工艺课程设计说明书.doc

. . . . . 轴承支架专业： 高分子材料应用技术 班级： Z090157 学 号： Z09015708学生姓名： 任宁宁指导教师： 李莹莹完成时间： 2019年12月27日 课程设计洛阳理工学院 学习好帮手年产量8000吨 尼龙轴承支架注塑成型工艺设计1、 课题设计：注射成型车间工艺设计2、 设计主要参数： 年生产量：8000t|年，轴承支架。3、 课程要求、主要任务及数量(数量指的是图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）：1.说明书：（说明书页数：20 页）它是对注射成型生产车间的工艺设计进行全面的介绍。包括：（1）概述：以设计说明书为依据，概括说明注射成型车间设计的生产规模、生产方法、生产工艺流程的特点；（2）根据制品质量要求选原辅材料，配方设计依据；（3）生产工艺流程的确定：按生产工序叙述各环节的作用，工艺参数的确定、控制项目及控制指标等（4）由具体产量选择注射成型机的规格及配合数量的计算； (5)车间管理与生产组织的确定；（6） 对设计进行总体的分析与讨论；（7） 产品图（4号图纸）和物料循环图（1号图纸）。 2.工艺流程图：根据已确定的生产方法和选定的设备，按物料变成成品的运行顺序绘制成（1号图纸）。 3.车间选址与布置图：确定生产设备的位置关系，为设备安装提供依据。车间布置图（1号图纸）. 4.设备一览表：设备的名称、主要技术规格、数量、重量、生产厂家及备注等5.参考资料：（1）郝跃, 马佩军, 张卫东主编. 功能成品率估算的缺陷特征参数提取法. 电子学报, 2000, 28(8): P76-78 （2）吴清鹤主编.塑料挤出成型.北京：化学工业出版社， 2004.12 （3）沈言锦 林章辉主编.塑料模课程设计M .长沙：湖南大学出版社，2008.3 .P9-173 （4）申开智.塑料成型模具（第二版）M中国轻工业出版社 ，2004年； （5） 翁其金主编.塑料模塑成型技术M.机械工业出版社，2001年； （6）卢怀亮 主编.塑料成型工艺及设备 化学工业出版社1995 P2024 尼龙轴承支架注塑成型工艺设计摘要 塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和复杂型腔形状的制品。本设计主要阐述了轴承支架注塑成型工艺过程，包括：生产工艺流程的确定、物料衡算与热量衡算、设备选型与计算、废料的后处理、车间管理与生产组织等。并且对注塑机等型号的设备进行了明确的计算，对注塑机常见的故障做出了解释。计算了工艺过程中物料衡算和热量衡算。另外对废料的处理做出了解决方案，最后对车间管理和生产组织、工程经济概算进行了规划。关键词：注塑机；车间管理；工艺流程；计算机辅助工程；PA66。目录前言.6第一章 轴承支架.7 1.1 产品介绍.7 1.1.1产品性能及使用要求.7 1.1.2注塑成型工艺应用.7 1.1.3材料的选择与配方设计.7第二章 成型工艺设计.8 2.1选用注塑机.8 2.2挤出机及辅机.9 2.3工艺流程.11第三章 车间布置设计.17 3.1 车间的设计.17 3.1.1 车间的配备设计.17 3.1.2 车间的平面布置明.18第四章 车间管理与生产组织.18 4.1 车间管理.18 4.2 生产管理.19谢 辞.21前言 近年来，随着塑料制品应用的日益广泛，为了不断满足注塑制品向高度集成化、高度精密化、高产量等方面发展的要求，以及实现对制品材料的聚集态、相形态、组织形态等方面的控制，或实现对制品进行异质材料的复合，最大程度地发挥聚合物的特性，达到制品高性能的目的，注塑技术有了很大的发展。 尼龙66为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度为1.15gcm3。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性较差。广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其他需要有抗冲击性和高强度要求的产品。本文是通过对尼龙66材料性质的了解和分析，利用尼龙66的各种优良性能，对生产量为8000吨/年的尼龙轴承支架注塑成型工艺的设计。塑料制品生产和塑料生产的增长几乎是同步的。塑料在四大工业材料（钢铁、木材、水泥和塑料）中的年增长率总是居于首位。事实上，塑料的使用几乎进入了国民经济的一切领域，与工农业和人民生活密切相关，塑料已成为一种不可缺少的材料。从目前情况看，塑料制品生产今后发展的方向是：简化生产流程、缩短生产周期；加深对塑料在成型过程中所发生的物理和化学变化的认识，已改进生产技术、方法和设备；实现全面机械化和自动化；设计更大更新的设备以适应对大型、微型、精密或新型塑料制品生产的要求。第1章 轴承支架1.1产品介绍 随着塑料制品的大量使用，PA66日前用品市场需求量也很大，原料一般为聚酰胺加添加剂，主要是采用注塑成型工艺注塑成型各种型号、各种性能、各种尺寸的塑料制品。1.1.1产品性能及使用要求聚酰胺质量轻，是一种结晶性塑料，具有优良的化学性能，耐腐蚀性，抗压抗拉，耐磨，结晶性很高，表面硬度大，摩擦系数小，具有十分突出的耐磨性和自润滑性。 成型性能：1.吸湿大，需要充分干燥，流动性极好，成型时宜用高压注射，注意选择浇口位置；2.收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲；3.加热时间不宜过长，否则会发生分解，灼伤；4.软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模；5.