Технологический процесс производства пластиковых оконных блоков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт экономики и  финансов

 

 

Кафедра статистики, эконометрики и естествознания

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Современные системы  технологий»

 

Тема: «Технологический процесс производства пластиковых оконных блоков»

 

 

 

 

Выполнила                                                          ____________    Фёдорова М. И.

Группа                                                                                                                  309

Проверил                                                         ___________ проф., Азимов Ю. И.

                                                                                  «__» ________________

 

 

Казань 2011

Введение

 

Спрос на ПВХ-конструкции постоянно растет. Этому способствует два фактора. Первый – необходимость замены старых деревянных окон на современные энергоэффективные. Второй - широкомасштабное жилое строительство. Например, в России в 2006 году рынок ПВХ-профиля увеличился практически на 50%. Тенденция, по мнению экспертов, сохранится в ближайшие 3-4 года. За это время они предсказывают рост данного сегмента стройиндустрии на 30-35% ежегодно. Как следствие, увеличивается количество компаний, работающих в этой сфере. В нашей стране число компаний-производителей и продавцов пластиковых окон составляет на сегодняшний день более 10000.

Такие стремительные темпы роста  отрасли способствуют привлечению  все большего количества производителей оконных систем. В условиях высокой  конкурентности рынка на первое место выходит качество продукции. А оно определяется соблюдением технологии изготовления оконных систем из ПВХ.

Прежде всего, при производстве необходимо руководствоваться регулирующими  документами и нормативами. Это  два основных ГОСТа:

• ГОСТ 30674-99 «Блоки оконные из поливинилхлоридных профилей. Технические условия»;

• ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие  технические условия».

Как известно, светопрозрачная конструкция состоит из трех основных компонентов – профиля (или рамы), стеклопакета и фурнитуры (комплекса механизмов по открыванию /закрыванию окна). Каждая комплектующая должна соответствовать принятым для нее стандартам качества. Профиль – ГОСТу 30673-99 и ГОСТу 30973-2002, стеклопакет - ГОСТу 24866-99 и ГОСТу 111-2001 и фурнитура - 30777-2001 и ГОСТ 538-2001. Зачастую именно от качества оконных составляющих  зависят свойства готовой системы.

Таким образом, изготовление светопрозрачных ПВХ-конструкций – это сложный технологический процесс, включающий в себя производство профиля, стеклопакета, фурнитуры и конечную сборку конструкций. Последовательно рассмотрим каждый из  этапов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологический процесс  производства пластиковых оконных  блоков

Для производства конструкций из ПВХ  используется следующее оборудование:

-усорезная пила 2-х или 1-но головая (резка заготовок ПВХ профиля);

-пила для отрезки армирующего профиля (резка армирующего профиля);

-ручная (настольная) маятниковая усорезная пила  (с  диаметром диска 270-355 мм);

-фрезерно-копировальный станок (фрезерование отверстия в европазе под замок основного запора и сверления отверстий под ручку);

-фрезерный станок (фрезерование водоотводных каналов);

-фрезерный станок (фрезерование торцов импоста);

-фрезерный станок (зачистка облоя сварного шва углов коробки и створки) ;

-сварочный станок (сварка ПВХ профиля);

-пневмоножницы/гильотина (для отрезки фурнитуры);

-штапикорезный станок (резка штапика);

-пневмошуруповерт стационарный для закрепления армирующего профиля;

-стенд для остекления (установка стеклопакетов);

-наждачный станок для заточки инструмента.

Пневматическое  оборудование:

-компрессор;

-осушитель;

-ресивер;

-пневмомагистраль (рабочее давление 10 атм);

-спиральные пневмошланги с быстросъемными соединителями.

Пневмоинструмент:

-пневмодрель;

-пневмошуруповерт;

-бормашинка.

Прочее  оборудование:

-Опорные станины, рольганги, роликовые опоры;

-Сборочные столы, вспомогательные столы, транспортные тележки;

-Стеллажи для хранения профиля, фурнитуры, расходных материалов.

