年產(chǎn)600萬件手機后蓋注塑成型工藝設(shè)計

70/77年產(chǎn)600萬件手機后蓋注塑成型工藝設(shè)計摘要手機后蓋是手機機外殼的重要構(gòu)成部分，不僅是消費者審美的體現(xiàn)，同時能愛護內(nèi)部元件不受損害。目前主流的成型方法是注塑成型，但生產(chǎn)中存在表面質(zhì)量不高，后續(xù)加工步驟多、工序繁雜等問題，此次畢業(yè)設(shè)計會對以上問題進行改進優(yōu)化。該設(shè)計的圖紙包括成型設(shè)備圖、注射模具裝配圖、成型工藝流程圖、物料循環(huán)圖、車間布局圖、全廠布局圖、制品圖，講明書內(nèi)容包括制品規(guī)格的確定、生產(chǎn)配方的優(yōu)化、確定適當?shù)某尚头椒ê退璧某尚驮O(shè)備（注射機、輔助成型）臺數(shù)、對生產(chǎn)過程進行熱量衡算和物料衡算、合理的車間和工廠布局（水路、電路）、最后進行工廠效益的核算。本次突出設(shè)計的模具的流道采納的是熱流道設(shè)計，流道中的凝料一直處于熔融態(tài)，無需凝料脫出，縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，也無需凝料回收加工，同時能夠提升制品的表面質(zhì)量。關(guān)鍵詞：手機后蓋，注塑成型，熱流道TheInjectionMoldingProcessDesignof6MillionMobilePhoneBackCoverABSTRACTThemobilephonecoverisoneimportantcomponentpartsofthemobilephoneshell,notonlyembodiestheconsumeraesthetic,butalsoprotecttheinternalcomponentsfromdamage.Thecurrentmainformingmethodisinjectionmolding.Intheproduction,there

are

many

problems,suchas,thesurfacequalityisbadly,thesubsequentprocessingstepsistomuch,theprocessiscomplicated,Thisgraduationdesignwillbeoptimizedontheaboveproblems.Thedesigndrawingsincludemoldingequipmentdrawing,injectionmoldassemblydrawing,moldingprocessflowdiagram,materialcyclediagram,workshoplayout,wholeplantlayoutdrawing.Theinstructionsofincludedeterminingthespecificationsofproduction,theoptimizationofproductionformula,thepropermoldingMethodandequipmentformolding(injectionmoldingmachine,auxiliaryunits).Beside,I’llcalculatetheheatqualityandmaterialintheprocessoftheproduction,thereasonablelayoutofworkshopandfactory(water,plant,circuit)andthebenefitsoffactory.Finallythedesignoftherunnermoldishotrunner,thecoagulationmaterialinwhichhasbeeninamoltenstate,withouttheextrusion,themoldingcyclewillbeshortenandtheefficiencywillbeimproved.Atthesametime,thereisnoneedtorecycleandprocessthecoagulationmaterial,andthismethodcanimprovethesurfacequalityoftheproducts.KEYWORDS:Mobilephonecover，Injectionmolding，Hotrunner目錄7720前言 325804第1章制品分析及生產(chǎn)配方設(shè)計 523121.1制品結(jié)構(gòu)分析和工藝分析 513631.1.1制品結(jié)構(gòu)分析 584841.1.2制品工藝及性能分析 6308571.2產(chǎn)品配方設(shè)計 76910第2章注射機型號的選定 9322852.1制品體積、重量的計算 9266182.2型腔數(shù)目的確定 9226952.3注射機型號的確定 1010282.4注射機工藝參數(shù)校核 10125932.4.1注射機注射容積的校核 10259912.4.2注射機注射壓力的校核 11306912.4.3注射機鎖模力的校核 11189212.4.4注射機開模行程校核 11130432.4.5注射機與模具安裝部位相關(guān)尺寸的校核 1211058第3章模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13302933.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13203493.2成型零部件設(shè)計 14209303.3導(dǎo)向和定位部分的設(shè)計 14105993.4脫模機構(gòu)的設(shè)計 14122983.5排氣機構(gòu)的設(shè)計 15144983.6模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 15147893.7注射模具模架的選擇 15215753.8注射模具材料的選擇 167919第4章注塑工藝過程及過程操縱 17216694.1工藝過程 1715124.1.1成型前的預(yù)備過程 171574.1.2注射過程 1751044.1.3后處理 177184.2注射過程操縱 18251214.2.1塑化 1833484.2.2流淌與冷卻 182914第5章工廠設(shè)計與計算 20177175.1物料與能量計算 2089525.1.1物料衡算 20111765.1.2能量衡算 2083505.2車間布置 22301685.2.1生產(chǎn)設(shè)備布局 22302785.2.2車間非工藝設(shè)計 22244115.3工廠布置 2325839第6章工廠生產(chǎn)和效益計算 24209716.1生產(chǎn)安排 2444136.1.1生產(chǎn)人員的配備 245536.1.2車間人員編制 2475996.2工廠核算 25203356.2.1工廠面積成本預(yù)算 25326806.2.2生產(chǎn)設(shè)備花費預(yù)算 26264296.3效益核算 26116926.3.1產(chǎn)品費用預(yù)算 26289346.3.2職職員資預(yù)算 27308366.3.3利潤核算 2728005結(jié)論 2811729謝辭 293078參考文獻 3023408附錄 31

