产400万套ABS小型风扇后壳网罩的注塑工艺设计说明书.doc

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1、年产400万套ABS小型风扇后壳网罩的注塑工艺设计摘 要本文以小型风扇后壳网罩为例，通过对成品特点的分析，研究设计了符合规划目标的工艺流程。通过对原料性能的研究，重点介绍了ABS树脂优越的物理性能和化学属性，论证了本次设计原料的可行性；在工艺路线设计方面，综合国内发展现状，选取了具有代表性的传统注塑工艺，对注塑过程、废料回收等各环节做了介绍；在设备选型方面，通过对规划目标的衡算，筛选出了匹配本次设计产能的注塑机型号并计算出设备的需求量；在经济衡算方面，考虑到车间实际生产中产生的费用，论证了本次设计的经济效益具有可行性；在车间生产管理方面，制定了标准化的车间生产基本管理制度，并对车间人员工作职能

2、分配做了介绍；整个设计过程中，方法科学，规划合理，以使本次设计具有效可行。 关键词：ABS，工艺路线，注塑，经济效益 ，可行性 Annual Output of 4 Million Sets of ABS Shell after Small Fan Net Technology DesignABSTRACTIn this paper, we take a small fan grille shell as example, by analyzing the characteristics of the finished product, we design a process to meet

3、the research objectives of the planningThrough studying the material properties, focusing on the ABS resin superior physical properties and chemical properties, demonstrated the feasibility of this design materials; in process route design, develop comprehensive domestic status, select a representat

4、ive conventional injection molding process on the injection molding process, waste recycling and other aspects have been described; in equipment selection, through the planning target balance, screened matching this design capacity of the injection molding machine model and calculate the demand for

5、equipment; in economic accounting, taking into account the actual production cost of the workshop generated, demonstrated the economic benefits of this design is feasible; in the workshop production management, to develop a standardized workshop production of basic management system, personnel assig

6、ned job functions and workshops made a presentation; throughout the design process, the method of science, planning and reasonable to make this design a feasible and effective.KEY WORDS: ABS, process route, injection molding, economic feasibility目录前 言1第1章 原料的选择及简介31.1原料的选择依据31.2 ABS树脂分子的组成结构31.3 ABS

7、树脂分子的主要特性4第2章 注塑成型工艺概述62.1注塑成型工艺过程及条件62.2注塑成型工艺原理62.3注塑成型工艺应用8第3章生产工艺流程的确定103.1 成型前的准备103.2 注塑过程113.3 制件的后处理133.4 废料的后处理13第4章 物料衡算与能量衡算154.1物料衡算154.1.1物料衡算的意义154.1.2 物料衡算的方法154.1.3 物料衡算的计算164.2 能量衡算174.2.1 电能消耗174.2.2 水量消耗18第5章 设备的选型及计算195.1 设备选型总原则及要求195.1.1 设备选型的原则195.1.2 设备选型的要求195.2 选择步骤205.3 注塑

8、机的选择20第6章 设备的维护保养及车间管理236.1 注塑机的日常保养236.1.1 开关机关键点236.1.2 安全措施236.1.3 维护保养236.2 车间管理246.2.1 管理项目246.2.2 生产管理256.2.3 工作人员的确定25第7章 工程经济概算287.1 编制概算的意义287.2 编制原则287.3 编制和修正287.3.1 概算的编制297.3.2 辅助生产设备费用297.3.3 概算修正30结 论32谢 辞33参考文献34外文资料翻译36前 言ABS树脂通常是指聚丁二烯的苯乙烯、丙烯腈接枝共聚物(ABS)与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)的混合物。它是五大合成树脂之

9、一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，易加工，制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属，电镀，焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子产品、仪器仪表、防治和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程材料。ABS树脂起步于上世纪40年代。1946年美国橡胶公司采用掺合法工业化生产ABS树脂。1954年美国博格华纳化学品公司采用乳液接枝法工业化生产ABS树脂先后取得成功。我国ABS树脂起步于20世纪60年代。1975年兰化公司采用乳液接枝法建成我国第一套生产能力2000吨/年的装置。1978年上海高桥化工厂用乳液接枝液乳液AS掺合

