材料科学PP塑料碗说明书.doc

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1、350吨/年PP塑料碗注塑工艺设计摘 要随着塑料制品的推广使用，塑料碗逐步显示出其优越性。由于其质轻不易碎等特点，塑料碗已经成为我们日常生活中必备品之一。结合现今塑料碗的发展情况及对塑料碗各项性能的要求，本设计选用聚丙烯为主要原料，设计了年产350吨的PP塑料碗注塑工艺。主要内容包括：对产品和原料的简介，并根据实际需求对产品原料进行改良，制定了产品的配方设计，产品注塑工艺过程，以及物料衡算与能量衡算，设备的选型及相关计算，工程经济概算及厂区运营管理制度等方面。关键词：PP，塑料碗，注塑工艺，物料衡算目录前言1第1章PP塑料碗21.1 产品的介绍21.1.1塑料碗的特点及分类21.1.2塑料碗的

2、主视图21.2 产品原料的介绍31.2.1 PP的主要特性31.2.2 PP产品的性能31.2.3 PP的注塑工艺参数41.3 配方设计41.3.1 塑料配方设计原则41.3.2 配方设计结果5第2章 注塑成型工艺62.1 概述62.2 注射成型的工艺过程62.2.1 成型前的准备72.2.2 注射成型92.2.3 制品的后处理122.2.4 废料的后处理13第3章 物料衡算与热量衡算143.1 物料衡算143.1.1 物料衡算的意义143.1.2 物料衡算的方法143.1.3 物料衡算的计算153.2 热量衡算163.2.1 热量衡算的意义163.2.2 热量衡算的方法16第4章 设备选型及

3、计算174.1 设备选型总原则及要求174.1.1 设备选型的原则174.1.2 设备选型的要求174.2 选择步骤184.3 注塑机的选择18第5章 车间管理与生产组织215.1 车间管理215.1.1 管理项目215.1.2 管理职能225.2 生产组织235.2.1 生产组织形式235.2.2 车间生产人员的确定23第6章 工程经济概算256.1 编制概算的意义及修正256.1.1 编制概算的意义256.1.2 编制原则256.1.3 编制和修正256.2 年总效益概算27结论29参考文献30前言近年来，随着科学技术的飞速发展，塑料制品的应用领域日益广泛。如今，有许多塑料制品已经逐渐成为

4、我们日常生活中必不可少的日用品，比如牙刷、脸盆、肥皂盒、塑料杯、茶瓶外壳等。与传统材料相比，塑料制品具有质量轻、化学稳定性好、电绝缘性好、消声抗震不易碎、机械强度高等许多优点。与此同时，为不断满足注塑制品向高度集成化、高度精密化、高产量等方面的发展要求，最大程度地发挥聚合物的特性，达到制品高性能的目的，注塑技术也有了很大的发展。聚丙烯（PP）是继尼龙之后发展最快的又一优良树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶度的线性聚合物，具有优良的综合性能。聚丙烯无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100左右使用。具有良好的电性能且高频绝缘性不受湿度影响，适于制作一般机械零件

5、、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。聚丙烯成型精度高，尺寸稳定性好，对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑。本文是通过了解和分析PP材料的性能，利用其各种优良性能，对产量为350吨/年的塑料碗注塑成型工艺的设计。 第1章PP塑料碗1.1 产品的介绍1.1.1塑料碗的特点及分类近年来，随着塑料制品应用的日益成熟，塑料碗已逐渐成为人们日常生活中必备的塑料餐具之一。常见塑料碗的主要特点如下：（1）外观酷似瓷器或象牙，不易脆裂又适宜机械洗涤；（2）刚性和强度比传统的陶瓷碗好，制品不易变形；（3）质量轻，外形多样

6、，耐用，特别适合儿童使用；（4）耐高温性能较好，可在微波炉内加热食品，但低温脆性高；（5）采用注塑模具成型，工艺简单，成型周期短，原料丰富，成本低。 根据使用时间塑料碗常分为一次性和非一次性两种，由于一次性塑料碗经常造成白色污染，现在已经限制生产使用，所以我们这次选择设计的是一种无毒、无味、无公害且可以长久使用的塑料碗。此外，根据其大小和适用人群分类，塑料碗可分为儿童碗和成人碗；根据其用途分类，塑料碗可分为泡面碗、汤碗、沙拉碗等；根据其原材料分类，塑料碗有PP碗、PE碗、PS碗等。1.1.2塑料碗的主视图本次设计选取了平时盛米饭用的小碗，其材料为PP，规格为碗口外圆直径130mm，壁厚3mm，