前言自智能手機問世以來，越來越多的我們從來無法想象的功能逐漸的來到我們周圍，智能手機差不多和我們的生活息息相關(guān)，智能手機已然取代了我們周圍專門多常用的電子設(shè)備，改變著我們的生活方式以及周邊的行業(yè)。近年來，隨著國產(chǎn)品牌華為、小米、魅族、OPPO、VIVO等的崛起，智能手機不管從價格上依舊從質(zhì)量上來講均的到了消費者的認可[1]。據(jù)統(tǒng)計，至2016為止年全球智能手機總銷量超過14.7億部，智能手機出貨量的增加，相應(yīng)的手機配件市場也是進展迅速。因此近年來手機配件市場需求量巨大，以上這些特點在手機外殼上體現(xiàn)的尤為明顯。手機后蓋做為手機外殼的重要部分，其市場前景更為寬敞。手機后蓋屬于薄壁、面積較大的制品，目前工業(yè)要緊成型方法為注塑成型，生產(chǎn)過程中存在生產(chǎn)效率低，表面質(zhì)量不高，后續(xù)加工步驟多、工序繁雜等問題。這些問題能夠通過對原料改進，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，進行工藝操縱等方法進行改進。為了滿足使用要求，塑料手機后蓋所用的塑料為工程塑料，要緊為聚碳酸酯（PC）、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚碳酸酯+丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三大類。PC材料強度高，抗拉伸強度69MPa、抗彎曲強度96MPa、耐高溫、長期使用可耐130°C溫度環(huán)境、透明性好、無毒[2]。最早韓國幾家手機制造商采納高流淌性牌號純PC材料進行生產(chǎn)，但PC原料配色及表面涂覆不如ABS，稍后主張采納PC+ABS材料，PC/ABS是合成材料，是兩者的共混產(chǎn)物，兼具PC和ABS的特點同時具有優(yōu)良的成型加工性能，流淌性好，強度較高(抗拉伸強度56MPa，抗彎曲強度86MPa)[3]。日本的廠家的高端手機后蓋要緊采納PC+ABS的材料，而關(guān)于檔次較低的手機外殼直接采納ABS做手機外殼。但隨著高分子學(xué)科的進展，PC生產(chǎn)成本的降低，而且人們對手機外觀的審美，力學(xué)，輕量化的一系列要求的不斷提高，PC材質(zhì)的手機外殼由于使用性能好，盡管表面配色以及涂覆性不如ABS，然而隨著共混技術(shù)的日漸成熟和手機外殼貼膜技術(shù)的進展，還有模具設(shè)計、注塑技術(shù)等方面的突破，最近幾年手機廠家開始不斷推出PC材質(zhì)的手機外殼，2013年主打青春時尚色彩的Ipone5C采納的確實是PC材質(zhì)的手機后蓋，這款手機一上市就得到了受到年輕人的追捧，之后國產(chǎn)手機廠家也開始推出手機外殼為PC材質(zhì)的手機，小米的紅米系列手機，確實是此類代表。使得PC材質(zhì)的手機后蓋占有絕對的主導(dǎo)市場，各大手機廠商采納PC材料做手機殼料的比例正在逐漸上升。第1章制品分析及生產(chǎn)配方設(shè)計1.1制品結(jié)構(gòu)分析和工藝分析1.1.1制品結(jié)構(gòu)分析圖1-1手機后蓋圖1-1為確實是本次設(shè)計的制品主視圖,材質(zhì)為PC。因為手機在使用過程會出現(xiàn)磕碰，手機后蓋需要有一定的強度，韌性和抗劃痕性。手機后蓋上有一定數(shù)量的卡扣，需要一定的裝配精度才能與手機機身進行準確的配合。由于制品是手機后蓋，塑件表面要求無熔接痕，飛邊，毛刺等缺陷外，其表面粗糙度無專門要求。制品精度等級要求不高，采納一般精度（5級精度）即可，該制品尺寸未注公差，公差等級查表可選用MT3。該制品壁厚均勻，形狀較為規(guī)則，成型要求容易操縱為了方便脫模，制件需有一定的脫模斜度。聚碳酸酯屬于硬質(zhì)塑料，依照表1-1內(nèi)外脫模斜度應(yīng)取2°30′為宜，在脫模時可采納推板和推桿聯(lián)合脫模以使其成功脫模。表1-1單邊脫模斜度推舉值脫模高度/mm<6>6~10>10~18>18~30自潤滑性塑料1°45′1°30′1°0°45′軟質(zhì)塑料2°1°45′1°30′1°15′硬質(zhì)塑料2°30′2°15′2°1°45′1.1.2制品工藝及性能分析PC注射成型工藝過程(1)成型前的預(yù)備：對原材料進行預(yù)處理（要緊是進行干燥處理）、對料桶進行清洗（防止雜質(zhì)污染制品）、選用適當?shù)拿撃?2)進行注射、成型，得到制品。(3)制件的后處理。PC注射成型工藝參數(shù)（1）注射機：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：28預(yù)熱和干燥：溫度（°C）110~120時刻(h)8~10密度（g/cm3）:1.18~1.22材料收縮率（%）：0.4~0.6料筒溫度（°C）：后段210~240中段230~280前段240~285噴嘴溫度（°C）：240~250模具溫度（°C）：85~140注射壓力（MPa）：80~160成形時刻（S）：注射時刻20~90高壓時刻0~5冷卻時刻20~120總周期50~220適應(yīng)注射機類型：螺桿、柱塞均可（12）后處理：紅外線燈、烘箱溫度（110°C）時刻（h）2~4PC性能分析PC是聚碳酸酯的簡稱，是一種無定型的熱塑性工程塑料，主鏈由碳酸酯鏈和苯環(huán)連接而成，碳酸酯鏈的柔性和苯環(huán)的剛性使其具有優(yōu)良的工程性能。