可能发生熔体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。1.1.2产品的结构尺寸 轴承基本尺寸：内径12mm，外径30mm,厚度4mm，高度18mm1.1.3材料的选择与配方设计 尼龙66具有耐磨性高，性能稳定，使用寿命长等优点。为防止光照或空气各成分对轴承的降解，常在制造时加入助剂。其中产品的颜色为无色，需加入增色剂；由于结晶性高，结晶慢，添加滑石粉缩短结晶时间，缩短生长周期。根据所选配方，得出材料密度为1.15g|cm3 。生产配方 名称轴承支架增韧剂填充剂抗氧化剂型号EAA3.3微米CaCO31010组分比例1006300.5第2章 成型工艺设计2.1 设备选型及计算2.1.1 注塑机由Pro|E软件分析可知所制制品质量为m=165g。年产量8000t 一模二腔 成型周期30s 全年365天-21天法定假日- 15天春节-农忙 连续生产时，在300d左右 一年周期Error! No bookmark name given.30024360030=864000一模二腔总制品量为329g 浇流道质量为3290.3=98.7g则一副模具所需塑料的质量是m=329+98.7=427.7g注射剂的最大注射量应满足Gm/，式中注射系数，无定形塑料取0.85，结晶塑料取0.75。则注塑机最大注射量：G=m/=427.70.75570 所以选择HTF470W注射机，主要参数如下：HTF470W注射机主要参数型号HTF470W模具最小厚度230理论注射量678拉杆行程140螺杆直径60模板行程540塑化能力42最大开距680注射压力162喷嘴半径15锁模力2680外形尺寸570014002150重量8.5t数量102.1.2挤出机及辅机 1.挤出造粒机根据一小时生产制品的质量以及总的废料量，选择的挤出造粒机是SJ-90A 主要参数如下：型号切粒规格/mm切刀速度/mm 生产能力（Kg/h）冷却方式总功率/KwSJ-90A3.23.540-200100水冷49.52. 混合机的选择 采用集中混合。按每小时生产所需原料混合量（Kg/h)和设备利用率求出所需混合机的工作能力，选择混合机的规格型号及台数。 根据年产量要求混合机每小时所需生产能力（Kg/h)：Q=138.24Kg/h故选择每小时混合能力138.24Kg/h的混合机，混合锅总容积V=100L，型号SHR-1007401470 主要参数如下：SHR-1007401470高速混合机技术主要性能参数 项目单位参数备注总容积L100产量Kg/h180搅拌桨转速r/min747/1300电动机功率KW30/423. 破碎机的选择 根据废品率和冷凝料率产量可选出破碎机型号SWP-360B，该机的技术参数如下：SWP-360B破碎机主要技术性能参数型号旋转刀回转直径/mm旋转刀片数/个固定刀片数/个进料口尺寸/mmm破碎力度/mm破碎能力/Kg/h驱动公率/KWSWP-360B280322401707120-1802.2-34. 模温机及干燥机的选择 选择模温机的型号为KTM-460T，主要参数如下：型号射胶量/g重量/Kg开模行程/m合模力/KNKTM-460T05600 选择的干燥机型号是SDG-100E，其主要参数是：型号装料/Kg电功率/kw风机功率/KW使用电压/V外形尺寸/mm安装尺寸/mm重量/KgSDG-100E1005.50.302801000650105020020080设备汇总表：设备名称规格型号数量（台）备注注射机HTF470W10高速混合机SHR-10074014701挤出造粒机SJ-90A1破碎机SWP-360B1模温机SDG-100E1干燥机KTM-460T1合计15 2.2工艺流程如下图所示：树脂 |混合挤出切粒原料注塑尼龙轴承支架助剂 2.2.1 生产工艺流程确定： 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。所谓工艺流程就是从原料转换为制品的基本过程.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；又相互制约，但要强调的是：工艺流程是主体，必须通过它将其他过程联系在一起。（一）成型前的准备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。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。 1 原料的预处理根据各种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。由于分子结构中含有酰胺基团，使聚酰胺吸水性较大。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。在熔点以上温度，约254时，水分子会和尼龙发生化学反应（水解或裂解），使尼龙氧化变色，流动性增大，给加工带来困难并会对制品性能造成损害，使制品表面出现银丝、斑纹和气泡等缺陷，导致制品机械性能下降。为了使尼龙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，把水分含量控制在0.30.6以下，最好不超过0.1%。2 料筒的清洗如果本次注射塑料品种与上次的不同，或是需要更换颜色，或是成型中发生了降解反应，均应对料筒进行清洗或拆换。通常采用直接换料清洗。料筒温度应根据各种塑料的熔点来确定。螺杆式注塑机料筒温度可比熔点高1030，而柱塞式注塑机料筒温度比熔点高3050。