万只HDPE周转箱注塑工艺设计.doc

20万只/年HDPE周转箱注塑工艺设计摘 要随着塑料工业的发展，塑料周转箱逐步显示出其优越性。周转箱帮助完成物流容器的通用化、一体化管理，是生产及流通企业进行现代化物流管理的必备品。结合现今塑料周转箱的发展趋势及对周转箱各项性能的要求，本设计选用高密度聚乙烯为主要原料，设计了20万只/年的高密度聚乙烯周转箱注塑工艺。设计包括对产品的介绍，原料高密度聚乙烯的简介，以及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，物料衡算与热量衡算，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内容。关键词：塑料工业，物流管理，周转箱，高密度聚乙烯，注塑工艺，配方设计200,000 /year HDPE Turnover Box Molding Process DesignABSTRACTAlong with the development of the plastics industry, plastic turnover box more and more shows its superior performance. Turnover box help complete logistics vessel generalization, integration management, is the production and circulation of modern logistics management enterprise in reserve. Combined with the development of plastic turnover box today to turnover box trends and each performance requirements, this design chooses high density polyethylene as main raw materials, design for 200,000/year high-density polyethylene turnover box injection molding process. Design to include the introduction of products, raw materials, and the introduction of high-density polyethylene according to actual demand for products, raw material for improved the formula for product design, product injection process, material calculation and heat calculation, equipment selection and related calculation, engineering economic estimate and factory operation management system of content.KEY WORDS: plastic industry, logistics management, turnover box, high density polyethylene, injection molding process, recipe design 目录前言1第1章 HDPE周转箱21.1 产品的介绍21.1.1 周转箱的简介21.1.2 周转箱的特点及分类21.1.3 周转箱的实物图31.2产品原料的介绍31.2.1 HDPE的主要特性31.2.2 HDPE的产品性能41.2.3 HDPE的回收利用41.2.4 HDPE的注塑工艺参数51.3 配方设计51.3.1 塑料配方设计原则51.3.2 配方结果6第2章 注塑成型72.1 概述72.2 注射成型的工艺过程82.2.1 成型前的准备82.2.2 注射成型112.2.3 制品的后处理14第3章 物料衡算与热量衡算153.1 物料衡算153.1.1 物料衡算的意义153.1.2 物料衡算的方法153.1.3 物料衡算的计算163.2 热量衡算163.2.1 热量衡算的意义173.2.2 热量衡算的方法17第4章 设备选型及计算184.1 设备选型总原则及要求184.1.1 设备选型的原则184.1.2 设备选型的要求184.2 选择步骤194.3 注塑机的选择19第5章 车间管理与生产组织215.1 车间管理215.1.1 车间的含义及作用215.1.2车间管理的性质215.1.3 车间管理制度及方法225.2 生产组织235.2.1 车间内管理及生产人员的确定235.2.2 车间人员的编制24第6章 工程经济概算256.1定额、编制概算的意义及修正256.1.1 定额的概念及分类256.1.2编制的意义及修正266.2 工程概算276.3 年总效益概算286.3.1 产品费用286.3.2 员工工资费用296.3.3 利润核算29结论30谢 辞31参考文献32外文资料翻译33前言 HDPE是性能优异的通用合成树脂，在工农业、国防、建筑业和日用品等方面都有广泛的用途。