(1)使用性能：力學(xué)性能好，又突出的拉伸強度和沖擊強度；耐寒熱性好，可在較寬的溫度范圍內(nèi)使用；吸水率低、成型收縮率低、尺寸精度高；具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能以及以增強易阻燃、無毒、易著色。(2)成型性能：PC為無定型塑料，牌號專門多，各個牌號差不多性能和成型特性各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件進行分析;無定型材料的熔體粘度對溫度敏感，高溫時易水解，制品質(zhì)量對含濕量專門敏感，成型前含水量應(yīng)小于0.02%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時刻預(yù)熱干燥；流淌性差，溢邊料0.08mm左右；料溫對其性能阻礙較大、料溫過高易分解，對要求精度較高的塑件，模溫宜取50~60°C，要求光澤及耐熱型料宜取60~80°C。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般選用螺桿式注塑機注射機進行生產(chǎn)，溫度操縱在160~220°C，注射壓力100MPa為宜；PC在升溫時粘度增高，塑料制品上的脫模斜度取值宜稍大，取1°以上，對收縮率阻礙微小[4]。1.2產(chǎn)品配方設(shè)計配方設(shè)計的目的是，在原料要緊成分的基礎(chǔ)上，再不阻礙原有材料性能的情況下，通過一些助劑添加，來提升所生產(chǎn)制品的性能[5]。在配方設(shè)計中要注意：(1)滿足材料使用的耐久性原則。(2)充分發(fā)揮所添加的跟組分的作用。(3)依照制品的使用環(huán)境以及使用性能，合理的添加助劑。(4)降低成本。PC樹脂盡管具有優(yōu)良性能，但純的PC樹脂在成型過程中存在流淌性差，制品耐磨性差等缺點。因此在生產(chǎn)中需采納合適牌號的原料，以滿足生產(chǎn)需求。經(jīng)查閱資料，德國拜耳公司生產(chǎn)的牌號為PC1837的注塑級聚碳酸酯性能優(yōu)良，具有高沖擊強度、使用溫度范圍廣，良好的自由染色性，耐疲勞性佳，耐磨損佳，制品成形收縮率低、尺寸穩(wěn)定性性好，無臭無味對人體無害，符合安全使用的標準。第2章注射機型號的選定隨著模具工業(yè)的進展，為了滿足生產(chǎn)，注射機的規(guī)格也變得多種多樣。進行設(shè)計前需依照課題任務(wù)書的產(chǎn)量計算出能夠滿足生產(chǎn)所需注塑機的理論規(guī)格，然后依照計算結(jié)果選擇能夠滿足生產(chǎn)需求的規(guī)格的注塑機，最后對其參數(shù)進行校核[6]。2.1制品體積、重量的計算依照制品圖可知，設(shè)計制品長度為136mm，寬度為69.5mm，壁厚為1.5mm內(nèi)部兩個小長方體的底邊長依次為10mm、4mm。（制品的體積可近似按長方體減去中間兩個小的底面為正方形長方體的體積進行計算）其體積為：V=136*1.5*69.5-（10*10+4*4）*1.5=9.326cm3查閱資料可知PC的密度：1.18~1.22g/cm3，取1.18g/cm3，其質(zhì)量為：M=1.18*9.326=11g2.2型腔數(shù)目的確定每個模具設(shè)計之前都必須考慮型腔的數(shù)量，能夠從注塑機規(guī)格、塑件成本、交貨期等方面考慮，以確定模具是單型腔依舊多型腔并決定型腔的數(shù)量。依照任務(wù)書可知，年產(chǎn)量為600萬件手機后蓋，每模成型周期取60S，成品合格率95%。整年工作日=全年365天-104個雙休日-7天固定假期-30天（歇工、檢修）-10（意外故障）=214天（模具拆裝所需時刻差不多包括）假設(shè)為一模一腔，一臺注塑機年產(chǎn)量=214*24*3600/60*0.95=308160件注塑機臺數(shù)=6000000/308160=19.47臺采納進一法取值，取20臺，考慮到生產(chǎn)過程成本的操縱，由于本次模具采納熱流道設(shè)計，這類模具成本較高，若采納一模一腔設(shè)計，模具成本較高，因此模具設(shè)計采納一模2腔結(jié)構(gòu)，10臺注塑機進行生產(chǎn)。2.3注射機型號的確定查設(shè)計資料可知PC塑料成型時注射壓力操縱在80~160MPa，手機后蓋屬于薄壁制品需要較大的注射壓力，但不能超過160MPa。綜合以上結(jié)果初步選定注射機型號為XZ-ZY-60（臥式）注塑機。要緊技術(shù)規(guī)格見表2-1：表2-1注塑機要緊參數(shù)理論注射容積（cm3）60螺桿直徑（mm）30注射壓力（MPa）180注射速率（g/s）70塑化能力（g/s）35螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）0-200鎖模力（KN）400拉桿有效距離（mm）220*300開模行程（mm）250噴嘴球半徑(mm)SR102.4注射機工藝參數(shù)校核2.4.1注射機注射容積的校核每臺注射機都有額定的注射容量，模具中塑件的體積與流道的體積之和不能超過該額定注射量，否則會造成缺料，阻礙制品質(zhì)量。設(shè)計主流道體積約為：V=

