纤维板课程设计示范修改简.docx

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纤维板课程设计示范修改简

纤维板课程设计示范参考

一、设计条件

⏹设计题目：

年产3万m3MDF车间工艺设计

⏹原料种类：

森林采伐剩余物

⏹生产方式：

干法

⏹产品规格：

幅面1220×4880mm2（4’×16’）；

厚度：

16mm；密度：

0.7g/cm3

⏹产品结构：

渐变结构

⏹产品质量：

符合GB11718－2009

⏹工作日制度：

年有效工作日300天，班次3班，有效工作小时7.5小时

⏹占总产量：

100％

*二、工艺设计原则

中密度纤维板主要采用干法生产工艺。

一般MDF生产由下列工序组成：

备料、纤维分离、施胶、干燥、铺装成型、预压、热压、冷却、锯裁、砂光以及产品分级入库等。

具体工艺流程见附图。

三、车间组成

（一）备料工段

本设计任务书的原料为森林采伐剩余物，因此需要排出杂物。

原料经水洗、清除金属杂物与碎石等，可延长磨盘磨片、锯片等使用的期限，提高热磨质量。

1.削片：

要求木片大小尺寸合格、均匀、切口匀整平滑。

木片规格应在长16～30mm、宽15～25mm、厚3～5mm。

2.筛选：

木片中的碎屑应该筛除，大木片必须分离再碎，否则影响纤维分离质量。

3.水洗：

原料中泥沙影响产品质量，而且会损坏磨片，故木片进入热磨机前，应首先进行水洗。

木片水洗多采用上冲水流式水洗系统，洗后木片含水率约56％。

4.剥皮与去皮：

树皮内纤维含量级低。

当原料内树皮含量超过20％时，一般要求进行原料剥皮或木片去皮处理。

5.运输与贮存：

木片的运输设备有皮带运输机、刮板运输机、斗式提升机和气力运输机等，本设计采用的是皮带运输机。

（二）纤维分离

纤维分离是整个MDF生产的核心环节，也是确保产品质量最重要的工序之一，同时也是能耗最多的工序，因此，此工序的工艺制定与设备选型是很重要的。

1.定义：

纤维分离是指采用一定的方法，将植物纤维原料分离成所需要的细小纤维的工艺过程。

2.基本要求：

在纤维尽量少受损失的前提下，将纤维原料分离成单体纤维，并使纤维具有一定的比表面积和交织性能，为纤维之间的重新结合创造必要的条件。

3.方法：

加热机械法是将植物原料用热水或饱和蒸汽进行水煮或气蒸，然后经机械外力作用将其分离成纤维。

加热机械法中主要有热磨机法和高速磨浆机法。

本设计采用热磨机法。

（三）施胶

本设计采用先施胶后干燥工艺。

胶粘剂和其他助剂搅拌均匀后在一定压力下，经管道输送到热磨机纤维排料阀喷入干燥管中，在

高速气流作用下，胶雾和纤维相遇而附着在纤维上。

（四）干燥

本设计采用二级气流干燥法。

当含水率高的纤维进入第一级，纤维水分快速蒸发，含水率急剧下降。

当纤维进入第二级干燥管道，热介质温度较低，管道较长，纤维有较长的滞留时间，以保证得到优质的纤维。

（五）铺装成型

铺装成型工序是MDF生产中十分重要的一个环节，它不仅直接影响制品的各项物理力学性能，而且与板制品的翘曲变形、分层以及其密度、厚度偏差等有关。

1.纤维分级：

本设计采用自然分选，在铺装过程中自然形成，它使板坯由中层到表层产生有粗到细逐渐过渡的渐变结构，工艺流程简化，动力消耗降低。

2.纤维贮存：

作用：

保证前后工序间的纤维平衡；为使纤维有混合时间；是齐边、刮平及废坯等回收纤维的贮存点。

3.计量：

计量装置采用的是电子皮带秤，安装在成型机上，对板坯带进行连续的测量。

4.成型：

采用真空气流铺装成型机，使纤维沉降而铺成板坯。

由于纤维的沉降借助于真空负压，可适合不同厚度要求的成型，纤维的沉降速度快，生产率高。

（六）预压

本设计采用连续式带式预压机。

