Помощь студентам в учебе
Разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального места» из стеклонаполненного пенополиуретана
|
Введение 8
1 Анализ предметной области 11
1.1 Патентный поиск материалов из наполненных полиуретанов, применяемых
в автомобилестроение 11
1.2 Применение стеклонаполненных полиуретанов в автомобилестроении .... 17
1.3 Технологические методы получения стеклонаполненных композиций 20
1.4 Влияние климатических факторов на старения пластмасс 28
Выводы по главе 1 31
2 Материалы и методы исследований 32
2.1 Характеристика применяемых материалов 32
2.2 Методы исследований физико-механических свойств стеклонаполненных
пенополиуретанов 35
2.3 Методы ускоренных климатических испытаний стеклонаполненных
пенополиуретанов 40
2.4 Статистическая обработка результатов испытаний 46
3 Исследования свойств стеклонаполненных пенополиуретанов 48
3.1 Исследование физико-механических свойств стеклонаполненных
пенополиуретанов 48
3.2 Ускоренные климатические испытания стеклонаполненных
пенополиуретанов 50
Выводы по главе 3 54
4 Разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального
места» 55
4.1 Технический контроль 55
4.2 Определение типа производства
4.3 Выбор материала для изготовления детали 57
4.4 Выбор метода производства 58
4.5 Конструирование оснастки 59
4.6 Выбор основного оборудования 61
4.7 Механическая обработка деталей 67
4.8 Расчёт режимов напыления (операционная технология на напыление) 67
4.9 Расчёт режимов прессования (операционная технология на прессование)..68
4.10 Маршрутно-операционная технология 71
4.11 Методы и инструменты контроля качества 73
4.12 Проектирование участка 74
Выводы по главе 4 79
5 Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях 80
5.1 Выявление опасных и вредных факторов в цехе производства деталей из
СППУ 81
5.2 Мероприятия по предупреждению и защите от вредных и опасных
факторов, возникающих при работе с компонентами 82
5.3 Работы, связанные со стеклянными волокнами 83
5.4 Работы, связанные с аппаратами высокого давления 80
5.5 Механическая обработка деталей из стеклонаполненных
пенополиуретанов 85
5.6 Расчет искусственного освящения 80
5.7 Расчет вентиляции 88
5.8 Пожарная безопасность 89
5.9 Требования безопасности и охрана труда
5.10 Охрана окружающей среды 92
Выводы по главе 5 94
6 Расчет экономической эффективности 95
6.1 Экономические преимущества внедрения стеклонаполненных
пенополиуретанов 95
6.2 Расчет плановой себестоимости изготовления детали «Основание нижнего
спального места» 95
Выводы по главе 6 105
Заключение 106
Список использованных источников 108
Приложение 112
1 Анализ предметной области 11
1.1 Патентный поиск материалов из наполненных полиуретанов, применяемых
в автомобилестроение 11
1.2 Применение стеклонаполненных полиуретанов в автомобилестроении .... 17
1.3 Технологические методы получения стеклонаполненных композиций 20
1.4 Влияние климатических факторов на старения пластмасс 28
Выводы по главе 1 31
2 Материалы и методы исследований 32
2.1 Характеристика применяемых материалов 32
2.2 Методы исследований физико-механических свойств стеклонаполненных
пенополиуретанов 35
2.3 Методы ускоренных климатических испытаний стеклонаполненных
пенополиуретанов 40
2.4 Статистическая обработка результатов испытаний 46
3 Исследования свойств стеклонаполненных пенополиуретанов 48
3.1 Исследование физико-механических свойств стеклонаполненных
пенополиуретанов 48
3.2 Ускоренные климатические испытания стеклонаполненных
пенополиуретанов 50
Выводы по главе 3 54
4 Разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального
места» 55
4.1 Технический контроль 55
4.2 Определение типа производства
4.3 Выбор материала для изготовления детали 57
4.4 Выбор метода производства 58
4.5 Конструирование оснастки 59
4.6 Выбор основного оборудования 61
4.7 Механическая обработка деталей 67
4.8 Расчёт режимов напыления (операционная технология на напыление) 67
4.9 Расчёт режимов прессования (операционная технология на прессование)..68
4.10 Маршрутно-операционная технология 71
4.11 Методы и инструменты контроля качества 73
4.12 Проектирование участка 74
Выводы по главе 4 79