7、碗底外圆直径60mm，碗高70mm，重量约为72g。主视图如下图1-1所示： 图1-1 产品的主视图1.2 产品原料的介绍目前国内市场上常见的塑料碗主要使用聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）或高密度聚乙烯（HDPE）等。但是PS常用于一次性塑料碗，HDPE的耐高温性能不是太好，而PP材料成本低，易成型，无毒无味，此外，PP还有许多优良的特性，比如耐高温，耐气候性能优良，韧性好等。故综合各方面因素，本次设计选用PP为原料。1.2.1 PP的主要特性PP学名聚丙烯，是一种非极性的结晶性高聚物，其主要特点如下：（1）结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度

8、高，所以冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。（2）具有良好的耐热性，制品能在100以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150也不变形。脆化温度为-35，在低于-35会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。（3）化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。（4）吸水率很低，约为0.03%0.04%。注射时一般不需干燥，必要时可在80100下干燥34h。PP的熔点为160175，分解温度为35

9、0，成型温度范围较宽，约为205315。1.2.2 PP产品的性能PP产品质量轻，密度为0.91g/cm30.93g/cm3，具有优良的耐热性，长期使用温度可高达100120，无载荷时使用温度可达150，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能承受135消毒温度的品种。PP具有优良的化学稳定性，并且结晶度越高，化学稳定性越好。均聚型和共聚型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。由于均聚型的PP温度高于0以上时非常脆，因此许多商业用的PP材料是加入1%4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚型的PP材料有较低的热扭曲温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是

10、有更强的抗冲击强度。1.2.3 PP的注塑工艺参数查找资料得出PP的注塑工艺参数如下：注塑机类型 柱塞式或螺杆式喷嘴形式 直通式喷嘴温度 200250料筒温度 210280模具温度 4080注射压力 70120MPa注射时间 2060s高压时间 03s冷却时间 2090s成型时间 50160s1.3 配方设计1.3.1 塑料配方设计原则塑料配方设计应充分运用添加组分（添加剂或助剂），在配方设计时应该坚持以下原则：1、满足最终使用和耐久性原则。2、配方设计的主要任务是弄清楚使用环境条件、使用性能要求，才能选择合适的树脂。3、充分发挥添加剂组分功能的原则。对添加剂组分选择力求要准，用量适当。4、降

11、低成本的原则。在性能相似的条件下，要选择原材料来源广、产量多、价格低廉的。5、依据添加剂组分性能的设计原则。1.3.2 配方设计结果以聚丙烯（PP）为主要原料注塑成型的塑料碗，为降低成本，提高其加工性能，可适量加入一些辅助料。根据以上配方设计原则并参照相关资料，制定出的配方结果如下（按质量份记）：表1-1 生产配方名称型号组分比例主要原料PP100增塑剂EAA6填充剂3.3微米CaCO330抗氧化剂10100.5其中产品的颜色为无色透明，需加入增色剂；由于结晶性高，结晶慢，添加润石粉缩短结晶时间，缩短生长周期。根据所选配方，得出材料的密度为0.91g/cm3。废料的回收率按90%计算，则回收配

12、方如下：表1-2 回收配方名称组分比列新料100旧料10第2章 注塑成型工艺2.1 概述注塑制品广泛应用在国防工业、交通运输业、机电产品、建筑材料、农业、科教卫生和日常生活中，已成为人们日常生活和国民经济发展中不可缺少的一种重要物品。目前，用注塑机成型的塑料制品数量接近于整个塑料制品总数量的1/3。制品生产用注塑机台数约占塑料制品成型设备总台数的1/4。塑料注塑生产特点是：能在较短的时间内一次在注塑模具中成型，生产工艺有效率也比较高，可以一次成型外形比较复杂的零件，而且尺寸还比较精确，注塑时还可同时与金属嵌件结合成一体。一个塑料制品的生产必须经过一定的工艺过程才能从原料转化为具有使用价值的制品