3.14×0.632×2.5

=

3.988

2cm3

因為該模具采納熱流道設(shè)計不存在分流道，無需考慮分流道體積，因此模具總共需填充塑件的體積約為：V=

2

×

9.326+

3.9882=

22.6402

cm322.6402cm3<60cm3,由注塑容量校核，該型號注塑機滿足生產(chǎn)使用要求。2.4.2注射機注射壓力的校核注射壓力的校核要緊是查驗注塑機提供的注射壓力是否能滿足制品成型時所需的壓力。由設(shè)計資料可知PC塑料在成型時壓力在80~160MPa之間，XZ-ZY-60型臥式注射機能提供的最大注射壓力為180MPa，能夠滿足PC塑料在成型過程中所需要用的壓力，符合生產(chǎn)要求。2.4.3注射機鎖模力的校核型腔數(shù)目是阻礙注射機鎖模力的大小的重要因素，當模具的型腔數(shù)量確定之后就能夠依照型腔數(shù)量對注射機的鎖模力進行校核，檢驗是否滿足需要。在計算模具型腔內(nèi)的壓力時可按：P=kp[7]P模腔及流道內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa）p注塑機料筒內(nèi)螺桿或柱塞施加個塑料熔體的壓力（MPa）k損耗系數(shù)，在1/3~2/3之間取值型腔壓力P與損耗系數(shù)k之間的關(guān)系專門復(fù)雜，不易取值，因此在生產(chǎn)中小型塑料制品時，為了便于計算，模腔內(nèi)壓力一般取20~40MPa。那個地點取值40MPa。P值取定之后，依照公式：F=0.1PA=0.1*40*13.6*6.95*2=380KN(A為制件與流道在分型面上的投影面積)320KN<400KN,注射機鎖模力合適。2.4.4注射機開模行程校核每臺注塑機具有一定的開模行程，為了保證制件的順利取出，取出制件時的開模的離應(yīng)該小于注射機的最大開模行程。該模具是兩板式結(jié)構(gòu)，且采納的是熱流道結(jié)構(gòu)設(shè)計，不用考慮流道的脫出，因此凝料的脫出距離為0，因此開模行程的校核距離:開模行程S≥塑件脫模距離+塑件高度+5~10（mm）=150+1.5+10=161.5<250，注射壓力合適。2.4.5注射機與模具安裝部位相關(guān)尺寸的校核由于注射機的規(guī)格不同，模具的安裝部位、形狀、尺寸均不相同。在模具設(shè)計過程中，要注意與注射機安裝部位的尺寸精度進行配合，包括定位環(huán)、噴嘴、頂針和內(nèi)六角螺釘?shù)陌惭b位置。在設(shè)計及安裝過程中注意以下校核問題：(1)注塑機噴嘴的球面半徑與定位環(huán)主流道入口處的半徑配合，一般前者稍小于后者1~2mm,保證在注塑過程中減少溢料的產(chǎn)生，以免造成白費。(2)在安裝過程中保證注射機噴嘴與主流道中心線必須在一條直線上。(3)在安裝過程中，螺釘?shù)氖褂帽M量用標準件，以方便裝配減少不必要的苦惱。第3章模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計模具的結(jié)構(gòu)取決于塑件的結(jié)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)一般包括澆注系統(tǒng)、成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu)、脫模機構(gòu)、排氣機構(gòu)和模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)[8]。在本次設(shè)計中的制品中沒有與分型面垂直的孔結(jié)構(gòu)，在模具設(shè)計中不用考慮側(cè)向分型結(jié)構(gòu)的設(shè)計。3.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計物料經(jīng)由注射機噴嘴射出經(jīng)由流道至模腔，這段流道確實是澆注系統(tǒng)，它包括主流道、分流道和澆口。由于本設(shè)計采納的熱流道熔融物料經(jīng)由主流道熱咀直接充滿型腔，無須分流道和冷料井的設(shè)計，無流道凝料的產(chǎn)生。熱流道，又稱無流道，是近幾年來快速進展起來的一種流道設(shè)計方法[9]。在每個注射周期完成后，流道中的物料仍處于熔融狀態(tài)，下一個周期注射時仍然暢通，縮短了成型周期。熱流道的設(shè)計包括熱流道分流板和熱咀的設(shè)計。本次設(shè)計制品為手機后蓋，對其外觀質(zhì)量要求較高，在澆口的選擇上采納貝斯特公司生產(chǎn)的MV25型針閥咀（見圖3-1）該型號的澆口澆注的制品澆口痕跡漂亮，在制品上不留下進澆口殘痕，而且在注射過程中物料可不能出現(xiàn)流涎和拉絲，適合生產(chǎn)外觀質(zhì)量要求較高的塑件。圖3-1貝斯特?zé)崃鞯繫V25型針閥咀分流板（見圖3-2）的設(shè)計采納直接進料的熱分流板，熔融物料由主流道經(jīng)由熱流道分流板通過熱咀直接進入型腔成型，保證制品的質(zhì)量。熱流道分流板中設(shè)計有發(fā)熱管和感溫線，它們與外部熱流道溫控器相連，以此來操縱熱流道分流板的溫度，保證熱咀和流道中的物料時刻處于熔融狀態(tài)。