毕业论文-年产量1万件QQ3汽车用PP前保险杠注射成型工艺设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）年产量1万件qq3汽车用pp前保险杠注射成型工艺设计摘 要20世纪90年代以来世界汽车工业，特别是中国汽车工业不断发展，汽车产量持续增长。随着汽车普及率迅速提高，减轻车身质量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展的主要目标之一。奇瑞汽车作为民族品牌率先推出qq系列微型车，其中qq3最为成功。因其外型时尚以及市场保有量、市场需求量比较大，更重要的享受国家节能环保补贴价格上有很大优势，所以生产前景比较好。本设计工艺为奇瑞qq3前保险杠，针对该产品的选材、设计原理、生产工艺、生产设备选择、以及工厂运作有详细介绍。本设计选用聚丙烯(pp)为主要原料，注射设备为宁波海达公司生产hdx-2500t型号，设计了年产量为1万件奇瑞qq3汽车用pp前保险杠注射成型工艺。主要研究内容包括：汽车保险杠的作用，材质的种类及选择，聚丙烯材料的性能及在保险杠上的应用，工艺工程的物料计算及热量衡算，及辅助设备，车间、厂房的布局、水电管路的排列，企业经济效益核算等。关键词：聚丙烯，工艺，性能，物料衡算10000 /year pp front bumper of qq3 injection molding process designabstractsince the 1990s, the worlds automotive industry wrere ever-accelerated , esp.in china, the auto output had a sustained growth of late years. along with the rapid increase in penetration relieve body quality, saving energy and reducing consumption, and reduce cost has become one of the main goals of automotive industry development. chery automobile as a national brand to launch qq mini series, one of most successful qq3.because of its appearance fashion and market ownership, market demand is bigger, it is more important to enjoy the national energy conservation and environmental protection subsidies price has the very big advantage, so the production outlook is bette the design process for the chery qq3 front bumper, for the product selection, design principle, selection, production technology, production equipment and plant operations has introduced in detail.r. this design choose polypropylene (pp) as the main raw material, injection equipment for ningbo haida company production hdx - 2500 t models, designed annual output to 10000 chery qq3 pp front bumper cars use injection molding process. main research contents include: the role of car bumper, material type and options, the performance of the polypropylene material and the application in bumper, process engineering material calculation and heat balance, and ancillary