Производство  оконных и дверных блоков из ПВХ  состоит из следующих производственных  этапов:

 

Технологические операции	Используемое оборудование	Используемая оснастка либо  инструмент
1) Резка армирующего профиля	Пилы для  резки армирования Наждачный станок для снятия заусенцев с армирующего профиля  после распила	Диск для резки металла (бывают разные в зависимости от  характеристик  пилы)
2) Резка  ПВХ профиля	Усорезные пилы одноголовочные либо двухголовочные (маятниковые, с горизонтальной или вертикальной подачей диска)	Диск для резки  ПВХ или AL (бывают разные в зависимости от  характеристик пилы)
3)Фрезерование водоотводных отверстий (коробка, створка, импост - в горизонтальных деталях)	А) Фрезерный станок    Б) Вручную	А) Одноперая концевая фреза диам 5 мм с длиной рабочей части от 30 до 50 мм, хвостовик диаметр 8-12 мм Б) Дрель, специально заточенное сверло
4) Армирование ПВХ-профиля металлом	А) Станок для крепления армирования   Б) Вручную	А) Специальные подкладки (для каждого вида профиля свои) Б) Шуруповерт
5) Фрезерование европаза створки под основной запор и сверление отверстий под ручку	А)Копировально-фрезерный станок   Б) С помощью специальных  приспособлений   В) Вручную	А) Концевая фреза (диаметр 5-12 мм) и спецфрезы диам.10 и 12 мм Б) Спец. насадка на ручную дрель или сверлильный станок, фреза диам.12 мм для ручного устройства В) Дрель, кондуктор
6) Фрезерование торцов импоста/сборка  импоста (установка механических  соединителей)	Фрезерный станок для торцевания импоста	Фасонная фреза
7) Сварка профилей коробки и  створки	Сварочный станок (кол-во голов от 1 до 8)	Специальные цулаги (для каждого типа профиля используются свои )
8) Зачистка угла	А) Зачистной станок Б) Устройство для удаления облоя сварного шва+ручное приспособление для зачистки угла  В) Вручную	А) Фасонная фреза  Б) Нет   В) Специально заточенный нож  либо стамеска
9) Установка импоста и подставочного  профиля	Вручную на сборочном столе	Дрели  (3 шт с разными сверлами 3 мм, 6 мм,13 мм), шуруповерт с насадками (PZ2; PZ3, PH2)
10) Зачистка пазов под уплотнения	А) Зачистной станок (если позволяют возможности станка)  Б) Вручную	А) Концевая цилиндрическая фреза Б) Пневмобур
11) Укладка уплотнительной резины	Вручную на сборочном столе	Закаточный ролик
12) Установка фурнитуры	А) Специальный автоматический либо полуавтоматический стол Б) Вручную на сборочном  столе	А) Гильотина  (если полуавтомат) Б) Гильотина, дрель, шуруповерт
13) Резка штапика и установка стеклопакета	Резка штапика: А) Штапикорезный станок Б) Вручную на настольной маятниковой пиле с направляющими     Установка стеклопакета: А) Стенд остекления и  контроля Б) Без стенда остекления	Резка штапика: А) Пильный диск (диаметр 180-220 мм), подпильный диск (диаметр 100 мм), направляющие под штапик Б) Направляющие под штапик Установка стеклопакета: А,Б) Лопатка, безинерционный молоток и др. спец. инструмент

 

 

Особенности выполнения отдельных  операций

Прежде чем говорить об особенностях выполнения отдельных операций, хотелось бы заострить внимание на таких важных моментах, как контроль качества и  условия хранения материалов.

 На каждом производстве должен  быть организован входной контроль  качества.

Профиль должен   соответствовать  требованиям  ГОСТ30673-99.

 Фурнитура   должна соответствовать  требованиям  ГОСТ30777-2001.

 Уплотнительная резина должна  соответствовать требованиям   ГОСТ30778-2001.