圖3-2熱流道分流板3.2成型零部件設(shè)計制品的成型是在成型零部件的地點完成的，設(shè)計內(nèi)容包括凸模和凹模的設(shè)計。該制品外表面由凹模的成型，制品表面簡單，凹模易于設(shè)計加工，便采納了整體式結(jié)構(gòu)，而內(nèi)表面有較多數(shù)量的卡扣，采納鑲嵌式結(jié)構(gòu)，能夠減少加工難度。3.3導(dǎo)向和定位部分的設(shè)計為了幸免模具動模、定模在合模時或者來自注射過程中側(cè)壓力使模具分型面處發(fā)生錯位，而損傷到模具的型芯，為了保證準確的合模，因此需要設(shè)計導(dǎo)向定位機構(gòu)。本次設(shè)計的模具精度要求不高，因此在設(shè)計上采納簡單合模導(dǎo)向機構(gòu)即可滿足生產(chǎn)要求，在動模底板上設(shè)置導(dǎo)柱，定模邊設(shè)置導(dǎo)向孔，總共有四個，分布在型芯四周，合模時導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔先配合從而使模具準確合模。3.4脫模機構(gòu)的設(shè)計脫模時要同時考慮到制品的脫出和系統(tǒng)凝料的脫出，該設(shè)計采納熱流道設(shè)計，沒有流道凝料產(chǎn)生，因此只需考慮方便的脫出制品即可。對脫模機構(gòu)的設(shè)計一般要求結(jié)構(gòu)盡量簡單，能可靠的運行、不能對制件造成損壞、盡量讓塑件停留在動模，以方便脫出。手機后蓋屬于薄壁，投影面積（分型面投影）大類型制品，若只采納頂桿脫模，由于頂桿截面較小，與制品接觸的承力面積小，強脫時易產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，嚴峻時會頂破制件，造成制品報廢，為便于脫模，因此在設(shè)計中采納頂板與頂桿聯(lián)合脫模的形式脫模[10]。3.5排氣機構(gòu)的設(shè)計模具的設(shè)計時應(yīng)設(shè)計排氣結(jié)構(gòu)，模具排氣不良時，型腔中會有空氣，在熔體的作用下殘留空氣會產(chǎn)生反作用力，抵抗充模過程，空氣殘存量專門少時，會滲入塑件內(nèi)部形成氣泡，形成缺陷塑件，因此在模具設(shè)計中一定不能忽視排氣機構(gòu)的設(shè)計[11]。本次設(shè)計中的模具設(shè)計精度為一般精度，不需要特不設(shè)計排氣機構(gòu)，利用模具的配合間隙和分型面排氣即可。3.6模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計模溫調(diào)節(jié)是注射成型周期的重要因素[12]。本次設(shè)計中的模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括兩部分一個是制品的冷卻，另一個加熱系統(tǒng)的設(shè)計。在成型過程中保證模具的溫度（本設(shè)計模具溫度需操縱在85~140°C），同時保證熱流道中的物料時刻保持熔融狀態(tài)。制品的冷卻采納冷卻水路，為了提高冷卻的效率，在制品和熱咀周圍均勻的設(shè)置2個冷卻水道，熱咀周圍的冷卻水運行能夠有效地防止拉絲現(xiàn)象。3.7注射模具模架的選擇在實際生產(chǎn)中，為了方便模具的日常養(yǎng)護和維修，盡可能選用國家標準模架，而且注塑機對所用模具的最大板和最小板的厚度均有限制。依照圖3-3，模架選擇A3型。A板厚度為32mmB板厚度為40mmC板厚度為100mm模架總高度為262mm圖3-3模架類型3.8注射模具材料的選擇依照表3-1可知，本次設(shè)計的制品截面小，表面精度要求一般，模具所用鋼材采納國標45號鋼即可。表3-1模具鋼材選用表類不/牌號中國美國日本瑞典德國用途塑料模具鋼B302738用于制造生產(chǎn)批量小，模具載面積不大，尺寸精度以及表面粗糙度要求不高的塑料成型的模具或模架。B20501050S50CC50451045S48CC45451045S45CC45B610SM140CrG51400SCr440高級鏡面模具鋼3-4Cr13420S-1362083制造PVC的腐蝕材料較強的塑料模具。透明塑膠以及拋光性要求較高的塑料模具。3Cr2MoP2040CrMo74模具精度高，適合大型復(fù)雜模具P4410P20tNiPDS5S7182738第4章注塑工藝過程及過程操縱4.1工藝過程4.1.1成型前的預(yù)備過程1.為了保證塑件質(zhì)量，進行生產(chǎn)之前，要對PC粒料進行干燥，含水量低于0.02%之后才能進行生產(chǎn)[13]。生產(chǎn)中通常采納一般烘箱干燥法對原料進行干燥。干燥后的物料需用密閉容器保存，以防汲取空氣中的水蒸氣。2.清洗料筒，可用該次生產(chǎn)用的PC樹脂進行擠出，清除上次生產(chǎn)中殘留的廢料，防止制品中出現(xiàn)雜質(zhì)。3.在模具內(nèi)腔涂覆適量脫模劑（一般為硬脂酸鋅），有助于制品的順利脫出。4.1.2注射過程表4-1注塑過程工藝參數(shù)操縱成型溫度/°C285~305注射壓力/MPa80~160噴嘴溫度/°C260~310模溫/°C85~140該過程是成型工藝的重要組成部分。粒狀PC物料在注射機料筒內(nèi)熔融、塑化，之后熔融物料由注射機噴嘴射出，經(jīng)由主流道、熱咀充滿型腔，然后保壓、冷卻、脫出制品。