equipment, the arrangement of the layout of the workshop, workshop, water and electricity piping, enterprise economic benefit calculation, etckey words: pp，technology，performance，material bal7前言1第1章pp汽车保险杠11.1保险杠的发展及奇瑞qq3市场调查11.1.1 保险杠的发展11.1.2 奇瑞qq3市场调查11.2 汽车保险杠的功能21.2.1 保护功能21.2.2 装置功能21.2.3 装饰功能21.2.4 为车辆冷却系统提供换气通道21.2.5 提高空气动力特性21.3 保险杠的种类21.4 汽车塑料保险杠的组成及实物图31.4.1 奇瑞qq3塑料保险杠组成31.4.2 奇瑞qq3产品实物样图3第2章 注射成型工艺概述52.1 注塑成型原理52.2 注塑成型工艺过程及条件62.2.1 注塑模工艺条件62.3 注塑成型工艺应用7第3章 原料的选取及性能的介绍83.1 保险杠材料的选择83.1.1 原材料的组成及性能83.2 材料主要性能对产品质量的影响83.2.1 熔融指数83.3.1 材料的收缩率93.3 改性pp各组分含量及添加剂的选择93.3.1 epdm的含量93.3.2 滑石粉的含量93.3.3 添加剂的选择103.4 材料标准确定103.4.1 主要性能要求113.4.2保险杠法规要求113.4.3 保险杆的壁厚13第4章 生产工艺流程144.1 成型前的准备144.1.1 原料的预处理144.1.2 料筒的清洗144.1.3 嵌件的预热144.1.4 脱模剂的选用154.2 注塑过程154.2.1 加料154.2.2 塑化与计量154.2.3 注射174.2.4 补缩和保压174.2.5 冷却184.2.6 开模取制件184.3 制件的后处理184.3.1修边和退火处理194.3.2 调湿处理194.4 废料的后处理19第5章 物料衡算与热量衡算215.1 物料衡算215.1.1工作时间选择215.1.2 有关定额225.1.3 物料衡算225.2 热量衡算235.2.1 热量衡算的意义235.2.2 热量衡算的方法235.2.3 热量衡算注意事项及计算方法24第6章 设备选型及计算266.1 设备选型的要求266.2 设备选型的原则266.2.1 设备选择原则266.2.2 设备的可靠性266.2.3 选择设备要结合实际276.3 辅助设备的选择296.3.1 破碎机的选取与计算296.3.2 搅拌机的功能及计算296.3.1 干燥机的功能及计算30第7章 车间管理与生产组织317.1 车间管理317.1.1 管理项目317.1.2 管理职能327.2 生产管理327.2.1生产组织形式337.2.2 管理及工作人员的确定33第8章 工程经济概算358.1 工程经济概算358.1.1 编制概算的意义358.1.2 编制原则358.1.3编制和修正358.2 设备一览表39结论41谢 辞43参考文献44附录46注塑所用改性聚丙烯颗粒配方选取46聚丙烯基础树脂的选择46外文资料翻译48前言伴随着社会的发展,人们的安全意思不断加强,汽车作为一种与人们息息相关的交通工具,因此人们对其安全性能要求愈严格。汽车保险杠作为一种汽车重要的安全装置.汽车保险杠是重要的安全饰件，不仅具有有的保护功能,而且还追求和车辆本身的造型保持协调,保证减少车辆本身的重量. 伴随注塑工艺的发展，塑料保险杠成了各大汽车公司的首选，当今汽车市场上车辆高中端型轿车均采用塑料保险杠。塑料保险杠的组成由塑料保险杠壳体、缓冲材料和铝合金加强横梁三部分组成。其中塑料保险杠壳体（本体）和缓冲材料所用的材料为高分子材料，铝合金保险杆加强横梁用1.5毫米厚的冷轧薄板冲压形槽；塑料保险杠本体与缓冲材料在横梁上附着，铝合金横梁拆卸比较方便。汽车保险杠本体采用的材料大多为epdm与pp共混改性材料，通过注射工艺生产。例如标致405轿车的保险杠，使用的注射成型方法为反应注射模成型。另外还有直接采用聚丙烯材料注塑成型的如天津的夏利、桑塔纳、等车型的保险杠。国外有一个新的注塑工艺-合金注塑工艺，就是把聚碳酯塑料与合金混合后注射成型方法 ,通过这样工艺加工出来的保险杠具有较高的刚度与强度, 涂层性能好，焊接比较方便，这种工艺在汽车的应用越来越多。 第1章pp汽车保险杠1.1保险杠的发展及奇瑞qq3市场调查1.1.1 保险杠的发展汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力,防护车身前后部的安全装置. 