Клееные стеклопакеты должны соответствовать  требованиям ГОСТ24866-99.

 Хранение запасов комплектующих  должно осуществляться внутри  помещения.

Профиль должен храниться вне зоны действия отопительных приборов и прямых солнечных лучей, до поступления  в работу должен быть выдержан не менее  суток   при температуре 17-20 градусов тепла. Температура в цехе должна быть не ниже 17 градусов тепла. Работа с профилем при температуре ниже указанной может создать сложности на разных этапах  технологического цикла.

1) Резка армирующего профиля.

 Армирующий профиль нарезается  под углом 90°, согласно бланка заказа (резка по длине осуществляется в соответствии с технической документацией поставщика ПВХ профиля).

2) Резка  ПВХ профиля.

Профили коробки (рама) и створки  нарезаются с двух сторон под углом 45°, согласно бланка заказа.

Резка  по длине осуществляется с учетом запаса на сварку 5-6 мм (припуск  на сварку является параметром, зависящим от настройки сварочного станка и может находиться в пределах от 2,5 до 3 мм на сторону).

Качество выпускаемых изделий  закладывается на участке заготовки, при резке особое внимание уделять  положению профиля на рабочем  столе пилы. Базовые поверхности  профиля должны быть плотно прижаты  прижимами к поверхности рабочего стола пилы и вертикальному упору  рабочего стола пилы . Давление прижимов на профиль не должно превышать 6 кгс/см2, чтобы исключить деформацию профиля, приводящую к нарушению плоскости реза профиля.

Векторы приложения прижимных сил  должны пересекаться максимально близко к центру опорной части профилей (см.рис.1) На горизонтальных прижимах рекомендуется использовать спец. насадки.

 

 рис. 1

 

Импост нарезается под углом 90°, согласно бланка заказа.

(Резка по длине осуществляется в соответствии с технической документацией поставщика ПВХ профиля, с учетом запаса на выступы с каждой стороны, от 0 до 6 мм на сторону (в зависимости от используемой профильной системы).

3) Фрезерование водоотводных отверстий  на коробке и створке  выполняется  двумя способами: 

 А) На станке фрезой  диам. 5мм, длина паза 25 мм;

 Б) Вручную, с помощью дрели  и сверла диам. 5 мм. При сверлении вручную следует использовать сверло со специальной заточкой: с более острым углом захода и более острым углом заточки режущей кромки.

4)  Армирование ПВХ-профиля металлом

 Осуществляется установка необходимого  по длине армирующего профиля  в заготовки ПВХ, согласно маркировке  на профиле.

 Операция  выполняется на  специальном станке или вручную,  с помощью ручной дрели. Закрепление  производится  саморезами с бурголовкой 3,9 х 16 (3,9 х 19) мм.

 Заключительный этап операции - продувка заготовок профилей  сжатым воздухом.

 После армирования профиль  коробки  (рамы) идёт непосредственно  на сварку, а профиль створки  на следующую операцию по фрезерованию  европаза створки под основной запор и сверление отверстий под ручку.

5)  Фрезерование европаза створки под основной запор и сверление отверстий под ручку должно выполняться на специальном копировально-фрезерном станке. Допускается выполнение этой операции вручную (с помощью специальных приспособлений и насадок на ручной инструмент).

6)  Фрезерование торцов импоста  производится на специальном  станке при помощи фасонных  фрез (фрезы, цулаги и т.д. предоставляются поставщиком профиля бесплатно, как правило на ответственное хранение). Особое внимание при этом следует уделять настройке фрезы по высоте и глубине фрезерования. При правильной настройке станка мехсоединитель садится на своё место без зазоров по контактирующим поверхностям.

 Сборка импоста/установка механических  соединителей производится в  соответствии с технической документацией  поставщика ПВХ профиля Перед установкой в раму на торцы импоста по контуру наносится  силиконовый герметик.