随着石油化工的发展，产量增长很快，目前我国HDPE的主要消费领域是注塑、吹塑，产量仅次于低密度聚乙烯 ( LDPE)、聚氯乙烯( PVC) ，成为第三大合成树脂。近年来，为满足不同行业的不断增长需求，HDPE专用料的发展也越来越受到重视，我国HDPE专用料市场具有巨大的潜力，国产HDPE专用料的发展空间较大。随着塑料工业的发展，塑料周转箱越来越显示出其优越性能，逐渐被市场接受，并且迅速发展。周转箱可与多种物流容器和工位器具配合，用于各类仓库、生产现场等多种场合，在物流管理越来越被广大企业重视的今天，周转箱帮助完成物流容器的通用化、一体化管理，是生产及流通企业进行现代化物流管理的必备品。塑料周转箱近年来每年保持量在2亿2.5亿只水平（消耗树脂4万5万t），并由啤酒箱、饮料箱、食品箱向蔬菜箱、禽蛋箱等发展，规格型号走向系列化，对韧性、抗冲击强度、耐环境应力开裂及耐低温、防老化等性能有一定要求。以目前我国周转箱保有量水平与日本、德国早在上世纪70年代就已达3亿多只的水平相比，估计近几年每年至少还有3万5万tHDPE用于生产周转箱，周转箱产业前景一片光明，具有很大发展空间。 第1章 HDPE周转箱1.1 产品的介绍1.1.1 周转箱的简介周转箱也称为物流箱，是以聚烯烃料为主要原料注塑成型。广泛用于机械、汽车、家电、轻工、电子等行业，能耐酸耐碱、耐油污，无毒无味，可用于盛放食品等，清洁方便，零件周转便捷、堆放整齐，便于管理。其合理的设计，优良的品质，适用于工厂物流中的运输、配送、储存、流通加工等环节。周转箱可与多种物流容器和工位器具配合，用于各类仓库、生产现场等多种场合，在物流管理越来越被广大企业重视的今天，周转箱帮助完成物流容器的通用化、一体化管理，是生产及流通企业进行现代化物流管理的必备品。1.1.2 周转箱的特点及分类周转箱具有无毒、无味、防潮、耐腐蚀、重量轻、耐用、可堆叠、外观华丽、颜色丰富、纯正等特点，具备抗折，抗老化，承载强度大，拉伸、压缩、撕裂、温度高、色彩丰富、做成包装箱式周转箱既可用于周转又可用于成品出货包装。可根据用户需求订做各种规格、尺寸，铝合金包边，可加盖，防尘，外形美观大方。可应用于五金、电子、机械零配件、冷藏、储存、运输等行业。一般中空板周转箱根据客户提供的尺寸设计制作，做到最合理装载，并可多箱重叠，有效利用厂房空间，增大零部件储存量，节约生产成本。 根据用途塑料周转箱可分为防静电周转箱，导电周转箱，阻燃周转箱，零部件周转箱，仪器周转箱，饮料周转箱，农药周转箱，精密仪器的内包装，药品包装箱、邮政包装箱、 电子元器件包装的垫板、隔板等；根据性能可分为可堆式周转箱、可插式周转箱、折叠式周转箱,万通板周转箱等主要几种；周转箱根据物理性能可以分为：防静电，表面阻值10-10；导电，表面阻值10-10 ；绝缘，表面阻值在10以上。1.1.3 周转箱的实物图本次设计的HDPE周转箱其规格为外围尺寸530mm370mm205mm，内侧尺寸480mm330mm200mm，自重1440g。实物图见图1-1。图1-1 周转箱实物图1.2产品原料的介绍国内市场上周转箱注塑制品主要使用高密度聚乙烯（HDPE）或共聚聚丙烯（PP）。对这两种材料的性能要求是：熔体流动速率（MFR）为3.65.4g/10min、拉伸强度大于25Mpa、断裂拉伸率大于或等于60%、压缩强度大于40Mpa。北方地区由于气温较低，一般使用HDPE为基材，因为HDPE的冲击韧性及耐低温性能较佳，耐受温度为-20+100；而南方地区由于气温较高，一般使用PP为基材，因为PP的刚性及耐高温性能较好，耐受温度为0135。结合多方因素，本次设计选用HDPE为原料。1.2.1 HDPE的主要特性HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色不透明白色腊状固体，在微薄截面呈一定程度的半透明状，比重比水清，柔软而且有韧性，但比LDPE略硬，也略能伸长，无毒无味。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。1.2.2 HDPE的产品性能高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130，分解温度为300，相对密度为0.9410.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。贮存时应远离火源，隔热，仓库内应保持干燥、整洁，严禁混入任何杂质，严禁日晒、雨淋。运输应贮放在清洁、干燥有顶棚的车厢或船舱内，不得有铁钉等尖锐物。严禁与易燃的芳香烃、卤代烃等有机溶剂混运。1.2.3 HDPE的回收利用高密度乙烯属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。