20年前,轿车前后保险杠是以金属材料为主,用厚度为3毫米以上的钢板冲压成u型槽钢,表面处理镀铬,与车架纵梁铆接或焊接在一起,与车身有一段较大的间隙,好像是一件附加上去的部件.随着汽车工业的发展,汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路.今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外,还要追求与车体造型和谐与统一,追求本身的轻量化. 为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，可以很自然的与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。1.1.2 奇瑞qq3市场调查作为地地道道的自主品牌，奇瑞在很长一段时间都扮演着在这个领域的领军人物，如果将奇瑞作为一个王朝，那么qq系列则必将是它的开疆扩土的先锋，曾几何时qq牢牢占据国内微型车销售冠军。qq3作为奇瑞推出的高排量的微型车不仅在安全性能有很大的提高，在外形上更可爱时尚，因为价格和配置的优势使得qq3该系列市场保有量很大，深受广大90.80后青年喜爱，市场前景很广。从2003-2010年，qq3系列7年销售量80万，稳稳占据我国微型车市场的冠军宝座，经过几年的探索，qq3一度成为微型车的代名词，象征年轻、快乐的产品理念向客户传递正能量。1.2 汽车保险杠的功能保险杠不仅是吸收缓解冲击装置，以保护人体的安全，也包括外的车身装饰。它帮助吸收碰撞能量，当车辆发生碰撞时，降低对人体的危害的影响程度。其主要功能 1.2.1 保护功能 保险杠在汽车发生碰撞时能吸收部分能量，以保护整车；在保险杠下部加装有缓冲块对行人具有保护功能，可以减少行人小腿在碰撞时所受的伤害。1.2.2 装置功能牌照、牌照架及灯具等配件均安装在保险杠上。1.2.3 装饰功能1.2.4 为车辆冷却系统提供换气通道1.2.5 提高空气动力特性 保险杠正面迎风面积较大，对空气动力特性的影响也大。前保险杠的最佳化设计对减小正面迎风阻力系数和升力系数效果明显。侧视图方向上，矩形断面保险杠的阻力最大，凸形断面的保险杠阻力较小。俯视图形状上，应消除棱角与修饰端头形状，以求同车身本体形状相匹配，这样可以减少气流剥离和涡流的产生。另外，保险杠的前端向前延伸可以减小阻力和升力，保险杠与车身本体间隙不宜大。在前保险杠下部设置导流板一类的形状，也对改善空气动力特性有作用。1.3 保险杠的种类（1）塑料保险杠（2）钢板保险杠（3）镜钢保险杠（4）铝合金的保险杠1.4 汽车塑料保险杠的组成及实物图1.4.1 奇瑞qq3塑料保险杠组成 图1-1奇瑞qq3前置保险杠组成1.4.2 奇瑞qq3产品实物样图图1-2奇瑞qq3前置保险杠本体实物图第2章 注射成型工艺概述注射成型也称注塑模塑，是利用注塑机将粒料或粉料的塑料熔融后使其快速进入温度低的模具内冷却固化形成于模腔一致的塑料制品的加工过程。目前，几乎所有的热塑性塑料都有相应的注射品种。注塑工艺可制备不同形状、尺寸、质量、满足各种使用要求的工程制件和日用件。注塑成型工艺具有应用广泛，生产周期短，效率高。由于随着注塑工艺的发展，得到完善，可以加工精度更高的制品，实现机械化和自动化，操作生产更容易，在整个塑料制件生产行业中，占有非常重要的地位。目前，绝大部分的塑料都可采用注塑成型。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%。2.1 注塑成型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熔融、塑化，使之成为黏流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入温度较低的模具型腔中，经一定时间的保压冷却定型后开模分型，得到具有一定形状和尺寸的塑件。这样就完成了一次注射工作循环，如图1-1所示。图1-2为注射成型工作循环。（a）塑化阶段（b）注塑阶段 （c）塑件脱模图2-1 螺杆式注射机注射成型原理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 加料 预热合模 注射充模 保压 冷却定型 清模 塑料脱模图2-2 注塑成型工作循环2.2 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，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。