7) Сварка профилей коробки и  створки производится на 1-но, 2-х  или 4-х головочном сварочном станке. Наиболее производительным является станок с четырьмя сварочными головками, т.к. процесс сварки изделия происходит за один цикл. На двухголовочном станке сварка происходит за два цикла, а на одноголовочном соответственно за четыре цикла (в зависимости от модели число голов может достигать 8-ми, 6-ти. 8-ми головочные станки позволяют вваривать импост, исключая тем самым операцию по установке импоста).

Перед установкой заготовок на сварочный  станок необходимо убедиться:

 А) В чистоте свариваемых  поверхностей (смазка, стружка  и  т.д. резко ухудшают качество  сварки).

 Б) В чистоте поверхности  сварного ножа (тефлоновое покрытие ножа протирают чистым хлопком или бумажным полотенцем каждый час, на «горячую», без использования растворителей. Прилипший ПВХ снимается лопаткой из дерева мягких пород таких как липа, осина).

 В) В плотности прилегания  среза профиля к нагревательному  элементу (неплотное прилегание  ведет к изменению линейных  размеров готового изделия).

Фиксирование  профиля на станке осуществляется  с помощью специальных цулаг (для каждого типа профиля используются свои цулаги (цулаги, фрезы и т.д. предоставляются поставщиком профиля бесплатно, как правило на ответственное хранение). Цулаги должны быть установлены жестко, неподвижно. Предпочтительно крепление цулаг винтами к упорам станка. При сварке профиля ПВХ необходимо контролировать временные и температурные параметры: температуру нагрева свариваемых поверхностей профиля, время нагрева профиля, скорость сжатия расплавленных поверхностей профиля, время удержания сжатых поверхностей профиля,  а также – давление сжатия свариваемых поверхностей. Существуют механические регулировки, отвечающие за величину увара и глубину прогрева профиля, пневматические, отвечающие за скорость исполнения тех или иных операций, НО регулировка сварочного станка должна производиться только высококвалифицированным специалистом. Правильно отрегулированный станок – гарантия качественного сварного шва.

 Как правило температура  сварного ножа 230 - 260 °С, время разогрева шва - 25 - 40 сек, время сварки шва - 25 - 40 сек. После окончания процесса сварки производят визуальный контроль качества сварного шва. Шов должен быть равномерным, иметь белый цвет (потемнение недопустимо, так как свидетельствует о том, что температура нагрева сварочного ножа была завышена или завышено время разогрева).

 Заготовки должны быть проварены  по всей площади свариваемой  поверхности. 

8) Удаление облоя сваренных углов коробки и створки производится  вручную или на зачистном  станке с помощью фасонных фрез. При зачистке углов зачистными автоматами необходимо обращать внимание на лицевые поверхности профиля, чтобы не происходило их повреждение фрезами. Зачистной  станок зачищает одновременно один угол. После окончания зачистных работ и контроля качества зачистки, изделия устанавливаются на специальные стойки промежуточного хранения.

9) Установки импостов и подставочного  профиля

 После сварки и зачистки  углов в раму и створку устанавливается  импост согласно технической  документации поставщика профильной  системы при помощи специальных  кондукторов (предоставляются поставщиком  профиля). После установки импоста  к нижней части рамы крепится  подставочный профиль, затем рама  и створка передаются на обработку.

10) Зачистка пазов под уплотнения

 Облой с внутренней части угла и из паза для уплотнителя удаляется автоматически, при наличии у зачистного станка соответствующих опций, или вручную с помощью специального ножа и пневмобура.

11) Установка уплотнительной резины

 Уплотнение в створочной конструкции производится единым куском уплотнительной резины. Погружение уплотнения в паз должно начинаться в середине верхней перекладины конструкции. Укладка уплотнительной резины может производиться как вручную, так и с помощью специального закаточного ролика. Уплотнительная резина заводится в приемный паз таким образом, чтобы не происходило его растяжения. Стыкуется уплотнитель при помощи специального клея

12) Установка фурнитуры

 В общем виде операция  по установке фурнитуры выглядит  следующим образом:

 Поворотная створка:

 Устанавливается нижняя  и  верхняя петли  на створку,  в  зависимости от ширины  створки устанавливаются либо:

 А)  верхняя и нижняя петля  и основной запор (узкая створка);

 Б)  либо верхняя и нижняя  петли, угловой переключатель,  основной запор и средние запоры  сверху и снизу створки, а  также среднеразъемная петля.

