2电冰箱面板涂装车间设计-副本

专业课程设计题目：电冰箱面板涂装车间设计学院：化学化工学院专业：应用化学班级：0902学号：学生姓名：导师姓名：易翔完成日期：2012.12.01化学化工学院课程设计评分表（Ⅰ)专业班级姓名学号评价单元评价要素评价内涵满分评分知识水平30%文献查阅与知识运用能力能独立查阅文献资料，并能合理地运用到课程设计之中；能将所学课程（专业）知识准确地运用到课程设计之中，并归纳总结本课程设计所涉及的有关课程知识20课程设计方案设计能力课程设计整体思路清晰，课程设计方案合理可行10说明书质量50%文题相符与课程设计任务书题目相符，内容与文题相符5写作水平整体思路清晰，结构合理，层次分明，语言表达流畅，综合概括能力强30写作规范符合课程设计说明书的基本要求，用语、格式、图表、数据、量和单位及各种资料引用规范（符合标准）；符合课程设计规定字数15学习表现20%工作量课程设计工作量饱满，能按时完成课程设计规定的工作量10学习态度学习态度认真，遵守课程设计阶段的纪律，作风严谨，按时完成课程设计规定的任务，按时上交课程设计有关资料10指导教师评定成绩：实评总分；成绩等级指导教师（签名）注：按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）五档制评定成绩。车间设计课程设计任务书学院：化学化工专业：应用化学班级：应化0902姓名：同组人员姓名：一.课程设计题目：电冰箱面板涂装车间设计二.课程设计内容及设计要求：1设计年产量为8万台电冰箱的涂装车间，采用静电粉末喷涂的涂装处理工艺，确定工艺规范，计算设备尺寸和用量。2绘制工艺流程图和车间平面布置图。3绘制工件前处理设备图和静电喷漆室示意图。4编制设计说明书。三．课程设计时间安排：11月18日至12月1日第一周查阅文献资料，确定设计方案，进行工艺设计与计算。第二周绘制车间平面布置图和相关设备图，编制设计说明书。第三周四.主要参考资料：1《防护工艺设计》，肖鑫编，院内讲义。2《涂装工艺学》，张学敏，化学工业出版社。指导教师：易翔教研室主任：2012年11月8日目录前言 51设计前提................................................................................................61.1生产能力、面板尺寸和输送方式...............................................61.2涂装线的生产能力和输送速度...................................................71.3生产纲领........................................................................................82. 涂装工艺设计......................................................................................92.1粉末静电喷涂工艺参数 ..............................................................92.2前处理工艺 102.3喷粉工艺 ....................................................................................132.4固化 172.5检查·成品 19涂装主要设备的计算...........................................................................203.1前处理槽.......................................................................................203.2喷漆室...........................................................................................214.