2.2.1 注塑模工艺条件干燥处理：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90110，24小时；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。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专业而又较大的生产部门。第3章 原料的选取及性能的介绍3.1 保险杠材料的选择随着汽车工业的发展，人类对汽车保险杠的认识越来越成熟，传统的全金属保险杠越来越不适应现代汽车发展趋势，其趋势在轿车上的到体现，有用塑料保险杠取代全金属保险杠的趋势。作为钢铁件的替代产品，汽车塑料保险杠以其造型美观，重量轻，易于成型，耐腐蚀，成本低，综合机械性能良好，伴随注塑工艺日趋成熟，对塑料保险杠在轿车上的使用起了很大的作用。且规模化生产容易实现等等优势，使得塑料保险杠在汽车行业占据了一席之地。目前，我国汽车厂商也在加大努力以实现塑料保险杠在车辆上的更新换代。保险杠材料要求在较宽的温度范围内刚性好，耐冲击性能好，尺寸稳定性好，耐溶剂性好，涂装性能好3.1.1 原材料的组成及性能保险杠等外饰零件主要采用的材料是ppepdm以及滑石粉的改性产品。pp是一种结晶性，具有一定的收缩性，其收缩性受模具温度影响，提供保险杠产品一定的强度。epdm是一种橡胶，可起到一定的吸收撞击能量的作用，与pp共混，改善材料的拉伸性能和弯曲性能。添加滑石粉使材料的强度增加，以达到一定的性能要求。同时在材料中还添加了其它助剂，起到改善材料的反应机理和调整收缩率的作用。在注塑工程中部分助剂还可起到一定的交联作用，提高epdm与pp之间的相互的结合，进一步提高产品的机械性能。3.2 材料主要性能对产品质量的影响3.2.1 熔融指数 熔融指数考察的是材料的流动性，熔融指数低，材料流动困难不但会造成产品的表面的诸多缺陷，还会形成局部的尺寸偏小等问题。而熔融指数过高，流动性过好，会使一定的压力下，型腔内熔体的量对注塑和保压压力十分敏感，用于控制尺寸的工艺的稳定性变差。3.3.1 材料的收缩率材料收缩率的偏差必然导致产品的尺寸不良。对于改性之后的pp而言除了材料本身的性质外，收缩率还取决于产品形状、模具结构、注塑速度、压力和温度。通常材料供应商提供的材料收缩率是一个范围，如果是某个定值是指对于某个形状的产品而言，有较大工艺窗口的模具收缩率参考值。3.3 改性pp各组分含量及添加剂的选择3.3.1 epdm的含量由于epdm的流动性较差，会引起表面和尺寸上的缺陷。epdm可被压缩，会造成局部的应力集中，过多的epdm含量会造成工艺上控制的困难。3.3.2 滑石粉的含量滑石粉同样会起到降低流动性的作用，主要会对产品表面造成不利影响，同时如果滑石粉如果共混不均匀，还会对降低产品的油漆性能。虽然，一般而言材料供应商不会提供材料的各种成分含量。但是从材料的部分其它性能上可以进行判断。断裂伸长率的大小，相当部分取决于材料中epdm的含量，含量越高，延伸率越大。同时，滑石粉含量越高，强度也越高。因此，在同等的材料性能下，还需要考虑材料的工艺性能。通常理想的材料选择，应该考虑工艺窗口尽量变宽。随着目前对产品尺寸要求的提高，相对会采用收缩率比较高的材料，因为收缩高，工艺上的变动使产品尺寸的影响也会变小3.3.3 添加剂的选择塑料保险杠本体原料中的添加剂大致有抗氧化剂、抗旨外线剂及硅烷偶联剂等，合理选择以上添加剂，抗氧化剂选择应从热稳定性、相容性、水解稳定性变色性等。由于pp材料合成过程中有引入的羰基、氢过氧化物、催化剂残留物造成其光氧化，由于光稳定剂使用率比较高，所以选择光稳定剂时要考虑其相容性，合理选择光稳定剂防止其在成型固化后析出树脂进而影响产品外观。3.4 材料标准确定同一类材料执行不同材料标准，其试验项目，成品性能，模具设计均有差异。根据产品将要投放国家地区的不同，汽车材料工程师可确定材料具体执行的标准，或请原材料供应商提供相关资料。现代轿车外饰件一般多为注塑喷漆或皮纹件，喷漆件为保证与车身颜色及漆面质量的一致，在选材时必须考虑喷涂系统。例如北美车身油漆多采用高温烘烤系统，外饰件选材时相应亦须选择可高温烘烤的原料。皮纹件选材时须特别考虑原料的颜色及耐候性能是否满足设计要求。图表3-1图3-1国内汽车pp保险杠材料技术指标3.4.1 主要性能要求 （1）耐热性能：耐热性能按din53497进行试验，其尺寸变化0.5。（2）耐寒性能：耐寒性能测试在-40/24h条件下进行，其形状、颜色和表面无变化。（3）耐光性能：耐光性能按qbv063902进行试验，其形状、颜色和表面无变化。