10、工艺建成生产能力2000吨/年的装置。 1982年兰州石化公司引进日本三菱人造丝公司乳液接枝悬浮AS掺合工艺建成1万吨/年装置。1993年大庆石化总厂引进韩国韩南化学公司乳液接枝-本体SAN掺合工艺建成5万吨/年ABS装置。改革开放以来，中国的经济、社会和人民生活发生了巨大的变化。从20世纪80年代以来，我国的经济以平均9%以上的速度飞速地发展。随着经济的发展，中国人民的收入水平确实大大提高了，生活条件也在不断改善。大量的电子、电器等产品进入人们的生活。小型风扇已走入千家万户，小型风扇使用量逐年增长，小型风扇后壳网罩的工艺生产已经成为了一种产业，很具有发展前景。ABS 其抗冲击性、耐热性、耐低

11、温性、耐化学药品性及电器性能优良，易加工，制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，因此本设计选用了以ABS塑料作为小型风扇后壳原材料。本设计采用注塑工艺，注塑成型也称注射成型，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。由于它具有应用面广，成型周期短，生产效率高，模具工作条件可以得到改善，制件精度高，生产条件较好，生产操作容易实现机械化和自动化等诸方面的优点，因此在整个塑料制件生产行业中，占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的50%。ABS对于生产生活发面应用广泛

12、，未来也将迎来巨大的发展机遇。ABS作为小型风扇后壳网罩原材料，极具课题意义！本文设计了就是基于这一点，以ABS的性能为基点，通过研究ABS注塑工艺，以风扇后壳为例，系统介绍了ABS成型注塑工艺。第1章 原料的选择及简介选择合适的原辅材料是设计的首要课题，根据设计成品的特点以及其他方面的要求选择合适的原材料对于生产效率及生产成本至关重要。1.1原料的选择依据本设计选用格力KYTA-30风扇小型风扇后壳网罩为例，首先要明确产品的用途以及市场情况：1. 设计成品用于格力风扇后壳网罩部件。2. 设计成品用于电风扇配件流水线，自动化程度高。3. 设计成品用量很大。从第1点可以看出，成品用于小型风扇后壳

13、网罩，台式电风扇一般摆放位置应方便人们操作触碰，必须具有高电阻以防电击造成伤害。风扇电机在工作期间会释放大量热量，所以成品必须具有耐高温、阻燃的特点，才能有效防止网罩变形以及火灾的发生。电风扇属于耐用型产品一般一台电风扇能用三至五年，成品必须具有抗老化的特点。最后成品表面必须光滑不易沾染灰尘，减少清洗次数。从第2点看，小型风扇后壳网罩在流水线上安装，速度极快，易于机械手的抓取安装迅速完成装配，必须具有抗冲击性强、硬度高、耐磨损、抗拉伸的特点。从第3点看，全球气候变暖，导致夏季温度过高，每个家庭、单位对小型风扇需求量较大，带动了小型风扇后壳网罩的产量飞速提升，成品必须具有易加工、质轻的特点。选择

14、合适的材料决定了成品小型风扇后壳是否能满足生产以及适应当今高科技飞速发展的速度。ABS物理特性以及化学特性恰巧符合设计小型风扇后壳网罩的条件，因此本设计选用了ABS作为小型风扇后壳网罩原材料。1.2 ABS树脂分子的组成结构丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。英文名为Acrylonitrilr-butadiene-styenecolymer,简称ABS。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。ABS为使用最广泛非通用塑料之一。ABS树脂的结构，有以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的AS树脂物主链的接枝共聚物；或以橡胶弹性体和坚硬的AS树脂混合物。这样，