 На коробку устанавливаются  верхняя и нижняя петли и  ответные планки (зацепы).

Поворотно-откидная створка:

 Устанавливается нижняя   петля  на створку, угловой  переключатель и основной запор,  далее в зависимости от ширины  створки либо:

 А) ножницы и средний запор  на створку (узкая створка до 650 мм),

 Б)  нижний средний запор,  ножницы и средний запор на  створку (свыше 650 мм).

 На коробку устанавливаются  верхняя и нижняя петли, повортно-откидная ответная планка и ответные планки (зацепы) по периметру.     

Фурнитура крепится саморезами   4х25 мми  4х40 (петли).

 При ширине створки до 650 мм  устанавливается один комплект  подпятникв снизу со стороны ручки, при ширине свыше 650 мм устанавливаются два комплекта подпятников со стороны ручки и петли. Установка подпятников предотвращает провисание створки.

 Далее створка  навешивается  на раму и собранное изделие направляется на стенд остекления.

13) Резка штапика и установка стеклопакета

 Операция резки штапика выполняется стандартно при помощи измерительной штанги.

Операция  установки стеклопакета.

 Стеклопакет устанавливают  согласно конструкторской документации  системы.

Необходимо учитывать следующие  особенности установки стеклопакета в створку:

 А) Прокладки под стеклопакет  на несущие фальцевые  вкладыши установить плотно, внатяг, чтобы створка со  стеклопакетом образовывала жесткий треугольник. Для этой цели используют специальную пластмассовую лопаточку. Если этого не выполнить, створка провиснет в первые же дни.

Рис. 2

 

Б) Если даже используются регулируемые петли,  провисание створки устранять  в цеху вышеуказанным способом. Запас  регулировки петель оставить на монтаж.

 В) Не следует изготавливать  створки более разрешенных в  документации размеров. В процессе  распирания створки стеклопакетом профиль будет заметно деформирован, а полоска заливки стеклопакета окажется  неравномерно видна.

 Г) В отличие от стеклопакета, одинарное стекло не обладает  жесткостью в осевом направлении  и в процессе распора может  лопнуть.

Установив стеклопакет на опорные  и дистанционные подкладки, фиксируем  с помощью специального молотка  штапики. Сперва устанавливаем наименьшие по длине штапики, потом наибольшие. Операции установки стеклопакета и штапиков, а также регулировка фурнитуры осуществляются на стенде остекления и контроля, на небольших производствах, на сборочных столах.

Далее проверяем работоспособность фурнитуры, делаем окончательную регулировку  фурнитуры, осматриваем окно в целом  на наличие каких-либо повреждений, брака и т.п.

Потом окно поступает на склад готовой  продукции.

 

Гибкость  производства обеспечивается возможностями  применяемых систем машин и технологии. Вот почему сегодня становится поистине жизненной необходимостью создание машин и оборудования третьего и быть может четвертого поколения, с новыми компоновочными решениями и конструктивными подходами, которые будут служить гибкой основой формирования рассматриваемого производства, т.е. техники и технологии ее применения, оснащенной гидрообъемными передачами и т.п., способными передавать энергию на расстояние и видоизменять производственный процесс, постоянно обновляя и улучшая выпускаемый вид продукции.

Гибкость  оконного производства как раз и  будет достигаться за счёт применения современных технологий, современных  машин.

А так же гибкость – удовлетворение спроса, удовлетворение потребностей покупателей. В случае производства пластиковых окон гибкостью как  раз будет служить то, что нужно  производить, собирать окна по индивидуальным заказам, с учётом размеров, требуемых  тому или иному заказчику. Ведь для  каждой квартиры, офиса или любого другого помещения окна требуются  разного размера.