（4）耐侯性能：耐侯性能按qbv063902进行试验，其形状、颜色和表面无变化。（5）耐热氧老化性能：耐热氧老化性能测试在把样条放在150条件下，放置200小时，表面无龟裂。3.4.2保险杠法规要求车辆在按规定的条件和规程进行碰撞试验后，车辆应能满足下列要求如图：图3-2前/后保险杠碰撞高度要求 图3-3前保险杠正向 图3-4前保险杠30 角保险杠与车身，所有端面应向内弯曲，且不能被直径为100mm的球体所接触，且与车身（发盖，后背门，翼字板，大灯等）表面配合间隙不超过20mm。保险杠上所有朝外表面且能被半径100mm的球所接触到的圆角半径应不小5mm（下图3-2）图3-5奇瑞qq3proe建模图3.4.3 保险杆的壁厚零件的壁厚一般力求均匀，否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀，产生内因力，导致零件产生翘曲变形或缩孔。汽车外饰件一般壁厚取2.5+0.25mm，大型件如保险杠取3+0.25mm至3.5+0.25mm。为避免壁厚的变化影响零件表面质量，设计时特别强调料厚变化需保证足够的过渡区。 12第4章 生产工艺流程 4.1 成型前的准备4.1.1 原料的预处理干燥过程是水汽的排除过程，塑料的干燥速度取决于水汽从塑料粒内部扩散到表面的速度以及水汽从塑料表面汽化到大气中的速度。由于注塑用的ppepdm的粒子含水率低于0.03%，所以本设计对原材料进行干燥设备选用热风干燥机。可满足材料含水率指标达到要求，同时满足干燥温度与时间的要求。可能造成达不到指标的的原因：干燥设备容量满足不了生产要求，伴随着生产的进行，干燥时间被压缩越来越少，干燥温度被降越来越低。由于ppepdm的吸水性较弱，干燥要求为80100，干燥时间24小时。4.1.2 料筒的清洗在初用某种塑料时或者某一注塑机之前，或者生产过程中、条换原料、更换原料时如发现树脂有分解是要对料筒进行清洗或者直接更换。通常采用直接换料清洗。根据所用材料熔点不同来确定料筒温度。螺杆式注塑机料筒温度可比所加材料熔点高1030，而柱塞式注塑机料筒温度比所加材料熔点高3050。制品的收缩率受料筒温度影响很大，温度低，收缩率小；反之，收缩率大。4.1.3 嵌件的预热注塑前，如有嵌件，应金属嵌件先放进模具的预定位置，并对其进行预热，预热后可减少熔料与嵌件之间的温差，成型中可使嵌件周围的熔料冷却较慢收缩均匀，有一定的热料熔补作用。 防止嵌件周围产生过大内应力。若塑料分子链柔顺性大，且嵌件较小时，可以不预热。预热的温度以不损坏金属嵌件表面所镀的锌层或铬层为限，一般为110130。对于表面无镀层的铝合金或铜嵌件，预热温度可达150。4.1.4 脱模剂的选用为了便于脱模，在制品与模具之间增加隔断，特别是两者之间接触将发生反应时，就更应该选用脱模剂。注射成型前，需给模具涂脱模剂。有机硅脱模剂是广泛用于塑料等多种材料的常用的脱模剂.另外白油、硬脂酸锌也时常用的脱模剂。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油效果最佳，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4-1所示。表4-1 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）液体石蜡（tb系列）蓖麻油（tbm系列）优良良差良优 4.2 注塑过程4.2.1 加料注射成型是一个周期性过程，因此需定容或定量进行加料，来保证操作安全保证生产顺利。若受热的时间太长、加料太多等容易造成塑料的热降解，也增加注射机功率损耗；加料太少，料筒内传压介质缺少，导致型腔中塑料熔体压力降低，补料困难，容易造成塑件缩松、凹陷、缩孔及欠料等缺陷。4.2.2 塑化与计量塑化是在一定的温度下，通过注塑机的螺杆转动，在一定的背压作用下，塑料粒子熔融受剪切，形成熔体的过程。在该过程中螺杆向后旋转，将熔体“压”向螺杆前端，此刻注塑机对熔体的数量进行计量。这是决定材料的塑化量和注塑程度的过程。使熔体塑化达到一定的程度，制品的质量才能保证，影响熔体的塑化程度较大的参数有以下几个：料桶温度：熔体只有在一定的温度下，才能完全塑化。若温度太低，材料的流动性能下降，造成缩瘪或缺料，同时造成材料成分不均匀，影响零件的机械性能。料桶有效温度通常设定在200至250之间。而温度太高或料桶内的材料停留时间过长，造成高温使材料分解，材料分解造成大量的气体夹杂在材料中，同时材料机械性能下降。材料在料桶内的停留时间受料筒大小的影响，产品的重量应在料桶容量3070之间。