15、不同的结构就显示不同的性能，弹性体显示出橡胶的韧性，坚硬的AS树脂显示出刚性，可得到高冲击型，中冲击型，通用冲击型和特殊冲击型等几个品种。具体讲，随橡胶成分B的含量（一般为530%）增加，树脂的弹性和抗冲击性就会增加；但抗拉强度，流动性，耐候性等则下降。树脂组分AS的含量（一般为7095%）含量增大，则可提高表面光泽，机械强度。耐候性。耐热性。耐腐蚀性，电性能，加工性能等好些，而冲击强度等则要下降。树脂组分中A与B的比例分别为3035%/8065%。图1-1 ABS树脂分子结构1.3 ABS树脂分子的主要特性塑料ABS树酯是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PB，PAN，PS的各种性能有机

16、地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。经过实际使用发现：ABS塑料管材，不耐硫酸腐蚀，遇硫酸就粉碎性破裂。由于具有三种组成，而赋予了其很好的性能；丙烯腈赋予ABS树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度；丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介电性能，并呈现良好的加工性。大部分ABS是无毒的，不透水，但略透水蒸气，吸水率低，室温浸水一年吸水率不超过1%而物理性能不起变化。ABS树脂制品表面可以抛光，能得到高度光泽的制品。要想加工成合适的成品还要看ABS的一些物理参数。如表1-

17、1：表1-1 ABS的主要物理参数原料 成型温度抗拉屈服强度拉伸弹性模量成型收缩率ABS 200-24050Mpa1.8X103Map0.4-0.7%由以上物理参数可以看出ABS树脂的特点：1. 综合性能好，冲击强度高，化学稳定性和电性能良好；2. 有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；3. 流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。第2章 注塑成型工艺概述注塑成型也称注射成型，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件1。由于它具有应用面广，成型周期短，生产效率高，模具工作条件可以得到改善，制件精度高，生产条件较好，生产操作容易实现机械化和自动化等诸方面的优点，因此在整个塑料

18、制件生产行业中，占有非常重要的地位2。目前，除了少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的50%3。2.1注塑成型工艺过程及条件完整的注塑工艺过程，按其先后顺序应包括：成型前的准备、注射过程、制件的后处理等。为使注射过程能顺利进行并保证塑料制件的质量，在成型前应进行一些必要的准备工作。包括原料的预处理、料筒清洗、带有嵌件塑料制件的嵌件预热及对脱模困难的塑料制件的脱模剂选用等。准备工作做好之后就开始进入注射过程。整个注射模塑过程包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模等几个步骤。塑件脱模后，

19、常需进行适当的后处理来改善塑件的性能和提高塑件尺寸的稳定性。制品后处理是指对注塑成型所得到的产品进行的进一步稳定其性能或提高其性能的工艺过程。通常包括去应力退火、调湿处理等。注塑成型具有三大工艺条件，即温度、压力和时间，此外，还有用料量与合模力等条件4。干燥处理：加工前的干燥处理是必须的；湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110，24h；熔化温度： 230300；模具温度：50100；注射压力：取决于塑件；注射速度：尽可能地高5。2.2注塑成型工艺原理注塑成型是将松散的粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒内，借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合

20、好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环6。注塑机的动作程序：喷嘴前进注射保压预塑倒缩喷嘴后退冷却开模顶出退针开门关门合模喷嘴前进。 一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分7。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求注射必须保证有足够的压力和速度8。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装

21、置是注塑机的关键部件9。预塑动作选择：根据预塑加料前后注座是否后退，即喷嘴是否离开模具，注塑机一般设有三种选择。第一种是固定加料：预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具，注座也不移动。第二种是前加料：喷嘴顶着模具进行预塑加料，预塑完毕，注座后退，喷嘴离开模具9。选择这种方式的目的是：预塑时利用模具注射孔抵住喷嘴，避免熔料在背压较高时从喷嘴流出，预塑后可以避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递，影响它们各自温度的相对稳定。第三种是后加料：注射完成后，注座后退，喷嘴离开模具然后预塑，预塑完注座再前进。该动作适用于加工成型温度特别窄的塑料，由于喷嘴与模具接触时间短，避免了热量的流失，也避免了熔料在喷嘴孔内