生產(chǎn)時各項標準應(yīng)嚴格按照表4-1的工藝參數(shù)進行設(shè)定，安全生產(chǎn)[14]。4.1.3后處理從模具脫出的塑件性能與正常使用的制品性能是有一定差距的，剛脫出的制品只是具有一定的形狀和硬度，且內(nèi)部存在一定的內(nèi)應(yīng)力，為提升其性能，滿足使用要求需要對塑件進行熱處理[15]。溫度一般操縱在在125~135°C，處理2~4h,一般情況下，制品的壁厚越厚，后處理的時刻越長。由圖4-1可知，對PC材質(zhì)的手機后蓋進行熱處理時，溫度可選擇為130°C，時刻操縱在1.5~2h。圖4-1熱處理時刻對PC內(nèi)應(yīng)力降低值阻礙4.2注射過程操縱注射過程從工藝過程上分存在多個過程，而對成型的物料來講只有物料在料筒內(nèi)的塑化、注射過程物料的的流淌與成型后冷卻這兩個過程[16]。4.2.1塑化物料在料筒內(nèi)由粒狀經(jīng)加熱轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)具有流淌性熔體的的過程，我們稱之為塑化。這段時刻內(nèi)，加熱設(shè)備應(yīng)該設(shè)定合適的溫度，溫度低，會使物料的塑化程度變低，充模困難；溫度過高，物料會發(fā)生熱分解。在PC進行注射生產(chǎn)中料筒各段溫度應(yīng)操縱為：后段210~240°C、中段230~280°C、前段240~285°C[17]。4.2.2流淌與冷卻該過程包括注射過程的流淌與成型后冷卻。是制品成型的要緊過程[18]。熔融物料在專門短的時刻內(nèi)經(jīng)歷了固體-流體-固體的變化，每一點的變化都會阻礙成型塑件。該過程大致能夠分為四個時期：充模時期、壓實時期、倒流時期、冷卻時期[19]。1.充模時期該過程從熔融物料進入型腔開始，至型腔被熔體充滿為止。在該時期中充模時刻與充模壓力有關(guān)。充模壓力小時，充模時刻長，先進入型腔的PC熔料的溫度會降低，物料的粘度變大，流淌性變差，給后續(xù)的充模帶來困難；充模壓力大，充模時刻變短。充模壓力大時，PC熔體會受到較大的剪切力，在剪切力的強力作用下，使PC分子形成較大的分子定向，這種現(xiàn)象若保留到料溫降低到塑料軟化點以后，由于PC分子中存在分子定向，如此的制品具有各向異性。在在溫差范圍較大的環(huán)境中使用時，這制品會出現(xiàn)裂紋、變形和翹曲等缺陷，阻礙制品的使用性能。為了解決這種情況，一般在生產(chǎn)中采納操縱注射壓力，適當提高充模速率的方法，減少分子定向程度，如此還能夠提高制品的熔接強度。2.壓實時期自PC熔體充滿模腔，至螺桿保壓完成的那個過程稱為壓實時期。那個過程中充滿型腔的PC熔體，會因降溫冷卻而發(fā)生收縮，現(xiàn)在注射螺桿還未后退，壓力照舊保持未變，料筒中的PC熔體會接著進入型腔補縮。該時期關(guān)于提高制品密度和降低成型制品收縮率有重要阻礙。由于這一時期存在物料的冷卻，微觀上也確實是PC分子定向形成的過程，該時期的時刻越長，也就意味著PC分子定向的程度越大。因此在工業(yè)生產(chǎn)中那個時期的時刻要嚴格操縱，既要保證制品的質(zhì)量，也要減少分子定向的產(chǎn)生。3.倒流時期這一時期從螺桿后撤開始，至澆口凍結(jié)結(jié)束。由于螺桿的后退，注射機所提供的注射壓力減小，而型腔中壓力與螺桿未后退時的提供的壓力保持一致，由于兩個部位壓力差的存在，型腔中的物料會因此發(fā)生倒流現(xiàn)象。該設(shè)計中的流道為熱流道設(shè)計，澆口可不能凍結(jié)，但配套的熱咀中有止逆閥的存在，因此倒流情況可不能發(fā)生。4.冷卻時期該過程開始自上一時期結(jié)束，至制品從模具中脫出結(jié)束，該時期是成型制品外形的時期。模腔中的制品的溫度降低，這一過程中制品剛度的一系列性能顯著提升，保證制品在脫模過程中不至于發(fā)生扭曲變形，形成廢品，白費原料。第5章工廠設(shè)計與計算5.1物料與能量計算5.1.1物料衡算物料計算的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。目的是將生產(chǎn)加工用定量的數(shù)據(jù)描述出來，通過計算得出原材料消耗、生產(chǎn)損耗、制品產(chǎn)量等一系列生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)，同時依此數(shù)據(jù)安排生產(chǎn)。本次設(shè)計的制品為手機后蓋，年產(chǎn)量為600萬，材質(zhì)為PC塑料，依照第二章計算可知單個手機后蓋質(zhì)量為11g，模具采納一模兩腔，全年工作日取214天。產(chǎn)品合格率取98%，破壞檢驗率為0，損耗3%，生產(chǎn)周期60S。