须知塑胶原料可大分为两大类：“热塑性塑胶”及“热固性塑胶”，“热固性塑胶”是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态，因此，有环保问题的产品是“热固性塑胶”的产品（如轮胎），并非是“热塑性塑胶”的产品，所以并非所有“塑胶”皆不环保。HDPE是塑料回收市场增长最快的一部分。这主要因为其易再加工，有最小限度的降解特性和其在包装用途的大量应用。主要的回收利用是将 25%的回收材料，例如后消费回收物（PCR），与纯HDPE经再加工后用于制造不与食物接触的瓶子。1.2.4 HDPE的注塑工艺参数查找资料得出HDPE的注塑工艺参数如下：注塑机类型 螺杆式螺杆转速 3060r/min喷嘴形式 直通式喷嘴温度 150180料筒前段温度 180190料筒中段温度 180200料筒后段温度 140160模具温度 3060注射压力 70100MPa保压压力 4050 MPa注射时间 05s保压时间 1560s冷却时间 1560s成型时间 40140s1.3 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），在配方设计是应该坚持以下原则：1.满足最终使用和耐久性原则。2.塑料制品制备过程中的选材、配方设计、产品设计、成型加工及制品的后处理等工序中，最终的目的就是制备出质量优良，满足应用要求的产品。3.配方设计是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。4.充分发挥添加剂组分功能的原则。这是配方设计的中心任务，对添加剂组分选择力求要准，用量适当。要做到这一点，除具有丰富的实践经验外，还要吸取前人的经验教训，弄懂各添加组分功能，结合应用性能要求与树脂本身特性，制定几套用量确定方案，再进行试验加以确定。能用一个添加剂解决问题的绝不用两个。5.降低成本的原则。配方设计时，除考虑性能外，还必须认真考虑到原材料的来源成本。在形同的条件下，要选择原材料来源广、产量多、价格低廉的产品。6.依据添加剂组分性能的设计原则。首先，要充分考虑到组分与树脂的相容性。只有添加剂组分与树脂具有好的相容性才会均匀地分散于树脂体系中，才能形成一定的整体结构，从热发挥其应有的功能与作用。其次，要考虑添加剂组分的耐加工性。确保小分子液态添加剂组分物质在加工中不蒸发，固体不分解（发泡剂除外），液体不溢出。最后，添加剂一般都具有毒性，应在不影响制品性能的情况下尽量选择低毒性物质。1.3.2 配方结果以高密度聚乙烯为主要原料注塑成型的周转箱，为降低成本，提高其加工性能，可适量加入一些辅助料。根据以上配方原则并参照相关资料，制出配方结果如下(按质量份记)：高密度聚乙烯(HDPE) 100轻质碳酸钙（偶联剂处理） 20硬脂酸锌 0.3硬脂酸钡 0.3硬脂酸 0.4钛白粉 0.06耐晒黄 0.02立索尔红 0.5除HDPE和轻质碳酸钙外，其他料应先用混合机配混，然后用挤出机混炼造粒制成母粒。 第2章 注塑成型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。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： 成行前准备 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。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的温度下处理1-1.5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1. 注射成型过程的描述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，注射机料筒内塑料温度上升情况如图22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。对尼龙制品进行这种处理的主要目的是吸湿，所以叫调湿处理。热处理方法是在加热介质中，先将制品从室温升高到某一温度(常称为热处理温度或退火温度)，使制品在该温度下保持一定时间，再缓慢冷却到室温。影响热处理效果的最重要的因素是热处理温度和热处理时间。一般认为，热处理温度应高于制品使用温度1020或低于塑料热变形温度510。热处理时间和调湿时间主要决定于塑料种类、制品壁厚，热处理或调湿温度和注射成型工艺条件。热处理所用的加热介质通常是空气或沸点高的油。用油作加热介质时，传热快，加热均匀，但操作麻烦，制品上的油斑难于除净。对于树脂分子链刚性较大，玻璃化温度较高的塑料制品，壁厚较大、带金属嵌件的制品以及使用温度范围较宽和尺寸精度要求较高的制品一般都应进行热处理。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. 