13、。所谓工艺流程就是指从原料转换为制品的基本工艺过程。任何一种材料都有其特有的加工性。根据塑料这一典型的高分子材料的加工特点，在基本流程的设计上必须包括：加热、剪切、塑化、成型、冷却定型等过程。完成成型加工的必要条件有：加工设备、工艺流程和工艺条件，三者缺一不可又互相制约，但要强调的是：工艺流程是主体，必须通过它将其它过程联系在一起。2.2 注射成型的工艺过程完整的注塑成型工艺过程包括成型前的准备，注射成型和成型后的加工处理三个阶段，归纳见图2-1： 成型前准备 注射成型 成型后的加工处理图2-1 注塑成型工艺过程针对原料和制品的特点，并非每一种制品的生产都要完整地经过途中所列的全部工序，提出某

14、些工序后，仍须按图中所列顺序进行，不可颠倒或越次。在注塑制品生产全过程中，每个工序对最终制品的质量都骑着不同程度的保证作用。在多数情况下，注射成型工序对制品质量具有决定性作用。但若其他工序操作控制不当，也会使次品和废品增加，甚至不能顺利地注射成型。因此，有必要了解各工序的主要控制因素及相互关系。2.2.1 成型前的准备1.塑料性能检测检测项目应包括物理机械性能、成型工艺性能和外观质量。物理机械性能由制品使用要求决定。主要的成型工艺性能有熔融指数、充模流动长度、水分含量和模塑收缩率等。对含水量较高的塑料必须进行干燥。需要着色的塑料最好在造粒过程中着色，或者采用色母粒（浓缩着色剂的树脂颗粒）着色。

15、塑料颗粒过大或过小时，夹带的空气较多或很难从加料口排出空气，制品上容易出现气泡或银丝。力度不均匀的塑料，不仅使柱塞式注射机料筒内的压力顺势显著增大，而且会使从喷嘴射出的融了有较大的温差。用于注塑的高密度聚乙稀树脂原态外表呈乳白色不透明白色腊状颗粒，高密度聚乙稀的流动性在成型加工之前可通过熔体指数测定法予以了解。注射成型中熔体指数常选用中高值（MI=110）。以其较好的流动性，减少制品的内应力，限制制品翘曲倾向的产生。由于高密度聚乙稀是一类吸水性极微的树脂，平均吸水性小于0.02%，而成型时的水分允许含量为0.05%。因此在成型加工之间对颗粒可不作干燥处理。如果颗粒中水分含量过高则可在80100

16、的温度下处理11.5小时就可以了。2.清洗料筒在生产过程中，需要更换塑料制品品种、调换颜色或排除料筒内分解焦化残渣及其它杂质时，都应对料筒进行清洗或拆换。清洗料筒要力求干净，因为少量的残存塑料会使大量制品出现条纹、僵块，甚至因分层而报废。夹杂异物的制品，其力学强度和电性能也较低。柱塞式注射机料筒内缺乏有效的搅拌和混合，残存料量又较大，很难用欲换的塑料置换清洗干净，通常是拆卸清洗。螺杆式注射机可直接换料清洗。当需要用同一台注射机生产多种塑料制品时，应先加工成型温度低、热稳定性较高、相容性较好、颜色较浅的塑料。采用这样的加工顺序，料筒容易清洗干净。3.选用脱模剂由于模具成型面被划伤、光洁度较低或成

17、型工艺条件波动所造成的制品脱模困难，通常可以擦拭适当的脱模剂而使制品顺利脱模。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油等，擦拭脱模剂要适量而均匀。硬脂酸锌不易用作尼龙制品的脱模剂。4.金属嵌件的预热由于金属与塑料的热膨胀系数相差很大，常使带有金属嵌件的塑料制品在嵌件周围产生裂纹，制品强度下降。对尺寸较大的金属嵌件进行预热可以缩小嵌件与熔料的温差，是收缩率差值减小，从而降低收缩应力，减少开裂现象。预热温度一般在130上下。5.注射工艺参数的确定（1）计量加料与预塑化 加料量应等于制品的质量与浇道内料柱质量之和。加料时由料斗口下端的计量装置控制。当注射保压动作完成后，螺杆后退时，粒料均匀的落