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。由于聚酰胺热稳定性差，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。3 嵌件的预热当成型带有金属嵌件的塑件时，由于金属与塑料两者的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹。为了防止这种现象，成型前可对嵌件预热，以减小成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料产生收缩应力和裂纹。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 脱模剂的选用当塑件难于脱模时，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，其种类和性能如表所示。 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（二）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或柱塞作用将塑料熔体注入闭合的模具型腔内，在完成注射、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、脱模。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生了改变，并更趋于均匀。3 注射注射过程可分为充模、压实、倒流和冷却四个阶段。在连续的四个阶段中，塑料熔体温度将不断下降，而型腔内的压力则按图3-1所示的曲线变化。由图可见：图3-1 注射成型周期中塑料压力时间曲线t0是螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻。t=t1时，熔体充满模腔，熔体压力迅速上升，达到最大值p0。t1t2阶段，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔，以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子容易被凝结，所以这一阶段是高分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。t2t3阶段，即螺杆开始后退到结束，由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。若螺杆后退时浇口处熔体已凝结，或注射机喷嘴中装有止回阀，则倒流阶段就不复存在，也就不会出现t2t3段压力迅速下降的情况。塑料凝结时的压力和温度是决定塑件平均收缩率的重要因素，而压实阶段的时间又直接影响着这些因素。T3t4阶段，即浇口处的塑料完全凝结到推出塑件，为凝结后的塑件冷却阶段。这一阶段的冷却对塑件的脱模、表面质量和挠曲变形有很大影响。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。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。第3章 车间的布置设计3.1 车间的设计根据设备的要求和生产流程的需要，在合理、经济、美观等方面建设而成。3.1.1 车间的配备设计给水设计1. 水源 本设计用水水源有自来水公司提供。2. 给水A.过滤水：对水的要求不高，本厂主要用于检测室、维修室、以及消防用水。此系统对水温不用控制，水压要求在进入车间处为98.0665Kpa。B.冷却水：冷却水是冷却用的水，主要用于注塑车间和造粒车间冷却循环用水。本设计的冷却水采用内部循环使用，冷却水储罐，水泵放置在冷却水房，冷却水的热交换器放置在楼顶。电气设计 参照电力技术规定，本厂供电属于二类负荷，应当向当地电业局申请10kv双回路供电，以便断电时保证注塑机，造粒机及其管道不被冻结3.1.2车间的平面布置说明1. 生产车间建筑结构设计 东西总长30m，南北总长15m. 2.各部分做法：外墙为350mm厚，内墙为270mm厚砖墙，局部有恒温恒要求的房间为保湿墙，砖墙内填岩棉保温层。层面采用刚性防水层，架空砖隔热层。门窗为塑料门窗。地面为水磨石面层。第四章 车间管理与生产组织4.1 车间管理 车间是工业企业的基本生产单位，是工业企业的基本组成部分。车间管理是企业管理的基础。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，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。 管理职能：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；组织职能 领导或指导车间各个部门职工生产活动的一种；控制职能 把执行情况同即定目标、计划、标准、制度进行对比；及时发现偏差，查明原因，采取措施加以纠正的一系列管理活动；协调职能 协调车间各工段、班组、部门的一系列生产活动；服务职能 主要包括：技术指导（包括改进生产工艺，改造设备，技术革新等）；设备使用和维修；提供原料，动力服务；对车间以外单位进行协调和联系；提供后勤和生产服务；教育职能 经常对车间职工进行政治和技术业务教育，提高职工素质，并建立合理的奖励制度，生产组织。4.2 生产管理生产组织形式 工业企业的组织结构有多种形式。我国轻工企业一般实行三级管理，即厂级、车间、班组，班组是企业车间组织结构的基石，是车间开展生产活动管理的基础。是企业，车间生存和发展的基础。班组的生产完