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 365-26（法定节假日）=339天(2) 设备检修 24天/年(3) 特殊情况停车 9天/年(4) 实际开车时间 365-26-24-9=306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，HDPE周转箱的合格率为85%97%，自然损耗率为0.1%0.15%。本次设计的是年产量20万只/年的HDPE周转箱，外围尺寸规格为530mm370mm205mm，内侧尺寸规格为480mm330mm200mm，自重1440g。由于要生产年生产量为288t的HDPE周转箱，确定合格率为95%，自然损耗为0.1%。下列为其物料衡算：无自然损耗年需物料量 m1=合格产品/合格率=288t/95%=303.158t 车间年需物料总量 m2=m1(1+0.1%)=303.158t 1.001=303.461t自然损耗量 m3=m10.1%=303.158t 0.1%=0.303158t废品量 m4=m1-288t=303.158t-288t=15.158t每天车间处理料量=车间年需物料总量/年生产时间m=303.158t /306d=0.990686t/d=990.686kg/d车间具体年生产效率见表3-1表3-1 车间生产效率合格产品总量288t合格产品95%废品量15.158t废品量5%自然损量0.303158t自然损率0.1%进机料量303.158t每天车间处理量990.686kg/d进车间料量303.461t3.2 热量衡算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。3.2.2 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，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 注塑机的选择年产量20万只，一模一腔，成型周期150s，一年工作306天，假设一天工作8小时。 则一台注机年产量：30683600150=58752个587520.00144t=84.60288t因要求年产量为288t/年，按每天八小时一班工作制则需注塑机台数28884.60288=3.404台。若选定两台注塑机采用每天十六小时“两班倒”工作制，则需耗费大量人力及其他经费，考虑到利润问题，故最终选定四台注塑机每天八小时工作制。模具所需塑料熔体注射量： m=nm1+m2式中 m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单个塑件的质量或体积（g或cm3）m2浇注系统的质量或体积（g或cm3）m2一般以0.6倍的nm1来估算，所以： m=1.6nm1一模一腔一模所需原料质量为： m=1.61.01440g=2304g注射机的最大注射量(额度的注射量G)应满足： Gm/式中 注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75注射机的最大注射量： G= m/= 2304g0.75=3072g注射机的开模行程大于制品的二倍高度约为500mm。所以根据以上计算结果，选择上海塑料机械厂生产的XS-ZY4000注射机，其主要参数见表4-1：表4-1 XS-ZY4000注射机主要规格参数注射装置理论注射量（最大）/ cm34000螺杆直径/mm130注射压力/Mpa127.5注射行程/mm380注射时间/s4螺杆转速/(r/min)060螺杆驱动功率/kW40注射方式螺杆式最大成型面积/cm23800合模装置合模方式特殊液压锁模力/t1000模板行程/mm1100模具最大高度/mm1000模具最小高度/mm250拉杆间距/mm1050950其它电动机功率/kW142加热功率/kW45.2外形尺寸/m142.42.85电源电压/V380机器质量/t65第5章 车间管理与生产组织5.1 车间管理5.1.1 车间的含义及作用车间是企业的基础生产单位，是进行产品生产或其他生产业务活动的主要场所。搞好车间管理，即使搞好企业的重要基础，又是加强班组建设的必要前提。车间生产活动的进行状况和结果，直接影响着企业经营目标的实现。车间是根据企业内部产品生产的各个阶段或产品各组成部分的专业性质和各辅助生产活动的专业性质而设置的。它占有一定的厂房和场地，拥有为完成一定生产任务所必需的设备、工具、原材料、半成品以及一定数量的工人、技术人员和管理人员。车间从事生产活动，制造各种成品、半成品或修理、运输、包装等劳务。从组织体系来说，车间是企业中的基层组织；从生产力的角度来看，车间是企业劳动力、生产手段及生产对象相结合的综合体；从现代管理来说，车间是企业生产管理、技术管理、质量管理、设备管理、民主管理、政治思想教育的基础。所以，车间在企业中具有十分重要的地位。车间的生产经营活动大体可以分为两大部分：一部分是生产管理。其中包括基本生产活动、辅助生产活动、生产与技术准备活动。另一部分是经营管理。