設(shè)計日產(chǎn)量=6000000/[214*(98%-0)]=28610件/天設(shè)計時產(chǎn)量=28610/24=1193件/時設(shè)計年產(chǎn)量=29514*214=6122540件每臺注塑機每年工作時刻=214*24=5136時每臺注塑機年生產(chǎn)量=5136/（60/3600*98%=308160件注塑機臺數(shù)=6000000/（308160/*2）=9.87臺（取10臺）設(shè)計年產(chǎn)質(zhì)量=6122540*0.011=67.348t合格品年產(chǎn)量=6000000*0.01=66t不合格品年產(chǎn)量=67.348-66=1.348t生產(chǎn)過程中，為了節(jié)約成本，不合格品的料能夠在破裂、造粒之后混入新料中使用，然而生產(chǎn)中存在有損耗，這是不可幸免的，而且是不能再回收利用的。原料消耗量=合格品產(chǎn)量+不合格品產(chǎn)量+損耗量=66+1.348+67.348*3%=69.369t5.1.2能量衡算能量衡算的內(nèi)容包括能量衡算和有效能衡算，能量衡算的依據(jù)是熱力學(xué)第一定律，有效能的衡算的依據(jù)是熱力學(xué)第二定律。能量衡確實是以物料衡算為基礎(chǔ)的，對生產(chǎn)所用的設(shè)備進行熱負荷計算，然后串聯(lián)起全套系統(tǒng)，進行能量平衡的計算，系統(tǒng)的分析能量在整個生產(chǎn)過程中的利用效率，盡量做到降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。能量在計算過程中應(yīng)依據(jù)能守恒定律：成型過程能量=進入設(shè)備的能量-消耗在設(shè)備原件上的的能量-散失在空氣中的能量[20]（注射機相關(guān)參數(shù)見表5-1）表5-1XS-ZY-60臥式注塑機相關(guān)參數(shù)油泵壓力/MPa6.3電機功率/KW11機器重量/T1.8進入設(shè)備的能量=GCt=69369*1172*260=2.11*109KJ（G為原材料消耗量，由物料計算的出C為物料比熱容）消耗在各部件上的熱量=GC(T-t)=1800*460*(260-20)=7.95*108KJ（G為各部件的質(zhì)量，那個地點取機器的重量）散失在空氣的熱量=5%*進入設(shè)備的熱量=1.06*108KJ因此能夠得出生產(chǎn)所需的能量=2.1*109-7.95*08-1.06*108=1.20*109KJ由于在生產(chǎn)過程中，還存在一些其他的消耗，在計算過程中要在計算的基礎(chǔ)上乘以1.1，因此：消耗的電能=1.1*進入設(shè)備的能量/（860*熱功率轉(zhuǎn)換系數(shù)）=1.1*2.11*109/（860*0.85）=3.18*106KW*h在該次設(shè)計中，冷卻介質(zhì)要緊是生產(chǎn)用冷凍水，冷卻前后溫度操縱在5°C左右，因此：冷卻介質(zhì)的消耗量=2.11*109/(4.2*5)=1.0*105T5.2車間布置車間的布置設(shè)計，是對生產(chǎn)車間進行合理的設(shè)計，包含生產(chǎn)設(shè)備的合理擺放、非工藝的設(shè)計。在設(shè)計過程中要考慮諸多因素，包括起設(shè)備安裝，檢修；電路，水路的排布；生產(chǎn)操作的方便性以及配套生活設(shè)施的設(shè)計，同時車間的布置要與廠區(qū)的布局圖一致，為生產(chǎn)提供便利的條件。5.2.1生產(chǎn)設(shè)備布局本次車間的設(shè)備為五臺注射機，另外場地劃分模具放置區(qū)、物料存放區(qū)、不合格品存放區(qū)、成品檢驗區(qū)、成品暫放區(qū)。注塑機采納豎向布置，位于車間的南端，注射機的頂端與墻體距離1.5米，每兩臺注射機制件間隔3.5米，每兩臺注塑機制件放置盛料容器，以方便加料裝置自動上料。制件生產(chǎn)完成后，經(jīng)注塑工初步檢驗調(diào)出不合格品，送入廢品放置區(qū)，成品送入成品暫放區(qū)。以供后續(xù)加工。5.2.2車間非工藝設(shè)計該部分設(shè)計也是車間的重要構(gòu)成。車間的非工藝設(shè)計包括廠房的設(shè)計、水電路及管道的排布、配電室、維修室和生活設(shè)施（辦公室、休息室以、廁所等）。注塑車間的廠房，為節(jié)約成本，減少基建投資，多采納集中式廠房結(jié)構(gòu)，車間墻體能夠采納混凝土結(jié)構(gòu)材料，每6米設(shè)計一根支柱，間隔安裝通風(fēng)扇，由于廠房的跨度較大，頂棚采納鋼構(gòu)，如此能夠減少施工周期，節(jié)約一定的費用。配電室位于車間東北角，塑料成型機械的工作電壓為380V，照明系統(tǒng)的電壓為220V，這就需要配電室將輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m電壓進行生產(chǎn)。維修室與配電室相鄰，要緊是對生產(chǎn)過程中的機械故障進行維修和對機械進行正常的點檢，保證生產(chǎn)的正常進行。為了不阻礙生產(chǎn)，給職員提高一個良好的休息條件，車間辦公室和休息室設(shè)計在了與成品暫放區(qū)相鄰的位置。廁所位于西南角，與注塑機并列，如此安排能夠給職員帶來方便。水電路及管道一般埋于地下或是鋪設(shè)在地溝中，如此能夠減少地面突出物的產(chǎn)生，減少安全事故，安全生產(chǎn)。注塑機生產(chǎn)時需要用到冷卻介質(zhì)來給制品降溫，一般采納生產(chǎn)用冷凍水，溫度操縱在5°C，不能采納深井水，冷卻過程中溫度高阻礙，該種水質(zhì)硬度大，會產(chǎn)生水垢，阻礙冷卻效率。