18、入机筒内被预塑化。 预塑化是当加入机筒内的粒料在一定温度范围内被转动的螺杆推向机筒前端，在温度作用下再加上螺杆转动中的挤压，剪切和摩擦力等综合条件影响，原料塑化成熔融状态，原料塑化质量取决于螺杆的结构，转速和加热温度。机筒的加热温度由加料部位开始至机筒前端逐渐提高，喷嘴部位的温度略低于机筒的最高温度；对于原料塑化温度的选择，应依据不同塑料的性能决定。控制在原料即能均匀塑化并适合注射流动又不分解的条件内。而喷嘴的略低温度是为防止注射时温度升高原料分解和减少流延。 螺杆的转速和工艺温度控制同等重要，对原料塑化有较大影响。在相等时间内为提高塑化量，可提高螺杆的转速，这时的工艺温度要降低些。如果塑化条

19、件需高温时，则螺杆的速度应适当降低，在调整变化螺杆转速时；同时要注意某些原料对螺杆剪切速率变化的影响。对于不同塑料塑化时螺杆转速选择，应在开始生产时，观察原料质量情况，逐渐提高变化。 （2）螺杆预塑时的背压力 螺杆预塑时的背压力是指螺杆转动塑化物料被推入计量腔中熔融料的压力强度。这个压力强度的大小与注射油缸活塞退回阻力（即回油阻力）及机筒与螺杆间原料的摩擦阻力之和有关。后者的阻力越大，熔融料的压强越大，则螺杆的背压力也相应增大。螺杆的背压力大，原料塑化质量好。但功率消耗大，传动零件磨损加快。对于螺杆背压力的选择应是在保证制件质量的前提下越小越好。螺杆的背压力，一般在2MPa以下。 （3）注射充

20、模 注射充模程序中分两个步骤：一个是注射过程，另一个是保压过程。注射过程是螺杆在油缸活塞推动下，迅速前移，推动计量腔内熔融料经喷嘴进入模具空腔的过程。为保证充模质量，注射时应有一定的注射压力，这个注射压力也是螺杆前移时对物料的推力。 注射的压力与原料的性能，模具结构及制品形状有关。一般控制在70160MPa之间。注射压力过大时，制品脱模困难。有时会出现制品飞边，制品成型内应力较大；而较小的注射压力，又容易使制品外形质量差。制件不密实，收缩变形大，不同塑料制品的注射压力在注射工艺中应给出一定压力范围。保压阶段是指模腔被熔融料充满时至流道浇口固化开始，这段时间为保压过程。所谓保压，即把注射压力（或

21、稍低于此注射压力）恒定一段时间，目的是防止注入模腔内熔融料外溢；另一方面是为补充模腔内制品成型收缩量。保压时间和注射压力的决定因素相同。一般在2090s内。2.2.2 注射成型注射成型在注射机上的成型操作过程包括加料、加热塑化、加压注射、冷却定型和脱模等步骤。（1）加料为了保证塑化质量稳定，减小向模具型腔传递压力的波动，应使每次加进料筒的塑料量相等。由于料筒内粒料区段的长度对注射压力的损失有明显的影响。所以对柱塞式注射机的加料量尤其要严格控制。螺杆式注射机一般没有专门的计量加料装置，螺杆在转动着后退的同时，即能输送加料。加料量由螺杆后退的行程来控制。（2）加热塑化塑化阶段是指塑料在料筒内经加热

22、熔化为流动状态，并具有良好的可模塑性的过程。对该过程的要求是塑化质量良好和塑化能力较高。塑化质量主要取决于塑料在料筒内的受热情况和所受到的剪切作用。料筒对塑料加热是使塑料熔融塑化的必要条件，而剪切作用则以机械力的方式强化混合和塑化过程。在螺杆式注射机中塑化塑料时，由于螺杆旋转所产生的剪切摩擦热而改变了塑料在柱塞式料筒内完全靠外部加热塑化的情况，因而促进了塑料内部的塑化过程，螺杆转速和塑化压力(背压)都可调节塑化过程。旋转着的螺杆对塑料有较强的搅拌混合和清除停滞料的作用，因此螺杆式注射机的塑化质量和塑化能力都高于柱塞式注射机。由螺杆式注射机塑化出的熔体温度，一般都高于料筒温度1020。塑化时，注