22、的凝固10。注射压力选择：注塑机的注射压力由调压阀进行调节，在调定压力的情况下，通过高压和低压油路的通断，控制前后期注射压力的高低。普通中型以上的注塑机设置有三种压力选择，即高压、低压和先高压后低压。高压注射是由注射油缸通入高压压力油来实现。由于压力高，塑料从一开始就在高压、高速状态下进入模腔。高压注射时塑料入模迅速，注射油缸压力表读数上升很快。低压注射是由注射油缸通入低压压力油来实现的，注射过程压力表读数上升缓慢，塑料在低压、低速下进入模腔。先高压后低压是根据塑料种类和模具的实际要求从时间上来控制通入油缸的压力油的压力高低来实现的11。为了满足不同塑料要求有不同的注射压力，也可以采用更换不同

23、直径的螺杆或柱塞的方法，这样既满足了注射压力，又充分发挥了机器的生产能力。在大型注塑机中往往具有多段注射压力和多级注射速度控制功能，这样更能保证制品的质量和精度。注射速度的选择：一般注塑机控制板上都有快速慢速旋钮用来满足注射速度的要求。在液压系统中设有一个大流量油泵和一个小流量油泵同时运行供油。当油路接通大流量时，注塑机实现快速开合模、快速注射等，当液压油路只提供小流量时，注塑机各种动作就缓慢进行。顶出形式的选择：注塑机顶出形式有机械顶出和液压顶出二种，有的还配有气动顶出系统，顶出次数设有单次和多次二种。顶出动作可以是手动，也可以是自动。顶出动作是由开模停止限位开关来启动的。合模控制：合模是以

24、巨大的机械推力将模具合紧，以抵挡注塑过程熔融塑料的高压注射及填充模具而令模具发生的巨大张开力。注塑机的合模结构有全液压式和机械连杆式。不管是那一种结构形式，最后都是由连杆完全伸直来实施合模力的。连杆的伸直过程是活动板和尾板撑开的过程，也是四根拉杆受力被拉伸的过程。开模控制:当熔融塑料注射入模腔内及至冷却完成后，随着便是开模动作，取出制品。开模过程也分三个阶段。第一阶段慢速开模，防止制件在模腔内撕裂。第二阶段快速开模，以缩短开模时间。第三阶段慢速开模，以减低开模惯性造成的冲击及振动。 2.3注塑成型工艺应用随着塑料作为工程结构材料应用的进一步推广，注塑制品的用途已扩大到国民经济的各个领域中，并将

25、逐步代替传统的金属和非金属制品。注塑制品以其性能高度集成化、超精密化、制品轻量化、薄壁化、超小型或超大型等特点广泛应用在国防、交通运输业、建筑材料、农业、科教卫生和日常生活用品中，用注塑机成型的塑料制品的量接近整个塑料制品总质量的1/4。至今，不仅塑料制品的数量和应用种类都有了显著的增长，而且绝大多数的新旧生产方法也都逐渐形成合理的系统，使塑料制品的生产日益成为一个既专业而又较大的生产部门12。第3章生产工艺流程的确定完整的注塑生产工艺流程应按以下顺序展开：成型前的准备，注塑过程，制件的后处理。3.1成型前的准备为使注塑顺利完成保证制件的质量，成型前必须足够的前期准备工作。前期的准备工作包括选

26、择合适的ABS材料以及对原材料的预处理、料筒清洗、对脱模困难的塑料制件的脱模剂选用等。由于注射原料的种类、形态、塑件的结构、有无嵌件以及使用要求的不同，各种塑件成型前的准备工作也不完全一样13。1. ABS材料的选择以及处理ABS的用途很广，种类很多，例如通用ABS、透明ABS、耐寒ABS、阻燃ABS。本课题选用的原材料用于小型风扇后壳网罩，必须选取成本较低适合做风扇后壳网罩的原材料。查取工程塑料手册中的国产ABS牌号及用途，本课题选取了上海高桥石化公司化工厂的通用R-102中冲击型ABS塑料。根据R-102中冲击型ABS塑料塑料的特性及供料状况，一般在成型前应对原料进行外观（指色泽、粒子大小