板坯在被压缩状态下移动，故需保持预压机运行速度与成型网带速度同步。

（七）板坯纵横锯裁

铺装的连续板坯带，经预压后边部不够整齐，甚至呈松散状，必须将其裁齐到毛边板的宽度，称其为齐边。

（八）热压

本设计采用多层压机。

热压机是主要的生产设备，其性能好坏不仅影响生产能力，更影响产品质量，直接关系到经济效益。

（九）后期处理

1.冷却：

作用：

消散热压后板中残留的甲醛；平衡板内的含水率；防止堆垛时，板子上下两面温差过大产生翘曲变形。

本设计采用专用轮式冷却翻板机。

2.锯裁：

目的在于保证产品规格和板边强度。

本设计采用圆锯机。

3.砂光：

目的是控制成品厚度公差，本设计采用宽带式砂光机。

四、产量、辅助材料的计算和设备的选择

（一）核算日产量

1.确定所需压机层数（M）

A×t

M＝

L×b×h×T×k1×k2

式中：

A：

日产量，100m3；

t：

热压周期，8min；

L：

产品长度，4.88m；

b：

产品宽度，1.22m；

h：

产品厚度，0.016m；

k1：

产品合格率，0.90～0.98，取0．95；

k2：

热压机利用系数，0.90～0.98，取0．96；

T：

有效工作时间，每日工作3班，每班有效工作时间7.5h，则：

T＝60×7.5×3＝1350min。

代入上面的公式求得m＝6.8，圆整后取7层，则：

选BY124×8／13型7层热压机（上海板机厂生产），可满足设计要求。

2.核算实际日产量

h×L×b×T×K1×K2×m0.016×1.22×4.88×1350×0.95×0.96×7

A＝＝

t8

＝102.62m3

则实际年产量D为：

D＝102．62×300＝30786m3

本设计日产量为100m3，实际日产量为102．62m3，超过设计量2．62％<20％，则设计合理。

（二）原辅材料的概算

1.

每立方米MDF中所含绝干纤维量

式中：

γ：

产品密度，取任务书中给定的0.7g／cm3；

p：

添加剂占绝干纤维的重量百分比，9%～15%，取p＝10％；

w：

成品含水率，8%～10%，取8％。

代入公式：

g0＝0.59t/m3

2.原料耗量的计算

每年消耗的原料量

式中：

D：

实际年产量30786m3；

go：

每m3MDF中所含的绝干纤维量，0.59t／m3板；

K总：

生产工艺过程中的总损失率，其中包括：

k1：

削片、筛选损失率，kl＝4．5％～5．5％，取5%；

k2：

热磨损失率，k2＝6％～7．5％，取6.5％；

k3：

干燥损失率，k3＝3％～4％，取3.5％；

k4：

铺装损失率，k4＝2％～3％，取2.5％；

k5：

热压损失率，k5＝0.5％～0.75％，取0.65％；

k6：

裁边损失率，k6＝3.5％～5％，取4.2％；

k7：

砂光损失率，k7＝5％～10％（依板厚定），取6.25％

k8：

废、次品损失率，k8=5％。

代入公式：

K总＝1－（1－k1）（1－k2）．．．（1－k8）＝0.29

则：

G木＝25582（t）

按每实积立方米原料约为0.4t计，每年需原料的实积立方米数：

V实＝G木/0.4＝63956.8m3

3.辅助材料用量的计算：

每立方米板在制浆工段所需的绝干纤维量g浆:

（1）石蜡用量：

g蜡＝g浆×pl×k加

式中：

g浆＝0.71t/m3；

pl：

石蜡用量占绝干纤维重量的百分比（0.5%～1.2%），取1％；

k加：

生产损耗增加系数，取1.02；

代入公式：

g蜡＝0.71×1％×1.02＝0.0073t/m3

石蜡年耗量：

G蜡=g蜡×D=0.0073×30786＝224.7t

（2）脲醛树脂用量：

g胶=g浆×p2×k加

式中：

g浆:

每立方米板在制浆工段所需的绝干纤维量；

p2：

脲胶用量占绝干纤维重量百分比，（9%～12%）取9％；

k加：

生产损耗增加系数，1.01～1.05，取1.02；

代入公式：

g胶=0.71×9％×1.02=0.065t／m3

脲胶年耗量：

G胶＝g胶×D＝0.065×30786=2006.6t

（三）主要生产设备的选择：

1.削片机的选择：

（1）削片机每班需加工量Q削的计算：

MDF的实际日生产量为102.62m3，设削片机为两班生产，则每班需要加工的纤维量至少为：

A削＝g0A/2＝0.59×102.62÷2＝30.27t/班；

则，按每实积立方米原料约为0.4t计:

V削＝30.27÷0.4＝75.68m3/班

所以，每班实际需加工量为：

Q削＝75.68/（1-K总）＝75.68/（1－0.29）＝106.59m3/班

选型为BXl28型鼓式削片机（镇江林机厂生产）

（2）每班实际加工量A削的计算：

BX128的标定生产能力为15～20m3／h，取20实积m3／h，若每班工作时间为7.5小时，则:

A削=20×7．5=150.0实积m3／班；

（3）削片机台数的计算：

C削＝Q削/A削＝106.59÷150.0＝0.71

数据圆整，取一台；则削片机的设备负荷率为:

η削=c/1＝0.71÷1＝71％

2.木片水洗机的选择：

（1）水洗机每班需加工量Q洗的计算：

削片机两班工作，供水洗机三班工作，所以每班需要加工的绝干纤维量为：

A洗＝g0A/3＝0.59×102.62÷3＝20.18t／班；

相当于:

V洗＝20.18÷0.4＝50.45实积m3/班

每班实际需加工量：

Q洗＝V洗/（1－K总）

＝50.45÷（1－0.29）＝70.06实积m3／班

选型为BQXl314型水洗机（镇江林机厂生产）

（2）水洗机实际可加工量A洗计算：

BQX1314标定的生产能力为12实积m3/h，设水洗机每班有效工作时间为7.5h,

则：

A洗=12×7.5＝90实积m3/班

（3）水洗机台数计算：

C洗＝Q洗/A洗＝70.06÷90＝0.778

数据圆整，取一台。

则：

水洗机的设备负荷率为：

η洗=0.778÷1＝77.8％

3.热磨机的选择：

（1）热磨机每班需加工量Q磨：

Q磨=Q洗（1－k磨）

＝70.06（1－6.5％）＝65.50实积m3／班；

选型为BW1915（M122）型（上海板机厂生产）；

（2）热磨机实际可加工量A磨的计算：

BW1915热磨机的标定生产能力为120t／日，取100t，则：

A磨=100／3=33.3t／班，

相当于：

V磨=33.3／0．4=83.25实积m3／班：

（3）热磨机台数的选择

C磨＝65.50÷83.25＝0.787

数据圆整，取一台。

则：

热磨机的设备的负荷率为：

η=65.50÷83.25＝78.7％

4.铺装机的选择

（1）铺装机每班需加工量Q铺的计算：

Q铺=Q磨×（1－k铺）

=65.50×（1－2.5％）＝63.86实积m3／班

（2）铺装机实际可加工量A铺的计算：

选型为M4046（上海板机厂生产），该机有4个铺装头，每个铺装头的铺装量为0.7～1.2t／h，取1.0t／h，则：

实际可铺装的量A铺=1．0×7．5×4／0．4=75实积m3／h；

（3）铺装机台数的计算：

C＝Q铺/A铺＝63.86÷75＝0.852

数据圆整，取一台。

则铺装机的设备负荷率为：

η=0.852÷1=85.2％

5.热压机的选择

选型为BYl24×8／13七层热压机一台，设备负荷率为100％；

6.主要设备生产能力的平衡计算：

各工序关键设备负荷率分别为：

削片机：

71.0％；水洗机：

77.8％；热磨机：

78.7％；

铺装机：

85.2％；热压机：

100%

本设计可保证生产过程中的原料供应不致中断，而前工序生产过剩这一矛盾可采用在工序间设置仓储设备予以解决，以使整个生产达到平衡。

（四）仓储设施的容积确定：

1.为保证生产流程正常的进行，各仓储环节的储备量计算公式为：

Vc=Qw×t×k／rw，立方米；

Vc：

储备量m3；

Qw：

工序生产量；

t：

木片储存时间；削片机两班生产供3班使用时，储存时间一般为5～10h，取7.5h；

K:

木片堆积系数，一般为2.13～2.5，取2.3

rw:

木片容积重，一般为0.4～0.6，取0.5；

Q洗×0.470.06×0.4

Qw＝＝＝3.74t/h

7.57.5

Vc＝3.74×7.5×2.3÷0.5＝129.3m3

取木片料仓容积为200m3。

本设计选用上海板机厂生产的BLC128木片大料仓2个，每个料仓的有效容积为100m3。

2.干纤维料仓容积计算：

式中：

Vf：

干纤维储藏量；

Qw：

即Q铺，为63.86实积m3／班，约合：

65.84×0.4÷7.5＝3.41t／h；

t：

干纤维储存时间，取10分钟，折合1／6小时；

k：

干纤维的堆积系数，取4；

rw：

干纤维的堆积密度，取1／38；

代入:

Vf＝＝86.28m3

取干纤维的料仓容积为100m3，本设计采用上海板机厂生产的X516型干纤维料仓，料仓的有效容积100m3。

（五）其他辅助设备的选择：

1.上料皮带运输机：

选用BZY1150／20型皮带运输机一台，皮带宽500mm，长度20000mm；

2.木片摇筛：

选用镇江林机机械厂产品，型号BFl420A,生产能力15实积m3／h；

3.斗式提升机：

选用上海板机厂产品，型号D350Q，生产能力25m2／h；

4.木片皮带运输机：

上海板机厂产品，皮带宽500mm，长10000mm，人字防滑带；

5.干燥机组：

上海板机厂产品，型号BG2555（X512），单级式，干燥管总长98m，管径1000mm，共选2台；

6.电子皮带秤：

上海板机厂，型号BJL125（X542）；

7.预压机上海板机厂产品，型号BY8317／24，速度1.6－12m/min,最大线压力140公斤力／cm2；

8.冷却翻板机：

上海板机厂产品，型号X563，有效转动180度，24格；

9.纵向、横向锯边机：

上海板机厂产品，型号分别为：

X565,X566,锯宽分别为1220mm，4880mm：

10.砂光机：

上海板机厂产品，型号BSG2613-2K,最大加工宽度1300mm，加工精度±0.1mm；

*（六）产品成品、投资回收期的计算：

1.成本计算

（1）加工剩余物200元/T,年消耗原料量：

G木=27521

原料成本=250×27521=688.0万元：

（2）辅助材料成本：

石蜡成本=279.48×3000＝83.84万元：

胶成本=2524.7×1200＝302.96万元；

（3）水、电、气费成本：

✧生产1m3的纤维板需水5吨，电500度，气8吨（相当于1.1吨煤）

✧水=30786×5×3＝46.1万元；

✧电=30786×500×0.8＝1231.44万元；

✧气=30786×1.1×350＝1185.26万元；

✧工人工资=1000×300÷30×130＝130万元

✧车间、运输、消费：

（50+200）×30786=769.65万元；

✧总成本=688.0+83.84+302.96+46.1+1231.44+1185.26+130+769.65＝4442.25万元

2.售额=1650×30786=5079.69万元；

3.年净利润=5079.69－4442.25=637.44万元；

4.工程费用：

◆设备购置费：

1200万元；

◆运输费：

1200×0.5％＝6万元；

◆安装费：

1200×2％＝24万元；

◆设备基础费：

1200×1％＝12万元；

◆土建费：

1200×96×26＋13×427＝300万元；

◆工程费用总额：

1200+6+24+12+300=1542万元

◆流动资金300万元

◆总投资额：

1542＋300＝1842万元

5.投资回收期

税金：

637.44×30％＝191.23

回收期＝1842÷（637.44－191.23）=4.13年；

（注：

素材和资料部分来自网络，供参考。

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）