总结.......................................................................................................215.参考文献 .......................22前言粉末涂料作为无溶剂涂料的代表与水性涂料一样在涂料涂装产业界，引起世界的注目。在最近10年里，全世界的粉末涂料的生产量增长了3倍，尤其是欧洲和美国的涂料制造厂是以环境保护为优先的产品开发作为主要目标，低VOC的涂料保持高增长率，而日本还是以品质和经济为优先，使其工业涂装在环保方面比欧洲落后些。在未来的日子中，粉末涂料将仅次于水性涂料，约占总生产量的20%，逐步取代溶剂型涂料。世界上第一套粉末静电喷涂设备于1962年由法I目的SAMES公司研制成功，此后粉末静电喷涂技术在世界各国迅速发展，正逐渐取代溶剂型涂料涂装技术。我国的粉末静电喷涂技术发展较晚，但发展潜力很大。粉末涂料不含溶剂，粉末涂料依靠静电喷涂到工件表面上，互相不粘连的粉末粒子层经过加热熔融后形成牢虱的涂层与工件面紧密结合。这种涂层具有优良的防腐蚀性能和装饰功能。同传统的溶刊型涂料相比，它具有更加安全、污染小、适应性好、效率高和不依赖石油为原料的优点。仨它目前也存在一些缺点：一次性投资大、更换颜色不方便等。本车间设计的电冰箱面板采用粉末静电喷涂技术，介绍了电冰箱面板涂装的前处理以及涂装工艺，以及车间设计中的设备尺寸计算.1设计前提1．1生产能力、面板尺寸和输送方式被涂物尺寸(长×宽×高)：1.9m×0.8m×.0.05m生产纲领：8万台/年净生产能力：250台／d，工作时间：23h／d。输送方式：前处理采用摆杆输送机；静电粉末漆喷涂线及其他部分采用滑橇输送系统。1.2涂装线的生产能力和输送速度根据设计前提的要求，综合考虑各线设备利用率、返工率和交换件生产需求，确定涂装线的产能和输送速度，见表1。每年计算时间：335天（扣除一个月检修期）生产方式为流水线生产。生产节奏为T=t•k/M式中：t—工时基数，min；M—生产纲领；k—设备有效利用率工人总数=输送链速度：v=L/T式中：v—链速，m/min；L—挂距，m；T—生产节奏，min/台；表1序号生产线线数（条)设备利用率（%）挂距（m）生产节奏（h/台)输送速度（m/min）1234567891011脱脂碱蚀去氧化铬化漂洗烘干喷粉熔融固化冷却检查1111111111190909095959090909090956.06.05.06.06.06.25.06.06.25.06.04.154.154.154.374.374.154.153.943.943.944.161.451.451.201.371.371.491.201.521.571.271.441.3生产纲领生产纲领是车间在单位时间内分工种的任务指标，单位为表面积（㎡）或重量（吨）。编制涂装车间年生产纲领前，应将各产品需进行涂覆处理，如何根据各产品的年产量及涂覆处理表，编织出涂装车间年生产纲领。序号产品名称处理种类涂、镀层厚度（微米）产品表面处理生产量件数（件）重量（公斤）表面积（㎡）1电冰箱面板粉末涂装40~1008万8280/小时1080/小时工作制度和年时基数涂装车间工作制度可根据车间生产量和生产条件来决定。我们的车间设计采用两班制。年时基数就是每年生产的实际实时数，可分为工人的年时基数喝设备的年时基数。公认的年时基数是每人每年实际工作的时数，即扣除设备检验及其他必要的停工时间损失后的有效工作时间。操作人员，工位和设备的年时基数每年计算时间（天）工作制度每天的工作时间（小时）工位年时基数（小时）设备年时基数操作人员年时基数维修损失时间（%）年时基数（小时）因故缺勤损失时间（%）年时基数306一班制二班制三班制816232000400057503.54.5619303820540541920生产节奏生产节奏是指平均的长时间涂装一件产品，可用下式计算求得：t=(60·T·e·ρ)∕(M·n)式中：t—生产节奏，分钟·件-；M—年生产任务，套·年-；n—产品的涂漆件数；ρ—合格率。