23、射机料筒内塑料温度上升情况如图2-2所示。图2-2注射机料筒内的塑料升温曲线螺杆式：1-剪切作用强烈 2-剪切作用平缓柱塞式：3-靠近料筒处 4-料筒中心处（3）注射成型塑化良好的塑料熔体，在螺杆的推压作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满型腔的过程，是注射成型全过程中最重要的阶段。因为塑料制品的形状和尺寸等外观质量，结晶、定向，内应力和熔接痕(指模具型腔内两股熔料的接合痕迹，也叫合料线)等内在质量在很大程度上都与这一阶段的操作控制是否得当有关。根据模具型腔内物料压力随时间变化的特点，可将注射成型阶段再划分成以下几个时期，见图2-3。图2-3 模腔压力随时间变化曲线t0-t1 引料进

24、模期 t1-t2 充模期t2-t3 挤压增密期 t3-t4 保压期t4以后倒流凝封和继续冷却期a.引料入模期 在时间t0t1内，塑料在料筒中受热塑化。注射入型腔前，螺杆开始向前移动，熔体受挤压，并从料筒中经喷嘴进入模具流道。在这一很短的时间内，向型腔输送熔体并传递压力。b.充模期 到时间t1时，熔料开始进入型腔，型腔内压力从常压开始上升，直到t2时，型腔被充满。t1t2为充模时间。型腔充满时，腔内压力还不足以平衡螺杆对熔体施加的压力。为了使进入型腔的熔体能精确地被模塑出具有型腔试样和尺寸的制品，以及为了使制品更密实坚强，有必要，也有可能在型腔充满后再挤入一些熔体。t2t3为挤压增密时间。在生产

25、中控制的柱塞或螺杆快速前进的注射时间，实际上包括引料入模、充模和挤压三部分时间。因为引料入模和挤压时间与充杖时便相比都很短，所以常把充模时间视为注射时间。c.保压期 在注射成型壁较厚的制品和采用较大浇口的模具时，注射时间结束后，螺杆仍需要在前进位置再维持施压一段时间，即t3t4这一段保压时间。安排一定的保压时间可望浇口被凝固塑料堵塞后再撤压，以防止型腔内的熔体流回流道中。在保压期内，熔体缓慢进入型腔，以补充腔内塑料因冷却收缩造成的缺料，使制品更密实，形状更精确。d.倒流凝封期 螺杆从时间t4开始一边旋转一边后移，即进行预塑加料。这时，若型腔内的塑料还具有一定的流动性，而浇口处的熔体又未凝固，就

26、会因为型腔内的压力高于流道中的压力而出现倒流现象，使摸内压力很快下降。倒流将一直持续到浇口凝封为止。e.继续冷却期 高温熔体一进入模具就开始冷却，但对大多数制品来说，都需要在浇口凝封后，在无外压的情况下继续冷却一段时间。当模内塑料温度降到其玻璃化温度或热变形温度以下时，开启模具，脱出制品。由此可知，注射成型是一种循环操作的工艺过程。现将操作程序归纳见图2-4：图2-4注塑成型操作程序（4）注塑成型过程可见图2-5：（a）塑化阶段（b）注塑阶段（c）塑件脱模1料斗 2螺杆传动装置 3注射液压缸 4螺杆 5加热器 6喷嘴 7模具图2-5螺杆式注射机注射成型原理2.2.3 制品的后处理主要的后加工和

27、后处理是切除流道赘物和毛边，以及进行机械加工，修饰，热处理和装配等。对制品进行热处理的主要目的有四个。1、使强迫冻结的树脂分子链得到松弛，由不稳定的强迫状态过渡到稳定的自由状态，从而降低或基本上消除制品中的内应力。2、加快塑料的体积松弛过程，使制品内部结构尽快达到稳定的平衡状态，稳定制品的尺寸。3、促进树脂分子链的结晶过程，使结晶更完善，结晶度更高，结晶结构更稳定。4、对吸湿性较强的尼龙类塑料制品，假如在水或水溶液中进行热处理，不仅可以隔绝空气防止尼龙被氧化，更重要的是使尼龙制品尽快吸湿并达到吸湿平衡，稳定制品的尺寸和性能。常用的后处理方法有退火和调湿两种。1.退火处理退火处理是使塑件在定温的