27、及均匀性等）和工艺性能（熔体流动速率、流动性、热性能及收缩率）的检验。此种ABS的吸水率大约在0.2%-0.8%。如果在注塑前吸收过多的水分，制品的外观和机械性能都会受损。为了使注塑顺利成型并确保制品的质量，在成型前应根据注塑成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥处理，一般加工前放在烘箱中以80-852-4小时或用干燥料斗以80烘1-2小时。把水分含量控制在0.04%以下，最好不超过0.1%14。2. 料筒的清洗ABS热稳定不太好，注射成型结束后应立即用机筒清洗剂清理料筒。即使上次注射工作完成后对料筒已经清洗过，但是也很难保证清洗干净所以本次注射工作时也要进行二次清洗，保证残余废料清除堵塞料筒

28、，保证本次注塑顺利完成。或者为了缩短工作时长可以直接更换新的料筒。料筒温度应根据各种塑料的熔点来确定。本课题选用螺杆式注塑机料筒温度可比熔点高1030。料筒温度对制品的收缩率有很大影响，温度高，收缩率大；反之，收缩率小。由于ABS热稳定性差，料筒温度一般不超过300，熔体在料筒内的停留时间不超过30min，否则易使熔体变色15。3. 脱模剂的选用由于本设计的网罩规格为400mm400mm，制件较大势必会造成脱模困难影响脱模进度较低注塑机工作效率。因此注射成型前，需给模具涂脱模剂。常用的脱模剂有三种：硬脂酸锌、液体石蜡和硅油。除了硬脂酸锌不能用于聚丙烯外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中

29、尤以硅油效果最佳，经喷涂烘烤后能固化在型腔表面形成硅脂，只需使用一次，即可长效脱模，但价格较贵。硬脂酸锌多用于高温模具，液体石蜡多用于中低温模具。为克服手工涂抹的不均匀性，目前市面上多使用雾化脱模剂，其种类和性能如表3-1所示16。表3-1 雾化脱模剂种类及性能 种类脱模效果塑件表面处理适应性甲基硅油（TG系列） 优差液体石蜡（TB系列） 良良蓖麻油(TBM系列)良优3.2注塑过程塑料在注射机料筒内加热，经塑化达到理想的流动状态，然后通过注射机的注射螺杆将塑料熔体注入闭合的模具型腔内，在完成注射、充模、保压、冷却后，塑件固化定型，随即开启模具使塑件脱模。注射过程一般包括加料、塑化、注射和冷却、

30、脱模17。1. 加料由于注射成型是一个周期过程，因而需定量或定容加料，以保证操作稳定。加料过多、受热的时间过长等容易引起塑料的热降解，同时注射机功率损耗增多；加料过少，料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力降低，难于补料（即补压），容易引起塑件缩孔、缩松、凹陷及欠料等缺陷。2. 塑化 塑料在料筒中受热，由固体颗粒转换成黏流态并且形成具有良好可塑性的均匀熔体的过程称为塑化。决定塑料塑化质量的主要因素是物料的受热情况和受到的剪切混合作用。通过料筒对物料加热，使固体态的塑料熔融，物料间的剪切作用，使混合和塑化扩展到聚合物分子的水平，而不仅仅是静态的熔融，它使塑料熔体的温度分布、物料组成和分子形态都发

31、生了改变，并更趋于均匀。3. 注射充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18。 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70 160MPa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

32、间为保压过程。所谓保压，即把注射压力（或稍低于此注射压力）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19 。4. 脱模塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下使塑件脱模。塑件脱模后，必须将模具内的残留物清除干净，以备下一周期成型。成型带嵌件塑件时，必须在未注入塑料前，先将嵌件安放在模内需要的位置上，此项工作在闭模前进行。3.3 制件的后处理由于成型过程中塑料熔体在温度和压力作用下的变形流动行为非常复杂，再加上流动前塑化不均以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件

33、内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能、光学性能及表观质量变坏，严重时还会开裂。为了解决这些问题，常需进行适当的后处理来改善塑件的性能和提高塑件尺寸的稳定性。常用的后处理方法有退火和调湿两种20。1. 退火处理退火处理是使塑件在定温的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