5 Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях 80
5.1 Выявление опасных и вредных факторов в цехе производства деталей из
СППУ 81
5.2 Мероприятия по предупреждению и защите от вредных и опасных
факторов, возникающих при работе с компонентами 82
5.3 Работы, связанные со стеклянными волокнами 83
5.4 Работы, связанные с аппаратами высокого давления 80
5.5 Механическая обработка деталей из стеклонаполненных
пенополиуретанов 85
5.6 Расчет искусственного освящения 80
5.7 Расчет вентиляции 88
5.8 Пожарная безопасность 89
5.9 Требования безопасности и охрана труда
5.10 Охрана окружающей среды 92
Выводы по главе 5 94
6 Расчет экономической эффективности 95
6.1 Экономические преимущества внедрения стеклонаполненных
пенополиуретанов 95
6.2 Расчет плановой себестоимости изготовления детали «Основание нижнего
спального места» 95
Выводы по главе 6 105
Заключение 106
Список использованных источников 108
Приложение 112
Актуальность темы. На основе синтетических смол, каучуков и высокомолекулярных соединений изготовляются сотни марок эластичных и жестких газонаполненных материалов, которые используются во всех отраслях промышленности и строительства [1]. К настоящему времени проведено большое количество исследований по разработке новых составов пенополиуретанов (ППУ), связанных со снижением их себестоимости, упрощением технологий, понижением токсичности в производстве, а также возможностью эксплуатации в широком температурном диапазоне. Благодаря большому количеству исходных компонентов можно в широком интервале варьировать свойствами полученных ППУ [2].
Сфера использования пенополиуретана очень широка. Пенополиуретаны выполняют различные функции, такие как шумоизоляция, теплоизоляция, обеспечение внутренней и наружной безопасности, экономичность в эксплуатации, повышение комфортабельности, возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне и т.д. Также стало возможным использовать пенополиуретаны в качестве конструкционных материалов, для этого необходимо наполнять данные ППУ стекловолокном.
Стеклонаполненные пенополиуретаны позволяют изготавливать крупногабаритные элементы с многослойной структурой, составленной из различных комбинаций твердого полиуретана, твердого и пористого полиуретана, твердого и пористого полиуретана и коротких стекловолокон для удовлетворения различных функциональных и эстетических требований в разных областях применения. Целевым рынком для этой технологии является тот, который в настоящее время использует стекловолокнистые полиэфиры для повышения прочности крупногабаритных элементов, которые изготовлены методом штамповки или термоформования из листов ABS (сополимер акрила, бутадиена и стирола) и акрила (полиметилметакрилат). Возможность исключения мономера стирола и других подобных растворителей в крупносерийном производстве в настоящее время является не только экономическим преимуществом, но также и важным фактором с точки зрения гигиены и охраны труда рабочих и безопасности окружающей среды. Таким образом, его широко применяют в автомобильной отрасли: в грузовых и коммерческих автомобилях (например, каркасы, ТШИ экрана и т.д.) [3].
Из стеклонаполненного ППУ изготавливается термошумоизоляция интерьера и экстерьера автомобиля КАМАЗ, такие как ТШИ экран двигателя, основание нижнего спального места и другие. Термошумоизоляция позволяет обеспечить достаточную защиту от шумового загрязнения и обеспечить более комфортные условия для управления транспортным средством. Изделие обладает высокими звукопоглощающими характеристиками благодаря новой технологии LFI, с применением которой производится основание нижнего спального места. Уровень звукоизоляции из волокнистого материала соответствует требованиям стандартов защиты от шума, так как деталь обеспечивает оптимальное звукопоглощение. Кроме защиты от сильного шума использование экранов также позволяет обеспечить термоизоляцию силового агрегата. Высокая прочность и износостойкость гарантируют длительный срок эксплуатации деталей, а малый вес и грамотно спроектированная конструкция позволяют легко устанавливать термошумоизоляционные детали [3].