28、加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。一般退火温度应控制在高于塑件使用温度1020或者低于塑料热变形温度1020为宜。退火时间视塑件厚度而定。退火后应使塑件缓冷至室温。退火处理的实质是松弛聚合物中冻结的分子链、消除内应力及提高结晶度、稳定结晶结构。2.调湿处理调湿处理是使塑件在一定的湿度环境中预先吸收一定的水分，使塑件尺寸稳定下来，以避免塑件在使用过程中发生更大的变化。调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121），加热温度为100121（热变形温度高时取上限，反之取下限），保湿时间与塑件厚度有关，通常取29h。调湿处理对改善塑料内的晶体结构、提高制品韧性、改善内应力分布状

29、况都有好处，而且效果比热处理更佳。2.2.4 废料的后处理环境问题是当代人类普遍关注的全球性问题。所以我们在发展经济的同时，也要对废物进行处理，共同创造一个干净美好的工作、生活环境。下表为所选塑料粉碎机的各种参数：表2-1塑料粉碎机的规格及各种参数型号SWP320破碎能力130300kg/h转刀直径320mm刀轴速度648.3r/min电源380V，50Hz功率11Kw第3章 物料衡算与热量衡算3.1 物料衡算1、物料衡算指的是利用质量守衡定律对物料进行前后操作后物料的总量与产物及物料损失状况的计算方法，即进入设备用于生产的物料的总量恒等于产物和物料损失的量。物料衡算直接与生产经济效益相关。2

30、、物料衡算应在已知产品规格和产量的前提下进行所需原辅材料量、废品量及消耗量的计算。3.1.1 物料衡算的意义物料衡算的意义在于以下几点：（1）实际动力消耗量；（2）生产过程中所需热量或冷量；（3）为设备选型、决定规格、台数、产量等提供依据；（4）在拟订原料的消耗定额基础上，进一步计算日消耗量、时消耗量，所需设备提供必要的基础数据。3.1.2 物料衡算的方法1. 物料衡算的方法由已知数据根据下列公式进行物料衡算；G1=G2+G3G1进入设备的物料量总和；G2离开设备的正品量和次品量总和；G3加工过程中物料损失量的总和。2. 年工作日的选取 （1）年工作时间 36511（法定节假日）=354天（2

31、）设备检修 24天/年（3）特殊情况停车 15天/年（4）模具清理 15天/年（5）实际开车时间 36511241515=300天3.1.3 物料衡算的计算有关定额、合格率、废品率、消耗率、分解率、回收率等的计算。在任何一产品加工中合格率都不是100%，由于设备原因，因材料原因及人为原因都可能造成废品的出现，加工不同的产品出现废品的几率有差异。经过调查研究后发现，PP塑料碗的合格率为90%98%，自然损耗率为0.1%0.15%。本次设计的是年产量350吨的PP塑料碗，其规格为碗口外圆直径130mm，壁厚3mm，碗底外圆直径60mm，碗高70mm，重量约为72g。确定合格率为96%，自然损耗为0

32、.1%。下列为其物料衡算：无自然损耗年需物料量 m1=合格产品量/合格率=350t/0.96=364.583t 车间年需物料总量 m2=m1(1+0.1%)=364.583t1.001=364.948t自然损耗量 m3=m10.1%=364.583t0.1%=0.3646t废品量 m4=m1-350t=364.583t-350t=14.583t每小时车间处理料量 = 车间年需物料总量/年生产时间 = 364.583t / (30024)=0.05064t/h=50.64kg/h 根据回收配方可知，本设计的回收率为90%，所以，回收量=废品量回收率= 14.5830.9=13.125t综上计算可

33、知，车间具体年生产效率见表3-1表3-1物料衡算合格率96%合格产品量350t废品率3.9%废品量14.583t自然损耗率0.1%自然损耗量0.365t回收率90%回收量13.125t进车间料量364.948t实际进车间料量364.95t进机料量364.583t每小时处理料量50.64kg/h3.2 热量衡算热量衡算主要针对成型加工过程和冷却传热问题，在工艺设计中至关重要。3.2.1 热量衡算的意义在车间进行物料衡算的目的在于：为保证顺利进行成型加工，确定加热所需要的热量，并核算加热电功率。一方面作为选择设备的依据；另一方面作为计算耗电量的依据，计算出冷却介质的消耗量，确定需排出的热量。3.2