%；e—设备利用系数。生产节奏是涂装车间设计的重要基础数据，可根据他和每套产品的涂装工作量大小来选择涂装车间的生产方式和涂装工序间的运输方式。t=4000×0.8×60×0.95∕80000=2.28分钟·辆-2涂装工艺设计2.1粉末静电喷涂工艺参数工艺名称配方或操作条件工艺名称配方或操作条件使用涂料环氧聚酯粉末涂料产品转动次数3～4次涂料电阻5～50MΩ链速4.5～5.5m／min施工粘度15～25s圆盘转速负荷运行≥3000r/min工作电压60-90kV喷涂次数6次工作电流10～20μA工件与圆盘间距150～300mm供粉桶流化压力0.04～0.10MPa流速压力0.30-0.55MPa雾化压力0.30～0.45MPa清枪压力0.5MPa2.2前处理工艺2.2.1脱脂脱脂是在侵蚀之前去除工件表面的油、脂以及其它污染物,从而形成清洁的表面铝合金除油采用弱碱液,pH值不应超过H,否则碱性过高会引起铝合金表面的过腐蚀,在除油液中加人适量表面活性剂能提高清洗效果加快除油速度。脱脂配方及工艺参数如下:硅酸钠4g/LpH8.5-9.5磷酸钠20g/L温度(50-70)℃OP-10(l-3)g/L时间(3-4)min2.2.2碱蚀铝材表面通常存在一层较薄的自然氧化层,在进行铬化之间必须清除,使化学转化膜与基体结合牢固。碱蚀应严格控制槽液温度、浓度和时间,防止过腐蚀发生,碱蚀后要及时用水清洗,否则表面会出现腐蚀斑纹。碱蚀配方及工艺参数如下:氢氧化钠(20-35)g/L温度(40-50)℃碳酸钠(20-30)g/L时间(3-5)min2.2.3去氧化(出光)碱洗阶段的一些残留物在去氧化阶段可以除去。在这些残留物中存在着一些氧化物,如镁氧化物、金属氧化物、硅氧化物等,这些物质在碱性溶液中不溶解,会在表面残留灰黑色的膜,可通过浸人硝酸或硫酸中去除,使铝合金表面露出光亮基体。但现在许多厂家使用去氧化液,这种溶液含有铬酸盐,可以阻止铝材表面的再次氧化,用氟化物可以除去硅。去氧化配方及工艺参数如下:HNO3(200-350)ml/L温度室温CIO3(5-15)g/L时间30s-5min2.2.4铬化铬化是最常用的一种化学转化前处理方法。铬化膜提高了铝金属与涂层之间的附着力,改善了涂层的防腐性能。如果铬化膜太厚,将大大提高防腐性能但附着力不如薄的铬化膜。如果铬化膜太薄可以产生非常好的附着力,但涂层的防腐蚀性能不如厚铬化膜。铝材铬化有两种形式:黄铬化和绿铬化。铝合金绿铬化配方及工艺参数如下:H3P04(40-55)ml/LNaF(5-8)g/LCrO3(20-30)g/LNiNO3(5-8)g/LPH1.4—2.0温度室温时间(3-10)min2.2.5漂洗脱脂后的第一道水洗通常使用自来水或井水,但前处理的最后几道水洗要求使用去离子水,以防止出现附着力和腐蚀问题。去离子水的电导率不能超过30us/cm,使用去离子水非常重要,因为硬水中的盐(钙离子)干燥后沉积在工件表面可以形成腐蚀点,导致涂层产生气泡。2.2.6烘干铝材喷涂粉末涂料前必须完全干燥,工件表面上的潮气将影响固化膜的质量。烘干炉的炉温不能太高,黄铬化膜的破坏温度大约是65℃,绿铬化膜的破坏温度大约是80℃,如果烘干温度超过以上限制,将降低涂层的防腐蚀性能。2.3喷粉工艺2.3.1粉末静电喷涂的基本原理工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。静电发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空间释放高压静电(负极)，该高压静电使从．喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离(带负电荷)。工件经过挂具通过输送链接地(接地极)，这样就在喷枪和工件之间形成一个电场占粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达工件表面，依靠静电吸引在工件表面形成一层均匀的涂层。