Таким образом, работа посвящена оптимизации физико-механических свойств пенополиуретанов с использованием в качестве наполнителя стеклоровинг.
Целью дипломного проекта является разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального места» из стеклонаполненного пенополиуретана.
Для достижения цели данной работы были поставлены следующие задачи:
1) Анализ предметной области, включающий изучения полимерных и пенополиуретановых материалов в автомобилестроение, также изучения стеклонаполненных пенополиуретанов.
2) Выбор материала и оборудования для проведения исследований.
3) Исследование физико-механических свойств и ускоренных климатических испытаний: теплостойкость, устойчивость материала к воздействию температуры, ударная вязкость, твердость по Шору D, коэффициент звукопоглощения, реологические свойства, стойкость к ультрафиолетовому излучению.
4) Разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального места» из стеклонаполненного пенополиуретана.
Сфера использования пенополиуретана очень широка. Пенополиуретаны выполняют различные функции, такие как шумоизоляция, теплоизоляция, обеспечение внутренней и наружной безопасности, экономичность в эксплуатации, повышение комфортабельности, возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне и т.д. Также стало возможным использовать пенополиуретаны в качестве конструкционных материалов, для этого необходимо наполнять данные ППУ стекловолокном.
Стеклонаполненные пенополиуретаны позволяют изготавливать крупногабаритные элементы с многослойной структурой, составленной из различных комбинаций твердого полиуретана, твердого и пористого полиуретана, твердого и пористого полиуретана и коротких стекловолокон для удовлетворения различных функциональных и эстетических требований в разных областях применения. Целевым рынком для этой технологии является тот, который в настоящее время использует стекловолокнистые полиэфиры для повышения прочности крупногабаритных элементов, которые изготовлены методом штамповки или термоформования из листов ABS (сополимер акрила, бутадиена и стирола) и акрила (полиметилметакрилат). Возможность исключения мономера стирола и других подобных растворителей в крупносерийном производстве в настоящее время является не только экономическим преимуществом, но также и важным фактором с точки зрения гигиены и охраны труда рабочих и безопасности окружающей среды. Таким образом, его широко применяют в автомобильной отрасли: в грузовых и коммерческих автомобилях (например, каркасы, ТШИ экрана и т.д.) [3].
Из стеклонаполненного ППУ изготавливается термошумоизоляция интерьера и экстерьера автомобиля КАМАЗ, такие как ТШИ экран двигателя, основание нижнего спального места и другие. Термошумоизоляция позволяет обеспечить достаточную защиту от шумового загрязнения и обеспечить более комфортные условия для управления транспортным средством. Изделие обладает высокими звукопоглощающими характеристиками благодаря новой технологии LFI, с применением которой производится основание нижнего спального места. Уровень звукоизоляции из волокнистого материала соответствует требованиям стандартов защиты от шума, так как деталь обеспечивает оптимальное звукопоглощение. Кроме защиты от сильного шума использование экранов также позволяет обеспечить термоизоляцию силового агрегата. Высокая прочность и износостойкость гарантируют длительный срок эксплуатации деталей, а малый вес и грамотно спроектированная конструкция позволяют легко устанавливать термошумоизоляционные детали [3].
Таким образом, работа посвящена оптимизации физико-механических свойств пенополиуретанов с использованием в качестве наполнителя стеклоровинг.
Целью дипломного проекта является разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального места» из стеклонаполненного пенополиуретана.
Для достижения цели данной работы были поставлены следующие задачи:
1) Анализ предметной области, включающий изучения полимерных и пенополиуретановых материалов в автомобилестроение, также изучения стеклонаполненных пенополиуретанов.
2) Выбор материала и оборудования для проведения исследований.
3) Исследование физико-механических свойств и ускоренных климатических испытаний: теплостойкость, устойчивость материала к воздействию температуры, ударная вязкость, твердость по Шору D, коэффициент звукопоглощения, реологические свойства, стойкость к ультрафиолетовому излучению.
4) Разработка технологии изготовления детали «Основание нижнего спального места» из стеклонаполненного пенополиуретана.