34、.2 热量衡算的方法1.单元设备 当各个单元设备之间没有热量交换时，只对个别设备计算。2.整个过程 各个工序或单元操作均有热量交换，则作全过程衡算。遵循能量守衡定律，即热力学第一定律是热量衡算理论依据。当不考虑机器散热，摩擦剪切生热问题时。加热器放出热量应该等于物料所吸收的热量。即满足热平衡方程式：Q0=Q1上式是通用公式，具体应注意以下几个问题，并正确建立热量平衡关系。（1）必须弄清过程中的热量形式及热损失，从而确定所要收集的物理性数据及数据的可靠性。以保证计算的准确性。（2）要合理确定计算基准，计算基准是指数量上的基准和基准态，数量基准。（3）按处理每公斤物料计算，基准态一般是以25作为基

35、准温度的。在热塑性成型过程中，最常用的能量来源为电能转变成热能。主要方法有两种：电阻加热，电感加热。电加热装置简单，干净，无污染，温度调节也很方便。所以广泛采用于塑料加工过程中，热量衡算的方法有：（1）温差法（2）焓变法（3）潜热法第4章 设备选型及计算 4.1 设备选型总原则及要求工艺流程设计是塑料车间设计的核心，而设备选型及计算，则是工艺流程设计的重要部分。而且塑料成型加工方法很多，设备类型也较多，所以实现同一工艺要求，可选用不同的成型方法和不同的成型设备。设备的选型与计算要充分考虑工艺上的要求，尽量选择先进设备。在物料衡算和热量衡算基础上进行设备选型及计算。以确定车间内生产设备的类型，规

36、格尺寸和台数，并为经济核算和工艺布置提供条件。4.1.1 设备选型的原则设备选型的原则，应从技术、经济和我国具体情况等方面考虑。设备的选择原则如下：1.技术先进、经济合理 这是设备选型的总原则。体现在：（1）所选用设备要与设计的生产规模相适应（2）设备适应产品的品种要求，确保产品质量（3）提高连续化、大型化程度，提高劳动生产率（4）降低能源消耗，注意保护环境（5）设备结构简单，操作及维修保养方便2.设备的可靠性4.1.2 设备选型的要求1.按照产品规格完成生产任务，确保生产质量；2.按工艺流程购置生产所需设备；3.为进行成本核算提供依据；4.若成套设备有定型产品，则购置成套设备，没有成套设备，

37、则选择主机，而对辅机进行工艺设计。4.2 选择步骤1.明确生产方法，选定生产工艺流程；2.根据生产方法确定加工设备类别；3.根据产品规格初步设备规格；4.根据物料衡算数据中每天车间处理量，选择车间生产所需设备台数；5.以热量衡算计算所得的数据校核设备加热功率，至少相等。4.3 注塑机的选择查阅资料，根据生产需求初步估算采用一模两腔的模具。确定成型周期为90s。估算出单个制品体积V=4(6.536.23)/3(1/2)+ (322.72)0.5=78.706cm3所需熔体PP塑料质量M=V =78.7060.91=71.622g单个制品在分型面上的投影面积S=R2=132.732cm2模具所需塑

38、料熔体注射量：m=nm1+m2 或v=nv1+v2上式中 m或v一副模具所需塑料的质量或体积（g或cm3）n初步选定的型腔数量m1或v1单个塑件的质量或体积（g或cm3）m2或v2浇注系统的质量或体积（g或cm3）m2或v2一般以0.6倍的nm1或nv1来估算，所以：m=1.6nm1或v=1.6nv1每台注塑机（一模两腔）所需原料的总质量为：m=3.271.622=229.19g原料熔体的总体积为：v =3.278.706=251.86cm3注射机的理论（额定）注射容量G应满足：G v/式中 注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75故所选注射机的最小注射容量：G= v/=251.8

39、60.75=335.81 cm3500cm3注塑机所需锁模力F = PA式中 P塑料成型时的型腔压力； A浇注系统和塑件在分型面上的总投影面积（cm）PP塑料成型时的注射压力P成型=70120MPa ，取P= 1200.65=78MPa取A浇 =0.4A塑 则A=2.8132.732=371.65 cm故F = PA=78106371.6510-4=2898870N=2898.87kN3500kN根据以上计算结果，可选择上海塑料机械厂生产的XSZY500注射机作为本次设计的主要设备，其主要参数见表4-1：表4-1 XSZY500注射机主要规格参数注射装置理论注射容积/cm3500螺杆直径/mm