生活用水采納一般自來水即可。5.3工廠布置工廠布置要在滿足生產(chǎn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，能夠方便的進行全場的治理，同時還要留一定的進展空間，為企業(yè)今后的進展考慮。工廠的設(shè)計的過程中要注意：(1)考慮建廠的氣象、地質(zhì)、水文等條件。(2)車間廠房設(shè)計盡量采納集中式廠房，生產(chǎn)設(shè)計滿足的情況下采納多層結(jié)構(gòu)，提高建筑的有效面積。(3)考慮車間中的勞動愛護，安全技術(shù)和防火、防爆以及防腐蝕措施。(4)各個車間之間的布局合理，使生產(chǎn)過程緊湊，減少周轉(zhuǎn)過程。(5)考慮企業(yè)的進展，廠房要具有一定擴建空間。第6章工廠生產(chǎn)和效益計算6.1生產(chǎn)安排6.1.1生產(chǎn)人員的配備為了滿足車間的正常生產(chǎn)，應(yīng)依照開動的機器臺數(shù)和班次，必須對每個車間安排相應(yīng)的治理人員和生產(chǎn)人員，每個車間的人員配備應(yīng)包括：車間主任、生產(chǎn)組長、技術(shù)人員、電工、維修工、注塑機操作工、搬用工、質(zhì)檢員。具體職責(zé)為：車間主任：完成車間的各方面工作，向生產(chǎn)組長下發(fā)生產(chǎn)任務(wù)，定時定量的完成生產(chǎn)任務(wù)。生產(chǎn)組長：負責(zé)日常生產(chǎn)工作，對生產(chǎn)人員進行合理配備，合理安排生產(chǎn)班次，負責(zé)生產(chǎn)人員的考勤。技術(shù)人員：主管技術(shù)，對生產(chǎn)過程制定合適的成型工藝，處理生產(chǎn)過程中的出現(xiàn)的工藝問題，培訓(xùn)車間工人使其安全上崗。電工：電氣設(shè)備的日常點檢，電路的排布，及時排除安全隱患，保證用電安全維修工：車間內(nèi)設(shè)備的日常點檢工作，注塑機的調(diào)試，機器故障的維修，模具的養(yǎng)護、安裝與拆卸。注塑機操作工：負責(zé)產(chǎn)品的生產(chǎn)，上崗之前需要技術(shù)人員進行安全培訓(xùn)，以保證安全生產(chǎn)。搬運工：負責(zé)生產(chǎn)過程中的備料、給注塑機上料、成品以及原料的周轉(zhuǎn)。質(zhì)檢員：對成品進行抽檢，把操縱品的質(zhì)量，發(fā)覺問題及時于技術(shù)員溝通交流并及時解決問題，對原料的消耗、產(chǎn)量等情況進行記錄。6.1.2車間人員編制本次設(shè)計有兩個車間，每個車間五臺注塑機，在生產(chǎn)過程中為了提高生產(chǎn)效率，采納“人停機不停”的原則，24小時連續(xù)生產(chǎn)，工作時刻為三班制。每班車間人員配備如下表6-1：表6-1每班車間人員配備表車間主任1人注塑機操作工5人生產(chǎn)組長1人搬運工1人技術(shù)員1人質(zhì)檢員1人電工1人維修工1人假設(shè)車間的出勤率為95%，則車間的實際總?cè)藬?shù)應(yīng)為：12/95%=13人6.2工廠核算6.2.1工廠面積成本預(yù)算依照國家國土資資源部2006年下發(fā)的《全國工業(yè)用地出讓最低標準》中的有關(guān)條例，再結(jié)合本次設(shè)計的實際情況，最終確定單位占地價格為150元/m2，工廠總面積約14250m2，查閱資料可知，在保障質(zhì)量的情況下，為了操縱成本，廠房的墻體采納混凝土材料，頂棚采納鋼構(gòu)，目前其單位面積的造價為430元。土地費用=14250*150=191.25萬元廠房建筑費用=14250*430=548.25萬元總費用=土地費用+廠房建筑費用=191.25+548.25=739.5萬元各項費用匯總見表6-2。表6-2工廠建筑預(yù)算表土地費用191.25萬元廠房建筑費用548.25萬元總費用739.5萬元6.2.2生產(chǎn)設(shè)備花費預(yù)算該設(shè)計中的要緊生產(chǎn)設(shè)備為注射機，不合格品破裂機。經(jīng)資料查閱，設(shè)備預(yù)算見表6-3：表6-3設(shè)備預(yù)算花費表設(shè)備名稱XS-ZY-60型注射機破裂機設(shè)備數(shù)量10臺1臺設(shè)備單價8萬元10萬元其他雜費2萬元2000元總費用92.2萬元型號為XS-ZY-60的注射機臺數(shù)為10臺，破裂機一臺，生產(chǎn)設(shè)備預(yù)算包括設(shè)備單價、其他雜費（運費、安裝費用），總計費用為92.2萬元。6.3效益核算6.3.1產(chǎn)品費用預(yù)算通過市場調(diào)查以及相關(guān)資料的查詢，一個PC手機后蓋市場批發(fā)的平均價格約為3~4元，那個地點取3.5元，工業(yè)用電大概是0.72元/KW*h，工業(yè)用水約為2.2元/m3，德國拜耳公司生產(chǎn)的牌號為PC1837的注塑級聚碳酸酯價格為5000元/t，年產(chǎn)量為6000000件，則：年總收入=3.5*600=2100萬元水費：2.2*1.0*105=2.4萬元電費：0.72*3.18*106=229萬元原料費用=