但由于塑料保险杠为薄壁产品，相对较轻的重量，而目前配件厂所用的注塑机之间规格差异较大，如果零件重量低于料桶容量的30，应该在保证完全塑化的条件下，降低料桶后段的温度。螺杆转速：若螺杆转速过快，会降低粒子受剪切作用的时间，原料的塑化程度下降，同时夹带气体，从而材料的流动性降低气体的含量增加。而螺杆转速过慢，将注塑周期将受到影响。通常螺杆的转速应与冷却时间相配合。背压：使用背压提高对塑料粒子的剪切力，提高材料的塑化程度。同时，背压可以防止在浇口封闭之前零件浇口附近的材料应力释放产生的缩瘪。但是背压过高，同样塑化时间可能延长，生产效率降低，还可能损坏螺杆。对于pp+epdm的材料的背压设定，应在1020bar之间。松退： 在计量完成之后，螺杆要进行松退，在剪切和背压作用下，一定的压力会在熔体内部会产生。由于压力的产生，导致动螺杆向前需要额外的压力才能进行，同时会造成模具型腔内熔体的压力释放时产生流动不稳定。松退之后，一定的压力可以得到释放，熔体顺利进入型腔得到保证。但如果过度松退，大量的气体在松退过程中可能被带入，在注塑过程中形成气泡。计量熔体数量：必须保证有足够的数量计量的熔体，以保证产品出现缺料，同时在保压过程熔体可以进入并充满。4.2.3 注射注射是整个注塑过程中最关键的部分，也是最难控制的部分。hdx-2500t注塑机的注射过程控制部分采用5段速度和一段压力控制。其过程为，在注塑过程中，按设定的注射速度进行，如果设定的注射压力大于所需的注射压力，按设定的速度进行注射，如果设定的压力低于所需的压力，注射过程由速度控制转为压力控制，直至进入vp转换点。注射速度：注射速度对产品的表面尺寸和产品质量影响较大。过快注塑速度，会使部分气体夹杂在熔体流动过程中，在产品表面形成气泡等，同时导致致密度下降，容易形成尺寸偏小和缩瘪。但是，若速度太慢，在注塑后期熔体的流动会受到阻碍，容易形成缩瘪和缺料，同时造成产品交口附近应力相对集中，通过烘烤方法释放后应力，也可能造成压力线和局部形变，对产品尺寸和产品外观有影响。注射压力：为了保证产品质量，对注射速率常有一定的要求。而注射压力的大小对注射率直接的影响，制品都有自己的最惠注射率，而且经常是一个范围值，影响它的因素很多。而注射速度就是其中重要的一项，注射过程以控制注射速度为主。如果注塑压力达不到注塑速度控制所需的压力时，再以设定的压力进行生产，此时熔体的流动速度会失控。有时在低压力的条件下，反而会形成飞边，这是由于通常在注射后期需要将降低注射速度，所需的压力反而要求很低，而在压力控制的情况下，压力无法下降，形成飞边。因此注射压力的设定应该略高于实际所需的压力，以保证产品质量处于受控状态。vp转换点：vp转换点是指由注塑转为保压的切换位置。这个位置的设定，既不能因为缓冲垫过厚而造成压力损失，又要求在保压过程中有足够的熔体进行补入。4.2.4 补缩和保压补缩和保压是克服产品缩瘪和保证产品尺寸的重要步骤。熔体遇冷后固化收缩，其收缩的程度随制品壁厚、模具温度和制品形状等不同而各不相同，在此过程中，以一定的压力在一定的时间将熔体补入型腔，保证产品的成型后尽量使各个部分表面饱满。该过程通过压力和时间两个参数进行控制。补缩和保压压力：在补缩和保压过程中，如果压力过低则无法保证熔体可以流到远离浇口，压力过高除了可能在浇口附近形成局部过饱和的现象，还会产生飞边之。补缩和保压时间：同样，保压时如果间过短，没有足够时间使压力传递到远端。伴随时间过长也有可能形成过饱和。4.2.5 冷却造成产品二次伤害的前提就是产品冷却不足，在取件和摆放时，产品的变形和其它二次伤害。冷却时间控制必须把握得当，冷却不足容易使产品受到伤害，而冷却时间过长又会对设备使用率有影响，影响生产进度。因此，起到了至关重要的作用是模具的温度，模温高有利于熔体稳定的流动，可以改善产品的外观，工艺也更容易控制，由于高模温，导致增加了冷却时间。4.2.6 开模取制件合理控制开模和取件过程，可以有效的防止产品的变形和擦刮伤。生产边开模边顶出的设备时易产生此现象，特别明显。过快的开模速度，使顶出速度低于开模速度时，产品与模具型腔无法贴合，无法满足模具设计要求，产品会在开模过程中，与模具发生擦刮造成损坏。而如果产品顶出速度过慢，产品局部始终受到挤压，时间过长也会产生产品的损坏。因此控制开模速度，尤其起始阶段的速度，将对产品质量和合格率产生重要影响。在取件过程中，由于产品仍有较高的温度，有较高的产生变形的可能性。因此，取件的方式应该合理，尽量保持产品的平衡状态，避免握持产品的分型面附近。