4 ч;

- горячее склеивание карбамидными клеями - 5-10 мин;

- теплое склеивание ПВА-клеями - 15-30 мин;

- склеивание в поле ТВЧ - 1 мин;

tвсп - время вспомогательных операций, мин (включает в себя время загрузки реек и выгрузки щитов, время подъема и снятия давления). Зависит от уровня механизации работ. В среднем составляет 1-2 мин.

Итак, принимаем Кр=0,95; n=4; t=20 мин.

Следовательно:

Годовая программа (Пгод) зависит от сменности работы оборудования:

Пгод = Пчас Тэфф, где Тэфф - эффективный фонд работы оборудования, принимают равным при односменной работе 2000 ч, при двухсменной - 4000 и при трехсменной - 6000 ч.

Принимаем трехсменную работу, следователь, получаем годову программу:

Пгод = 0,186000 = 1080 м³.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Клееный щит благодаря позитивному изменению натуральных, механических и гигроскопических свойств древесины можно использовать в различных областях. Древесный материал, в зависимости от породы древесины и вида склеивания применяется для внутренней отделки помещений или вне помещения. Так как натуральная древесина обладает большими внутренними напряжениями и может деформироваться при сушке, очень узкие ламели (обычно 40-80 мм) склеиваются по ширине. Таким образом, получается материал, который, по сравнению с толстой доской, не содержит внутренних напряжений и меньше коробиться.

В данной работе мы разработали технологический процесс производства клееного щита.

Итак, можно сделать основные выводы:

- для производства данного клееного щита размерами 1440Ч660Ч17 из необрезного пиломатериала требуется выполнить 10 операций, потребное количество станков - 8, 2 операции выполняются вручную и визуально;

- часовая производительность выбранного пресса PW-4 (Польша) - 0,18 м³/ч;

- годовая производственная программа - 1080 м³.

- 

Библиографический список

1. Волынский, В. Н. Технология клееных материалов [Текст] : учеб. пособие / В. Н. Волынский. - Архангельск : АГТУ, 2003 - 279 с.

2. Положение о дипломном проектировании [Текст] : ч. 1. Единые требования к текстовым документам : нормативн. изд-е / сост. В. А. Паршукова, А. А. Митюшов ; СЛИ. Сыктывкар, 209. - 36 с.

3. Справочник мебельщика [Текст] / под ред. В. П. Бухтиярова. - 2-е изд. - М. : ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 600 с.

4. Юрова, О. В. Технология соединения материалов и деталей в производстве изделий из древесины [Электронный ресурс] : метод. указания по выполнению контрольных работ для студентов спец. 250403 «Технология деревообработки» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / сост.О. В. Юрова, СЛИ. - Электрон. дан. (1 файл в формате pdf: 0,3 Мб). - Сыктывкар : СЛИ, 2010.

Размещено на Allbest.ru