34、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、改善内应力分布状况都有好处，而且效果比热处理更佳21。3.4 废料的后处理再先进精密的机器以及工人熟练程度都不能保证每件制品都是成品以及对原料的浪费，肯定会产生废料。废料该怎么处理是摆在当代先进工厂大问题。随着现代工业自动化生产的迅速发展，寻求控制成本、避免资源的浪费以及对环境的破坏等问题的措施已变得越来越重要和紧迫22。本设计本着节约资

35、源避免环境污染的理念，力求对废料的科学处理。废料经过筛选能回收的必须回收粉碎进行二次利用。本设计的废料粉碎机参数如下表3-2所示：表3-2 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4章 物料衡算与能量衡算4.1物料衡算物料衡算指的是利用质量守衡定律对物料进行操作前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。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23。 4.

36、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. 生产过程所需热量或冷量。3. 设备选型，决定规格，台数，提供依据。4. 定原料消耗定额的基础上，可进一步计算出日消耗量，每小时消耗量等设备所必须的基础数据。4.1.2 物料衡算的方法依据ABS小型风扇后壳网罩注塑生产过程采用流程，连续操作的形式。根据物料衡算公式： (4-1)式(4-1)中：进入设备的物料总和。离开设备正品量和次品量。加工过程中物料损失量总和。来做ABS的物料衡算：1. 工作时间选择：全年365天-21天法定假日-15天春节-农忙=连续生产时，在300天左右，其他时间将考虑全厂检修，车间检修或5%10%

37、意外停机。2. 有关定额，合格率，废品率，消耗率，回收率等，在任何一产品加工过程中，合格产品都不是百分之百。由于设备原因，因材料原因以及人为原因都可能造成废品的出现。经过调查研究后发现，塑料制品合格率为85%95%，自然损耗率为0.1%0.15%，这主要是贮存，运输，加工前的消耗，回收率一般在80%90%，而回收利率小于原料的10%。4.1.3 物料衡算的计算由计划任务书知年产量为400万套小型风扇后壳网罩，单个制品的质量为：252g，确定合格率为95%，废品率为0.1%，自然损耗为0.1%25。可求出： 年需要物料量=合格产品量/合格率 =4000000252/0.95g= 1061.052

38、t年进车间料量=（1+0.1%）=1062.113t自然损耗量=自然损耗率=1061.0520.1%t=1.061052t废品量=-=1062.113-1061.052=1.061t小时车间处理料量=年进车间料量/年生产时间 =1062.113t/(30024)=0.147516t/h=147.516kg/h回收率一般在80%90%范围。回收量=废品量回收率=1.06190%t=0.9549t新料量=总物料量-回收料量=1062.113-0.9549t =1061.1581t列表见4-1.表4-1物料核算合格率95%合格产品1008t废品率0.1%废品1.061t自然损耗率0.1%自然损耗量1

39、.061t回收率90%回收量0.9549t进车间料量1062.113t实际进车间料量1062.113t进机料量1061.052t小时车间处理量147.516kg/h4.2 能量衡算当物料衡算、生产工艺流程确定后，就可以开始进行能量衡算，本设计对电能和水能的消耗做重点的估算。4.2.1 电能消耗在注塑车间中，注塑机为主要的耗电设备，其他的辅助设备，如破碎机、照明等也要耗费电能，为了计算方便，电能的消耗在主要耗电设备消耗的电能上乘上一个余数1.2。由第5章可知，选用注塑机5台，每天工作时间24小时，注塑机的功率为20kW，则车间的耗电量约为：530300241.2=1296000kWh=129.6

40、万度在注塑过程中，注射机料筒的加热功率为20kW，每天物料的加热所需要的热量为：14751.576kg1.9kcal/(KJ) （250-25）=6306298.74kJ在注塑过程中，每台机器每小时所能提供的的热量为：20KW3600s/h=72000KJ本次设计选用5台注塑机，每天工作24小时，则52472000KJ=8640000kJ6306298.74 KJ能满足需要。4.2.2 水量消耗水被作为冷却剂使用，根据公式：W=Qe/C0(tr-t1) (4-2) 式中：C0为冷却剂的比热容，一般使用水冷却剂，C0= 1kcal/（kg）； t1为冷却剂最初的温度，这里取20；tr为放出冷却剂