4.3 制件的后处理成型过程中由于温度和压力的作用塑料熔体有非常复杂的变形流动，再加上流动前塑化不均以及充模后不同的冷却速度，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的取向、结晶和收缩，脱模后除使制件的力学性能、光学性能及表观质量变坏，还会使引起时效变形外，严重时还会开裂。为了解决这些问题，注射制件经机械加工或者脱模后，经常要进行适当的后处理，以改善和提高制件的尺寸稳定性和性能稳定，制件的后处理主要包括修边退火和调湿处理。4.3.1修边和退火处理注塑后采用火焰处理产品表面的毛边，处理时，火焰保持匀速，方向应由外表面向内表面，均匀扫过所需处理的部位。如果过慢的速度，可能造成局部结构的“坍塌”，过快的速度又很容易使效果下降。火焰处理为后期的涂装工艺奠定了基础，通过火焰处理能增加附着力，增强涂层与材料配套。而修边工序，对操作员工要求比较高，要具有足够熟练的修边技术。具体的后处理技术将结合世界要求和产品的要求决定。总而言之，对于产品的非外观表面，只需进行简单处理，其标准是不影响其它表面的涂装效果，对于重要表面，必须处理成符合产品的技术要求。4.3.2 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适当的水分，等塑件稳定下来尺寸，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醋酸钾溶液（沸点为121）或沸水，加热温度为100121（热变形温度高时取上限，反之取下限），保湿的时间与塑件厚度有关，通常取29h。该处理对改善塑料内的晶体结构、改善内应力分布状况、提高制品韧性都有益，且比热处理的效果更好。4.4 废料的后处理随着工业的发展带来经济发展的同时也造成了环境问题，引起全球人类的关注。人类解决、控制环境污染问题的方法措施已变得越来越重要和紧迫。我国是发展中国家在现代化建设过程中，在致力于发展经济的同时，对环境保护工作结合我国实际、勇于探索、勇于创新，开拓一条我们自己的环境保护工作道路。在发展经济的同时，创造一个整洁美好的工作、生活环境。本设计针对生产过程中遇到的环境问题也做了比较周到考量，本着对环境负责，对社会负责。在生产制造过程中产生的次品，采取修补，修补不成则进行破碎处理再利用，符合经济可持续发展，符合友好型经济发展 。第5章 物料衡算与热量衡算5.1 物料衡算塑料车间设计的最终目的是投入原料生产出塑料制品，而投入的原料和得到的产品，就要考虑到物料的计算了所谓物料衡算就是已知产品规格和产量的前提下算出所需原辅料量，废品量及消耗量同时，还可拟定出原料消耗定额，并在此基础上做能量平衡计算通过物料衡算可算出：（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依据保险杠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：式中：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。5.1.1工作时间选择全年365天-21天法定假日-15天春节、农忙等连续生产时，在300天左右，其他时间将考虑全厂检修，车间检修或5%10%意外停机。实际生产的工作日260天左右，该工厂每年三月份为奇瑞公司代工生产qq3前保险杠，用于生产该产品的工作日为25天。根据相关法律法规每人每天工作时间8个小时，则总工时为200小时。5.1.2 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。加工不同的产品出现废品的几率有差异。要具体情况具体分析。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%。5.1.3 物料衡算 由计划任务书知年产量为1万件的塑料制品，确定合格率为95%，废品率为5%，自然损耗为0.1%。由注射量选定注射机.由pro/e建模分析得（材料密度取0.91g/cm3）:总体积v=3296.7cm；单个产品质量m=3kg年合格产品的质量m=30000kg=30t由计划任务书知年产量为1万件前保险杠，确定合格率为95%，废品率为0.1%，自然损耗为0.1%。可求出： 年需要物料量=合格产品量/合格率 =30000/0.95kg=31578.95kg 年进车间料量 =（1+0.1%） =31610.54kg自然损耗量 =自然损耗率 =315789.950.1%kg=31.578995kg废品量 =31610.54-30000kg=1610.54kg小时车间处理料量 = 年进车间料量/年生产时间=31610.54kg/(258)=158.2kg/h回收率一般在85%90%范围。