涉及到企业外部、社会生产、流通、分配与消费过程的经营活动，包括原材料和能源等物质的采购与供应、劳动力和设备的调整与补充、市场的调查研究、产品的销售和为用户服务等。5.1.2车间管理的性质车间管理是指对车间所从事的各项生产经营活动进行计划、组织、指挥、协调和控制的一系列管理工作。1.执行性 企业的经营管理活动主要分四个层次：战略决策层、职能管理层、监督执行层、现场作业层，它们之间的关系如图5-1所示。图5-1企业的管理系统2.生产性 车间管理的主要任务是按照高层管理者的决策，生产制造出适销对路的产品。如何完成生产制造任务是车间管理的大事。车间要根据生产计划，编制生产作业计划，组织人、机、料、法、环等要素实施完成生产任务。3.相对独立性 车间一方面是一个开放的机构，在企业的生产经营活动中起承上启下的作用，另一方面又是一个相对独立的部门。车间主任对车间内部的管理具有一定的决策权，对车间的资源有一定的配置权，对车间内的干部、员工有一定的任免、奖惩权，但仅限于本车间，因此有相对独立性。4.车间管理的任务就是在生产现场，利用“人、机、法、料、环”等条件，高效率地完成自己应承担的组织目标或被分担的任务。通常有“品质、效率、成本、安全”四方面任务。5.1.3 车间管理制度及方法1.车间管理制度企业规章制度一般包括：责任制度、技术规程、经管制度。车间管理制度几乎涉及到企业规章制度的每一方面。车间管理是通过责任制度，按照技术标准，利用经济管理制度对生产制造活动进行计划、组织、指挥、协调、控制，最终实现“品质、效率、成本、安全”四方面的任务。2.车间管理方法的体系，可按其属性和内容划分以下几种：（1）行政管理 即利用指令、指示、命令等手段，按照一定的行政隶属关系行使职能和管理。（2）经济管理 按照客观经济发展规律，结合按劳分配和物质利益原则等，行使有关的职能。（3）法律措施 以国家颁布的有关法律、法规、法令、条令、准则、和有关规定作为个人行为的约束。（4）教育培训 既要用先进的思想、理念、事迹、科学技术、技能、企业精神和文化等对职工素质进行强化教育。5.2 生产组织 工业企业车间要顺利地开展生产活动，建立正常的生产秩序，实现有效地组织指挥，必须通过组织才能发挥作用。组织职能就是根据目标，将各项活动和工作加以适当的划分和归类，设立必要的管理机构和生产单位，委派人员，赋予权利，分工负责，并进行协调的一系列管理活动。工业企业的组织结构有多种形式。本设计中采用三级管理，即厂级、车间、班组。班组是企业、车间管理的基础，是其生存和发展的基础。班组的生产情况直接决定其管理水平。搞好生产任务是班组管理的核心。 塑料制品的生产特点是在机械设备加热的条件下进行热加工成型的，所以一般采取连续生产的形式，即“人歇机不歇”。但是若采用“两班倒”或“三班倒”工作制则需耗费大量的人力及财力，考虑到厂区人员配置、财力支出、市场销售等多方面问题，且车间目前只有四台注射机，最终决定采用每天八小时工作制。5.2.1 车间内管理及生产人员的确定1. 生产管理人员 主要包括：车间主任、技术员和统计核算员等。具体工作任务如下：车间主任 车间主任的使命是：组织生产，协调经营，带好队伍。负责本车间的生产、技术、质量、设备及劳动纪律的管理工作，负责下达本车间生产任务和人员安排，督促检查其他管理人员及班组长的工作，完成厂里下达车间的各项生产任务，做好职工思想工作，调动各方面的积极性。技术员 主管车间的生产工艺，制定合理的生产工艺，执行工艺规格及主管车间计量工作，对产品质量进行分析，负责车间工人的技术培训，与有关部门研究有关改进和提高产品质量等问题。统计核算员 主要承担车间的统计工作。对原料及产品的出入库、产品的成品率、生产完成情况等进行统计，完成成本核算，并负责统计车间人员考勤情况、工资分配等事务。2. 直接生产人员 主要指机前生产操作人员，包括加料工、生产工、装箱工等。生产操作人员必须经过培训上岗，要严格按操作规程操作；认真填写生产记录卡，及时反映生产中出现的问题。3. 间接生产人员 主要指保障正常生产不可缺少的人员，包括设备维修工、动力工、质检员，用以保障正常安全生产。设备维修工 做好设备的维修工作，保证生产能够正常运行。平时要做好各种备件，做到少停机，并建立大修、中修计划及设备检修卡，经常检查设备运转情况，督促并协助生产操作人员对设备进行保养、维护，建立有关设备的管理制度。动力工 做好车间供电供水工作，并根据车间布置合理安排供电供水线路，以保证生产正常运转，保证生产操作人员的人身安全。质检员 按质量要求与标准对产品进行抽样检查，把质量问题及时反映到车间主任和技术人员，协助分析质量问题，并做好车间产品质量情况的记录，每月上报车间统计员。5.2.2 车间人员的编制 本设计车间拥有4台设备，确定车间人员数1. 班制 八小时工作制2. 直接生产人员 8名工人3. 生产管理人员 车间主任1人，技术员1人，统计核算员1人，质量检验员1人，设备维修及动力工2人。4. 实际车间总人数 假定出勤率为95%，车间应有人数为：1495%=15第6章 工程经济概算6.1定额、编制概算的意义及修正6.1.1 定额的概念及分类定额是指在正常的生产(施工)