2.3.2粉末静电喷涂的基本原料用室内型环氧聚酯粉末涂料。它的主要成分是环氧树脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、各种助剂(例如流平剂、防潮剂、边角改性剂等).粉末加热固化后在工件表面形成所需涂层。辅助材料是压缩空气，要求清洁干燥、无油无水[含水量小于1.3g/m3、含油量小于1.0×10-5％(质量分数)]2.3.3粉末静电喷涂的施工工艺静电高压60-90kV。电压过高容易造成粉末反弹和边缘麻点；电压过低上粉率低。静电电流10～20μA。电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低流速压力0.30-0.55MPa.流速压力越高则粉末的沉积速度越快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨损速度。雾化压力0.30～0.45MPa。适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚度均匀，但过高会使送粉部件快速磨损。适当降低雾化压力能够提高粉末的覆盖能力，但过低容易使送粉部件堵塞。清枪压力0.5MPa。清枪压力过高会加速枪头磨损，过低容易造成枪头堵塞。供粉桶流化压力0.04～0.10MPa。供粉桶流化压力过高会降低粉末密度使生产效率下降，过低容易出现供粉不足或者粉末结团。喷枪口至工件的距离150～300mm。喷枪口至工件的距离过近容易产生放电击穿粉末涂层，过远会增加粉末用量和降低生产效率。输送链速度4.5～5.5m／min。输送链速度过快会引起粉末涂层厚度不够，过慢则降低生产效率。2.3.4粉末静电喷涂的工艺控制涂层厚度的控制工件在室温下进行粉末静电喷涂，涂层厚度一般在40-100um之间；采用2次喷涂则厚度可达100um以上；若需更厚的防腐蚀或电绝缘涂层，则可对工件进行预热后再进行喷涂。静电压的高低：喷枪静电压的高低将直接影响到涂层的厚薄，因为枪嘴与工件间的电场力是粉末涂覆的主要动力，其大小的不同造成上粉率迥异。对于一般的平板喷涂件（冰箱侧板和后板）而言，静电压一般控制在55-70kV即可，过低将造成涂层过薄，过高易产生电火花击穿。喷枪系统由于新旧程度不同，其电性能亦存在差异，使用一定时间后的喷枪需适当提高静电电压，以保证得到正常涂层厚度。涂层均匀性控制影响涂层均匀性最重要的因素是静电屏蔽，所以要获得均匀涂层首先要减少工件静电屏蔽的影响，尤其是工件尖端或边缘的法拉第效应，其次要保证粉末稳定、均匀扩散。具体到生产应用中须注意以下几点：(1)工件正确悬挂：大面积或对外观有主要影响的面，应垂直于地面，并与水平喷枪出粉方向保持垂直。(2)工件接地良好：特别是挂具上黏附的粉末涂膜应及时除去，不然工件不易吸附涂层或涂层不均。生产中对挂具钩处的修整及对挂具进行脱漆，即主要是为了这一目的。(3)防止粉层反电离现象：反电离是指当粉层达到一定厚度后再继续喷涂，涂层不增厚，反而产生许多麻坑，表面变粗糙的现象。产生这种现象的主要原因是堆积的粉层上产生局部绝缘击穿，防止对策是适当控制喷枪，勿使粉层过厚。(4)粉末中不应出现脏污杂物：回收粉要经筛分后再用，新粉若有条件亦尽可能经筛后再用；回收粉与新粉应以一定比例混匀后再用。(5)喷枪与工件间距离：一般定为150-300mm，在保证涂层厚度的前提下，喷枪离工件距离偏远点为好，这样有利于涂层均匀分布。(6)喷枪出粉稳定、雾化均匀：否则应从以下方面查找原因：一是由于供粉器的文丘里管口径太小或文丘里出粉口至喷枪的输送管太长，易造成输粉管路堵塞，此时除对设备进行可能整改外，还应增大流速压力以增大送粉气流速率；二是由于流化床的透气板堵塞、透气不均匀，此时需解决流化板故障问题；或者由于流化床内粉位低于吸粉口以及流化床供气太小乃至中断，此时应注意加粉或调节流化气量；三是由于粉末涂料本身的流出性太差或有结团现象，此时应更换粉末或对流化床附加振动措施。2.3.5粉末静电喷涂的主要设备喷枪和静电控制器：喷枪除了传统的内藏式电极针，外部还设置了环形电晕而使静电场更加均匀以保持粉末涂层的厚度均匀。