41、的平均温度，取40；Qe需要交换的热量，单位为kal；W为冷却剂的用量。ABS的比热容为 1.591 kcal/（kg），设制件在模具中温度从220降到50；则W= 1.5911061.052t（220-50）/1(40-20)= 14349t。为了节约水源，水可以根据情况进行循环使用。 第5章 设备的选型及计算5.1 设备选型总原则及要求在物料衡算和能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，规格尺寸和台数，并为经济核算和工艺布置提供条件。由于塑料成型加工设备很多，为了提高其通用性，降低加工，制作，维修费用。我国已对这些设备中的一部分制订了统一的系列标准，由专业厂家组织生产

42、系列标准中的各种型号，规格设备，作为商品进入市场，这些设备就是通常说的定型设备24。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。因为工艺流程的先进与否，往往取决于所用设备是否先进。设备直接影响生产能力，产品质量，原料及各种消耗等25。5.1.1 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26：1. 所选用设备要与设计的生产规模相适应，在允许条件下，能获得最大的台时产量，技术先进，经济合理，是设备选型的总原则： (1) 设备适应产品的品种要求，确保产品质量。(2) 提高连续化，大型化程度，提高劳动生产效率，降低劳动

43、强度。(3) 降低能源消耗，注意保护环境。(4) 设备结构简单，操作及维修保养方便。2. 设备的可靠性：设计中所选用设备一定要可靠，特别是主要设备，应坚持经过生产实践考验的原则。只有设备的性能可靠，才能保证建成后一次试车投产成功。5.1.2 设备选型的要求设备选用要立足国内外，塑料工业发展历史并不长。但近几十年发展速度相当快，与之配套的塑料成型机械设备的生产已形成规模，并具有一定的水平，所以，为了减少投资，促进我国塑料机械制造工业的发展，在设备选用上要立足国内。在塑料生产车间设计中，设备选择的目的是：1. 按照产品规格完成年生产任务，保证生产质量。2. 按工艺流程购置生产所需设备。3. 为进行

44、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，则选择主机，而对辅机进行工艺设计27。 5.2 选择步骤设备的选择是实施生产的第一步，是保证生产顺利进行的关键。设备的选择过程是：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（如：挤出机，注塑机）。3. 根据产品规格初步选择设备规格。4. 根据物料衡算数据中小时车间处理量，选择车间生产所需设备台数。5. 校核设备所能提供的加热功率至少在能量衡算中算出的物料所需的加热功率。 5.3 注塑机的选择设备计算是车间设计中不可缺少的工作。它的主要任务是选择设备的规格型号，计算实际设备所需台数，为购置设

45、备及车间生产布置提供可靠的依据。在设备计算中必须考虑的问题有如下几点：1. 年生产时间2. 开机率 3. 设备的最佳生产能力 这类计算一般分三步完成，即搜集有关基础数据，套用台式计算理论生产能力，根据开机率算出实际的生产能力。根据前面的物料衡算和能量计算：(1) 年处理物料总量：400000000252/0.95(1+0.1%)=1062.113t每小时车间处理料量：1062.113t/(30024)= 147.516kg/h(2) 根据生产规模查阅注塑机械产品样本。初步选华美达HMD320M3型(3) 初步机台数：机台数=车间每小时处理物料量（单机制品数/注射周期）=147.516kg/h0.95 （0.25232s3600）= 4.94（台）(4) 实际所需台数：能确定车间开机率。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。若选择开机率为90%：实际所需台数： 4.9490%= 5.49台 分析：若选5台：台时产量=每小时车间处理料量（台数开机率）=147.516（50.9）= 32.78（kg/h）若选6台：台时产量=147.516 （60.9）=27.31（kg