40、65注射压力/MPa104注射行程/mm200注射时间/s2.7螺杆转速/(r/min)080螺杆驱动功率/kW7.5螺杆长径比(L/D)20喷嘴球半径(mm)18喷嘴口直径(mm)7.5最大成型面积/cm21000注射方式螺杆式合模装置合模方式液压机械锁模力/kN3500模板行程/mm500模具最大厚度/mm450模具最小厚度/mm300模板尺寸(mm)700850拉杆间距/mm540440其它电动机功率/kW22加热功率/kW14电源电压/V380外形尺寸/m6.51.52下面计算并分析实际所需注塑机台数：由以上数据可知，一台注塑机的年工作周期为：30024360090=288000次则一

41、台注塑机的年需加料总量为：288000229.1910-6t=66.00672t因要求产量为350吨/年，故理论上所需注塑机台数为35066.00672=5.302台。实际所需台数应根据开机率而定，开机率主要考虑设备维修情况，开停机及临时停车，开机率的选择应根据具体生产情况、设备运转状态及车间管理水平而定，一般在80%90%范围。确定开机率为90%，则实际所需台数：5.30290%=5.891台所以最终需要选择XSZY500型注塑机6台。 由以上数据可计算理论上年产塑料碗的个数：（1）第一种方法：如果忽略浇注系统等的用料量，则理论上年产塑料碗的个数为：350106724861000个（2）第二

42、种方法：直接按估算选取的注塑机台数计算，则理论上年产塑料碗的个数为：62880002=3456000个由于两种计算结果存在较大误差，可取其平均值（415万个）作为本次设计经济概算的年产个数。第5章 车间管理与生产组织5.1 车间管理车间是工业企业的基本生产单位，是进行产品生产或其他生产业务活动的主要场所。车间管理是企业管理的基础，搞好车间管理，既是搞好企业的重要基础，又是加强班组建设的必要前提。工业企业管理，就是企业为了有效的实现预定目标而对车间生产经营活动进行决策、组织、指挥、培训、协调、激励和教育的综合性工作。车间的生产经营活动大体可分为两大部分：一部分是在车间内部的生产活动，其中包括：基

43、本生产活动、辅助生产活动、生产与技术准备活动等。这一部分的管理统称为生产管理。另一部分是涉及到企业外部，联系到社会的生产、流通、分配与消费过程的经营活动；包括：原材料与能源的采购与供应，劳动力和设备的调整与补充，市场的调查研究，产品的销售和用户服务等。这类活动的管理叫经营管理。所以车间管理包括生产管理与经营管理。车间管理活动是依靠着车间内的人、机器设备、物资、资金和信息实现的。这五个要素相互作用，并满足一定的条件和约束。车间管理就是认识和分析这些约束，对车间生产活动进行计划、组织、指挥、监督和控制，以求车间生产活动取得优异效果。为此，车间管理的基本任务就是：努力降低生产成本，提高经济效益，开展

44、全员培训，提高车间职工科学文化技术水平，为企业物质文明和精神文明建设做出贡献。5.1.1 管理项目（1）车间计划管理 计划管理是企业生产经营计划的继续和分解。车间生产计划管理的好坏直接决定企业各项计划的实现程度。（2）车间生产管理 生产管理是根据企业和车间生产计划安排，组织生产的过程。（3）车间质量管理 包括车间产品质量管理和车间工作质量管理。车间质量管理是企业全面质量管理的基础。（4）车间经济核算 经济核算是对车间生产中的劳动消耗和劳动成果进行计算和控制。同时对使用的原料、辅助材料和各种成品、半成品等定期消产核算，进行车间成本统计，经济核算。（5）设备物资管理 设备和物资管理是负责设备的日常维护保养，提高设备完全率，降低设备故障率，确保设备的正常运转。（6）劳动定额管理 劳动定额管理是合理组织车间劳动分工和协作，做好车间的定员、定机、定额管理，调动职工积极性，提高车间劳动生产率。（7）车间安危管理 车间生产应做到文明生产，保证质量，安全第一。 5.1.2 管理职能（1）计划职能 围绕企业给车间下达的各项生产任务，通过制订具体实施计划，使各项生产任务圆满完成。（2）组织职能 领导或指导车间各个部门职工生产活动的一种。（3）控