На сегодняшний день в автомобильной отрасли отдается большее предпочтение полимерным материалом, нежели металлу, дереву и стеклу. Пенополиуретаны выполняют различные функции, такие как шумоизоляция, теплоизоляция, обеспечение внутренней и наружной безопасности, экономичность в эксплуатации, повышение комфортабельности, возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне и т.д. А благодаря, введению стекловолокна, возможно, использовать пенополиуретаны в качестве конструкционных материалов.
Были исследованы физико-механические свойства стеклонаполненных пенополиуретанов. Выявлено:
— стойкость к ударной вязкости;
— твердость по Шору D составляет 44-60 единиц;
— максимальный коэффициент звукопоглащения достигается в среднечастотном диапазоне - 1600 Гц;
— при нагрузках обладает упругой деформацией;
Были проведены ускоренные климатические испытания. Выявлено:
— высокая теплостойкость;
— стойкость к воздействию температуры, разрушение происходит только на дефектных участках;
— стойкий к ультрафиолетовому излучению.
Деталь изготавливается из компонентов А (Multitec 34MT01C) и Б (DesmodurPU78LF02) в соотношении 1,7 с добавлением рубленного стеклоровинга P248 4800 на напылительной машине высокого давления тм Hennecke №0100-1793.
Для изготовления детали «Основание нижнего спального места» выбрали съемную пресс-форму открытого типа, изготовленную из алюминиевого сплава, оснащенную подогревом. Произведен выбор основного и вспомогательного
оборудования. На данном участке будет установлены следующие единицы оборудования: напылительная установка А0100-1793 со смесительной головкой МШ0, состоящая из робота IRB6600, дозирующего устройства НТ80-НК55, и пресса гидравлического ВАЬТЛ RxP100. Разработан технологический процесс производства, включающий в себя следующие операции: транспортная,подготовительная, напылительная, прессовая, обрезная, контрольная.
Разработана планировка участка площадь, которой составляет 432м .
На рабочем месте выявлены негативные факторы производственной среды, это выделение в воздушную среду производственного помещения фенилизоционата. Для поддержания нормированной концентрации фенилизоционата необходимо кроме общей вентиляции устанавливать местную. Объём вентиляции воздухообмена при контактном формовании составляет 1700 м3/ч.
Рассчитана стоимость производства детали «Основание нижнего спального места».
Были исследованы физико-механические свойства стеклонаполненных пенополиуретанов. Выявлено:
— стойкость к ударной вязкости;
— твердость по Шору D составляет 44-60 единиц;
— максимальный коэффициент звукопоглащения достигается в среднечастотном диапазоне - 1600 Гц;
— при нагрузках обладает упругой деформацией;
Были проведены ускоренные климатические испытания. Выявлено:
— высокая теплостойкость;
— стойкость к воздействию температуры, разрушение происходит только на дефектных участках;
— стойкий к ультрафиолетовому излучению.
Деталь изготавливается из компонентов А (Multitec 34MT01C) и Б (DesmodurPU78LF02) в соотношении 1,7 с добавлением рубленного стеклоровинга P248 4800 на напылительной машине высокого давления тм Hennecke №0100-1793.
Для изготовления детали «Основание нижнего спального места» выбрали съемную пресс-форму открытого типа, изготовленную из алюминиевого сплава, оснащенную подогревом. Произведен выбор основного и вспомогательного
оборудования. На данном участке будет установлены следующие единицы оборудования: напылительная установка А0100-1793 со смесительной головкой МШ0, состоящая из робота IRB6600, дозирующего устройства НТ80-НК55, и пресса гидравлического ВАЬТЛ RxP100. Разработан технологический процесс производства, включающий в себя следующие операции: транспортная,подготовительная, напылительная, прессовая, обрезная, контрольная.
Разработана планировка участка площадь, которой составляет 432м .
На рабочем месте выявлены негативные факторы производственной среды, это выделение в воздушную среду производственного помещения фенилизоционата. Для поддержания нормированной концентрации фенилизоционата необходимо кроме общей вентиляции устанавливать местную. Объём вентиляции воздухообмена при контактном формовании составляет 1700 м3/ч.
Рассчитана стоимость производства детали «Основание нижнего спального места».