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：
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