 

Экономичность.

Сегодня рынок металлопластиковых окон представляет множество фирм. Спрос, как известно - родитель предложения. Но вот насколько  хороши окна из ПВХ профиля, как убеждает реклама? Чтобы оценить этот показатель, ученые прибегли к хитрости, разработав специальную методику, позволяющую  искусственно состарить пластиковые  окна. Она способна имитировать воздействие на окно, которому оно было подвержено в течение длительного времени при самых разных неблагоприятных физических факторах (солнце, ветер, дождь и пр.). Во время тестовых испытаний окно искусственно «состарили» на 40 лет. Процедуре подвергли окна нескольких известных фирм - производителей. Лабораторная диагностика убедительно продемонстрировала, что ПВХ окна во время испытаний не были подвержены каким – либо существенным изменениям и практически не пострадали! В требуемых границах нормы остались и механические свойства ПВХ профилей. Примечательно, что и внешний вид не поменялся, но с помощью специальных приборов были выявлены незначительные изменения цвета. Однако невооруженным глазом заметить их было практически невозможно. В этой связи специалисты пришли к выводу, что оговоренный ранее условный срок службы пластиковых окон 50 лет — это еще далеко не предел.

Специалисты исследовали также пластиковые  окна на предмет показателя экономичности. В результате были сделаны такие  выводы:

  — окна, изготовленные из клееной  древесины в раздельно-спаренных  переплетах на 50-60% дороже металлопластиковых  окон. При этом такие важнейшие  «рабочие» показатели, как качество  и технические характеристики  у них были приблизительно  одинаковы.

- по своим энергосберегающим  свойствам пластиковые окна значительно  превосходят деревянные окна, которые  установлены 20-30 лет назад. Поэтому  если говорить о таком критерии, как окупаемость новых окон, то  специалисты оценили ее от 4 до 8 лет для металлопластиковых  профилей и в 11-15 лет для  конструкций деревянных раздельно-спаренных. 

- каждые 4 – 5 лет необходимо производить  покраску деревянных окон, что  увеличивает срок их окупаемости  в сравнении с ПВХ окнами, практически  не требующими дополнительных  расходов.

Вывод красноречив: по многим критериям замена старых деревянных окон на новые пластиковые  окна обусловлена вескими экономическими аргументами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Самым перспективным материалом для производства окон сегодня является ПВХ который совмещает в себе преимущества всех остальных материалов, оставаясь при этом экологически чистым материалом.

При производстве пластикового профиля  не используется ни одного компонента, который может принести вред окружающей среде или здоровью человека. Пластиковые  окна очень просты в уходе. Очень  гигиеничны, пластиковые окна рекомендованы  для установки в детских и  медицинских учреждений. Не нуждаются а штукатурке, окраске, лакировке. Возможность практичность 100% утилизации. Любое современное производство ПВХ построено по циклическому принципу, старые демонтированные рамы могут быть разделаны и получившийся таким образом ПВХ гранулируется и перерабатывается.

Пластиковые окна имеют ряд преимуществ перед  обычными деревянными аналогами. И  главное из них – высокая теплоизоляция. Благодаря замене старых деревянных окон на эти новинки возможна колоссальная экономия тепла, а значит, и денежных средств! Ведь именно через это место  помещение теряет наибольшее количество теплоты. Кроме этого, пластиковые  окна имеют отличную звукоизоляцию, что в условиях шумного города является обязательным условием спокойной  жизни без посторонних звуков уличной суматохи.

Итак, производство современных оконных  конструкций из ПВХ носит высокотехнологичный  характер. Как видно, существует два  основных фактора, которые следует  учитывать компаниям-переработчикам. В первую очередь это качество оконных комплектующих, изготовление которых требует значительных капиталожений и эффективной организации производства. Кроме того, необходимо правильно наладить сам процесс сборки, максимально автоматизируя все звенья технологической цепочки – от резки профиля до установки стеклопакетов.