静电控制器产生需要的静电高压并维持其稳定，波动范围小于10％。供粉系统：供粉系统由新粉桶、旋转筛和供粉桶组成。粉末涂料先加入到新粉桶，压缩空气通过新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末预流化，再经过粉泵输送到旋转筛。旋转筛分离出粒径过大的粉末粒子(100μm以上)，剩余粉末下落到供粉桶。供粉桶将粉末流化到规定程度后通过粉泵和送粉管供给喷枪喷涂工件。回收系统：喷枪喷出的粉末除一部分吸附到工件表面上(一般为50％～70％)外，其余部分自然沉降。沉降过程中的粉末一部分被喷粉棚侧壁的旋风回收器收集，利用离心分离原理使粒径较大的粉末粒子(12μm以上)分离出来并送回旋转筛重新利用。12pom以下的粉末粒子被送到滤芯回收器内，其中粉末被脉冲压缩空气振落到滤芯底部收集斗内，这部分粉末定期清理装箱等待出售。分离出粉末的洁净空气(含有的粉末粒径小于1μm、浓度小于5g/m3)排放到喷粉室内以维持喷粉室内的微负压。负压过大容易吸入喷粉室外的灰尘和杂质，负压过小或正压容易造成粉末外溢。沉降到喷粉棚底部的粉末收集后通过粉泵进入旋转筛重新利用。回收粉末与新粉末的混合比例为(1:3)～(1:1)。使用该回收系统，总体粉末利用率平均达到95％。喷粉室体：顶板和壁板采用透光聚丙烯塑料材质，以最大限度减少粉末黏附量，防止静电荷累积干扰静电场。底板和基座采用不锈钢材质，既便于清洁又具有足够的机械强度。辅助系统;包括空调器、除湿机。空调器的作用一是保持喷粉温度在35℃以下以防止粉末结块；二是通过空气循环(风速小于0.3m/s)保持喷粉室的微负压。除湿机的作用是保持喷粉室相对湿度为45％～55％，湿度过大空气容易产生放电击穿粉末涂层，过小导电性差不易电离。2.4固化2.4.1粉末固化的基本原理环氧树脂中的环氧基、聚酯树脂中的羧基与固化剂中的胺基发生缩聚、加成反应交联成大分子网状体，同时释放出小分子气体(副产物)。固化过程分为熔融、流平、胶化和固化4个阶段。温度升高到熔点后工件上的表层粉末开始融化，并逐渐与内部粉末形成漩涡直至全部融化。粉末全部融化后开始缓慢流动，在工件表面形成薄而平整的一层，此阶段称流平。温度继续升高到达胶点后有几分短暂的胶化状态(温度保持不变)，之后温度继续升高粉末发生化学反应而固化。2.4.2粉末固化的基本工艺采用的粉末固化工艺为180℃，烘15min，属正常固化。其中的温度和时间是指工件的实际温度和维持不低于这一温度的累积时间，而不是固化炉的设定温度和工件在炉内的行走时间。但两者之间相互关联，设备最初调试时需要使用SMT炉温跟踪仪测量最大工件的上、中、下3点表面温度及累积时间，并根据测量结果调整固化炉设定温度和输送链速度(它决定工件在炉内的行走时间)，直至符合上述固化工艺要求。这样就可以得出两者之间的对应关系，因此在一段时间内(一般为2个月)只需要控制速度即可保证固化工艺。2.4.3粉末固化的主要设备设备主要包括供热燃烧器、循环风机及风管、炉体3部分。供热燃烧器可用德国威索产品，使用0～35#轻柴油。具有发热效率高、省油的优点。循环风机进行热交换，送风管第一级开口在炉体底部，向上每隔600mm有一级开口，共三级。这样可以保证1200mm工件范围内温度波动小于5℃，防止工件上下色差过大。回风管在炉体顶部，这样可以保证炉体内上下温度尽可能均匀。炉体为桥式结构，既有利于保存热空气，又可以防止生产结束后炉内空气体积减小吸人外界灰尘和杂质。2.5检查.成品固化后的工件，日常主要检查外观(是否平整光亮、有无颗粒、缩孔等缺陷)和厚度(控制在55～90μm)。如果首次调试或需要更换粉末时则要求使用相应的检测仪器检测如下项目：外观、光泽、色差、涂层厚度、附着力(划格法)、硬度(铅笔法)、冲击强度、耐盐雾性(400h)、耐候性(人工加速老化)、耐湿热性(1000h)检查后的成品分类摆放在运输车、周转箱内，相互之间用报纸等软质材料隔离，以防止划伤并做好标识待用.3涂装主要设备的计算3.1前处理槽前处理槽形状有船型和矩形两种。船型槽适用于大量流水连续式生产。其两端的斜坡长度取决于被涂物