回收量=废品量回收率 =161090%kg=1449.50kg新料量=总物料量-回收料量 =31610.54-1449.50kg =30161.04kg物料衡算列表如5-1： 表5-1物料核算合格率95%合格产品30000kg废品率5%废品1610.54kg自然损耗率0.1%自然损耗量31.58kg回收率90%回收量1449.5kg进车间料量31610.54kg实际进车间料量31610.54kg进机料量31578.95kg小时车间处理量157.74kg/h5.2 热量衡算5.2.1 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。5.2.2 热量衡算的方法单元设备：当各个单元设备之间没有热量交换时，只对个别设备计算。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。5.2.3 热量衡算注意事项及计算方法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（1）电能消耗注塑机是主要的电能消耗体，还有其他的辅助设备，如破碎机、货梯、照明等也要消耗电能，为方便计算，在这些定型设备利用率为0.85。为了计算方便，在设别消耗电能上乘以1.1如下：注塑机的利用率为0.85，功率为360kw则定型设备耗电约为：360kw85%2台200h1.1=134640kwh非常用设备用电量估计为10000kwh，则总电量为：134640kwh+10000kwh=144640kwh阶梯电价共分三个档次。第一档电量标准为每户每月180度，电价仍按现行价格执行，每度0.56元；第二档电量标准为每户每月180260度，每度0.61元；第三档电量为每户每月260度以上，每度0.86元。电费：一度电0.86元，所以每年的电费为144640kwh0.86元/ kwh124390.4元（2）水量的计算pp与epdm改性材料比热容为2.0kcal/(kg)；水的比热容为1 kcal/(kg)；注塑机喷嘴的温度180，冷却到60；冷却水入口的温度20，出口温度50；则w=2.031.611t（180-40）1(50-20)=295.036t考虑到其中的损耗量，设用量系数为1.2，则冷却水需要水量为：295.036t1.2=354.0432t每年水费为354.0432t2.55元/t=902.810元第6章 设备选型及计算6.1 设备选型的要求选取设备应在物料衡算和热量衡算基础上进行计算，以确定车间内生产设备的型号，规格和数量，为以后工艺布置和经济核算打下基础。因为成型加工设备很多，为降低加工、提高通用性，降低操控、维修、制造的费用。我国对有关的设备制订了统一的标准，组织专业厂家生产系列标准中的各种规格、各种型号的设备，以商品的形式提供给市场，这些设备就是平常说的定型设备。工艺流程设计是注塑车间设计的核心，而工艺流程重中之重的部分是设备选型和计算，因为工艺流程的合理性，取决于所用设备是否合理。生产能力、原料、产品质量及各种消耗直接受选取设备的影响。6.2 设备选型的原则6.2.1 设备选择原则选设备必须要实事求是，立足于我国的国情与所设计产线的产量，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。 （1）设备适应产品的品种要求，确保产品质量。（2）所设备操作及维修保养方便。（3）降低能耗， 保护环境。（4）提高自动化程度，以提高生产效率，提高经济效益，降低劳动强度。6.2.2 设备的可靠性设计中所选用设备要有可靠地性能，尤其是主要设备，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。6.2.3 选择设备要结合实际我国内塑料工业发展并不长。但近些年发展速度相当之快，塑料成型机械设备的生产能力已形成规模，并具有达到一定的造诣，技术上与发达国家距离不断缩短，选用国产设备也能很好的完成生产，同时又减少投资，更能为我国塑料机械制造工业的发展给与支持。设备选用要首选国内厂家。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） 为进行成本核算提供依据。若成套设备有配套的辅助设备，则购置一整套设备，没有成套设备，则选择主机，而对辅机进行工艺设计。塑料的加工离不开加工设计，不同的成型方法所采用的加工设备也不同；相同的成型方法，所采用的设备也不一定相同；产品不同、原料不相同，产品不相同，性能不相同，则所选的设备有更大差异。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（